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

謝曉剛，陳俊，張安

（江西中電投新能源發(fā)電有限公司，江西 南昌 330000）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對于能源需求不斷提升，傳統(tǒng)的以火力發(fā)電方式對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，雖然能夠在短時(shí)間內(nèi)看到經(jīng)濟(jì)效益，但是不利于社會(huì)實(shí)現(xiàn)健康、長久的發(fā)展。所以處理好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源保護(hù)、環(huán)境保護(hù)之間關(guān)系，是當(dāng)今世界發(fā)展中面臨的重要難題，利用風(fēng)能發(fā)電新型模式能夠協(xié)調(diào)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系，減輕二者矛盾，能夠?qū)崿F(xiàn)能源的良好可循環(huán)利用，確保經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健發(fā)展。因此風(fēng)力發(fā)電技術(shù)對于人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)性意義，但在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)之中，存在一定問題。將人工智能技術(shù)與風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合，不僅能夠提升風(fēng)力發(fā)電整體效率，更能有效解決風(fēng)電技術(shù)發(fā)展過程中的諸多問題，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與人工智能技術(shù)的高效結(jié)合，促進(jìn)我國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)朝著更好、更快方向發(fā)展。

1 智能技術(shù)基本概述

信息化已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展趨勢，計(jì)算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)等被廣泛應(yīng)用在人們的生產(chǎn)生活之中，并取得了不錯(cuò)的成效。智能技術(shù)是對人工智能進(jìn)行更為深入的開發(fā)、研究、模擬、拓展延伸的過程。將智能技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電之中，能夠構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)，提高行業(yè)發(fā)電效率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益同步提升。

智能技術(shù)主要分為三種：（1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。該技術(shù)主要適用于數(shù)字計(jì)算與處理，多應(yīng)用在數(shù)據(jù)處理方面。數(shù)字處理系統(tǒng)不會(huì)受到整體系統(tǒng)的影響，及時(shí)其他系統(tǒng)喪失功能，也不會(huì)影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應(yīng)用；（2）專家系統(tǒng)控制技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用在智能組織、調(diào)節(jié)、控制等方面，能夠處理出現(xiàn)的非結(jié)構(gòu)性問題，以及不確定的消息。但應(yīng)用在表面知識(shí)處理之中，缺乏靈活的模仿能力；（3）綜合智能控制技術(shù)。該技術(shù)主要是朝著整體化、集成化的方向發(fā)展，能夠?qū)σ恍┠：臄?shù)據(jù)進(jìn)行高效處理，實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)的優(yōu)化整合，降低系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，整合個(gè)別智能技術(shù)，提升技術(shù)使用效率。

2 人工智能技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電中的必要性、可行性與優(yōu)勢

2.1 智能化技術(shù)應(yīng)用的必要性

風(fēng)力屬于可再生資源，我國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的成熟階段。使用利用風(fēng)力發(fā)電存在一定問題，例如：間歇性、隨機(jī)性以及波動(dòng)性。不僅會(huì)影響風(fēng)力發(fā)電效率，更會(huì)影響電網(wǎng)安全，帶來安全隱患，出現(xiàn)電力質(zhì)量較差的問題。為了能夠有效實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電波動(dòng)性、間歇性的控制，保持電網(wǎng)安全發(fā)電，需要重視風(fēng)電設(shè)備有功功率的平衡。隨著人們對電力需求不斷增大，電網(wǎng)設(shè)備隨著不斷擴(kuò)大，將人工智能技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電之中，能夠極大提升電網(wǎng)發(fā)現(xiàn)效率與質(zhì)量，提升電網(wǎng)運(yùn)行安全性。

2.2 智能化技術(shù)應(yīng)用的可行性

風(fēng)電場節(jié)能與其他項(xiàng)目相比存在較大不同，一般都是采用功率控制法對風(fēng)電機(jī)最大功率實(shí)現(xiàn)集中管控，能夠提升風(fēng)電場工作效率與安全性能。數(shù)字化是電力設(shè)備與人工智能技術(shù)應(yīng)用的前提，當(dāng)下在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)之中已經(jīng)全面應(yīng)用了數(shù)字化技術(shù)，為人工智能化技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 智能化技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢

