中國儲能網(wǎng)訊：我國農(nóng)村電力系統(tǒng)經(jīng)過幾十年發(fā)展，經(jīng)歷了從基本普及到提質(zhì)增效多個發(fā)展階段，目前已實現(xiàn)“戶戶通電”，電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善。然而，農(nóng)村地區(qū)依然普遍面臨用電負荷分散、供電線路長、運維難度大、投入不足等問題。隨著“雙碳”目標的全面實施，近年來各種可再生能源發(fā)展迅猛，尤其是各類分布式新能源在農(nóng)村地區(qū)迅速發(fā)展，規(guī)模巨大；同時，農(nóng)村各類新型負荷（如電動汽車、電動農(nóng)機具）大量產(chǎn)生，農(nóng)村電網(wǎng)已經(jīng)成為電源與負荷雙向互動、間隙性電源和間隙性負荷大量并存的復(fù)雜電力系統(tǒng)。加之越來越多的電力電子設(shè)備接入電力系統(tǒng)，僅僅依靠傳統(tǒng)技術(shù)和管理模式已經(jīng)難以滿足新型農(nóng)村電力系統(tǒng)發(fā)展需求，農(nóng)村電網(wǎng)亟待通過數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，滿足新形勢下農(nóng)村經(jīng)濟和社會綠色發(fā)展對電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的需要。
近日，國務(wù)院頒布《關(guān)于深入實施“人工智能+”行動的意見》（以下簡稱《意見》）?！兑庖姟诽岢觯旱?027年，率先實現(xiàn)人工智能與6大重點領(lǐng)域廣泛深度融合，新一代智能終端、智能體等應(yīng)用普及率超70%，智能經(jīng)濟核心產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖僭鲩L，人工智能在公共治理中的作用明顯增強，人工智能開放合作體系不斷完善。到2030年，我國人工智能全面賦能高質(zhì)量發(fā)展，新一代智能終端、智能體等應(yīng)用普及率超90%，智能經(jīng)濟成為我國經(jīng)濟發(fā)展的重要增長極，推動技術(shù)普惠和成果共享。到2035年，我國全面步入智能經(jīng)濟和智能社會發(fā)展新階段，為基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化提供有力支撐。這標志著我國從“互聯(lián)網(wǎng)+”邁向“人工智能+”的新階段。這是一份面向2035年我國人工智能發(fā)展的頂層設(shè)計和系統(tǒng)部署的重要文件，為人工智能在電力系統(tǒng)的深度應(yīng)用提供了政策支持和發(fā)展契機。
人工智能正深刻地改變各行各業(yè)，農(nóng)村電力系統(tǒng)也不例外。人工智能技術(shù)憑借其強大的數(shù)據(jù)處理、模式識別與自主決策能力，將成為推動農(nóng)村電力系統(tǒng)智能化轉(zhuǎn)型、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵力量。將人工智能與農(nóng)村電力系統(tǒng)相融合，用人工智能的數(shù)據(jù)處理、預(yù)測分析、自動化和優(yōu)化決策等技術(shù)，可以解決農(nóng)網(wǎng)長期存在的痛點和新能源發(fā)展帶來的難點，構(gòu)建起更加安全、可靠、經(jīng)濟、高效、綠色的新型農(nóng)村電力系統(tǒng)。
破解農(nóng)村分布式新能源大發(fā)展難題
近年來，我國農(nóng)村能源轉(zhuǎn)型發(fā)展迅速。2024年，農(nóng)村地區(qū)光伏并網(wǎng)容量為37478.20萬千瓦，占總并網(wǎng)容量的42.32%，年增速為47.30%，近三年持續(xù)保持高速增長。農(nóng)村地區(qū)太陽能發(fā)電主要通過分布式光伏進行，包括戶用光伏和較大規(guī)模的分布式光伏。在發(fā)展規(guī)模上，戶用光伏并網(wǎng)容量13852萬千瓦，近三年年均增長率為44.46%，其中75%分布在中東部地區(qū)；較大規(guī)模的分布式光伏并網(wǎng)容量為20339萬千瓦，近三年年均增長率為50.45%。由于分布式光伏迅猛發(fā)展，造成許多省份出現(xiàn)“發(fā)得多、用得少、送不出”的消納困境。
究其原因，一是波動性與間歇性，光伏“靠天吃飯”，發(fā)電功率不穩(wěn)定，與相對穩(wěn)定的農(nóng)村用電負荷不匹配。二是逆功率倒送。白天光伏大發(fā)時，農(nóng)村本地負荷可能很低，多余電力會反向輸送到上級電網(wǎng)。大量新能源同時倒送，會導(dǎo)致局部電網(wǎng)電壓升高、頻率波動，甚至威脅電網(wǎng)安全，迫使電網(wǎng)限制光伏接入。三是農(nóng)村地區(qū)負荷特殊。農(nóng)村負荷除日常生活外，還有灌溉、養(yǎng)殖、小加工廠等，具有一定規(guī)律但同時也存在不確定性，需要精細化管理。
