求解器被称作“工业软件之芯”,全球几乎所有大型电网、金融市场及供应链的运转,要想“求得”最优运行方案,都离不开它。但长期以来,这一高端领域几乎由国外公司掌控,其内部逻辑如同无法拆解的“黑箱”,既不可知,也不可控。
在能源安全日益紧迫的背景下,我国电力系统终于迎来了一个属于自己的“超级大脑”——由中国南方电网公司自主研发的求解器“天权”。作为国内首套全自主可控的电力求解器,它不仅打破了国外技术垄断,更在性能上全面超越国际顶尖产品,成为筑牢国家能源安全底座的硬核技术,并成功入选年度央企十大国之重器。
如今,“天权”已在南方区域电力市场全面切换应用,并以计算速度领先美国同类求解器14%的亮眼成绩,把我国电力保障的主动权牢牢攥在了自己手中。
为什么要造“自己的求解器”?
2015年,打破电力“定价”、实现市场化的改革“发令枪”响起,南方区域的电力市场成为首批参与变革的主力。我国开始从政府统一定价,转向基于用电成本、环保支出等多重因素寻求最优调度方案的新模式。在这场深刻变革中,求解器成了破题的关键。
然而,当时国产求解器的性能一度落后于国际主流数十倍,求解同一问题要比进口产品多花三四十倍的时间,根本无法满足工业界实时、复杂的需求。
改革在即,“买进口”似乎成了唯一的出路。但南方电网科创部副总经理胡玉峰深知其中的风险:“国外求解器是很成熟,但用什么公式、代码怎么运作、模型如何求解,外国公司都不会提供。不掌握这些运行规则,就是极大的安全隐患。”
对于关系国计民生的电力系统而言,求解器的可靠性直接关系着电网安全,容错空间几乎为零。电力保障容不得半分差错,唯有自主攻关,把核心技术掌握在自己手中。
2018年初,南方电网针对求解器“卡脖子”问题提前布局,组建了一支平均年龄仅32岁的攻关团队,牵头联合杉数科技、清能互联、南瑞继保、清华大学、华中科技大学等行业龙头与产学研单位,向研制全国产自主可控的电力求解器发起全力冲击。
由此,“天权”踏上了一条从零到一、从追赶到反超的攻坚之路。
从“落后11倍”到“快14%”
“天权”的自主研发之路远比预想的更加艰难。深入调研后团队发现,很多国产求解器用的都是没有优化的开源底层代码,这也是性能远远落后的核心症结。
为了得到更优的底层代码,团队先后与数十家来自数学、计算机、电力领域的相关单位专家开展座谈,集纳海量经验,再将这些调度运行经验和物理规律抽象成数学模型,用求解器能听得懂的语言描述出来。
在“啃透”经验、反复沟通打磨的基础上,“天权”首次实现将电力系统专业知识融入求解计算过程中。
搞定代码只是第一步,要让“天权”在电力市场里一展拳脚,必须尽早把它送进“试炼场”接受实战检验。然而在第一次试验时,团队就被一盆冷水浇了个“透心凉”:第一次用“天权”运算一个案例就花了2万多秒,用时是进口求解器的11倍。
面对如此巨大的差距,团队尝试打开进口求解器的“黑盒”,却发现根本无从入手——国外的软件公司不仅不提供代码,甚至封闭整个运行过程。为寻求突破,南方电网将“天权”作为首个“揭榜挂帅”项目,为团队探索和试错提供了坚强后盾。
研发团队翻阅了数万页的学术论文与资料,却仍找不到适用于工业级应用的优化方案。既然找不到参考,那就靠自己摸出优化方法来。
一方面,团队让“天权”原型进行大量案例计算,再细致地对整个计算过程进行拆解分析,针对“哪里慢”“为什么慢”逐行代码找原因、“抠”答案,一点一点拼“碎片”;另一方面,团队每个人将积累多年的调度运行经验和专业领域知识,深度“注入”到求解器算法中,让底层代码得到深度优化。针对电网运行“容错空间为零”的安全要求,团队还专门研发了定制化算法。
无数次的案例模拟,直到又一次模拟结束后,大家惊奇地发现,针对同一案例,“天权”的计算速度竟然比进口求解器还快14%!“天权”团队凭着一股韧性,一步一挪追效率,终于让“天权”的计算速度实现重大突破,系统基本成型。
天权、Gurobi三轮计算时间对比 图片来源:微信公众号“南网50Hz”
数据显示,此前进口求解器Gurobi单次计算平均耗时2111秒,而“天权”投入使用后平均计算时间缩短至1827秒,计算性能平均超越Gurobi14%,最大领先幅度达38%,同时运算误差降低23%,运算稳定性提升21%。从首战落后11倍到最终反超14%,这场跨越全由中国人民的智慧和汗水书写。
电力调度有了国产“超级大脑”
为了确保准确,“天权”开启了漫长的“晋级”过程。
团队从南方电网各级网络,调度大量电厂、变电站真实数据形成案例,用于“天权”试运行期测试,每一个案例中都包含数十万个出清变量。基于每一步运算,团队成员几乎不眠不休,随时回应每一个质疑,并根据市场实际运行情况,不断对“天权”进行优化升级。
历经5年超1800个日夜的攻坚克难,啃下硬骨头,“天权”求解器终于在2022年底诞生并投入试运行,开始与进口求解器双轨部署。
与进口求解器双轨运行近两年后,“天权”正式转为主用求解器独立运行,支撑交易时间由2天扩大到整月,品种由“日前”扩展为“日前+实时”,类型由传统能源扩充至新能源……在长达35个月的技术攻关和12轮内部测试后,“天权”最终独立支撑起南方区域电力市场实现连续结算。
作为国内首套全自主可控的电力求解器,“天权”自2025年6月28日起,支撑起世界上集中统一出清规模最大的高阶先进电力市场——南方区域电力市场实现24小时不间断稳定运行,计算规模超过210万约束、230万变量。
南方区域电力市场交易范围覆盖广东、广西、云南、贵州、海南五省区,日均交易规模约38亿千瓦时,相当于英国、法国、德国三国用电量规模的总和。在如此庞大的体量下,“天权”可在30分钟内完成230万个出清变量的最优求解,为电力资源在更大范围内的优化配置提供了坚实的技术基础。
2025年7月,我国月度全社会用电量规模首次突破万亿千瓦时大关,达到10226亿千瓦时,同比增长8.6%。而“天权”为南方区域电力市场打赢迎峰度夏攻坚战发挥了关键作用,它在电力负荷陡增时以最优调度确保电力“满格”供应,保障了五省电网的稳定运行。
自南方区域电力市场启动连续结算以来,“天权”已支撑该市场超7000个模型节点、超200万项出清变量的高效计算,价格较同类产品低15%,不仅适用于电力领域,还可拓展至油气、交通、物流、制造、金融、邮政等行业。
目前,“天权”求解器已在深圳虚拟电厂、武汉新能源研究院、西门子综合园区、新加坡综合能源公司、香港大学等10余家国内外产学研单位广泛推广,并通过成果转化销售到其他行业,促进相关企业生产效率提升2-10倍,年均创造经济效益260亿元。
“天权”的诞生不仅是技术突破的胜利,更是国家在关键核心领域实现高水平科技自立自强的生动缩影。
从被“卡脖子”到实现反超2026线上股票配资,从受制于人到掌握主动,“天权”承载的不仅是一套电力调度算法,更是支撑大国能源安全的底气与自信。
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