2017年二零八科学会议——人工智能在电力领域的研究应用方向和关键技术

人工智能是当前最具颠覆性的技术之一,各国政府、研究机构和企业已积极行动,制定技术战略、密切跟踪最新技术发展。2017年7月,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,将人工智能提升到国家战略层面。8月,国家电网公司启动人工智能相关工作,形成《国家电网公司人工智能专项规划》。为探讨人工智能技术在电力领域的应用前景和方向,寻找人工智能在电力领域的着力点和突破点,中国电科院于12月6日召开主题为“人工智能在电力领域的研究应用方向和关键技术”的二零八科学会议,中国科学院院士周孝信、中国电科院总工程师汤涌、副总经理(副院长)王继业、副总经理(副院长)高克利出席会议,来自国网公司、科研单位、高等院校的50余位专家参加。

会议邀请9位知名专家就人工智能技术进展及其在电力系统中的应用实践和展望做专题报告。与会专家就人工智能在电力领域的研究应用方向和关键技术进行了热烈而深入的讨论,并初步达成共识。

报告内容

王继业副总经理(副院长)致欢迎词并作题为“人工智能在能源电力领域的探索”的专题报告,从能源电力转型的视角切入,提出人工智能是智慧能源的核心支撑技术,智慧能源与未来电网是以平衡为约束的多目标函数,其因子众泛,条件随机,难以物理建模,必须人工智能解决。王继业分析了人工智能在电网安全与控制、输变电、配用电、新能源、信息通信等领域的应用需求及前景,并提出全面支撑电网各环节、各领域、各区域人工智能需求的工作目标。王继业认为,当前人工智能底层计算芯片、技术和平台已形成开源模式,以运用和跟踪研究为主;电网领域应以人工智能的落地应用为研发重点。并重点研究深度学习、强化学习、迁移学习、小样本学习等理论与技术应用;偶发、小概率事件是电网人工智能关注点之一,也是人工智能研究的难点,由于电网系统的安全性,需要特别重视人工智能算法的应用边界条件以及数据、信息和网络安全。

王继业副院长指出人工智能技术是电网发展的必然选择,也是能源电力转型发展的重要战略支撑!在电网向能源互联网演进和向高电压大电网广域互联发展的格局下,人工智能与电网应用技术融合将有效提升驾驭复杂电网的能力,提高电网运营的安全性,变革经营服务模式。最终以打造能源电力系统的“AlphaGo”和实现能源电力系统的自动驾驶为人工智能在能源电力领域应用的终极目标!

浙江大学陈为教授作题为“迈向新一代人工智能”的专题报告,详细介绍了人工智能历史沿革发展及标志事件,梳理了人工智能的分类和主流方法。同时,报告进一步介绍了新一代人工智能规划提出的背景和历程,并对规划进行了深刻解读。陈为教授指出,目前人工智能面临从完全信息人工智能到非完全信息人工智能、从领域相关人工智能到多领域通用人工智能、从个体智能到群体智能等若干挑战。倡导实现从浅层计算到深度神经推理、从单纯依赖于数据驱动的模型到数据驱动与知识引导相互结合、从领域任务驱动智能到更为通用条件下的强人工智能的过渡与转变。

中国科学院自动化研究所赵冬斌研究员作题为“深度强化学习算法及应用及电力系统应用”的专题报告。从方法原理、历史发展、典型应用等方面介绍了深度学习和强化学习。指出深度学习具有较强的感知能力,强化学习具有突出的决策能力,两者结合,优势互补形成深度强化学习。由于在感知决策方面的优良性能,深度强化学习展现出了广阔的应用前景,在游戏、智能驾驶、智能医疗、机器人、智能制造、智能电网等方面均取得了应用。

中国电科院汤涌总工程师作题为“电力系统人工智能仿真分析”的专题报告。电力系统人工智能仿真分析将开展大电网仿真分析知识经验的人工智能建模和应用方法、大电网仿真分析知识发现、大电网潮流方式智能分析与调整、大电网稳定性智能分析与控制等方向的研究。将电网分析的领域知识、专家经验转化为专业智能,扩展仿真分析研究的范围和深度,推动大电网运行方式制定、安全稳定特性分析和措施制定的智能化,突破知识表达、知识发现和样本生成等科学问题,开创仿真分析新思维。

中国电科院技术战略研究中心专家张东霞作题为“深度增强学习在电力系统分析中的应用”的专题报告。介绍了将随机矩阵理论和深度强化学习相结合,快速选择电网紧急控制策略的思路和方法。该方法利用深度卷积网络提取电网运行特征,利用随机矩阵理论计算目标回报,用双重Q-Learning和竞争Q-Learning模型计算Q值,通过比较Q值大小得到切机控制策略。研究结果表明,深度强化学习在电网控制领域具有可行性,且为人工智能在电网的应用提供了一个新思路。

