调度技术

随着我国数字经济规模总量的不断攀升，实体经济、数字经济和信息服务的深度融合正加速产业数字化和数字产业化变革。算力作为承载信息数据的重要基础设施，已成为全社会数字化转型的重要基石。根据中国信息通信研究院最新发布的《中国算力发展指数白皮书（2023年）》显示，至2023年我国智能算力规模达到178.5EFlops，增速为72%，在我国算力占比达59%，成为算力快速增长的驱动力；据IDC等机构预测，至2025年，新增数据量180ZB，其中80%的增长来自于文本、图片、语音、视频等非结构化的数据。随着人工智能、元宇宙、高性能计算等领域的发展，激发了更多智能数据处理的需求和场景，对新型智能算力的需求激增。本研究围绕典型智能计算应用对异构算力的协同及调度需求，研究泛在异构算力参与训练或推理过程的协同需求、调度需求，研究泛在异构算力参与训练或推理过程的协同需求，包括异构算力类型、规模要求、性能要求、网络要求、数据传输要求等，分析异构算力协同的应用场景等特点，考虑同数据中心、跨数据中心、跨云边端多级、池化和非池化异构算力并存等各种场景下，算力协同的需求及可行性。研究分析异构算力资源分类整合、池化重构和智能分配等技术方案。研究分布式异构算力资源管理技术方案，包括管理跨数据中心、边缘及端侧的GPU、FPGA等异构算力设备，已虚拟化或池化的异构硬件，研究对异构算力资源进行标识和监控的方案，对算力进行细力度切分供给的技术方案，研究对计算任务进行异构算力匹配和调度的技术方案。包括如何匹配差异化的计算任务到相应的异构算力节点，如何支持异构算力资源高效和细粒度分配，基于应用场景的负载差异性，建立面向多样化异构算力资源和上层多场景需求的多元异构算力统一调度架构，统一资源实时感知，抽象资源响应和应用调度。研究分布式AI框架支持分布式异构算力的管理和调度技术方案。

​6月8日，雄安新区地市级主配一体新一代调度技术支持系统顺利完成调度数据网第二个平面的接入切改，实现了数据采集控制网络通道的双网冗余高可用，系统运行可靠性提升至99.9999%。该系统是国家电网有限公司首个地市级主配一体新一代调度技术支持系统。

现有电力物联网任务调度技术难以满足任务的低时延和实时性要求，且未考虑到电力物联网任务之间的内部依赖性。针对该问题，融合深度强化学习任务卸载模型和Sequence-to-Sequence神经网络，使用有向无环图表示任务及依赖关系，引入ε-贪婪探索机制和优先经验回放来鼓励探索和提高模型训练效率，构建基于深度强化学习的电力物联网任务卸载模型。通过与其他任务卸载算法进行对比，所提模型的任务平均处理时延显著优于其他算法，验证在电力物联网依赖型任务低时延调度方面的优越性。

国网公司在致力于建设坚强国家电网的同时，高度重视智能电网技术研究和工程实践，取得了一批拥有自主知识产权的重要成果，在技术理论、装备制造和工程实施方面为发展智能电网打下了坚实的基础。主要表现在：特高压输电技术、广域测量系统、柔性交流输电、调度自动化等领域达到国际领先水平，积累了丰富的工程实践经验；分布式发电、光伏发电、新能源接入、电动汽车应用等取得重要进展，部分研究成果已转化并广泛应用于电网建设；智能电网调度技术支持系统、用电信息采集系统已经完成前期技术准备。

传统的发电站，例如火电站，在发电时为应对不断频繁波动的负荷，采用了中心化的自动发电控制和自动经济调度技术。通过该技术实现了在一定负荷波动范围内，多个发电站的多个机组可以基于负荷变化自动协调机组发电功率，下调功率的发电厂也会获得相应的补偿，在平衡源荷端的同时保证了各方利益的公平分配。而新能源发电站，例如分布式光伏电站，大多分散且缺乏统一协调，并且在发电时，发电功率依赖于自然现象，受不可控因素的影响，难以主动调节。为保证源荷端的平衡稳定，需要探索通过统一协调新能源发电站和调整用户侧的负荷实现源荷端的平衡，在维持电网稳定运行的同时保证效率和经济性。基于区块链和智能合约技术构建的虚拟电厂，打通多个原本相互割裂的新能源发电站、储能设施和用户端可控负荷，深度感知源网荷储，制定全局最优调控策略，以公平透明的方式促成多个不同能源之间的多能互补、提高可调控容量占比和可再生能源并网友好水平。

