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人工智能AI技術對電力系統(tǒng)的應用
1引言
近年來,隨著人工智能技術在生活中的普及，人工智能技術被人們熟知。國家發(fā)改委將這項技術納入發(fā)展規(guī)劃與戰(zhàn)略，并強調要將人工智能技術應用到各行業(yè)。在“電力發(fā)展十三五規(guī)劃”中著重強調，必須將人工智能技術與電力系統(tǒng)相結合，構建“智能電網(wǎng)”造福人民。為響應國家政策，國內(nèi)一些科研單位*，嘗試將人工智能技術與電力系統(tǒng)結合，2015年谷歌將AI技術引入數(shù)據(jù)中心，依托AI技術谷歌探索出了有效的管理設備和平衡電力供應的方法，節(jié)省了公司巨大的能源開支。緊隨其后2016年百度公司建立了人工智能樓宇來節(jié)省電力資源，而百度未來將聚焦于以人工智能核心技術為基礎，將涉足電力系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)。作為人工智能在電力行業(yè)中應用的者，美國通用電氣公司（GE）在電力系統(tǒng)的客戶服務、信息化建設、能源服務、生產(chǎn)運營、電力調度和科學研究領域運用人工智能技術。因此，AI技術在電力系統(tǒng)中具有廣闊的應用前景。
2人工智能技術
AI（Arti?cialIntelligence）是人工智能技術的縮寫，AI是一門新科技，它是研究用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論和方法的技術。AI技術的發(fā)展包括三個重要階段：技術驅動、數(shù)據(jù)驅動和情境驅動。AI技術在技術驅動階段取得了大的動力。特別是在達特茅斯會議召開之后，算法程序語言逐漸被人們所熟知，越來越多的開發(fā)人員對其投入了極大熱情，一波人工智能開發(fā)已經(jīng)掀起。AI技術三個發(fā)展階段如圖1所示。目前AI技術也取得了顯著的成就。如：1997年IBM“深藍”擊敗了象棋，2011年蘋果公司發(fā)布了手機語音助手Siri，2016年AlphaGo戰(zhàn)勝圍棋世界李世石等。此外在基于AI的模式識別方面：人臉識別、文本識別、車牌識別和指紋識別等功能也逐漸成熟。在自動工程方面的成就主要有自動駕駛技術、印鈔工廠流水線生產(chǎn)和獵鷹系統(tǒng)的自動繪圖。從功能結構上來分析，AI產(chǎn)業(yè)布局可以分為三個層面：一是基礎層面，在這個層面上主要有事視頻內(nèi)容識別、情景感知計算、語音識別和自然語言處理等操作，這些操作作為人工智能技術的底層支撐。二是理論層面，以機器學習算法為主，它為AI技術應用奠定了理論基礎。第三個是應用層面，主要以人工智能技術應用的方面為主，如機器學習應用，計算機視覺應用，手勢控制應用、語音翻譯應用、智能機器人應用。人工智能技術產(chǎn)品布局如圖2所示。人工智能技術的優(yōu)勢體現(xiàn)在我們的工作、生活、學習等各個方面，在工作方面它可以幫助我們提高生產(chǎn)效率，幫助我們擺脫沉重，重復的任務，幫助我們擺脫復雜的數(shù)據(jù)整理，統(tǒng)計和應用程序。隨著技術的發(fā)展，人工智能技術也將取得重大突破，*改變我們的生活。
3電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀
中國電力工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷艱難的67年，它的成長分為五個階段分別是：萌芽期、成長期、發(fā)展期、上升期。具體每個發(fā)展階段詳細情況如表1所示。電力工業(yè)的快速發(fā)展使得國家對電力系統(tǒng)自動化的需求不斷增加。同時，電力系統(tǒng)自動化和智能化也是電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。隨著我國全社會用電量的不斷增長，國家電網(wǎng)在2009年7月制定了智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，全面建成統(tǒng)一的智能化電網(wǎng)，屆時電網(wǎng)優(yōu)化配置資源將大幅提升，如表2所示為2009年至今我國在智能電網(wǎng)方面投資情況。我們可以由數(shù)據(jù)看出，隨著時間的增長，我國在智能化電網(wǎng)投資占比也越來越大，這也表明我國電網(wǎng)的發(fā)展正在朝著智能化方向發(fā)展。我國電力發(fā)展的基本方針是：提高能源效率，保護生態(tài)環(huán)境，加強電網(wǎng)建設，大力開發(fā)水電，優(yōu)化發(fā)展煤電，積極推進核電建設，鼓勵新能源發(fā)電，深化體制改革。在此方針的指導下，未來我國電力發(fā)展將呈現(xiàn)自動化水平高、經(jīng)濟高效和環(huán)保、技術進步和產(chǎn)業(yè)升級步伐加快的顯著特點。
4人工智能AI在電力系統(tǒng)中的應用現(xiàn)狀
隨著電力行業(yè)和AI技術的發(fā)展，將AI技術應用到電力行業(yè)中，不僅是電力行業(yè)發(fā)展的必然選擇，也是能源電力轉型的重要戰(zhàn)略支撐。人工智能技術有助于解決非線性的電力系統(tǒng)問題，如：人工神經(jīng)網(wǎng)絡在繼電保護中的應用、人工智能算法在電力系統(tǒng)運行中的應用、模糊理論在電力系統(tǒng)運行中的應用和專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)運行中的應用。國內(nèi)的學者也將AI技術同電力相結合并應用，如章熙、黃育松[1]等人，開展了對人工智能技術應用到電力調度自動化系統(tǒng)研究，研究結果表明AI技術可以穩(wěn)定和科學的完成電力調度。趙啟純[2]將基于AI技術的電力系統(tǒng)故障診斷同常規(guī)的電路系統(tǒng)診斷方法進行比對，發(fā)現(xiàn)AI技術可以精準的定位電路故障位置，并給出的診斷方案。孫秋野[3]等人對AI技術在電力系統(tǒng)中的應用現(xiàn)狀進行分析，發(fā)現(xiàn)人工智能技術是解決復雜系統(tǒng)決策和控制的必要手段。梁純[4]等人針對船舶電力系統(tǒng)故障診斷的復雜問題，為達到快速診斷的目的，基于AI技術設計了神經(jīng)網(wǎng)絡模型，給出了推理機的故障診斷流程。陶玉波等人[5]利用人工智能技術提出了對短期風電功率預測的模型和方法。總之，人工智能技術在電力系統(tǒng)中的應用已經(jīng)很普遍。因此，人工智能在能源和電力領域的應用可歸納如下：傳統(tǒng)方法的智能化，關鍵技術的延伸和創(chuàng)新，以及多種因素的智能化融合。
5電力系統(tǒng)發(fā)展展望
新一代電力系統(tǒng)的發(fā)展應伴隨著人工智能技術的穩(wěn)定性，同步性和長期發(fā)展。基于無處不在的傳感技術為基礎，以深度學習、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈等新興技術為依托[6]，人工智能技術正在不斷成熟。在新一代的電力系統(tǒng)未來終將是智能化的電力系統(tǒng)，AI技術將會遍布于電力系統(tǒng)設備管理和系統(tǒng)控制、能量管理和交易等領域。全新的電力系統(tǒng)具備自動、自主的新模式，以電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟和穩(wěn)定運行為基礎，提供電力系統(tǒng)的運行效率，減少運行成本。所以快速發(fā)展的人工智能技術，對未來能源電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)發(fā)展形態(tài)，系統(tǒng)整體效率，運行控制方式和運營模式帶來革命性、顛覆性影響，也是針對新一代電力系統(tǒng)前瞻性研究的重要方向。