湖南大学刘绚教授作题为“智能数据攻击下的电网数据安全与对策”的专题报告。报告介绍了电网信息物理安全的背景及智能数据攻击的原理,分析了智能数据对电网运行经济性、安全性、可靠性的影响,并提出了一系列有效的智能数据攻击防御策略,以提高电网数据对于恶意攻击的抵抗力,确保样本数据的健康性,从而保障人工智能算法的性能。刘绚教授指出,智能数据攻击显著提高了电网发生连锁故障的风险,发展相关数据安全防御方法是保证电网稳健运行的关键。

华南理工大学余涛教授作题为“基于信息-物理-社会融合系统的智慧能源调度机器人理论与实践”的专题报告。报告主要介绍了面向下一代能源电力系统的平行CPSS理想架构以及基于平行CPSS结构的智慧能源调度机器人及其知识自动化。以互联电网“统一时间尺度”发电调度与控制问题和微网综合能源系统优化调度问题为案例介绍了平行CPSS的集中控制和分散控制以及在试点工程上的尝试。信息-物理-社会系统的深度融合和基于调度机器人群体RoboECs的人工社会建模方法是基于平行CPSS架构的RoboEC及其知识自动化面试的主要挑战。

国家千人计划特聘专家马钊博士作题为“内嵌专业知识和经验的机器学习方法-引导学习”的专题报告。简要介绍机器学习发展历程、发展现状、方法分类,分析了现有机器学习方法的局限性。结合电力领域特征,分别从研究机理、工程实际和生产实践3个层面,探讨了电力领域对机器学习的需求。通过将专业知识和经验进行数学化表示和封装,提出一种嵌入“知识函数单元”的机器学习方法——引导学习,重点介绍了其理论基础、结构框架和原理。马博士认为,针对许多应用场景存在的数据价值密度低、而对安全性要求高的问题,引导学习探索了一条切实可行的技术路线,平行系统对于电力系统的保守、安全第一的要求下训练调度机器人等来说一种比较可行的方案,平行系统要解决的就是与真实系统之间的引导问题,通过应用驱动、方法赋能、平台支撑,可以让能源电力更加智能更加美好。

国网能源研究院前副院长胡兆光教授作题为“AlphaGo-Zero 的启示”的专题报告。报告结合AlphaGo Zero,分析了新一代人工智能的技术驱动和方法论创新。胡教授认为,人工智能发展到今天,具备了实用化条件,一方面是由于计算能力的提高、新算法的涌现、数据的激增,另一方面也源于人们对数据,知识和模型有了新的方法论的指导。胡教授认为,人工智能将改变传统电力系统,进而引发电力革命和能源革命,实现可持续发展。

国家电网公司科技部姚建国处长指出,电网领域人工智能的研究应以场景应用为驱动,但从研发到实际应用还有很长的路要走,人工智能在电网领域的应用,应该先离线、后在线,确保系统的安全。在电力系统应用人工智能的总体方针是尊重科研规律,鼓励科研人员探索研究人工智能在电力系统中的应用,希望中国电力科学研究院打造电力系统应用平台,形成开源共享的人工智能应用技术。

最后,周孝信院士作总结发言。周院士指出,人工智能技术在电力系统的应用要首先保证安全,但科研没有禁区,鼓励大家探索电力系统的人工智能技术,广泛思考,超前谋划,人工智能技术将促进新一代电力系统的经济性和安全可靠性的大幅度提高。周孝信院士对我院人工智能工作提出希望,一是梳理人工智能方法论,以需求为驱动,明确人工智能应用领域,鼓励采用不同的技术路线,指导人工智能的研究和工作开展;二是搭建人工智能研究平台,提供算法和工具,方便研究人员快速入门和使用;三是加强人员培训,对人工智能的基本概念、主要方法、思维方式以及人工智能的应用范围进行广泛培训,培养出中国电科院自己的人工智能领域顶级专家,为中国电力的智能化发展做出贡献。

电网技术

值得信赖的电力学术期刊

精品论文|学术前沿|电力资讯

《电网技术》为国家电网公司主管、主办,中国电科院出版的电力行业权威中文期刊,长期保持电力行业期刊排行前三位置。2015年被国家新闻出版广电总局评选为“百强报刊”,多次荣获“中国百种杰出学术期刊”、“电力优秀期刊”等荣誉称号,连续多年被评为“中国精品科技期刊”、“RCCSE中国权威学术期刊”、“中国最具国际影响力学术期刊”。

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