以風(fēng)、光為代表的新能源大規(guī)模涌入電網(wǎng)，使電力系統(tǒng)邁入“高維不確定性時(shí)代”，新型能源體系與新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，迫切需要關(guān)鍵核心技術(shù)的持續(xù)突破以平衡安全、高效、低碳三大目標(biāo)。中國工程院院士、國網(wǎng)電力科學(xué)研究院名譽(yù)院長薛禹勝從破解電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定量化分析難題，到首創(chuàng)大電網(wǎng)停電防御體系（WARMAP），構(gòu)建能源的信息-物理-社會(huì)系統(tǒng)（CPSSE）理論與研究范式，再到提出整體還原思維（WRT），始終以創(chuàng)新范式與系統(tǒng)思維，為我國新型能源體系建設(shè)開辟路徑。在“中國工程院工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)暨第十屆紫金論電學(xué)術(shù)研討會(huì)”召開之際，中國工業(yè)報(bào)能源與雙碳研究中心對(duì)薛禹勝院士進(jìn)行了專訪，探討AI與因果范式協(xié)同、行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新等關(guān)鍵議題。

中國工業(yè)報(bào)：AI范式在能源研究領(lǐng)域主要呈現(xiàn)出怎樣的特點(diǎn)和優(yōu)勢？為新型能源體系構(gòu)建中遇到的諸多問題提供哪些新的解決路徑？

薛禹勝：以語言大模型（LLM）為代表的新一代人工智能技術(shù)，在新型能源體系與新型電力系統(tǒng)中展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢：既能豐富電力系統(tǒng)特性的認(rèn)知手段、提升分析決策與高維不確定場景生成的效率，也能優(yōu)化新能源/負(fù)荷預(yù)測精度、高效辨識(shí)源網(wǎng)荷儲(chǔ)調(diào)節(jié)能力等，為處理高維不確定性、提升計(jì)算效率提供重要支撐。

然而，單純依賴人工智能技術(shù)會(huì)面臨一些問題，如可解釋性弱、無法溯源，在樣本不足時(shí)難以保證學(xué)習(xí)質(zhì)量，導(dǎo)致分析結(jié)果可信度偏低，較難處理涉及靈敏度的研究等。LLM是基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，它可以從海量語料中統(tǒng)計(jì)“關(guān)鍵詞已出現(xiàn)前提下后續(xù)概率最高的關(guān)鍵詞”，但會(huì)忽略那些概率稍低（即便差距微?。s存在不可承受風(fēng)險(xiǎn)的潛在可能性——而這些潛在事件對(duì)應(yīng)的決策方向，往往與概率最高的預(yù)測場景完全相反。預(yù)訓(xùn)練目標(biāo)，是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)超閾值的所有潛在故障制定預(yù)案，而非像LLM那樣僅輸出概率最大的單一結(jié)果。因此，當(dāng)決策失配引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)超出可接受范圍時(shí)，現(xiàn)有LLM無法滿足需求，需要探索新的技術(shù)框架。

為了克服LLM的這些缺陷，關(guān)鍵在于快速且可靠地篩選出所有風(fēng)險(xiǎn)超閾值的場景——即預(yù)測需覆蓋“風(fēng)險(xiǎn)過高的一系列可能性”，而非局限于“概率最大的一種可能性”。具體路徑可分為兩步：通過AI生成足夠精準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)初值并排序；再借助確定性的因果分析，計(jì)算出精確的風(fēng)險(xiǎn)值與最終排序，以此兼顧效率與可靠性。

中國工業(yè)報(bào)：在目前的能源研究和實(shí)踐項(xiàng)目中，已經(jīng)有哪些具體的應(yīng)用案例體現(xiàn)了AI范式與因果范式的協(xié)同？能否詳細(xì)介紹？

薛禹勝：單獨(dú)采用AI范式或單獨(dú)采用因果范式，都難以應(yīng)對(duì)新型能源體系這樣的不確定的復(fù)雜系統(tǒng)。需要融合不同的研究范式，取長補(bǔ)短支撐新型電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行、控制、市場等決策。

從1986年發(fā)明EEAC（擴(kuò)展等面積法則），到1996年EEAC在東北電網(wǎng)首次應(yīng)用，近40年的時(shí)間里，我們采用集成人工智能（AI）與因果推理（CR）研究范式的思路，在基于EEAC不同誤差特征的預(yù)想故障集快速篩選、能源轉(zhuǎn)型演化目標(biāo)/候選全局優(yōu)化的候選路徑評(píng)選、復(fù)合自然災(zāi)害下輸電線路故障率評(píng)估、綜合能源動(dòng)態(tài)仿真、碳市場風(fēng)險(xiǎn)多道防線等方面均有成功應(yīng)用。

以防御外部自然災(zāi)害誘發(fā)的電力系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)為例，團(tuán)隊(duì)集成AI與CR研究范式的思路，提出融合符號(hào)串預(yù)訓(xùn)練技術(shù)（SPT）與整體還原論（WRT）的復(fù)雜系統(tǒng)控制決策兩層框架，上層的SPT基于可靠的天氣預(yù)報(bào)語料，將高維不確定性因素的影響轉(zhuǎn)換為按風(fēng)險(xiǎn)近似值排序的一系列確定性場景，下層的WRT用嚴(yán)格的因果分析來應(yīng)對(duì)確定性的復(fù)雜性，通過量化知識(shí)的提取來保證決策精準(zhǔn)且可解釋。這樣的思路可以將我國獨(dú)創(chuàng)并大量應(yīng)用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性量化分析的EEAC理論及算法提升到解決高維不確定性的水平。

