华南理工能源研究院院长吴青华：新一代能源系统规划与运行的关键平

　　为贯彻落实中央全面深化改革委员会第八次会议审议通过的《关于在山西开展能源革命综合改革试点的意见》要求，践行“四个革命、一个合作”能源安全新战略，推动山西提高能源供给体系质量效益、构建清洁低碳用能模式、推进能源科技创新、深化能源体制改革、扩大能源对外合作，山西省人民政府省长楼阳生、国家能源局局长章建华、山西省人民政府副省长贺天才、国家能源局随行领导、国家能源局山西监管办公室专员贺刚、山西省能源局局长王启瑞等嘉宾出席大会开幕式并致辞。

　　2019年6月28-29日，“中国（山西）国际清洁能源高峰论坛”在中国（太原）煤炭交易中心举行。立足山西能源的高质量发展，依托国家资源型经济转型试验区优势地位，吸收国内外相关领域的最新发展科研成果，博采产学研各个领域的发展意见和建议。与会嘉宾中国工程院院士余贻鑫、华南理工大学能源研究院院长吴青华、中国工程院院士余贻鑫、华南理工大学能源研究院院长吴青华、中科院福建物质结构研究所主任姚元根、太原理工大学电气与动力工程学院院长韩肖清、清华大学山西清洁能源研究院院长张建胜、山西焦煤集团有限责任公司董事长王茂盛、晋能集团有限公司晋能集团董事长李国彪、大同煤矿集团公司董事长郭金刚、山西国际能源集团有限公司董事长曹阳、山西煤炭进出口集团有限公司董事长赵建泽、太原钢铁（集团）有限公司总经理高建兵、晋城无烟煤矿集团公司董事长李鸿双和潞安集团副总经理肖亚宁等行业专家学者以及企业负责人交流经验和科研成果分享。

　　刚才院士讲了智能电网，也提到了互联网，就是说我们国家应该做这样的工作。我现在讲的就是对院士的一个补充，因为是战略论坛，我就讲如何去做，应该怎么去做，我现在主要从方法论的角度讲。

　　我们现在存在的第二个问题，现在的问题好多没有解决，如果在没有解决的问题上继续有更复杂的问题，那我们的工作就缺乏效率，我们有不同的机组，特别是山西的很多煤机、煤电厂，他们发电的时候谈到了负荷。

　　电力系统调度中的单目标优化，我们没有办法去寻找到最小点，如果考虑到一些变动，那这个变化很大，现在我们做了基础以后可以到5%。那做了什么工作，就是改变几条程序，就这么简单。

　　为什么呢？因为我们的机组，排列组合、考虑出力等都没有在我们的调度里进行考验，如果我们考虑到这些因素，改几条因素就可以这样。我们这个推广不良的原因是调动人是电网，接地人是电厂，电网不愿意改，因为自己没有得到利，现在就是这种情况。我们现在搞的大系统是一个异质系统，特别有很多，比如说拓扑复杂、数量大、元件类型多、特点差异大、随机因素多、学科差异大等。

　　这是2004年我发表的文章，从细胞来研究这个细胞群怎么仿真。这里面细胞之间还有通讯，就像我们之间有联系一样，一个月细胞怎么移动，当时的生物学家也不知道，因为他不可能进入一个月，所以我们仿真出来以后就看一个细胞有多么复杂，大家看就是这么复杂，这是一个单细胞就是这么复杂。但是，我们要用到的方法是叫个体为本的建模方式。

　　在这样情况下我们要改变一个观念，这个观念就是动态变化过程，这个已经不再适用于大规模的建模了，为什么呢？因为这个系统不能线性化，没有一个统一形式，所以张三建的模和李四建的模，它的求解方式是不一样的，所以要建一个模，要考虑这个网络里有一个能量流，怎么定义它。比如说IBM在大规模能源系统中的应用，网络建设中，每个个体可独立建模，可以根据需要建立个体间与个体与系统间的连接以及连接方式，个体可以具有不同的时间尺度的模态。个体为本模型具有灵活性和扩展性，就像软件的即插即用单元，不会因为系统元件的增多而使整个系统模型复杂度增加。所以我们要寻找这种方法。

　　再一个，我们要考虑能量转换，有一个特点是不同特点的能量相互转换，都没有超过50%，所以我们不应该让它转换了一次又转换了一次。比如说把太阳能转换化电，电又转化成了热，就转化了两次，转化了两次就小于了2.5%，我们要达到最高的效率。就是它的社会性、经济性、和可靠性，否则是没有寓意的，一个是经济性，一个是可靠性要转换。

　　模建好了以后我们要优化它，比如说有经济、安全、节能、环保等，目标有很多。目标一和目标二之间的关系，如果我们把两个目标加在一起，就可以得到左上角这个曲线，所以我们以前的方法就可以得到运用，但是如果是这个图的关系，它往两边跑，所以两个目标就不能加一起了。如果两个目标的关系是不连续关系，就找不到解了。所以我们看看我们这个系统到底什么关系，所以我们现在用的方法基本上求的东西都不是最好的，甚至是有更坏、更差的。另外，加上我们的优化还有随机和风能，所以这种优化特别复杂。

