李君妍
浙江大学 浙江省杭州市 310000
摘要：电力工业是关系国民经济和民生的基础性产业，也是世界各国经济发展战略中的重点发展重点。电气工程学科具有交界广，渗透力强的特点。因此，近年来，面对我国电气工程学科的当前发展，结合国外相关学科的动态，为促进电气工程从“追赶”到“超越”的可持续发展，出现了许多前沿领域，力争到2050年形成以电气工程为核心，多学科整合和协调发展的世界一流学科，实现国际领先。其中较为流行的方向有微电网技术和人工智能技术，本文将着重阐述它们在电气工程中的应用。
关键词：电气工程学科；微电网技术；人工智能技术
传统的电气工程定义为用于创建电气和电子系统的相关学科的总和。这个定义很广泛，但是随着科学技术的飞速发展，二十一世纪的电气工程概念已经远远超出了上述定义的范围。斯坦福大学的一位教授指出：当今的电气工程几乎涵盖了与电子和光子有关的所有工程行为。当前，电气学科有许多前沿发展方向。其中，微电网技术和人工智能技术是目前发展最为先进的其中两个技术，本文将详细阐述它们在电气工程中的应用。
1 微电网技术
1.1 微电网研究现状
微电网也译为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。目前，世界电力行业内还没有对微电网给出明确而统一的定义，但国内外对微电网的研究已经取得了很大的进展，形成了相关理论知识、仿真及实验分析、微电网实验室、示范工程等一系列成果。美国是最早提出微电网概念并着手研究的国家，由一些科技公司主导建立了一批微电网工程，促进了微电网基本控制运行理论的逐步完善，同时还形成了一套比较完整的微电网运营管理规则。近年来，我国各大高校及科研院所均对微电网开展了深入研究，国内已建成和在建的微电网示范工程多达数十个。
微电网也被译成微网，它是指由分布式电源，储能设备，能量转换设备，负载，监视和保护设备等组成的小型发电和配电系统。目前尚未明确统一地定义微电网在世界电力工业中的地位，但国内外对微电网的研究取得了长足的进展，形成了相关的理论知识、仿真与实验分析，微电网实验室，示范项目等一系列成果。美国是第一个提出微电网概念并开始研究的国家。
1.2 微电网的特点
由于传统的电网是交流网络，为了在不改变原有配电网结构的情况下方便连接，交流微电网是当前微电网的主要形式。交流微电网中的分布式电源，储能单元和部分负荷不能直接连接到交流母线，需要通过电力电子转换装置连接到交流母线，然后通过大功率电网连接到大型电网。然而，随着分布式电源的发展以及诸如充电车辆之类的DC负载的增加，对DC微电网的研究已经开始活跃。
如果在同一区域中有多个分布式能源和负载，为了获得最大的经济利益，需要将它们连接到不同电源类型的微电网。因此，AC微电网和DC微电网相互连接以形成AC / DC混合微电网，可以同时访问各种AC和DC能量形式，包括光伏，风力涡轮机和能量存储设备，建立AC / DC混合微电网以适应新的分布式电源和负载。与单电源形式相比，AC / DC混合微电网具有许多优势。首先，在将交流和直流微电网互连后，当系统供需功率不平衡时，可以将交流和直流微电网用作备用，以相互支持，以保持系统功率平衡。
1.3 未来展望
微电网对于支持以分布式能源为主要能源和负载形式的电网具有重要意义。它促进了城市区域配电网的发展，其并网特性，能源信息流等特征在普及电力物联网的建设中发挥着重要作用。
针对微电网的未来发展提出以下建议：（1）随着技术的发展，微电网的经济性应引起重视，经济运行计划有待进一步研究和完善，以提高微电网的经济性。（2）当将互连的转换器连接到AC / DC混合微电网时，其滤波器装置的设计通常相对简单，无法应对不断变化的工作条件，也无法获得足够的滤波效果，这将影响变频器的稳定运行。因此，应改进控制模型。
