人工智能技术在电力系统中的应用现状和发展方向.doc

人工智能技术在电力系统中的应用现状和发展方向随着人工智能技术的兴起，人工智能技术应用在电力系统的运行、控制、管理等领域。人工智能技术在电力系统中的应用不仅拓展了人工智能技术的应用范围，而且扩展了人工智能技术凭借自动化和智能化程度高等优势，提升了电力产业的智能化升级。人工智能技术使电力系统真正实现决策智能和管理智能。通过分析和总结人工智能技术在电力系统中的应用现状，对电力系统中人工智能的发展方向进行了展望。1  引言近年来,随着人工智能技术在生活中的普及，人工智能技术被人们熟知。国家发改委将这项技术纳入发展规划与战略，并强调要将人工智能技术应用到各行业。在“电力发展十三五规划”中着重强调，必须将人工智能技术与电力系统相结合，构建“智能电网”造福人民。为响应国家政策，国内一些科研单位首当其冲，尝试将人工智能技术与电力系统结合，2015 年谷歌将 AI 技术引入数据中心，依托 AI 技术谷歌探索出了有效的管理设备和平衡电力供应的方法，节省了公司巨大的能源开支。紧随其后 2016 年百度公司建立了人工智能楼宇来节省电力资源，而百度未来将聚焦于以人工智能核心技术为基础，将涉足电力系统的每个环节。作为人工智能在电力行业中应用的领军者，美国通用电气公司（GE）在电力系统的客户服务、信息化建设、能源服务、生产运营、电力调度和科学研究领域运用人工智能技术。因此，AI 技术在电力系统中具有广阔的应用前景。2  人工智能技术AI（Artificial Intelligence）是人工智能技术的缩写，AI 是一门新科技，它是研究用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论和方法的技术。AI 技术的发展包括三个重要阶段：技术驱动、数据驱动和情境驱动。AI 技术在技术驱动阶段取得了最大的动力。特别是在达特茅斯会议召开之后，算法程序语言逐渐被人们所熟知，越来越多的开发人员对其投入了极大热情，第一波人工智能开发已经掀起。AI 技术三个发展阶段如图 1 所示。目前 AI 技术也取得了显著的成就。如：1997 年IBM“深蓝”击败了国际象棋冠军，2011 年苹果公司发布了手机语音助手 Siri，2016 年 Alpha Go 战胜围棋世界冠军李世石等。此外在基于 AI 的模式识别方面：人脸识别、文本识别、车牌识别和指纹识别等功能也逐渐成熟。在自动工程方面的成就主要有自动驾驶技术、印钞工厂流水线生产和猎鹰系统的自动绘图。从功能结构上来分析，AI 产业布局可以分为三个层面：第一是基础层面，在这个层面上主要有事视频内容识别、情景感知计算、语音识别和自然语言处理等操作，这些操作作为人工智能技术的底层支撑。二是理论层面，以机器学习算法为主，它为 AI 技术应用奠定了理论基础。第三个是应用层面，主要以人工智能技术应用的方面为主，如机器学习应用，计算机视觉应用，手势控制应用、语音翻译应用、智能机器人应用。人工智能技术产品布局如图 2 所示。人工智能技术的优势体现在我们的工作、生活、学习等各个方面，在工作方面它可以帮助我们提高生产效率，帮助我们摆脱沉重，重复的任务，帮助我们摆脱复杂的数据整理，统计和应用程序。随着技术的发展，人工智能技术也将取得重大突破，彻底改变我们的生活。3  电力系统的现状中国电力工业的发展经历艰难的 67 年，它的成长分为五个阶段分别是：萌芽期、成长期、发展期、上升期。具体每个发展阶段详细情况如表 1 所示。电力工业的快速发展使得国家对电力系统自动化的需求不断增加。同时，电力系统自动化和智能化也是电力系统的发展方向。随着我国全社会用电量的不断增长，国家电网在 2009 年 7 月制定了智能电网的发展规划，全面建成统一的智能化电网，届时电网优化配置资源将大幅提升，如表 2 所示为 2009 年至今我国在智能电网方面投资情况。我们可以由数据看出，随着时间的增长，我国在智能化电网投资占比也越来越大，这也表明我国电网的发展正在朝着智能化方向发展。我国电力发展的基本方针是：提高能源效率，保护生态环境，加强电网建设，大力开发水电，优化发展煤电，积极推进核电建设，鼓励新能源发电，深化体制改革。在此方针的指导下，未来我国电力发展将呈现自动化水平高、经济高效和环保、技术进步和产业升级步伐加快的显著特点。4  人工智能AI在电力系统中的应用现状随着电力行业和 AI 技术的发展，将 AI 技术应用到电力行业中，不仅是电力行业发展的必然选择，也是能源电力转型的重要战略支撑。人工智能技术有助于解决非线性的电力系统问题，如：人工神经网络在继电保护中的应用、人工智能算法在电力系统运行中的应用、模糊理论在电力系统运行中的应用和专家系统在电力系统运行中的应用。国内的学者也将 AI 技术同电力相结合并应用，如章熙、黄育松1等人，开展了对人工智能技术应用到电力调度自动化系统研究，研究结果表明 AI 技术可以稳定和科学的完成电力调度。赵启纯2将基于AI 技术的电力系统故障诊断同常规的电路系统诊断方法进行比对，发现 AI 技术可以精准的定位电路故障位置，并给出最优的诊断方案。孙秋野3等人对 AI 技术在电力系统中的应用现状进行分析，发现人工智能技术是解决复杂系统决策和控制的必要手段。梁纯4等人针对船舶电力系统故障诊断的复杂问题，为达到快速诊断的目的，基于 AI 技术设计了神经网络模型，给出了推理机的故障诊断流程。陶玉波等人5利用人工智能技术提出了对短期风电功率预测的模型和方法。总之，人工智能技术在电力系统中的应用已经很普遍。因此，人工智能在能源和电力领域的应用可归纳如下：传统方法的智能化，关键技术的延伸和创新，以及多种因素的智能化融合。5  电力系统发展展望新一代电力系统的发展应伴随着人工智能技术的稳定性，同步性和长期发展。基于无处不在的传感技术为基础，以深度学习、物联网和大数据区块链等新兴技术为依托6，人工智能技术正在不断成熟。在新一代的电力系统未来终将是智能化的电力系统，AI 技术将会遍布于电力系统设备管理和系统控制、能量管理和交易等领域。全新的电力系统具备自动、自主的新模式，以电力系统的安全、经济和稳定运行为基础，提供电力系统的运行效率，减少运行成本。所以快速发展的人工智能技术，对未来能源电力系统各环节发展形态，系统整体效率，运行控制方式和运营模式带来革命性、颠覆性影响，也是针对新一代电力系统前瞻性研究的重要方向。6  结语随着 AI 技术的不断发展，将人工智能技术与电力系统相结合的应用也越来越多，在应用中取得了良好的效果。目前电能已经成为人类生活不可或缺的一部分，伴随着电力系统的飞速发展，其产生了海量的电力系统数据。面对这些海量的数据，人工管理复杂程度呈指数上涨。在这些背景下，人工智能技术以其高度自动和智能化脱颖而出，因此人工智能技术在电力系统中的应用前景十分广阔。将人工智能技术和电力系统相结合不但加强了智能科学在电网中的科研和应用，而且能更加确保电网系统持续、稳定、安全和经济运行。