清潔能源電力決策大模型的應(yīng)用實(shí)踐-為解決清潔能源消納問(wèn)題提供智慧思路

三峽上海院自研的“清潔能源電力決策大模型”，以三峽集團(tuán)各類光伏、風(fēng)電、水電場(chǎng)站的歷史數(shù)據(jù)做持續(xù)訓(xùn)練，不斷迭代其在功率預(yù)測(cè)、負(fù)荷分析、儲(chǔ)能調(diào)控、競(jìng)價(jià)策略等方面的能力，現(xiàn)已成為公司屬地智慧園區(qū)的腦力底座，并為即將開放的電力現(xiàn)貨交易市場(chǎng)夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，為解決清潔能源消納問(wèn)題提供智慧思路。

公司位于上海臨新路的辦公園區(qū)，建設(shè)了屋頂全覆蓋的光伏工程及儲(chǔ)能設(shè)施，通過(guò)能源調(diào)控和碳足跡管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全局設(shè)備的不間斷監(jiān)測(cè)與數(shù)字化控制。根據(jù)氣象數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)序園區(qū)光伏產(chǎn)電功率，根據(jù)人員流動(dòng)及設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)用電負(fù)荷及碳排放，結(jié)合供需關(guān)系、峰谷電價(jià)，聚焦經(jīng)濟(jì)價(jià)值與減排目標(biāo)，為智慧園區(qū)提供“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)”調(diào)控最優(yōu)解。

在國(guó)家2030、2060雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的指引下，國(guó)內(nèi)新型電力系統(tǒng)中新能源的裝機(jī)占比急速提升，至2023年已超過(guò)36%。但由于光伏、風(fēng)電等在發(fā)電過(guò)程中受天氣等外界因素影響較大，發(fā)電功率具有隨機(jī)性和波動(dòng)性。清潔能源決策大模型在解決不穩(wěn)定的能源供應(yīng)問(wèn)題上能夠發(fā)揮巨大的作用，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將零散的分布式發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷等進(jìn)行集成和優(yōu)化協(xié)調(diào)，形成統(tǒng)一可調(diào)度的虛擬發(fā)電單元。

同時(shí)，國(guó)家鼓勵(lì)開放電力現(xiàn)貨交易市場(chǎng)，要求至2024年底除西藏外全部建成交易平臺(tái)。由于電價(jià)在電力市場(chǎng)當(dāng)中以秒為單位波動(dòng)變化，僅憑“人腦”來(lái)進(jìn)行分析決策不僅主觀，而且遲滯。大模型在該場(chǎng)景下能夠?qū)崿F(xiàn)功率預(yù)測(cè)、負(fù)荷分析，并在交易市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化價(jià)格決策。

能源管理大模型基于海量、多維的氣象數(shù)據(jù)以及上海院所積累的大量綠電功率、負(fù)荷行為進(jìn)行訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)內(nèi)部功率、負(fù)荷的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)精度可達(dá)95%。其預(yù)測(cè)能力在園區(qū)能源管理、能源及設(shè)備調(diào)度方面起到至關(guān)重要作用。該大模型基于Transformer架構(gòu)，通過(guò)6個(gè)獨(dú)立的編碼器對(duì)不同數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解碼，以此實(shí)現(xiàn)更高精度的預(yù)測(cè)。相比于傳統(tǒng)算法，Transformer大模型不僅大幅提升計(jì)算速度，還能夠更好地捕捉數(shù)據(jù)中的長(zhǎng)期依賴關(guān)系和復(fù)雜模式。這種結(jié)構(gòu)上的革新，使得模型在處理時(shí)間序列數(shù)據(jù)，如電力負(fù)荷隨時(shí)間變化的趨勢(shì)時(shí)，展現(xiàn)出更高的效率與準(zhǔn)確性。

