2023電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)-機理融合建模技術導則

電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)-機理融合建模技術導則目 次前 言 3范圍 4規(guī)范性引用文件 4術語和定義 4總則 5建模對象分類 5外部特性模型 5運行控制模型 5行為策略模型 5建模數(shù)據(jù)要求 5外部特性模型數(shù)據(jù)要求 5運行控制模型數(shù)據(jù)要求 5行為決策模型數(shù)據(jù)要求 6融合建模策略選擇 6機理模型可完整獲得 6機理模型不可完整獲得 7建模技術要求 7外部特性建模技術 7運行控制建模技術 7外部特性建模技術 8附錄A（資料性）融合建模對象建議 92電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)-機理融合建模技術導則范圍本文件規(guī)定了電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)-機理融合建模的專業(yè)術語、建模適用對象、建模數(shù)據(jù)要求、建模技術要求，對融合建模策略和技術選型提出了建議。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T33474—2016 物聯(lián)網(wǎng)參考體系結構GB/T33745—2017 物聯(lián)網(wǎng)術語GB/T36478（所有部分）物聯(lián)網(wǎng)信息交換和共享YD/T2437—2012 物聯(lián)網(wǎng)總體框架與技術要求IEEE2413—2019 IEEEStandardforanArchitecturalFrameworkfortheInternetofThings(IoT)術語和定義下列術語和定義適用于本文件。mechanismdrivenmodeling根據(jù)建模對象的應用場合和模型的使用目的進行合理的假設后，依據(jù)其內(nèi)在機理建立數(shù)字模型的方法。datadrivenmodeling根據(jù)建模對象的應用場合和模型的使用目的，依據(jù)可表征其狀態(tài)、特性、運行環(huán)境等影響因素的歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)解析、機器學習等數(shù)據(jù)分析手段建立數(shù)字模型的方法。數(shù)據(jù)機理融合建模mechanismanddatadualdrivenmodeling采用機理驅動方法和數(shù)據(jù)驅動方法相結合的技術手段，通過不同機理驅動和數(shù)據(jù)驅動融合建模策略，面向建模對象建模數(shù)字模型的方法。fusionmodelingstrategy機理驅動方法和數(shù)據(jù)驅動方法在建模過程中的融合路徑。mechanism-ledmodelingstrategydata-ledmodelingstrategyexternalcharacteristicmodel4在建模對象外部接口參數(shù)已知基礎上，對若干物理參數(shù)或計算參數(shù)之間的動態(tài)關系進行建模。運行控制模型operationcontrolmodel行為策略模型actionstrategymodel總則-數(shù)據(jù)-數(shù)據(jù)-機理融合建模根據(jù)分析建模對象的機理模型可獲取程度不同，可靈活地選擇不同融合策略，也可組合選用多種融合策略進行建模。數(shù)據(jù)-建模對象分類外部特性模型外部特性模型適用于建模對象內(nèi)部機理驅動存在觀測盲區(qū)或無法求解情況下的輸入輸出關系建模，通過數(shù)據(jù)驅動建模方法部分取代建模對象內(nèi)部機理，建立不同物理量或計算量之間的映射關系。運行控制模型行為策略模型行為決策模型適用于電力物聯(lián)網(wǎng)中包含人為因素的各個參與方在能量和信息層面的行為規(guī)律建模，描述供應商、代理商、運營商和個體用戶等不同角色在能源互聯(lián)網(wǎng)運營模式下的互動過程。建模數(shù)據(jù)要求外部特性模型數(shù)據(jù)要求運行控制模型數(shù)據(jù)要求5行為決策模型數(shù)據(jù)要求融合建模策略選擇建模策略選擇建模策略選擇是機理模型可完整獲得否是計算速度滿足需求否是機理模型可部分獲得否是計算精度滿足需求否較低計算速度復雜度較高是否計算誤差機理模型糾正項計算參數(shù)已知部分機理知識機理驅動 串行優(yōu)化建模 融合建模反饋迭代 并行互補融合建模 融合建模機理嵌入融合建模部分替代融合建模知識引導融合建模數(shù)據(jù)驅動建模圖1建模策略的選擇路徑機理模型可完整獲得串行優(yōu)化融合建模反饋迭代融合建模（如線路老化）等原因導致的機理模型系數(shù)變化。并行互補融合建模機理嵌入融合建模6機理模型不可完整獲得部分替代融合建模機理引導融合建模建模技術要求外部特性建模技術變量選擇特征提取原始數(shù)據(jù)應通過特征工程轉換為有效特征，特征提取的過程可選擇以下兩種方式：a）按照數(shù)據(jù)類型進行適當?shù)念A處理；b）通過機器學習方法自動生成特征。模型架構BPElmanRBF運行控制建模技術變量選擇運行控制模型變量包括環(huán)境狀態(tài)變量和自身控制變量：自身控制變量應根據(jù)建模對象的控制手段確定。特征提取環(huán)境狀態(tài)變量可通過以下兩種方式實現(xiàn)：依據(jù)某些物理控制原理從原始數(shù)據(jù)中直接計算獲得輸入信號量；利用外部特性模型中的特征提取或數(shù)據(jù)預處理方法自動生成環(huán)境狀態(tài)。7自身控制變量可直接描述自身狀態(tài)。模型架構A3C、DDPG、PPO外部特性建模技術變量選擇行為決策模型主要從系統(tǒng)層面對設備整體特性和運行行為進行建模，可以分為兩類：特征提取模型架構8附錄A（資料性）融合建模對象建議各類融合建模對象建議參見表A.1，具體可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。A.1融合建模應用建議表建模分類建模對象外部特性模型光伏發(fā)電的電壓功率特性化學儲能系統(tǒng)的電池充放電特性蓄冷蓄熱設備相變材料的溫升特性電-熱-冷轉化效率特性燃氣輪機的壓力-溫度特性家用電器的負荷特性……運行控制模型光伏發(fā)電MPPT控制風力發(fā)電恒轉速控制燃氣輪機轉速-燃料控制電鍋