基于AI Agent框架下的能源优化调度方案和实践
一. 架构设计
前言
能源行业正面临前所未有的挑战：可再生能源的高度波动性、电力供需的动态平衡、多元化的市场交易机制，以及碳中和目标的严格约束。传统的优化调度方案通常基于规则引擎和静态数学模型，难以应对复杂多变的能源场景。
AI Agent 的出现为这一问题提供了新的解决思路。通过将 AI 能力与运筹优化算法相结合，构建一个智能的能源优化调度Agent，可以：
- 自动理解用户需求，动态调整优化目标
- 基于实时数据进行场景分析和模型构建
- 快速求解复杂的优化问题
- 提供可解释的决策支持和可视化分析
本文基于 LangChain Agent 框架（v1.0+）和 LangGraph 持久化引擎，介绍如何设计和实现一套完整的能源优化调度系统。
一、系统架构设计
1.1 核心架构
我们的能源优化调度系统采用分层工具系统 + Agent推理引擎 + LangGraph持久化 的架构：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ User Interface Layer │
│ (Web / API / CLI Interface) │
└──────────────────────┬──────────────────────────────────────┘
│
┌──────────────────────▼──────────────────────────────────────┐
│ LangChain Agent Engine │
│ (ReAct Loop: Reasoning + Tool Execution) │
├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ Middleware Layer: │
│ ├─ Context Injection (用户偏好、约束条件) │
│ ├─ Error Handling (工具调用错误恢复) │
│ └─ State Management (场景/约束/求解历史) │
└──────────────────────┬──────────────────────────────────────┘
│
┌──────────────────────▼──────────────────────────────────────┐
│ Tool System (4 Layers) │
├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ Layer 1: Data Processing Tools │
│ load_energy_data | clean_data | transform_data │
├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ Layer 2: Modeling Tools │
│ define_scenario | add_constraint | set_objective │
│ build_model │
├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ Layer 3: Solving Tools │
│ configure_solver | solve | validate_solution │
│ compare_solutions │
├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ Layer 4: Analysis Tools │
│ evaluate_solution | sensitivity_analysis │
│ generate_report | generate_visualization │
└──────────────────────┬──────────────────────────────────────┘
│
┌──────────────────────▼──────────────────────────────────────┐
│ LangGraph Persistence │
│ ├─ Checkpointer (对话线程持久化) │
│ ├─ Memory Store (优化历史/方案管理) │
│ └─ State Snapshot (故障恢复) │
└──────────────────────────────────────────────────────────────┘1.2 Agent 工作流程
Agent 遵循 ReAct (Reasoning + Acting) 模式：
用户输入
↓
推理\] LLM 理解需求 → 制定优化策略 ↓ \[行动\] 调用对应工具执行任务 ↓ \[观察\] 获取工具返回结果 ↓ ┌─ 是否完成？ ─ 是 → 生成最终报告 → 输出结果 │ └─ 否 → 回到推理步骤（继续迭代） **示例流程：** 用户: "为虚拟电厂进行日前电能量市场优化调度分析" ① 推理: "我需要：1)理解资源构成 2)加载预测数据 3)构建优化模型" ② 行动: 调用 define_scenario → 定义虚拟电厂场景 ③ 观察: 场景定义完成，资源参数已配置 ④ 推理: "现在需要加载和处理数据" ⑤ 行动: 调用 load_energy_data → 加载风电/光伏预测 ⑥ 观察: 数据加载成功，24小时预测数据已导入 ⑦ 推理: "接下来构建MILP优化模型" ⑧ 行动: 调用 build_optimization_model → 生成模型 ... 最终: 输出优化方案、成本分析、敏感性分析报告