通過(guò)云平臺(tái)部署，該能源管理大模型能夠?qū)崟r(shí)接收數(shù)據(jù)、即時(shí)分析預(yù)測(cè)，并將結(jié)果快速反饋至園區(qū)的能源管理系統(tǒng)中，為決策者提供策略建議，如降低負(fù)荷、增加儲(chǔ)能、并網(wǎng)售電等，助力園區(qū)實(shí)現(xiàn)能源最優(yōu)配置、經(jīng)濟(jì)最大化及碳排最小化。綜合而言，基于清潔能源場(chǎng)站海量數(shù)據(jù)訓(xùn)練出的大模型決策能力，完美回答了能源供需平衡、經(jīng)濟(jì)綠色低碳兩大核心命題，為新一代智慧園區(qū)建設(shè)提供了樣板。

電力現(xiàn)貨交易大模型同樣基于Transformer架構(gòu)，根據(jù)電網(wǎng)海量的供需數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，能夠根據(jù)“源”、“荷”兩側(cè)的變化趨勢(shì)來(lái)精準(zhǔn)預(yù)判電力價(jià)格的走勢(shì)。該預(yù)測(cè)能力可輔助分布式、零散式清潔能源參與電力市場(chǎng)交易從中獲益；同時(shí)為超大負(fù)荷的生產(chǎn)制造工業(yè)園區(qū)提供購(gòu)電、儲(chǔ)電策略，降低能源購(gòu)置成本。通過(guò)對(duì)歷史電價(jià)數(shù)據(jù)、天氣預(yù)報(bào)、供需變化、政策調(diào)整等因素的深度學(xué)習(xí)，電力現(xiàn)貨交易大模型能夠識(shí)別出影響電價(jià)的關(guān)鍵變量和復(fù)雜市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，預(yù)測(cè)精度達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平，為企業(yè)贏得市場(chǎng)先機(jī)。

借助清潔能源電力決策大模型在能源管理、電力市場(chǎng)交易兩大能力，企業(yè)能準(zhǔn)確預(yù)判高峰和低谷時(shí)段，適時(shí)調(diào)整用電計(jì)劃或參與需求響應(yīng)，以經(jīng)濟(jì)高效的方式平衡供需矛盾。實(shí)踐中，臨新路智慧園區(qū)通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)控光伏、儲(chǔ)能、負(fù)荷，節(jié)約10%以上的電力運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)，它還能輔助制定中長(zhǎng)期的電力采購(gòu)策略，避免因市場(chǎng)價(jià)格變化帶來(lái)的波動(dòng)成本，持續(xù)提升產(chǎn)電、購(gòu)電、用電、儲(chǔ)電行為的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。

（1）成本節(jié)約與效率提升

大模型驅(qū)動(dòng)的能源管理系統(tǒng)顯著提升了園區(qū)能源負(fù)荷的預(yù)測(cè)精度，通過(guò)精準(zhǔn)匹配供需，減少了能源浪費(fèi)。優(yōu)化的微電網(wǎng)調(diào)度策略與大模型協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了電力運(yùn)行成本最小化。此外，通過(guò)參加電力現(xiàn)貨交易能夠?yàn)槠髽I(yè)擴(kuò)展資金來(lái)源，大幅節(jié)約電力運(yùn)營(yíng)成本。

（2）推廣能力

該清潔能源電力決策大模型，能夠快速?gòu)?fù)制并推廣至各個(gè)配有清潔能源和儲(chǔ)能裝置的樓宇、園區(qū)，優(yōu)化其能源調(diào)度與管理能力，提升園區(qū)的運(yùn)營(yíng)效率。

（3）社會(huì)效益

清潔能源電力決策大模型在節(jié)能減排、低碳運(yùn)營(yíng)中發(fā)揮著重要作用，能夠以工位為管理單元，推動(dòng)企業(yè)或園區(qū)逐層實(shí)現(xiàn)的雙碳目標(biāo)，進(jìn)而由點(diǎn)及面助力國(guó)家雙碳戰(zhàn)略。