　　回顾光伏产业的发展历程，之所以发展速度特别快，主要是因为两个特点，即国际接轨程度高和民企占绝对优势。因此，我们的光伏企业遍布全球，并且决策速度快。每当行业内出现一个热点，投资商就蜂拥而上，一投入技术改造升级，新的产能很快就会出来，产能增加速度很快。

　　再就是哪个方案更好，我们要进行评估。就是科学决策，有权重评估、可靠性分析、决策推理、多属性、群体交互等方式。多决策因素之间的矛盾性和不确定性，以及决策的科学性和可计算性。

　　决策系统方面，以苹果为例子，有产值，有外观，还有质量的保鲜问题，都要进行计算。科学的计算有四个“加减乘除”，那么这些数据人们能不能做科学计算，这里面就要取多属性证据，再权重分析，最后得到一个置信度系数。计算机真正的决策是人，所以根据专家知识的交互里面，有一个环节，就是现在计算机学习的用武之处。1989年在电力系统有最早的一篇文章《神经网络》，但是把计算机学习放在决策里面，对量化的量，对非量化的量，就是观念啊、属性啊进行学习，那才是真正的《神经网络》的进化学习和强化学习的用武之地。

　　我们看一个大规模的城市，有很多的大系统建模和系统过程的仿真。那么对这个怎么去建模、优化和决策啊。

　　科学决策系统：在可行解域中如何选择一个面对各方利益需求判断的最优解是一个复杂系统科学决策问题，解决这个问题的关键技术是对系统的数据、概念、属性、事实等信息的数学表示、编码和综合推理计算。有效用评估、多证据融合、多指标分析、多目标优化等这些决策。

　　再谈谈互联网技术，现在网络现在正在实现它，不管是云还是什么。现在我国电力能源软件普遍采用“界面+应用”模式，各单位软件平台不一，缺乏统一标准与核心平台技术；另外，操作系统与应用软件之间缺乏协调、互动与组织的软件代理体系，不具有通用性，缺乏分布式人工智能。那么我们平台技术应该关注的是操作系统与运用层之间的智能软件体系，这个叫PaaS和Seavice系统。

　　我们看看这样的大系统，不管是电力还是交通都是大系统，特点都是分布式的。在这样的大系统里我们设计一个平台，这个平台如何去设计？

　　这是我的一本书，是世界上第一本《互联网+》，大家知道Internet，是互动，没有网的意思，这个就是英特网，就是互联网+工业制度化，不管是监控还是管理还是控制，都是这样系统。这本书是2007年，《人民日报海外版》2003年出版，大家可以从网络上查看。

　　基于多代理的解决方案，用一个智能体系来实现它，来实现各种运用。在这个系统里面，有很多应用A1、A2等，我们也有很多硬件，叫IED，叫智能终端，中间有很多TA、TS，就是中间库，数据等等，现在我们把它去掉，之后又一个智能体系，这个是受控的，是受一个平台控制的，所以运行的过程中可以改变它的连接方式，这个平台叫代理平台，多代理，大家知道，雷高（音）的玩具有长的，有短的，但是就那么几个，但是什么都可以搭，所以我们要把这个个数要减得非常少，但是它的功能会越来越大。在这个系统下，如果用这个方法，你不管做多大的系统，它的程序基本上不增加。在这样情况下，你做电厂的跟做铁路的是一样的一个结构，在这样结构下系统就很容易扩展，在这个结构下系统特别安全，因为很少么，所以这样的一套多代理技术，我发现特别是在电力应用基本上没有这个思维。前两天跟东方电子谈了半天，他们的思想还是以前的系统，所以这个系统是越做多越糟糕，我们讲了人类的进步不是看你做出了什么，而是看你用什么去做，就是我们有没有新的观念、新的工作，这样的意义比做出的产品还要重要。

　　现在我们用到的不是数据，我们用到的是知识，不是电源、电流、电价的问题，所以我们对知识如何处理，我们要做到知识可以精算，所以有一个叫本体论。我发现很多计算机系都没有，为什么？因为我们国家计算机系不是计算机科学，而是计算机工程。我们计算机没有真正研究计算机里面的核心的问题，这是对知识的处理，这个知识从经验中来，大家把它放在一起，这个结构就叫半正式结构。这个经过编码了以后就成为了正式的了。我把这个编的码放到代理里面就可以回来处理这个实际问题。如果是用数学描述，而且是逻辑描述，所以现在的工作对我们人工智能很大的问题就是用数学，通过逻辑、通过数学去描述知识，把知识表章出来，否则进不了计算机。

　　这个互联网，实际上这个下面不是互联网，只不过是两个地区可以用互联网甚至云连在一起，现在我们又收集了一些芯片，是物联网，但是不管是互联网还是物联网都是分布式的东西。平台控制这个移动代理，这个平台的知识就从本体论，把知识放进去。

　　过去半世纪的微机型工业设备必将被芯片化工业设备替代，芯片研发应遵循应用问题、专用芯片、通用芯片的发展之路。