2 人工智能在电力系统中的应用
2.1 人工智能概述与在电力系统中的应用方向
人工智能也称为机器智能，是指由人工制造的系统显示出来的智能，即由普通计算机实现的智能，以实现对物体的感知，学习，推理，计划，通信和操纵。实现人工智能的方法有很多种，包括引领三次高潮的专家系统，人工神经网络，深度学习以及遗传算法和机器学习，这些都在不断推动学科的发展。目前，人工智能技术在电力系统中的应用已从单一技术应用逐步发展为多元化技术应用，涵盖了负载，需求侧管理，电网安全稳定，网络安全，设备管理等多种场景。
2.2 人工智能技术应用于电力系统管理控制
电力系统的管理和控制技术主要包括两个方面：规划和运行控制。规划是电力系统安全经济运行的必要手段；运行控制是要始终保持电力系统的有功和无功输出与负载平衡，以确保高质量的供电。下面分两部分介绍人工智能在电力系统中的应用。
在能源结构改革，新能源产业快速发展、分布式可再生能源普及率高的环境下，能源规划与调度已逐渐成为重点研究领域。在区域集成能源系统的背景下，基于多智能系统构建了包括监控层，区域层和设备层的三层交互结构，以实现空间尺度上不同实体的交互。并提高能源消耗率和能源利用效率。随着微电网大规模集成到电网中，特定区域内的多个微电网相互连接以形成多微电网系统。为了实现电力市场的管理与互动，建立了多微电网系统中的多主体模型，并建立了博弈论的思想。应用于人工智能领域，并采用合作博弈的方式进行能量管理，以最大程度地减少每个微电网的损失。在各种现代综合能源应用场景中，例如智能电网，微电网，多能源互连系统和微能源电网，电力系统的管理和控制已从单一或小型的最佳控制逐步发展起来。对于复杂方案中多层和多区域的目标数量优化问题，人工智能技术的引入带来了解决这一问题的机会。
2.3 人工智能在电力系统中应用的不足与改进措施
（1）分布式人工智能算法的构建。在整个人工智能技术的发展过程中，早期的专家系统，模糊逻辑和人工神经网络更多地依赖事件的演化机制，这是理论驱动的方法；最新的深度学习算法依靠大量的多源异构数据集，这是一种数据驱动的方法。电力系统的智能化使得电力数据量成倍增加，数据结构的复杂性大大增加，对人工智能算法的计算能力也提出了更高的要求。分布式人工智能是电力系统人工智能的发展方向之一，其通过并行分布式计算提高了计算能力。
（2）建立电力系统的智能平台。谷歌，百度和各种与人工智能有关的公司都有自己的智能平台。但是，现有的人工智能平台主要是为数据科学家和实验人员设计的，并且确实适用于实际职业。实际应用性工具仍然很少。未来，电力系统中的人工智能将朝着混合智能、融合多种智能技术的方向发展，目的是构建集成发电、输电、转换、配电、功耗和感知预测，管理控制以及安全维护功能的集成电源智能平台，它可以消除数据障碍，并真正为人工智能学习和应用提供了数据基础。
结语
随着我国经济发展水平的不断提高，电气工程自动化取得了良好的发展成绩，为我国的工业发展奠定了良好的基础。我国电气工程自动化发展趋势的综合分析表明，在未来的发展过程中，这项技术将朝着自动化、统一化和标准化的方向发展。微电网技术和人工智能技术的发展也会使得电气工程学科的发展更进一步。
参考文献
[1]杜少飞.混合微电网运行模式及切换控制策略研究[D].华北电力大学(北京),2017.
[2]贾利虎.直流混合微电网拓扑与控制策略研究[D].华北电力大学(北京),2017.
[3]张伟伟.交直流混合微网三电平变换器控制研究[D].北京交通大学(北京),2015.