人工智能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用

【摘 ?要】近年來社會用電需求的不斷增大，電力工程建設(shè)數(shù)量也逐漸增多。電能由于安全性高且不容易產(chǎn)生二次排放已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚亩文茉?，如何提高電能利用效率，發(fā)展清潔能源，并擴(kuò)大電能在終端消費(fèi)中的比例，也就成為了當(dāng)前世界各國在能源和環(huán)保問題上面臨的最終抉擇。相比于傳統(tǒng)電網(wǎng)，智能電網(wǎng)以優(yōu)化資源配置、滿足電力用戶需求和綠色環(huán)保為前提，結(jié)合新型科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)對用戶的電力供應(yīng)和增值服務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展。所以，智能電網(wǎng)是未來電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展方向，是新世紀(jì)世界各國面對電力工業(yè)需求的共同選擇，也是我國為適應(yīng)日益增長的電力能源需求而進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)改革的方向。在人工智能各項(xiàng)技術(shù)爆發(fā)的今日，電網(wǎng)智能化成為發(fā)展的重要風(fēng)向標(biāo)，但由于受電網(wǎng)企業(yè)自身發(fā)展規(guī)律的制約，還有諸多不足需要全體電力人員集體智慧來彌補(bǔ)。本文就 人工智能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用展開探討。

【關(guān)鍵詞】人工智能;新能源技術(shù);風(fēng)電

引言

隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷增長，全球?qū)τ谀茉吹男枨蟛粩嘣鲩L，過去以火電為主的傳統(tǒng)能源方式對環(huán)境的污染日益凸顯。因此如何處理好驅(qū)動人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源保障與環(huán)境保護(hù)成為一大難題，而利用以風(fēng)能為能源發(fā)電形式的新能源技術(shù)成為解決這一問題的技術(shù)手段。因此發(fā)展風(fēng)電技術(shù)對于人類社會可持續(xù)發(fā)展有著舉足輕重的作用，但風(fēng)電技術(shù)作為一門新興技術(shù)，其存在諸多問題待解決。人工智能技術(shù)作為“第四次科技革命”的重要標(biāo)志，其具有可以對人的意識、思維信息過程的模擬功能，通過人工智能技術(shù)的應(yīng)用，可以更高效地解決風(fēng)電技術(shù)發(fā)展過程中的諸多問題。

1.人工智能技術(shù)的基本概況

人工智能是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)來仿照人類的思維模式，然后將人的思考方式與解決問題的思路延伸到機(jī)器中，進(jìn)而用這種智能機(jī)器代替人類工作，以提高工作的精準(zhǔn)度、質(zhì)量和工作效率，同時減少復(fù)雜工作的人工成本投入和一些操作的危險性，對提高企業(yè)生產(chǎn)能力具有重要意義。簡單來說，人工智能是研究并開發(fā)用于模擬人類行為模式的理論技術(shù)與應(yīng)用的一門科學(xué)技術(shù)。當(dāng)前，在無人駕駛技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)、智能手機(jī)的普及、智能醫(yī)學(xué)研究以及數(shù)字邏輯運(yùn)算等方面，人工智能技術(shù)都已經(jīng)有所進(jìn)步并取得了一定的成就。同時，人工智能的許多功能對電網(wǎng)的智能發(fā)展提供了技術(shù)支持與穩(wěn)固保障。人工智能在長期的發(fā)展過程中有3個主要研究方向——功能模擬法、結(jié)構(gòu)模擬法以及行為模擬法。目前，在人工智能研究方面主要有如下內(nèi)容：（1）將人工智能作為一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行研究;（2）通過一些功能仿真模擬訓(xùn)練手段實(shí)現(xiàn)人工智能功能的拓展，如智能語音搜索、專家管理系統(tǒng)以及機(jī)器之間的博弈等;（3）對人的行為進(jìn)行模擬，即比較熱門的智能機(jī)器人。從廣義的角度來講，可以使用數(shù)學(xué)和邏輯計(jì)算的方式，給生產(chǎn)生活提供服務(wù)和工具的技術(shù)稱為人工智能技術(shù);從狹義的角度來講，通常指制造出機(jī)器人來代替人類手工操作進(jìn)行生產(chǎn)工作的技術(shù)，稱為人工智能技術(shù)。社會對人工智能技術(shù)的定義在不斷變化，當(dāng)今的人工智能技術(shù)不僅由計(jì)算機(jī)技術(shù)組成，還融合了人文社科、藝術(shù)等諸多領(lǐng)域的內(nèi)容，綜合性較強(qiáng)，且涉及的技術(shù)領(lǐng)域較為復(fù)雜。未來電網(wǎng)的發(fā)展趨勢將會以國家電網(wǎng)設(shè)施為基礎(chǔ)，將人工智能信息化技術(shù)與電網(wǎng)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，從而構(gòu)建新型的智能化電網(wǎng)。人工智能主要通過內(nèi)部計(jì)算平臺得到的龐大數(shù)據(jù)和比較前沿的智能管理算法技術(shù)，有效管理電力網(wǎng)絡(luò)。國家已經(jīng)出臺了一系列與智能電網(wǎng)相關(guān)的法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范現(xiàn)有的以及未來的智能電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)作，以保證智能電網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用具有一套完整的規(guī)章制度來衡量模范化，增強(qiáng)了智能電網(wǎng)的可實(shí)施性與專業(yè)性。

