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基于双重博弈的电价套餐设计方法

电网技术 2024年第2期48卷 688-696页

作者：董雷倪佳炜张师铭王晓辉乔骥韩富佳新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

在“双碳”目标背景下,新型电力系统的调节能力面临新的重大挑战,用户侧灵活资源作为发电调度的重要补充,越来越受到国内外广泛关注。根据居民用户用电特点及行为差异制定需求响应策略可在提升用户参与响应的积极性的同时,有效促进电力... 详细信息

在“双碳”目标背景下,新型电力系统的调节能力面临新的重大挑战,用户侧灵活资源作为发电调度的重要补充,越来越受到国内外广泛关注。根据居民用户用电特点及行为差异制定需求响应策略可在提升用户参与响应的积极性的同时,有效促进电力资源合理配置。提出了一种基于双重博弈的电价套餐设计方法,将售电公司与居民用户间的利益冲突构建为主从博弈模型,进而根据居民用户聚类结果构建不同用户的套餐选择与响应行为的演化博弈模型,有效解决用户侧多主体决策优化问题。最后,算例结果证明了所提方法的可行性,该方法能够通过设计电价套餐引导用户进行灵活的套餐选择并改变用能行为,兼顾削峰填谷与低碳排放的目标。

关键词：电价套餐需求响应主从博弈演化博弈低碳排放

考虑多重不确定性与电碳耦合交易的多微网合作博弈优化调度

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电工技术学报 2024年第9期39卷 2635-2651页

作者：董雷李扬陈盛乔骥蒲天骄华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 中国电力科学研究院有限公司北京100192

双碳背景下,构建低碳运行的能源系统是实现“双碳”目标的重要方向与实施路径。为了促进多微网系统内部能源的本地消纳以及低碳经济运行,该文对不确定性环境下多微网系统的合作运行及电碳耦合交易展开研究。首先,对于每个微网,构建了电... 详细信息

双碳背景下,构建低碳运行的能源系统是实现“双碳”目标的重要方向与实施路径。为了促进多微网系统内部能源的本地消纳以及低碳经济运行,该文对不确定性环境下多微网系统的合作运行及电碳耦合交易展开研究。首先,对于每个微网,构建了电转气碳捕集系统相耦合的热电联产运行模式,基于地方碳交易市场和阶梯碳交易机制,提出了多能源微网的低碳运行模型;其次,考虑到新能源发电和电力市场电价都存在不确定性的实际情况,采用机会约束和鲁棒优化的方法,以降低不确定性影响;再次,基于纳什谈判理论,建立了多个微网电碳耦合的合作博弈模型,各微网主体可同时参与到上级能源市场和地方能源市场中进行电能和碳排放配额的交易;最后,将非凸的合作博弈问题分解为两个线性可求解的子问题,进一步采用交替方向乘子法对问题进行求解。通过算例验证,该文所提方法可以有效提升各微网经济效益并减少碳排放。

关键词：电碳耦合交易纳什谈判合作博弈多微网优化调度

专题主编寄语面向新型电力系统的新一代人工智能应用技术

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电力信息与通信技术 2024年第4期22卷 I0001-I0002页

作者：余涛苗士雄沈晓东乔骥潘振宁不详

近二十年来,人工智能技术的不断发展为提升能源变革下的电力系统感知和决策能力提供了新手段。随着新型电力系统建设,大规模新能源并网、多元产销主体涌现以及电碳市场紧密耦合,电力系统将呈现出更为复杂的多元性、随机性和非线性,传统... 详细信息

近二十年来,人工智能技术的不断发展为提升能源变革下的电力系统感知和决策能力提供了新手段。随着新型电力系统建设,大规模新能源并网、多元产销主体涌现以及电碳市场紧密耦合,电力系统将呈现出更为复杂的多元性、随机性和非线性,传统人工智能技术在复杂、开放环境下的适应性和泛化性不足、决策可行性存疑、高度依赖于训练样本以及可解释性缺乏等缺陷将严重阻碍人工智能技术在新型电力系统的可用性。结合混合增强智能、群体智能、可解释机器学习、图计算与推理、元学习与小样本学习等创新理念的新一代人工智能有望成为消弭传统人工智能不足、支撑新型电力系统感知与决策的核心技术。

关键词：新型电力电力系统人工智能技术新能源并网人工智能应用机器学习群体智能泛化性

面向电力系统智能分析的机器学习可解释性方法研究(一):基本概念与框架

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中国电机工程学报 2023年第23期43卷 7010-7029页

