阿里達(dá)摩院獲NeurIPS虛擬電廠競賽冠軍 AI減碳超一成

在全球AI頂會NeurIPS 2022的虛擬電廠國際競賽中，阿里達(dá)摩院研究團(tuán)隊(duì)獲得冠軍。他們提出的電力調(diào)度AI解決方案，創(chuàng)新性地融合預(yù)測技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)，使得實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在用電量不變的前提下，碳排放量減少13.6%，電費(fèi)減低28.2%。這項(xiàng)創(chuàng)新有望加速虛擬電廠尤其是零碳園區(qū)的落地推廣，推動能源綠色轉(zhuǎn)型。

達(dá)摩院團(tuán)隊(duì)奪冠

雙碳背景之下，虛擬電廠備受關(guān)注。所謂虛擬電廠，是通過智能技術(shù)將用戶側(cè)分散的光伏、儲能系統(tǒng)、可控負(fù)荷等主體進(jìn)行聚合并優(yōu)化調(diào)度，具有促進(jìn)新能源消納、降低碳排放、提升電網(wǎng)運(yùn)行安全等作用。NeurIPS 2022 CityLearn Challenge設(shè)定的虛擬電廠是美國加州一個真實(shí)園區(qū)，包含17幢配有光伏和儲能設(shè)備的樓宇。參賽隊(duì)伍需要在不改變用電量的情況下，盡可能降低碳排放量、電費(fèi)和電網(wǎng)波動，以向 “零碳園區(qū)”邁進(jìn)。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目示意圖

這項(xiàng)全球頂級賽事吸引了50多個國家的100多支隊(duì)伍參加，包括微軟、華盛頓大學(xué)、清華大學(xué)、香港科大等頂尖團(tuán)隊(duì)，比賽持續(xù)數(shù)月，歷經(jīng)三輪，最終阿里達(dá)摩院研究團(tuán)隊(duì)獲得了冠軍，他們提出的AI解決方案可讓實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的碳排放量較基準(zhǔn)下降13.6%，電費(fèi)下降28.2%，電網(wǎng)波動減少17.9%。

據(jù)介紹，虛擬電廠由于牽涉主體眾多，場景多樣，決策頻率高，且需要兼顧多個目標(biāo)，技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度高。這項(xiàng)比賽更是需要將新能源功率AI預(yù)測與電力調(diào)度AI決策相結(jié)合，先根據(jù)天氣狀況滾動預(yù)測每小時的光伏發(fā)電情況，再結(jié)合樓宇負(fù)荷情況進(jìn)行實(shí)時的儲能充放電決策，調(diào)度時長高達(dá)一年合計8760個小時，計算復(fù)雜度遽增。

鑒于預(yù)測與決策緊密相關(guān)，研究團(tuán)隊(duì)先采用了在線滾動校正預(yù)測技術(shù)，盡可能提升預(yù)測的準(zhǔn)確性；隨后在決策環(huán)節(jié)創(chuàng)新性地將優(yōu)化技術(shù)與強(qiáng)化學(xué)習(xí)進(jìn)行融合，即便預(yù)測存在不確定性，依然能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)決策。具體而言，他們利用達(dá)摩院自研的優(yōu)化求解器MindOpt及其建模平臺，將復(fù)雜的電力調(diào)度轉(zhuǎn)化成線性規(guī)劃問題，進(jìn)行準(zhǔn)確、快速地求解；同時引入了多智能體協(xié)作的強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)，讓虛擬電廠眾多主體相互協(xié)同，以同時實(shí)現(xiàn)低排放、低電費(fèi)、低波動的目標(biāo)。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化和強(qiáng)化學(xué)習(xí)兩種方法各有優(yōu)勢，于是他們通過集成算法取兩者之長，獲得了國際領(lǐng)先的結(jié)果。

據(jù)介紹，這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)由于能夠適應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界中的不確定性，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價值，有望破解虛擬電廠的調(diào)度難題。獲獎團(tuán)隊(duì)來自于阿里達(dá)摩院決策智能實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室今年已多次在虛擬電廠主題的國際競賽中獲獎，包括GECCO 2022“基于風(fēng)險的能源調(diào)度”競賽冠軍和WCCI 2022 L2RPN法國輸電網(wǎng)調(diào)度競賽亞軍?；谧匝星蠼馄?、安全強(qiáng)化學(xué)習(xí)、時序預(yù)測等底層技術(shù)，實(shí)驗(yàn)室打造出綠色能源AI解決方案，落地全國多家電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)，正不斷促進(jìn)綠色能源消納，助力電網(wǎng)安全運(yùn)行。

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