人工智能化技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電之中，能夠構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電智能控制系統(tǒng)，為管理人員作出決策、判斷提供支持。通過風(fēng)力發(fā)電自動(dòng)化系統(tǒng)的控制，能夠?qū)κ占南嚓P(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理與整合，可以應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)自動(dòng)檢測之中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)之中存在額故障，并及時(shí)提出有效解決方案，自動(dòng)化、智能化工作方式將成為風(fēng)力發(fā)電行業(yè)未來發(fā)展主要模式；智能化技術(shù)可以提供個(gè)性化的服務(wù)。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持之下，能夠全面掌控風(fēng)力發(fā)電機(jī)的所有數(shù)據(jù)，通過對信息的篩選、處理，能夠更具有針對性的為單個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供服務(wù)。

3 人工智能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的具體應(yīng)用

3.1 無人機(jī)應(yīng)用在智能巡檢之中

無人機(jī)技術(shù)具有續(xù)航時(shí)間長、抗風(fēng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能巡檢之中，無人機(jī)操作人員能夠?qū)ζ溥M(jìn)行適當(dāng)控制，對指定位置進(jìn)行拍攝，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，始終確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有序、高效運(yùn)行狀態(tài)。無人機(jī)拍攝完成之后，能夠利用傳輸系統(tǒng)將拍攝到的圖片、視頻傳輸?shù)降孛娼邮障到y(tǒng)，技術(shù)人員通過對資料的比對，能夠分析出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)，與傳統(tǒng)的人工巡檢相比，使用無人機(jī)進(jìn)行智能巡檢，能夠提升巡檢效率與質(zhì)量，降低巡檢成本，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 風(fēng)電功率預(yù)測的方法

當(dāng)下風(fēng)電功率預(yù)測主要為物理預(yù)測與統(tǒng)計(jì)預(yù)測法。物理預(yù)測法是常用的風(fēng)電功率預(yù)測法，通過天氣預(yù)報(bào)提供數(shù)據(jù)的預(yù)測出風(fēng)速以及風(fēng)向等數(shù)據(jù)信息，并與風(fēng)場周圍的實(shí)際信息進(jìn)行對比，通過構(gòu)建模型，依托大數(shù)據(jù)技術(shù)對其進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電功率的精準(zhǔn)預(yù)算。物理預(yù)測法的優(yōu)勢在于不需要?dú)v史數(shù)據(jù)支持，但是需要準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)以及風(fēng)場地理信息作為依據(jù)，涉及到的參數(shù)多。但是天氣預(yù)報(bào)發(fā)布具有間隔性，所以物理預(yù)測法較為適用于短期預(yù)測。統(tǒng)計(jì)預(yù)測法主要利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，通過對實(shí)際發(fā)電量與歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)的考察，構(gòu)建模型，通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對未來風(fēng)力發(fā)電量的合理預(yù)測。

3.3 智能感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用

風(fēng)力發(fā)電場之中要想高效運(yùn)用智能化電子設(shè)備，需要對智能電網(wǎng)進(jìn)行建模，為了對智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、集中高效管控，最為關(guān)鍵的就是對風(fēng)電場設(shè)備實(shí)現(xiàn)高效控制，對獲取的風(fēng)電場設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合、分析。智能感應(yīng)器、無線感應(yīng)器等感應(yīng)器的應(yīng)用，能夠?yàn)橹悄茱L(fēng)電場的有序運(yùn)行提供支持。

3.4 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用

智能感知技術(shù)雖然很好，但由于需要額外增加傳感器，成本偏高且擴(kuò)展性不足。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)量是相當(dāng)可觀，一個(gè)大型風(fēng)力發(fā)電公司管理的風(fēng)機(jī)高達(dá)上千臺(tái)甚至近萬臺(tái)，年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量都在TB級別以上。因此如果不增加額外的傳感設(shè)備，可利用新的大數(shù)據(jù)技術(shù)，采集和存儲(chǔ)機(jī)組數(shù)據(jù)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和自然語言處理等人工智能分析方法，對風(fēng)機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行低效分析、亞健康問題預(yù)警分析，預(yù)防風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件問題，減少電量損失，必將成為了新的熱門應(yīng)用方向。

4 結(jié)語

風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域關(guān)系著社會(huì)是否能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，為社會(huì)發(fā)展提供能源支持。需要積極改善風(fēng)力發(fā)電管理模式，提升風(fēng)力發(fā)電效率，滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源不斷增長需求。人工智能技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域之中，能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提升風(fēng)力發(fā)電的效率與質(zhì)量，構(gòu)建完備的風(fēng)力發(fā)電智能化管控系統(tǒng)，推動(dòng)我國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的長久發(fā)展。