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虚拟电厂,新型电力系统边缘的另一种智能

来源: 鱼眼看电改   发布时间:2025-01-11 02:23:06

新型电力系统包含了发、输、配、用几个环节,每个环节都有创新。

个人认为在新型电力系统的边缘,存在着创新,甚至在智能化领域的颠覆式创新的机会,虚拟电厂是其中的趋势之一。

GPT对颠覆式创新的定义是:

颠覆式创新(Disruptive Innovation)是由哈佛商学院教授克莱顿·克里斯坦森(Clayton Christensen)提出的一个概念,用来描述一种能够改变市场格局、颠覆现有行业的创新方式。与传统的渐进式创新(Incremental Innovation)不同,颠覆式创新通常通过提供更简单、便宜或更方便的产品或服务进入市场,从而吸引一部分以前未被满足的客户群体,最终引发整个行业的变革。

新型电力系统的边缘

新型电力系统的边缘,在中低压的公共配电系统,和用户配电系统内部。

1、传统意义上公共配电系统,是由持有特需经营牌照(电力业务许可证)的配电公司DSO(电网全资的供电公司)建设运营的。以供电营业服务为基础,以“营配调融合”为业务技术趋势。

2、用户配电系统,之前并不成为“系统”,无论是“厂用电”、“民用建筑供配电”、“建筑电气”等之前流行的概念,更多的是从设备和设计的角度去看待,因为作为配电系统的最末端,用户配电系统只是基于简单拓扑结构(非网状)的,单向的,几乎无需管理的电能末级配送。

电力系统边缘的演化趋势

由于新的社会趋势、商业模式变化,尤其是分布式新能源的快速渗透,带来以下两方面的影响:

1、在市场和商业层面的影响:

(1)公共配电和用户私有配电的产权界限逐渐模糊。比如用户专用的变配电房和电缆设施,由公共配电公司投资建设维护,并租赁给用户使用;再比如大量的城中村、商业综合体、工业地产项目,内部的公共配电设施形成了“转供电”;还有新能源投资方为业主改造配电设施,并增加光储并网柜。内部的产权界定变得更为模糊和多元化。

(2)在用户专用的配电系统中出现了新的市场主体。以前电力系统的主体是较为清晰的,发、输、配、用四个身份,电力用户只是用电主体。但是在新的电力系统边缘,出现了分布式发电商、设备运维商、下级的电力用户(比如租户)、分布式储能商、微电网运营商、充电场站运营方、售电公司、虚拟电厂运营商。他们之间在边缘形成了大量“多对多”的交易,甚至出现了很多商业纠纷。

2、技术层面的影响

(1)硅基电力系统的出现。无论是固态开关、电力电子变压/变流器、分布式光伏的逆变器、储能PCS、充电桩、变频器、直流空调、LED照明、电锅炉、电窑炉、电磁炉、大多数新型电力设备是电力电子化的功率元件,在边缘出现了“硅基电力系统”的雏形。

(2)边缘侧的复杂度增加至少一个数量级

传统的低压配电系统是单向潮流、简单拓扑、极少感知和控制、几乎无需管理的。比如低压开关从设计上就考虑几乎免维护。

但是新型电力系统的边缘,是双向可变潮流、网状复杂拓扑、大量需要“四可”的智能设备接入。无论是智能节点数量,还是配网-微网群-微网的多层互动关系,都比传统电力配电系统运行,高1-2个数量级的复杂度。

新型电力系统的边缘演化,会带来一种新的智能方向。

边缘智能,另一种智能

2024年10月arXiv上发表了一篇作者为“耶鲁大学shiyang zhang等人”的论文《混沌边缘的智能》,

虚拟电厂,新型电力系统边缘的另一种智能

里面有一个有趣的观点:传统上认为,AI智能必须经过大量的智能化数据,甚至是人工合成的数据进行训练才能出现。但是我们发现另一种可能:

智能可以通过对简单系统的建模而产生,只要这些系统表现出复杂的行为,即使生成这些数据的过程本身并不具备内在的智能。

他们基于不同规则的元胞自动机的数据,训练AI进行识别和预测,发现基于混沌规则的元胞自动机数据集,能训练出具备较高AI智能的预测算法。

他们选择的数据集是元胞自动机的数据,元胞自动机基于非常简单的一些规则,迭代运行产生不同的数据结果。

选择处于边缘状态的混沌系统数据去训练,能够得到智能化的AI;如果是规律的数据、死数据,或者彻底混乱的数据,都无法训练出足够智能的AI。

这个论文的结论是:

某种意义上,智能可以基于简单规则的复杂系统的数据集合,在远离平衡态的耗散结构(混沌)中,在一个精妙的“甜点”维度上产生的。

新型电力系统,物理边缘带来的边缘智能

而新型电力系统的边缘,可能正好处于智慧涌现的前期阶段:

1、大量的并网的光储、源网荷储微电网系统在电网边缘出现,数量逐渐越过临界数量。就像元胞自动机,必须由足够的长度、经过足够的次数迭代才能展现出混沌的数据集合。

2、这些边缘的节点,规则较为简单。联网形态的微电网或者光储系统,按照PQ节点运行,只需关注功率平衡。

3、节点之间形成简单交互,比如隔墙售电、微电网群协调,并且具备一定的、简单的感知、通信、控制协作功能。

4、电力市场化和技术的进步,推动了这种智能化和协作的前进、迭代。

新型电力系统物理的边缘,结合“四可”和市场化,会形成新的边缘智能,并与高压配电网和输电网进行协同。

个人认为,电力系统的AIGC,不是只有一种路径,即追随互联网领域的语义大模型,堆砌算力并形成集中式的AI算法。因为不同层级的电力系统,面临的物理限制、信息结构、智能规则、应用场景都不一样。

在输电网层面,规则复杂,数据巨大,运行集中,所以适合LLM这样的集中式智能大模型,做集中预测、AI调度。

在电网边缘系统,即公共配电网、用户配电网、微电网、甚至纳电网的聚合,单个节点规则简单,数据有限,节点数量众多,海联节点互动后,会涌现出新的边缘智能态,而上述的技术和商业趋势,某种程度也在推动这种边缘智能演进迭代:

这是另一种智能涌现的路径,也是更具有颠覆性的创新路径。

虚拟电厂,边缘智能的一种涌现形态

而虚拟电厂,本质上是新型电力系统边缘,基于海量节点+简单规则而涌现出智能的一种抽象和上层应用,节点足够多时就能虚拟出一个电厂。

就像小鱼或者小鸟数量足够多,甚至能模拟出一个大型生物体,去恐吓天敌,但是每条鱼/鸟的运行的规则大概只有2、3条。

颠覆式的创新,大多都在边缘开始出现。

分布式能源带来的另一种智能的未来,值得探索和期待。

新闻介绍:

新型电力系统包含了发、输、配、用几个环节,每个环节都有创新。

责任编辑:caoyang

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