許銀亮團(tuán)隊(duì)在基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能電網(wǎng)運(yùn)行控制領(lǐng)域取得新進(jìn)展
發(fā)布日期：2023-02-21 來(lái)源： 清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院 閱讀： 829
隨著我國(guó)的低碳能源轉(zhuǎn)型和電力市場(chǎng)改革，大規(guī)模分布式可再生能源逐步接入電力系統(tǒng)，可再生能源出力的不確定性給電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和要求。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行控制基于機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)不確定性因素的預(yù)測(cè)，然后基于預(yù)測(cè)信息通過(guò)求解優(yōu)化模型得到電力系統(tǒng)最優(yōu)決策，預(yù)測(cè)和優(yōu)化兩階段是相互獨(dú)立的。
近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院許銀亮團(tuán)隊(duì)聯(lián)合機(jī)器學(xué)習(xí)和優(yōu)化理論提出半端對(duì)端的電力系統(tǒng)運(yùn)行控制理論和模型，有效提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。在電力系統(tǒng)儲(chǔ)能運(yùn)行場(chǎng)景下，團(tuán)隊(duì)通過(guò)考慮下游優(yōu)化模型的反向影響，提出了一種以面向儲(chǔ)能套利的電價(jià)預(yù)測(cè)方法，該方法基于模型決策誤差和預(yù)測(cè)構(gòu)建混合損失函數(shù)，用于衡量組合的決策和預(yù)測(cè)錯(cuò)誤。基于該損失函數(shù)提出混合隨機(jī)梯度下降學(xué)習(xí)方法用于訓(xùn)練預(yù)測(cè)模型，包括兩次反向傳播和一次模型更新。數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明，該方法可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)價(jià)格變化趨勢(shì)，并通過(guò)平衡預(yù)測(cè)誤差的日時(shí)間分布有效提高決策精度。與基于傳統(tǒng)的模型相比，以決策為中心的電力預(yù)測(cè)方法可以帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益并減少預(yù)測(cè)誤差。
在電力系統(tǒng)調(diào)壓場(chǎng)景下，團(tuán)隊(duì)通過(guò)連接基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)模型和二階錐規(guī)劃的調(diào)壓模型，提出了一種用于電壓調(diào)節(jié)的安全感知半端到端協(xié)調(diào)決策模型以實(shí)現(xiàn)提高電力系統(tǒng)決策質(zhì)量，其中提出綜合損失函數(shù)評(píng)估決策的經(jīng)濟(jì)性和安全意識(shí)。團(tuán)隊(duì)還提出混合隨機(jī)梯度下降學(xué)習(xí)算法以協(xié)同微分的方式訓(xùn)練多個(gè)光伏/負(fù)荷預(yù)測(cè)模型。數(shù)值實(shí)驗(yàn)證明，與傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)和優(yōu)化模型相比，所提出的決策模型在經(jīng)濟(jì)場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)了具有較低損耗的調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性，以及在安全感知場(chǎng)景中具有較低電壓越限率。
相關(guān)成果分別以“面向儲(chǔ)能的電價(jià)預(yù)測(cè)模型：一種面向決策的算法”(Electricity Price Prediction for Energy Storage System Arbitrage: A Decision-focused Approach)和“考慮安全的半端對(duì)端主動(dòng)配電網(wǎng)協(xié)同決策模型”(Safety-aware Semi-end-to-end Coordinated Decision Model for Voltage Regulation in Active Distribution Network)為題，發(fā)表于電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）旗下的電氣電子領(lǐng)域期刊《智能電網(wǎng)》（IEEE Transactions on Smart Grid）。
清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院許銀亮副教授為論文的通訊作者，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院2021級(jí)博士研究生桑林衛(wèi)為論文的第一作者。論文作者還包括清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系孫宏斌教授、吳文傳教授，東南大學(xué)電氣工程學(xué)院胡秦然副教授、龍寰副教授。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、深圳市科創(chuàng)委科技項(xiàng)目等的支持。
論文鏈接：
https://ieeexplore.ieee.org/document/9755891
https://ieeexplore.ieee.org/document/9895142