2.人工智能在電力行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)

我國對于智能電網(wǎng)的研究始于2006年，電網(wǎng)智能化可以提高多方面的能力，例如：進(jìn)一步優(yōu)化市場化和需求側(cè)管理;實(shí)現(xiàn)分布式電源的接入及管理;根據(jù)外界環(huán)境強(qiáng)化當(dāng)前電網(wǎng)的各種要求。通過對大數(shù)據(jù)的分析，使得電力系統(tǒng)能夠自動檢測、分析故障，實(shí)現(xiàn)故障隔離和系統(tǒng)自我恢復(fù)?？梢詫?shí)現(xiàn)用戶與電網(wǎng)的自適應(yīng)交互，這已成為電網(wǎng)的完整組成部分之一，保障21世紀(jì)用戶高質(zhì)量的用電行為。合理配置電力資源，提高能源利用效率，降低電力設(shè)施投資和維護(hù)成本?？蛇m應(yīng)集中發(fā)電、分布式發(fā)電等多種電源，滿足用戶多樣化的用電需求。實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)管理的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和精細(xì)化，進(jìn)一步促進(jìn)電力市場的發(fā)展。

3.人工智能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1風(fēng)電生產(chǎn)與管理的智能化模型構(gòu)建

風(fēng)電生產(chǎn)的智能化建設(shè)，需要針對故障問題提出行之有效的控制與示警策略，可以采用信號處理與故障預(yù)測技術(shù)，并且通過風(fēng)機(jī)數(shù)字化建模構(gòu)建信息化風(fēng)場，采用集群建模與風(fēng)功率預(yù)測等相結(jié)合的方式進(jìn)一步推動故障的隔離與排除。從風(fēng)場的層面來看，就需要從整體的層面上進(jìn)行風(fēng)場優(yōu)化，從設(shè)備的層面上減少風(fēng)電生產(chǎn)系統(tǒng)管理與維護(hù)等全部過程的成本支出，進(jìn)一步提高系統(tǒng)模型構(gòu)建的有效性。從模型構(gòu)建方面，可以分為不同部分，包括激勵模型、數(shù)字模型、混合模型等，可以有效反映風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)錄入輸出之甲的關(guān)系，而數(shù)據(jù)模型還可以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的擬合效果。混合模型可以進(jìn)一步提高模型的精準(zhǔn)性，并且對模型運(yùn)行的效果加以進(jìn)一步優(yōu)化，如PowerUp就是一種混合模型的使用范例。

3.2無人機(jī)在智能巡檢中的應(yīng)用

現(xiàn)階段無人機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，同時它憑借自身較長的續(xù)航時間和抗風(fēng)能力被廣泛的應(yīng)用于智能巡檢工作中，在實(shí)際巡檢過程中，無人機(jī)可以搭載高清的拍攝設(shè)備，由操作人員進(jìn)行控制使其在制定位置停留并拍攝，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的智能巡檢。當(dāng)無人機(jī)完成巡檢拍攝后，能夠利用特有的系統(tǒng)模塊將圖像傳送到地面站系統(tǒng)，技術(shù)人員對拍攝圖像進(jìn)行對比分析，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)營穩(wěn)定性分析。相對于人工巡檢，采用無人機(jī)進(jìn)行智能巡檢能夠大幅度提升風(fēng)電機(jī)組巡檢的效率和準(zhǔn)確性，節(jié)約了風(fēng)電機(jī)組的巡檢成本。

3.3風(fēng)力生產(chǎn)的智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)

智能風(fēng)場的構(gòu)建，包括感知層、分析層與決策層、執(zhí)行層，而在智能風(fēng)場建設(shè)的過程中，需要通過感知外部環(huán)境與系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)來明確是否存在故障問題，需要采用大量的傳感設(shè)備與信息系統(tǒng)，并且通過系統(tǒng)的有效整合，進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)融合。實(shí)際上，無論是智能風(fēng)場構(gòu)建的哪一個層次，所需要的功能都需要通過數(shù)據(jù)信息之間的有效交互來加以實(shí)現(xiàn)，要對各個節(jié)點(diǎn)的機(jī)組與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)加以感知與了解。此外，智能風(fēng)場的建設(shè)，是基于信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)而實(shí)現(xiàn)的，在這個過程中，就需要充分運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來保障數(shù)據(jù)信息的安全性，以確保風(fēng)電系統(tǒng)安全。

4.結(jié)語

綜上所述，通過人工智能算法可以模擬人類思維方式，快速處理風(fēng)電發(fā)電領(lǐng)域的諸多問題。不僅對于發(fā)電負(fù)荷的預(yù)測分析，還可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的故障預(yù)警診斷。隨著未來人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)智能化，智能風(fēng)電將成為未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]彭華東，陳曉清，任明，等.風(fēng)電機(jī)組故障智能診斷技術(shù)及系統(tǒng)研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2019，27（2）：61-66.

[2]安永燦.基于人工智能算法的風(fēng)電機(jī)組故障診斷研究[D].長春：長春工業(yè)大學(xué)，2019.

[3]戴彥.新一代人工智能在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究綜述[J].電力建設(shè)，2018，3910：1-11

作者簡介：陳亮（1979-），男，遼寧沈陽人，碩士，高級工程師.