作者：蒲天骄乔骥赵紫璇赵鹏中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

机器学习的可解释性是其在电力系统领域安全、可靠应用的关键环节与重要基础之一。针对电力系统智能分析的机器学习模型可解释性方法进行初步探讨。首先,阐述了机器学习模型可解释性的基本概念、数学描述与相关评价维度;之后,梳理了实... 详细信息

机器学习的可解释性是其在电力系统领域安全、可靠应用的关键环节与重要基础之一。针对电力系统智能分析的机器学习模型可解释性方法进行初步探讨。首先,阐述了机器学习模型可解释性的基本概念、数学描述与相关评价维度;之后,梳理了实现机器学习可解释的整体思路与技术路线,将可解释方法分为建模前解释、训练后解释与模型自解释3大类,并对其在模型诊断、安全评估、数据纠偏、知识发现等场景的应用进行了分析;最后,对目前电力智能分析的机器学习可解释性研究面临的挑战进行了展望。

关键词：机器学习可解释性电力系统智能分析人机交互人工智能(AI)应用安全

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人工智能技术在新能源功率预测的应用及展望

中国电机工程学报 2023年第8期43卷 3027-3047页

作者：朱琼锋李家腾乔骥史梦洁王朝亮中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国网浙江省电力有限公司营销服务中心浙江省杭州市310000

构建新型电力系统是实现我国“双碳”战略目标的主要举措之一,风力发电和光伏发电作为两种最具代表性的新能源,其波动性和随机性给电网安全和新能源消纳带来了重大挑战,新能源功率预测是降低其随机性影响的核心关键技术。近年来,随着大... 详细信息

构建新型电力系统是实现我国“双碳”战略目标的主要举措之一,风力发电和光伏发电作为两种最具代表性的新能源,其波动性和随机性给电网安全和新能源消纳带来了重大挑战,新能源功率预测是降低其随机性影响的核心关键技术。近年来,随着大数据技术和以深度学习、强化学习为代表的新一代人工智能(artificial intelligence,AI)技术在诸多领域的成功应用,其在新能源功率预测方面的应用仍有方兴未艾之势。首先该文论述AI技术在新能源功率预测应用的理论基础,并对AI技术在风电和光伏功率预测方面的应用进行系统总结,包括数据增强和特征构建等多种数据处理技术的应用,传统机器学习算法、深度学习算法以及组合算法在模型构建方面的应用,以及进化算法、群智能优化算法、强化学习等多种智能优化算法在模型训练和超参数优化方面的应用。然后,对当前相关文献进行统计分析,并基于新能源预测大赛结果和实际预测系统调研情况,对当前学术界研究热点和趋势、产业界模型应用情况进行对比和分析。最后,对当前新能源功率预测在场景自适应、小样本学习、数值天气预报系统(numerical weather prediction,NWP)数据时空分辨率、分布式新能源预测等方面存在的一些问题进行剖析,并对采用强化学习、元学习、图神经网络(graph neural network,GNN)等多种AI技术解决相关问题的前景进行展望。

关键词：风力发电光伏发电功率预测人工智能技术

人在回路的电网调控混合增强智能初探:基本概念与研究框架

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中国电机工程学报 2023年第1期43卷 1-14页

作者：乔骥郭剑波范士雄黄彦浩尚宇炜中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

大电网是典型的复杂系统,具有开放性、不确定性、脆弱性及多因素高度耦合等特征,随着我国新型电力系统的逐步建设,整个系统的规模和复杂性达到前所未有的高度。传统电网调控难以适应在新形势下大电网安全稳定运行面临的严峻挑战,需要引... 详细信息

大电网是典型的复杂系统,具有开放性、不确定性、脆弱性及多因素高度耦合等特征,随着我国新型电力系统的逐步建设,整个系统的规模和复杂性达到前所未有的高度。传统电网调控难以适应在新形势下大电网安全稳定运行面临的严峻挑战,需要引入人工智能技术,以提升分析和决策的效率和效果。为降低人工智能存在的应用风险、促进人工智能的能力进化,提出人在回路的混合增强智能电网调控的基本概念与研究框架,以及混合增强需要遵循的主要原则与总体研究思路。在此基础上,探讨人机任务分配、人机可解释交互、人类可介入学习、多人机协同以及混合智能趋优进化等关键技术,提出相应的研究方案和需要突破的难点,并设计人机协同混合增强调控的应用场景,为开展人在回路混合增强智能调控的系统性研究奠定基础。

