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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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Verified physics-aware machine learning to transform non-linear power system stability and optimization

Descripción del proyecto

Eliminar los obstáculos para las aplicaciones de aprendizaje automático en los sistemas energéticos

Los métodos basados en datos permiten a las empresas de energía renovable y a las empresas de servicios públicos gestionar mejor la naturaleza variable de las fuentes de energía renovable y las incertidumbres relacionadas con las previsiones meteorológicas y los fallos de los componentes. En comparación con los métodos tradicionales basados en modelos, son capaces de manejar la gran complejidad computacional de mantener la estabilidad de la red y, al mismo tiempo, son entre 250 y 1 000 veces más rápidos. Sin embargo, los sistemas energéticos son sistemas críticos para la seguridad, y los métodos basados en datos no pueden aplicarse si estos sistemas siguen siendo una caja negra. En el proyecto VeriPhIED, financiado con fondos europeos, se introducirán métodos basados en datos que aprovechan las propiedades físicas subyacentes de los sistemas energéticos. En particular, se propondrá el desarrollo de redes neuronales verificables que tengan en cuenta la física y un procedimiento de formación en redes neuronales que pueda proporcionar garantías de diseño de la precisión de la predicción de las redes neuronales.

Objetivo

Measures against global warming require disruptive changes in the electricity sector. Drastically reducing CO2 emissions involves replacing bulk generation units with millions of renewable energy sources, along with a rapid increase of electricity demand. Maintaining the stability of the system with current approaches becomes not only computationally intractable, but also extremely costly. Recently proposed data-driven methods have been shown to handle the sheer complexity and have an impressive performance, achieving higher accuracy while being 250-1000 times faster than traditional methods. However, power systems are safety-critical systems, where data-driven methods will never be applied if they remain a black-box.

This proposal removes the barriers for the application of data-driven approaches in power system problems, proposing methods that exploit the underlying physical properties of power systems. We propose the development of physics-aware verifiable neural networks and a neural network training procedure that can supply by-design guarantees of the neural network prediction accuracy. Accuracy does no longer need to be a statistical metric. Instead, our methods can supply a provable upper bound of the prediction error over the whole input space, that the power system operators can trust. We further show how neural networks can capture non-linear constraints impossible to capture before, and can reduce any non-linear optimization problem to a tractable mixed-integer linear program with verified accuracy, potentially boosting computation speed and tractability. From a power systems context, this enables us to treat power system dynamics and optimization in a unified framework that accurately captures the true feasible region, removes various approximations, and eliminates redispatching costs, saving billions of euros per year. The proposed methods naturally extend beyond power systems, finding application to a wide range of physical safety-critical systems.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

ERC-STG - Starting Grant

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2020-STG

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Institución de acogida

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET
Aportación neta de la UEn
€ 1 499 183,00
Dirección
ANKER ENGELUNDS VEJ 101
2800 Kongens Lyngby
Dinamarca
Región
Danmark Hovedstaden Københavns omegn
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 499 183,00

Beneficiarios (1)