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动态耦合时间序列智能预测理论及其在电网控制决策中的应用

2019年01月11日   来源:中国人工智能学会     

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黎灿兵,湖南大学电气与信息工程学院教授,博导。国家优秀青年基金获得者、教育部新世纪优秀人才、IET Fellow,IEEE Senior Member,IEEE Trans on Smart Grid、ASCE Journal of Energy Engineering、Journal of Modern Power Systems and Clean Energy、电力系统保护与控制编委。主要从事电力规划与调度、电力系统综合节能、电网分析与控制研究工作。国家节能中心评审专家,国家自然科学基金评审专家,湖

  专家简介

  黎灿兵,湖南大学电气与信息工程学院教授,博导。国家优秀青年基金获得者、教育部新世纪优秀人才、IET Fellow,IEEE Senior Member,IEEE Trans on Smart Grid、ASCE Journal of Energy Engineering、Journal of Modern Power Systems and Clean Energy、电力系统保护与控制编委。主要从事电力规划与调度、电力系统综合节能、电网分析与控制研究工作。国家节能中心评审专家,国家自然科学基金评审专家,湖南省科技计划项目评审专家。出版中英文专著各一本,发表学术论文130余篇,其中SCI收录40余篇;获得软件著作权19项,申报国际专利1项,国内专利10项。主持国家“863计划”课题“海岛新能源电站智能监测与能量管理平台”,参与国家科技支撑计划项目“基于WAMS的多FACTS装置协调控制技术研究”,主持国家自然科学基金项目“城市微气象与电力空调负荷的交互影响规律研究”,教育部项目“教育部新世纪优秀人才支持计划”。

  项目简介

  预测是决策和控制的基础,多年来各领域都实施了大量的、不同时间尺度和不同物理量的预测研究课题。随着人工智能及大数据时代的到来,数据挖掘技术在预测领域的应用越来越广泛,如何提升时间序列数据预测的准确率已成为该领域最具挑战的经典难题。传统数据挖掘算法忽视了预测对象及其影响因素在时间和空间尺度上的动态耦合与累积效应,从而遭遇预测准确率无法超越专家人工系统的瓶颈。

  该项目在国家863计划、国际科技合作重点专项、国家自然科学基金等项目的资助下,首次提出了考虑累积效应和耦合效应的时间序列预测理论,研发了基于大数据的智能预测系统,打破了电网负荷预测软件准确率不能超过专家人工预测的僵局,显著提升了多元复杂时间序列预测的准确率。该项目获得授权发明专利16项、软件著作权15项,发表国际顶级期刊论文35篇。主要创新成果如下:

  1. 揭示了热岛效应、温湿效应在时间和空间尺度上呈现的累积效应,综合考虑三种效应以及空调能耗对城市微气象恶化的正反馈,全面揭示了城市微气象与空调负荷之间的交互影响规律,得到了比美国科学院院刊关于北京更准确的评估结果,为城市整体降低空调能耗、节能减排、城市规划和精细化负荷预测等应用提供决策支持。

  2. 提出了基于多元拟合的累积效应识别方法与优化计算,解决了累积效应与耦合效应综合识别中的维数灾问题,构建了考虑累积效应与耦合效应的时间序列预测方法体系,在省级电网短期预测的实际测试中准确率首次超越专家人工预测,年平均准确率达96.6%。

  3. 提出了基于智能预测的动态优化调控新方案,应用于电力负荷时间弹性预测与辨识、智能电网无功动态优化控制、智能电网故障预测与连锁故障防控、微电网能量管理等方面,预测识别出用户在不同时间尺度上的用电行为和弹性负荷比例,为负荷预测不准确环境下的智能电网风险调控与决策优化提供有力支撑,显著提升了电网运行的安全性和经济性。

  项目支撑建设了国际联合研究中心和湖南省重点实验室,培养博士和硕士研究生60余人。项目成果已在广东、湖南等省广泛推广应用,研发的智能预测系统成为我国第一套预测准确率可以超越专家人工预测的软件系统,降低了电力系统运行的安全风险,产生经济效益超1亿元,具有显著的社会效益和环境效益。

  第三方评价机构的专家意见认为:“该项目首次提出了考虑累积效应和耦合效应的时间序列预测理论,在保证系统安全运行和电能质量的情况下显著降低系统运行的备用容量需求,项目总体技术达到国内领先、国际先进水平。”

  实验室简介

  能源互联网智能信息分析与综合优化运行湖南省重点实验室技术实力雄厚,拥有一支长期紧密合作的、中青结合的学术队伍。在国内外拥有广泛的学术影响力和良好的学术声誉,是湖南省内该领域最有影响力的研究团队。团队成员中有两名英国工程技术学会会士,一名国际顶级学术期刊IEEE Transactions on Smart Grid编委,一名中国青年科技工作者联合会副主席;团队产学研用强强联合,拥有良好的合作基础,已经有良好的合作基础;团队结构合理,以优秀中青年科研人才为主,包括多名已经初具国际学术影响力的优秀青年人才。实验室与国内知名高校和企业紧密合作,包括清华大学、华中科技大学、华北电力大学、国家电网公司、南方电网公司、南瑞集团、华翔翔能电气股份有限公司等;与国际著名大学和科研机构开展合作,如哈佛大学、伊利诺伊理工大学、密歇根州立大学、香港大学、香港理工大学、多特蒙德工业大学、利物浦大学、诺丁汉大学、加拿大萨省大学、美国阿尔贡国家能源实验室等。近五年主持国家级项目16项;发表国际重要刊物论文超过150篇,其中12篇为SCI一区论文,3篇为高被引(ESI)论文,1篇Nature出版集团亮点论文。

组织机构

主管单位
中华人民共和国科学技术部
国家科学技术奖励工作办公室
主办单位
中国人工智能学会

奖励资质