人工智能可以充當“能源智慧大腦”，主要體現(xiàn)在以下三個層面：一是精準預(yù)測。運用人工智能算法分析歷史發(fā)電數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)、高精度氣象預(yù)報，可對未來24小時甚至更短時間的新能源發(fā)電功率進行精準預(yù)測，也可以預(yù)測未來一段時間內(nèi)用電負荷需求。這些既是優(yōu)化電力調(diào)度的基礎(chǔ)，又能為各級政府和能源企業(yè)規(guī)劃新能源發(fā)展提供決策依據(jù)，有序利用和發(fā)展當?shù)匦履茉促Y源。二是智能調(diào)度與優(yōu)化，實現(xiàn)發(fā)電與用電“就地平衡”。這是人工智能價值最核心的體現(xiàn)?；诰珳实念A(yù)測，人工智能對區(qū)域內(nèi)所有能源單元進行協(xié)同控制，協(xié)調(diào)“源—荷—儲”，激活可調(diào)負荷。人工智能可識別并調(diào)度農(nóng)村中的“柔性負荷”。例如，一方面，在光伏大發(fā)時段，自動啟動智能灌溉水泵、畜禽舍通風(fēng)設(shè)備、冷鏈倉儲設(shè)備、農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)備等，主動創(chuàng)造用電需求、消耗多余新能源；另一方面，優(yōu)化儲能系統(tǒng)，指揮儲能電池或未來可能普及的電動汽車、電動農(nóng)機V2G，在光伏發(fā)電高峰時段充電、在晚間用電高峰或陰雨天時放電，平滑新能源波動，移峰填谷。三是微電網(wǎng)優(yōu)化運行，對于建有獨立微電網(wǎng)的村莊或園區(qū)，人工智能是微電網(wǎng)的“大腦 ”，可實時計算最優(yōu)運行策略，決定何時使用光伏電、何時使用電池電、何時從主電網(wǎng)買電、何時向主電網(wǎng)賣電，以實現(xiàn)經(jīng)濟性和穩(wěn)定性最優(yōu)。
新型農(nóng)村電力系統(tǒng)亟需智能化運行維護
由于大量各類新能源的分布接入，電動汽車下鄉(xiāng)和農(nóng)機具電動化智能化發(fā)展，以及大量電力電子裝置和設(shè)備接入電網(wǎng)，與傳統(tǒng)的農(nóng)村電網(wǎng)相比，新型農(nóng)村電力系統(tǒng)成為一個復(fù)雜系統(tǒng)，面臨各種新挑戰(zhàn)。農(nóng)村電網(wǎng)的負荷特性發(fā)生改變，出現(xiàn)“集中性”“隨機性”和“雙向性”三大特點。大規(guī)模電動汽車同時充電，會形成巨大的“高峰負荷”，對變壓器和線路造成沖擊；電動農(nóng)機具充電時間、功率需求隨機性強，難以用傳統(tǒng)方式預(yù)測；電動汽車和電動農(nóng)機具的車網(wǎng)互動技術(shù)、各類分布式儲能、光伏用戶可能反向向電網(wǎng)送電，使潮流方向變得復(fù)雜。農(nóng)村電網(wǎng)中電源結(jié)構(gòu)多元，分布式光伏、小型風(fēng)電等可再生能源大量接入，其出力的間歇性和波動性給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)，運維難度加大。加之農(nóng)村電網(wǎng)覆蓋范圍廣、設(shè)備分散、傳統(tǒng)人工巡檢效率低、成本高，導(dǎo)致故障定位難，恢復(fù)供電時間長，難以滿足新型農(nóng)村電力系統(tǒng)“安全、可靠、經(jīng)濟、高效、綠色”的要求。
人工智能正是解決上述挑戰(zhàn)的“大腦”，其賦能主要體現(xiàn)在“感知、預(yù)測、決策、控制”四個環(huán)節(jié)。
一是智能感知與狀態(tài)監(jiān)測。利用部署在配電變壓器、線路、充電樁等關(guān)鍵節(jié)點的傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，人工智能系統(tǒng)可以7x24小時實時采集電壓、電流、頻率、溫度、設(shè)備圖像視頻等海量數(shù)據(jù)。通過無人機或固定攝像頭拍攝設(shè)備圖像。通過圖像識別技術(shù)，人工智能可自動識別絕緣子破損、金具銹蝕、電桿傾斜等隱患，實現(xiàn)自動化巡檢，極大提高電網(wǎng)的運維效率。通過異常檢測技術(shù)，人工智能算法能從運行數(shù)據(jù)中敏銳地捕捉到微小的異常模式，在設(shè)備故障發(fā)生前進行預(yù)測性維護，避免事后維修。
