AI新星系列報道之十二| 趙俊華：AI賦能電碳市場智慧決策
生活中，我們有一個較為直觀的感知：大規模斷電情況少見，電價相對低廉，電力供應安全穩定，居民電力使用的負擔并不大。但在我們所不熟知的背后，電力調度其實是一個極其復雜的過程，如何在保障電網安全的前提下，實現經濟、高效、低碳的電力供應，是行業面臨的核心難題。
近年來，隨著新能源發展和“雙碳”目標的推進，電力系統的復雜性進一步增加。香港中文大學（深圳）理工學院趙俊華教授，從2004年開始從事智能電網、電力市場、低碳轉型等研究，并在2008年涉足碳市場研究，通過人工智能技術的應用，為電力市場的安全、經濟和低碳轉型提供了創新解決方案。
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智能仿真：重構電力市場決策體系
電力調度與電力市場的運行涉及復雜的決策過程，需要綜合考慮人類用電場景、用電習慣、季節變化、經濟活動等多種因素，確保價格合理、供需平衡和電網穩定。傳統的實驗經濟學方法依賴真人參與實驗，但因成本和時間限制，實驗規模難以擴大；完全的計算機模擬又難以精準反映人類行為的復雜性。
為應對這一難題，趙俊華教授及其團隊采取人機混合智能的做法，將基于機器學習的計算機模擬和真人實驗相結合。近年來，隨著人工智能技術的快速發展，這項研究迎來了更大的突破：“大概從兩年前開始，我們開始引入大語言模型技術，進行電力市場的仿真模擬。大語言模型能一定程度上還原人類思考和決策的過程，模擬人類用電行為模式，預測電力市場的變化走勢。”趙教授開發的電力市場仿真平臺，通過虛擬環境降低真實市場試錯成本，幫助政府和電網企業收集更為精確的人類用電行為樣本，從而更科學地制定市場規則與關鍵參數，使電力調度更為智能化，優化電力市場運行成本。
趙俊華教授（左）與同學們在使用無人機收集數據
在智能電網領域，虛擬電廠也正成為一個熱門關鍵詞。2022年8月，深圳成立了國內首家虛擬電廠管理中心，標志著這一創新模式進入規模化應用階段。虛擬電廠并非實體電廠，而是一種通過計算機網絡和通信技術，將可調節的電力負荷及分布式能源進行聚合，形成一個虛擬能源系統，供電網進行靈活調度。
趙俊華教授參與的南方電網“車網互動”項目合作中，則是將虛擬電廠技術落地應用的典型案例。該項目利用人工智能技術精準預測電網的用電高峰，通過價格信號引導車主調整充電時間，或直接智能控制充電過程，以優化電動車的充電行為；此外，團隊還參與了商業樓宇的用電調控項目，利用AI技術分析醫院、商場、寫字樓等公眾密集建筑的用電模式，在用電高峰期利用如降低空調溫度等手段，減少用電負荷，為其他更為急切的用電場景調度電能。這些調控措施對用戶側的影響極小，幾乎不會影響正常使用，但卻能夠在宏觀的電力調度和規劃中發揮重要作用，提升電網的智能化和運行效率。
自2023年開始，趙俊華教授受邀出任南方區域電力市場管委會專家委員，深度參與了國內首個區域電力現貨市場的建設工作，積累了豐富的國內外電力行業研究與實踐經驗，對于電力市場改革、電力現貨交易等提出了眾多獨到見解。
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碳市場：AI助力低碳轉型
2020年我國正式提出“雙碳”戰略目標：2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和。這一重大決策旨在減少碳排放，應對全球氣候變化的嚴峻挑戰。這兩項政策由于電力行業的碳排放量占中國二氧化碳排放的近50%，電力行業的低碳轉型直接關系到“雙碳”目標的實現因此，電力市場與碳市場的研究息息相關。
在碳市場建立前，企業獨享生產經營收益卻無需承擔碳排放的環境成本。碳交易市場是將碳排放權轉化為可交易的商品，讓企業為二氧化碳排放支付費用，通過市場供需決定排放權的價格。
在碳市場領域，趙俊華教授的研究也取得了顯著成果：“我們運用人工智能和優化算法，推動能源系統向更低碳清潔的方向轉型，并對相關市場政策開展深度研究。”團隊與國家電網合作開發了碳市場仿真工具，模擬了碳市場的設計、定價機制以及交易品種需求，為碳市場政策設計提供了數據支持；在碳市場推出后，團隊還與銀河證券等機構合作，設計了國內首個跨境碳交易品種，為企業、金融機構等參與者提供了有效的策略建議。
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AI是這個時代的內燃機：技術與行業的深度融合