关键词：混合增强人在回路电网调控机器学习人机协同

基于人工智能技术的新型电力系统负荷预测研究综述

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中国电机工程学报 2023年第22期43卷 8569-8591页

作者：韩富佳王晓辉乔骥史梦洁蒲天骄中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

在“双碳”目标的驱动下,构建以新能源为主体的新型电力系统是促进现代电力系统低碳转型发展的重要前提与必然趋势。由于复杂易变的多元负荷是新型电力系统的重要组成部分,因而负荷预测对于新型电力系统的规划、运行、控制以及调度具有... 详细信息

在“双碳”目标的驱动下,构建以新能源为主体的新型电力系统是促进现代电力系统低碳转型发展的重要前提与必然趋势。由于复杂易变的多元负荷是新型电力系统的重要组成部分,因而负荷预测对于新型电力系统的规划、运行、控制以及调度具有十分重大的意义。在此背景下,首先对电力系统负荷预测进行了简要概述;其次,针对新型电力系统负荷预测的新特征与新挑战,详细阐述了当前数据驱动的人工智能技术在负荷预测各个场景中的应用现状;然后,分别从数据和模型2个角度,深入分析了目前基于人工智能技术的负荷预测方法存在的问题与不足;最后,针对基于人工智能的新型电力系统负荷预测技术面临的挑战,对未来关键的技术研究方向进行了展望,并总结了相关重点研究场景,以期对“双碳”目标下的新型电力系统的发展提供具有建设性意义的参考。

关键词：双碳新能源新型电力系统负荷预测人工智能(AI)

电力人工智能技术理论基础与发展展望(一):假设分析与应用范式

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中国电机工程学报 2023年第8期43卷 2877-2890页

作者：韩笑郭剑波蒲天骄傅凯乔骥王新迎中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

人工智能(artificial intelligence,AI)正在成为构建“双碳”目标下新型电力系统的重要支撑技术。当前,人工智能在电力行业不同场景应用过程中表现出了不同的适用性与性能水平,这既源于人工智能算法本身的基础假设与固有局限,也源于电... 详细信息

人工智能(artificial intelligence,AI)正在成为构建“双碳”目标下新型电力系统的重要支撑技术。当前,人工智能在电力行业不同场景应用过程中表现出了不同的适用性与性能水平,这既源于人工智能算法本身的基础假设与固有局限,也源于电力系统不同应用场景的需求。针对以上问题,总结提出4种电力人工智能应用范式,即深度连接、符号知识、行为强化与集成智能,分析其核心算法的基础假设及因假设所带来的局限,匹配适用的电力应用场景特征与需求,并梳理目前性能表现较好的具体算法及相应技术指标。进一步,指出当前电力人工智能发展存在的共性技术瓶颈,即可信伦理、数据分布与进化迁移等。针对以上技术瓶颈,提出数据知识融合驱动机制、平行互动机制以及模型进化机制等3种解决机制。在后续文章中将详细剖析这3种机制,提出更加系统化的电力人工智能技术发展模式,以有效提升电力人工智能的自组织、自协同、自学习与自进化能力。

关键词：电力人工智能应用范式模型性能驱动机制

采用通量线-有限元混合方法求解有风条件下直流输电线路离子流场

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电工技术学报 2019年第5期34卷 910-916页

作者：乔骥葛小宁邹军电网环境保护国家重点实验室武汉430074 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京100084

直流输电线路电晕产生的空间电荷在直流电场力的作用下形成离子流,会显著增强地面电场强度。结合通量线法和有限元法各自的特点,提出一种混合方法求解离子流场,在分裂导线周围的区域采用通量线法,在远离导线的区域采用有限元法,各区域... 详细信息

直流输电线路电晕产生的空间电荷在直流电场力的作用下形成离子流,会显著增强地面电场强度。结合通量线法和有限元法各自的特点,提出一种混合方法求解离子流场,在分裂导线周围的区域采用通量线法,在远离导线的区域采用有限元法,各区域之间采用D-N交替法进行耦合计算。一方面,仅在导线周围采用通量线法,避免了通量线法在全空间由于Deutsch假设产生的误差,并且可以考虑风速影响;另一方面,分裂导线周围不需要网格剖分,能够有效减少有限元网格节点数量,提高有限元计算效率。同时通量线法能够为有限元法提供交界面的初始值,耦合迭代在较少步数内即可收敛。计算结果与实验结果吻合较好,求解效率得到提高。最后,采用该方法对±800 kV与±500 kV直流同塔双回线路地面电场强度与离子流密度进行了预测分析。

关键词：离子流直流输电线路通量线法上流有限元法区域分解法