二是負荷與發(fā)電預(yù)測。這是人工智能最能發(fā)揮價值的領(lǐng)域之一。利用歷史負荷數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、節(jié)假日信息，甚至村民的出行習(xí)慣數(shù)據(jù)，AI模型（如LSTM、Transformer）可以精準預(yù)測未來幾天甚至幾小時內(nèi)每個臺區(qū)的負荷曲線和分布式新能源的發(fā)電功率。也可以對電動汽車行為進行預(yù)測，基于用戶習(xí)慣、電價信號，預(yù)測電動汽車的充電需求和可調(diào)潛力，為電網(wǎng)調(diào)度提供依據(jù)。
三是優(yōu)化調(diào)度與運行控制。基于精準的預(yù)測，人工智能可以做出最優(yōu)的調(diào)度決策。AI算法可以協(xié)調(diào)控制分布式電源、儲能系統(tǒng)、電動汽車與電動農(nóng)機（V2G）、可調(diào)負荷，平抑波動，削峰填谷，優(yōu)化潮流管理，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行；自動控制有源設(shè)備的無功輸出，通過無功電壓優(yōu)化，解決因光伏反送電導(dǎo)致的局部電壓過高問題；人工智能可以將區(qū)域內(nèi)分散的分布式電源、儲能系統(tǒng)和可控負荷聚合起來，成為虛擬電廠，整體參與電網(wǎng)調(diào)度，為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)，同時為業(yè)主帶來收益。
四是故障診斷與自愈。當故障發(fā)生時，人工智能可快速響應(yīng)，精準故障定位。結(jié)合多源數(shù)據(jù)，AI能快速精準定位故障區(qū)段，將定位時間從小時級縮短到分鐘甚至秒級；可自動生成最優(yōu)恢復(fù)供電方案，控制智能開關(guān)進行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，隔離故障區(qū)段，并恢復(fù)非故障區(qū)段供電，實現(xiàn)智能自愈，極大提升供電可靠性。
未來的新型農(nóng)村電力系統(tǒng)將不再是傳統(tǒng)的“發(fā)電—輸電—用電”單向樹狀結(jié)構(gòu)，而是一個多能互補、源網(wǎng)荷儲協(xié)同、數(shù)智化驅(qū)動的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)。用戶角色將發(fā)生轉(zhuǎn)變，從單純的“消費者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爱a(chǎn)消者”，既用電也發(fā)電，并通過V2G、需求響應(yīng)等方式參與市場，獲得經(jīng)濟回報。未來新型農(nóng)村電力系統(tǒng)將具有多種新形態(tài)，可以形成一個個有韌性、靈活、智能的村級微電網(wǎng)或臺區(qū)智能系統(tǒng)，既能與主網(wǎng)并聯(lián)運行，也能在極端情況下“孤島運行”，保障重要負荷供電。人工智能將成為整個電力系統(tǒng)的“自動駕駛系統(tǒng)”，無需人工過多干預(yù)，就能自主優(yōu)化運行，實現(xiàn)最高效率、最低成本和最強韌性。人工智能與新型農(nóng)村電力系統(tǒng)運維的結(jié)合，是應(yīng)對各類新能源大量接入、電動汽車、電動農(nóng)機等間隙性負荷大量出現(xiàn)所帶來的挑戰(zhàn)的必然選擇。它通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式，將傳統(tǒng)相對被動和粗放的農(nóng)村電網(wǎng)，升級為一個主動預(yù)測、智能決策、精準控制的智慧能源系統(tǒng)。這不僅是技術(shù)的升級，更是運營模式和理念的革新，為鄉(xiāng)村全面振興提供了安全、可靠、經(jīng)濟、高效、綠色的能源基礎(chǔ)設(shè)施保障。
積極推進“人工智能+”新型農(nóng)村電力系統(tǒng)行動
人工智能技術(shù)是應(yīng)對能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)、提升電網(wǎng)運營效率的重要途徑，能有效解決新型電力系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)接入、系統(tǒng)安全穩(wěn)定、實時性等問題，推動人工智能走向邊緣設(shè)備、實現(xiàn)云—邊—端協(xié)同互動、賦能發(fā)輸變配用等環(huán)節(jié)。發(fā)電側(cè)，精準預(yù)測新能源出力；電網(wǎng)側(cè)，促進調(diào)度優(yōu)化決策，實現(xiàn)生產(chǎn)智能運維；用戶側(cè)，推動需求響應(yīng)與用戶能效優(yōu)化，通過推進“人工智能+”行動，以“數(shù)字化、綠色化”轉(zhuǎn)型支撐新型電力系統(tǒng)和新型能源體系建設(shè)。然而，由于農(nóng)村電力系統(tǒng)的自然客觀條件和特有行業(yè)屬性，在推進“人工智能+”新型農(nóng)村電力系統(tǒng)行動過程中，必然存在艱巨的挑戰(zhàn)和困難。