本项目针对国家电网公司智能电网信息安全防护的总体需求，在电力系统领域首次构建了一套基于“双网双机、分区分域、安全接入、动态感知、精益管理、全面防护”策略的智能电网信息安全主动防御体系，详细制定了面向智能电网各环节的信息安全防护总体方案，并在面向智能电网异构终端的可信接入认证和隔离交换技术、针对电网工业控制系统的软件代码安全复合分析技术等多项关键技术实现了自主创新，填补了智能电网信息安全主动防御技术的空白，有效指导智能电网信息安全防护建设，解决了智能电网信息安全主动防御面临的若干重大问题。项目已通过由国家电网公司组织的院士和知名专家评审和鉴定，并获得9项发明专利申请，1项授权。 目前该项目已在天津及江苏等电力公司成功实施，成功抵御了万余次来自境内外的恶意攻击，有效保障了智能电网各环节业务系统的安全稳定运。天津和江苏电力公司智能电网信息安全防护的目标都是结合自身智能电网信息安全防护需求，建设具有示范作用的智能电网信息安全防护体系。其中天津电力公司主要在智能电网设备状态监测、用户用电信息采集等系统信息安全防护中集成应用了本项目多项关键技术手段和管理措施，并依据各系统特性和防护需求编制了独立的防护方案和总体防护方案，实现了智能电网业务系统安全风险的可控、能控、在控，为天津电力智能电网系统安全稳定运行提供关键指导和保障。江苏电力公司在进行需求调研、资产归类、风险管理、策略分析、专家评审等环节后，形成了智能电网信息安全防护方案。该方案广泛作用于调度技术支持业务系统、配电自动化系统、输变电设备状态在线监测系统等系统的安全保障中，有效保障了江苏电力智能电网业务系统的安全稳定运行。

北方冬季因燃煤锅炉供暖造成严重空气污染，而热电联产机组大量并网运行又降低电网调峰能力，仅辽宁电网，2015年~2017年弃风电就超过50亿千瓦时，约90%弃风电发生在冬季供暖期，因此，迫切需要一种解决风电等清洁能源规模化消纳的行业共性重大技术难题。 项目依托2个国家和省部级重点科技项目，聚焦大规模弃风电-储热-供暖技术体系，研制大容量、高可靠和低成本的电加热固态储热装置，解决电热解耦问题，实现大面积清洁供暖；开发大规模弃风与大容量电储热协调调度技术，解决多源多域协调调度问题，实现大规模弃风消纳。项目主要科技内容包括：针对高电压、大容量、低成本电储热清洁供暖的技术经济性瓶颈，发明一种高温固态电储热能量转换装置，解决电热解耦高效稳定运行重大技术难题；针对储热材料和加热合金元件在高温中疲劳寿命及维护问题，提出高温加热合金元件表面负荷设计与控制方法，解决系统可靠性重大技术难题；针对高温储热体接入高于66kW等级电压下的电源接引和炉体内电场绝缘问题，提出炉体内部的弱电磁耦合加热元件以及穿透保温层的高压绝缘套管设计方法，解决高电压电源接引和炉体安全运行难题：针对大规模储热负荷消纳弃风电的重大技术问题，提出基于电储热柔性负荷的多源多域电网实时控制策略，解决了大规模弃风电和清洁供暖协调统一的世界性技术经济难题。

通过该成果的推广应用，已初步展现物资智能调配平台带来的良好效益，目前成果在深圳供电局有限公司观澜一级中心仓库落地，计划进一步完善对全局39个急救包仓库落地的技术完善，并将本单位试点成果宣传到推广南网各单位。通过研究基于物联网技术的物资智能调配平台，实现全网物资统一调度，从而更好的为物流中心提供高效服务。 鉴于本成果使用的物资匹配模型技术、物资配送调度技术、二维码、移动应用有一定独创性且符合电力行业的物流仓储配送业务，因此适合在电力行业开展全面推广。