太平洋西北国家实验室（PNNL）获得两项Genesis奖项，资助利用人工智能简化并加速复杂电网建模的项目。

**电网规划的新思路:AI 助力应对需求增长与复杂性**

2026年11月5日——美国电网原本就是地球上最复杂的机器之一,但在过去20年里,不断增长的电力需求和不断演进的技术,迫使电网运营商重新思考其未来规划方式。

电网运营商和规划人员使用多种工具,其中包括大型复杂模型,这些模型可以模拟电网的物理特性,或模拟政策与新技术可能如何影响电网扩展。然而,这些模型正变得庞大且计算负担沉重,以至于它们可能生成数以万计的不同情景,人工团队难以高效地逐一筛查。

美国能源部(DOE)如今押注人工智能(AI),希望帮助电网规划人员为更大的需求以及更复杂的负荷和发电波动做好准备。DOE近期向太平洋西北国家实验室(PNNL)授予了"创世纪使命"(Genesis Mission)资助,用于支持两个聚焦于改进未来电网规划的项目。

**模拟电网的物理特性**

第一个项目由PNNL的Marcelo Elizondo牵头,他是电力系统研究工程师,also 实验室研究员(Laboratory Fellow)。项目合作方包括阿贡国家实验室、桑迪亚国家实验室、西门子公司、华盛顿州立大学、Xcel Energy Services公司以及德克萨斯州电力可靠性委员会(Electric Reliability Council of Texas)。

电网规划人员使用电磁暂态(EMT)模型来了解新增负荷或新型发电方式将如何影响电网的运行行为。这些模型以微秒级分辨率进行精确计算,以表示电网的物理特性,因此计算量很大。

Elizondo的团队将研究AI如何加快这一过程。他们将使用一类能够近似复杂计算的机器学习算法,Elizondo表示,这相当于创建了一个"模型的模型"。

在AI对这些数值进行近似之后,模型的运行速度将加快,使电网规划人员能够更迅速地研究不同的电网情景。

**模拟电网的增长**

第二个项目由亚利桑那州立大学牵头,与PNNL一道,还包括劳伦斯伯克利国家实验室、宾夕法尼亚州立大学和加州大学圣地亚哥分校。地球科学家Casey Burleyson将领导PNNL在该项目中的工作。

该项目针对容量扩展模型(CEM),这类模型同样用于电网规划,但角度有所不同。EMT模型表示电网的物理行为,而CEM则力求提炼燃料成本、电力需求、政府政策和技术进步等因素,以帮助公用事业公司、输电规划人员和监管机构规划电网的长期扩展。

举例来说,如果规划人员需要在2035年前以经济高效的方式为电网增加一定规模的发电和输电能力,他们会输入所有这些因素,例如燃料成本和可能的政策变化,并以不同方式调整这些参数,以反映假设中的不确定性。随后,模型会生成潜在的未来"路径",供规划人员遵循以实现这一目标。

Burleyson表示,问题在于输出量之大。"随着过去20年电网变得越来越复杂,这些模型可能会生成一万种不同的情景。问题就变成了:你如何选择哪些情景需要更仔细地研究?"

该团队计划构建一个AI模型,能够从这一万种情景中挑出重要或有价值的情景,并大幅减少找到这些情景所需的总计算时间。他们将通过将AI辅助模型的输出与传统CEM集合的输出进行比较,来检验该模型。

**电网建模中的AI**

两个团队有六个月时间来展示其研究目标,Burleyson和Elizondo都对项目成果持乐观态度。

Elizondo说:"'创世纪使命'如此令人兴奋,因为我们真的有机会尝试一种前所未有的技术。根据一些预测,为了支撑需求,我们可能需要建设规模是现有电网两倍的电网。与此同时,还要整合这些新技术和新负荷。现在我们需要重新思考电网的规划方式。能够投身于这一工程挑战,我感到非常兴奋。"

**关于PNNL**

太平洋西北国家实验室凭借其在化学、地球科学、生物学和数据科学方面的突出优势,推动科学知识发展,应对能源韧性和国家安全方面的挑战。PNNL成立于1965年,由Battelle公司运营,并获得美国能源部科学办公室的支持。科学办公室是美国物理科学基础研究的最大单一资助机构,致力于应对当今一些最紧迫的挑战。