一是農(nóng)村基礎(chǔ)數(shù)據(jù)薄弱，許多地區(qū)，尤其是邊遠地區(qū)農(nóng)村電力系統(tǒng)設(shè)備數(shù)字化水平偏低，各類傳感裝置覆蓋不足，通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)差，存在人工智能“無米下鍋”困境。因此，迫切需要加強這些地區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施投入，加強農(nóng)村電網(wǎng)提升改造力度，加快農(nóng)村電力系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐。
二是“人工智能+”行動需要更多的社會支持。部署無人機、傳感器、邊緣計算設(shè)備、AI平臺需要較大投入。尤其是在人工智能基礎(chǔ)建設(shè)中的算力、平臺、數(shù)據(jù)、模型等建設(shè)方面，僅依靠當?shù)剞r(nóng)電企業(yè)自身難以實現(xiàn)，必須依靠政府、央企和社會的大力扶持。在這方面，國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司已經(jīng)邁出第一步，分別建立了“光明”大模型和“大瓦特”模型，在推廣各類人工智能應(yīng)用場景的同時，加快縣級電網(wǎng)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐，幫助所屬的農(nóng)村電網(wǎng)企業(yè)運用這些人工智能技術(shù)平臺，不斷擴大在農(nóng)村電力系統(tǒng)中人工智能技術(shù)的應(yīng)用，在推進新型農(nóng)村電網(wǎng)數(shù)字化智能化方面，已取得階段性成果。
三是推進“人工智能+”新型農(nóng)村電力系統(tǒng)面臨人才短缺問題。縣級電網(wǎng)企業(yè)尤其是農(nóng)村地區(qū)本身就極度缺乏人才，更缺乏既懂電網(wǎng)技術(shù)又懂AI分析的復(fù)合型人才。這就需要未來各類高校注意大力培養(yǎng)愿意投身到“人工智能+”農(nóng)村電網(wǎng)的復(fù)合型人才。當?shù)剞r(nóng)電企業(yè)也要注重加大員工的人工智能技術(shù)與電力技術(shù)融合培訓(xùn)，把人才培養(yǎng)作為企業(yè)的一項長期發(fā)展戰(zhàn)略。
四是要不斷充實和發(fā)展各類適應(yīng)農(nóng)村新型電力系統(tǒng)的人工智能應(yīng)用場景。人工智能模型具有需要大量本地數(shù)據(jù)訓(xùn)練才能適應(yīng)特定區(qū)域的特性。因此，要不斷加強農(nóng)村電力系統(tǒng)的科技創(chuàng)新，優(yōu)先突破農(nóng)電企業(yè)急需解決的核心場景。例如，利用AI預(yù)測新能源出力波動，提升實時動態(tài)管理能力，實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化；又如，基于聲紋識別、圖像分析技術(shù)，進行變壓器、輸電線路故障預(yù)警，實現(xiàn)設(shè)備智能運維；構(gòu)建數(shù)字孿生平臺，使分布式光伏、儲能系統(tǒng)可觀可調(diào)可控，實現(xiàn)綠色能源管理等。
“人工智能+”行動是國家推動人工智能與經(jīng)濟社會各行業(yè)各領(lǐng)域廣泛深度融合、重塑人類生產(chǎn)生活范式、促進生產(chǎn)力革命性躍遷和生產(chǎn)關(guān)系深層次變革的重要舉措。農(nóng)村電力系統(tǒng)與人工智能的深度融合是新型電力系統(tǒng)建設(shè)的強大動力，有助于鄉(xiāng)村全面振興、共同富裕和綠色低碳目標的實現(xiàn)。在推進“行動”的過程中，要特別注意加強人工智能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，因地制宜、循序漸進、試點先行、持續(xù)推進。各科研院所、科技企業(yè)和電力系統(tǒng)相關(guān)企業(yè)要加大產(chǎn)學(xué)研用，支持和引導(dǎo)“人工智能+”新型農(nóng)村電力系統(tǒng)建設(shè)的健康發(fā)展。