中國工業(yè)報(bào)：您近年來提出的CPSSE研究框架是基于對(duì)能源行業(yè)發(fā)展趨勢的哪些判斷？目前該框架在科研實(shí)踐或工程應(yīng)用中取得了哪些階段性成果？

薛禹勝：團(tuán)隊(duì)很早就意識(shí)到電力系統(tǒng)的分析與研究工作，與相關(guān)的物理、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)因素密切相關(guān)，不能忽視其交互作用帶來的影響。從2002年開始，便開始將研究對(duì)象從獨(dú)立的電力系統(tǒng)拓展到與其密切相關(guān)的一次能源、終端能源、環(huán)境安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等外部領(lǐng)域，并將它們作為一個(gè)整體來揭示行為規(guī)律。

通過20余年的不斷創(chuàng)新，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在理論與研究范式、路徑?jīng)Q策技術(shù)、決策支撐平臺(tái)等方面取得了系統(tǒng)性的原創(chuàng)成果，從“0”到“1”形成了能源的信息-物理-社會(huì)系統(tǒng)（CPSSE）理論與技術(shù)體系，具體包括：國際首創(chuàng)的CPSSE理論及其研究范式，為包括能源電力轉(zhuǎn)型在內(nèi)的跨領(lǐng)域多學(xué)科復(fù)雜問題研究提供指導(dǎo)；突破了能源規(guī)劃-電力規(guī)劃-電力運(yùn)行充裕性、安全性與碳排放的統(tǒng)籌分析關(guān)鍵技術(shù)，為能源電力轉(zhuǎn)型路徑提供了決策優(yōu)化方法；研制了全自主可控的信息-物理-社會(huì)系統(tǒng)決策支撐平臺(tái)，為能源電力轉(zhuǎn)型提供了決策支撐工具。

上述成果已在中國工程院、華能集團(tuán)、國家能源集團(tuán)、青海電力公司等30余家單位推廣應(yīng)用。推動(dòng)形成了CPSSE科研生態(tài)圈，支撐了能源電力低碳轉(zhuǎn)型國家重大戰(zhàn)略需求，實(shí)現(xiàn)了在跨領(lǐng)域多學(xué)科復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化決策的國際引領(lǐng)。

中國工業(yè)報(bào)：您認(rèn)為目前行業(yè)中面臨的最核心、最緊迫的技術(shù)或機(jī)制問題是什么？在推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的銜接上，政府、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)應(yīng)如何形成更高效的協(xié)同機(jī)制？

薛禹勝：傳統(tǒng)電力系統(tǒng)主要基于可控的化石能源，這是一個(gè)相對(duì)封閉、獨(dú)立的系統(tǒng)，其能源的輸入和輸出可以較準(zhǔn)確地預(yù)測和掌控。然而，隨著以風(fēng)、光為代表的可再生能源的大規(guī)模接入，電力系統(tǒng)的運(yùn)行被引入了高維、多時(shí)間尺度的不確定性。此外，還必須考慮各種自然災(zāi)害、宏觀經(jīng)濟(jì)、政策機(jī)制、通信系統(tǒng)、甚至人才水平等非能源因素的影響。如何在這樣一個(gè)充滿高維不確定性的開放系統(tǒng)中，有效維持電力能源系統(tǒng)的安全、高效、清潔低碳，就要求我們將單一領(lǐng)域的工程問題提升到多領(lǐng)域跨學(xué)科的風(fēng)險(xiǎn)決策科學(xué)的高度。

面向這一龐大的復(fù)雜問題，需要通過建立開放的平臺(tái)、健全的激勵(lì)機(jī)制以及多層次的創(chuàng)新生態(tài)，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨領(lǐng)域的全鏈條協(xié)同，最終將技術(shù)創(chuàng)新有效地轉(zhuǎn)化為國家發(fā)展的核心動(dòng)力。包括：建立以解決重大問題為導(dǎo)向的協(xié)同決策支持平臺(tái)；完善成果轉(zhuǎn)化和利益分配機(jī)制；發(fā)展多層次、多主體的創(chuàng)新生態(tài)；健全風(fēng)險(xiǎn)決策體系與跨部門協(xié)同機(jī)制。

中國工業(yè)報(bào)：展望未來，您認(rèn)為我國電力能源領(lǐng)域?qū)⒊尸F(xiàn)怎樣的發(fā)展格局？您還將在哪些研究方向上繼續(xù)深耕，或推動(dòng)哪些關(guān)鍵技術(shù)的突破？

薛禹勝：電力系統(tǒng)已成為一個(gè)開放的、與外部的信息、物理、社會(huì)元素高度耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，這種跨領(lǐng)域多學(xué)科的融合，將不斷加深。

復(fù)雜系統(tǒng)的研究需要多領(lǐng)域跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)的合作，不僅需要體制機(jī)制創(chuàng)新，也需要研究方法和研究工具的創(chuàng)新。在這方面，團(tuán)隊(duì)也已有20余年的積累，我們將不斷推進(jìn)領(lǐng)域模型由孤立走向融合，社會(huì)心理行為刻畫由定性走向定量，復(fù)雜系統(tǒng)建模、分析與決策由局部走向整體。我們將加速推動(dòng)應(yīng)用軟件在環(huán)開發(fā)驗(yàn)證平臺(tái)的研發(fā)，支撐國家、區(qū)域和行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，并將其開放性從功能開放逐步發(fā)展到代碼開放。