“我在網絡上看到一句話，深以為然：如果我們將AI革命類比為下一次工業革命的話，那AI技術則是這個時代的內燃機。”趙俊華教授表示，AI技術的核心價值在于其與垂直行業的結合，而非單純的技術開發。他以第二次工業革命中的內燃機為例，內燃機本身不創造價值，但是相關技術集成應用到工業生產中，卻能創造巨大價值。
趙俊華教授認為，AI大模型雖然具有巨大潛力，但能夠從事核心技術開發的人才需求有限，因此，學生在學習AI技術時，應注重與具體行業應用的結合，如金融、能源、汽車、醫療等領域，未來交叉學科背景將成為就業的關鍵。以趙俊華教授自身的經歷為例，他原本學習的專業為計算機，卻在機緣巧合之下投身電力行業研究，而電力行業作為一個復雜系統，為AI技術的應用提供了廣闊的場景，尤其是在“雙碳”目標和新能源發展的背景下，電力行業煥發出新的生機，成為AI技術落地的重要領域。
趙俊華教授與同學們討論課題
憑借在電碳市場領域的突出貢獻，趙俊華教授團隊在行業內奠定了領先地位，并榮獲多個重要獎項，包括麻省理工科技評論的“中國智能計算創新人物獎”、2023年國際金融論壇（IFF）“全球綠色金融獎”以及2022年廣東省電力科技杰出貢獻獎等。
從電力市場仿真到跨境碳交易設計，從精確計算企業碳排放到推動綠色金融，趙俊華教授的研究不僅為能源行業的低碳轉型提供了科學支撐，也為AI技術在垂直領域的落地應用樹立了典范。
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青年教授簡介
趙俊華
港中大（深圳）理工學院教授
趙俊華教授是香港中文大學（深圳）理工學院教授，中新智慧儲能聯合研究中心執行主任，深圳高等金融研究院能源市場與能源金融實驗室主任，深圳人工智能與機器人研究院研究員。他回國前擔任澳大利亞紐卡斯爾大學智能電網研究中心主任科學家，在澳大利亞有11年的電力行業從業經驗。長期從事智能電網、電力市場、低碳轉型、人工智能等方面的研究工作。在國際國內著名期刊和國際會議上發表論文300余篇，其中包括《Cell》子刊《Joule》1篇，《Patterns》1篇，《Nature》子刊《Scientific Data》2篇，中國工程院院刊《Engineering》1篇，IEEE Transactions收錄論文60余篇。發表的論文被國內外引用18000余次，H-index為66（根據Google Scholar統計）。合著英文著作兩部。
2023年當選英國工程技術學會會士（IET Fellow）。2023年獲評麻省理工科技評論“中國智能計算創新人物”。2021 – 2024年連續入選Elsevier“中國高被引學者”。2023年獲國際金融論壇（IFF）“全球綠色金融獎”。2022年獲廣東省電力科技杰出貢獻獎。2020年獲得浙江省自然科學二等獎。2020年獲國際期刊Energy Conversion and Economics年度最具影響力論文。2017年獲澳大利亞達沃斯論壇（ADC Forum）授予青年科學家獎（Young Scientist of the Future）。2017年獲國家科技部“中國百篇最具影響力中文科技期刊論文”獎。2016年獲得頂級期刊IEEE Transactions on Smart Grid授予最佳審稿人獎。2014年獲得IEEE電力與能源大會（IEEE PES General Meeting）最佳論文獎（Best Paper Award）。兩次獲得湖南省科技進步二等獎。2020年獲深圳特區金融學會重點課題評選二等獎。研究成果在工業界產生了重要影響，擔任我國首個省級電力現貨市場和首個區域電力現貨市場的專家組成員，參與了國內首個跨境碳交易產品的設計。參與開發的多個軟件產品先后應用于紐約愛迪生公司、港燈集團、廣東省能源集團、中海油、大唐發電等大型能源企業。
招商銀行總部特聘能源行業專家。《澳大利亞國家展望報告（Australian National Outlook）》特邀外部專家。IEEE Special Interest Group (SiG) on Active Distribution Grids and Microgrids聯合主席。IEEE PES SBLC (Smart Building, Load and Customer) 亞太工作組秘書，國際智能電網聯盟（GSGF）“Interfaces of Grid Users/ Focus on EV and Local Storage”專家組成員。擔任IEEE Transactions on Network Science and Engineering、Energy Conversion and Economics等多個國際期刊編委。
