未来电力电子行业展望:智慧与能量的无限融合

在当今数字化时代，电力电子技术正成为推动能源系统智能化的关键力量。现代人工智能(AI)系统对电力的巨大需求，不仅带来了挑战，也为电力电子系统的设计和实施带来了前所未有的机遇。未来，电力电子系统将需要具备更高的性能和更复杂的功能，这将推动新型半导体、无源元件和设备的创新，以及更复杂的系统建模和控制技术的发展。在这一过程中，现代机器学习工具将在足够的训练数据和计算能力支持下，学习复杂系统的物理特性和控制策略，从而为电力电子行业带来新的突破。

一、AI与电力电子的深度融合

随着生成式AI系统的快速发展和训练部署成本的降低，电力电子行业正迎来一场智慧与能量的深度融合。电力电子作为能源系统的传感器和执行器，需要拥抱AI技术，以应对工业脱碳、交通运输和气候变化等大规模社会性挑战。近年来，电力电子在可再生能源系统、自动化、交通运输、工业电气化和高性能计算等领域扮演着越来越重要的角色。这一转变促使电力电子系统从传统的简化和成本效益模式，向更复杂、更智能的方向发展，集成最先进的嵌入式功能和最前沿的人工智能技术，以实现更高的能源效率、紧凑性、可靠性、安全性和性能。

二、行业专家的智慧碰撞

在最近的一场国际会议上，三位来自不同领域的专家分享了他们对电力电子与AI融合的见解。德国西门子公司的Rolf Hellinger博士、美国英伟达公司的Tom Gray博士和瑞士洛桑联邦理工学院的Olga Fink教授分别从不同角度探讨了这一主题。会议由美国普林斯顿大学的Minjie Chen教授和德国PE-Systems公司的Kevin Hermanns先生共同主持，组织委员会成员包括中国天津大学的Han Cui教授、丹麦奥尔堡大学的Frede Blaabjerg教授和欧洲电力电子中心的Leo Lorenz博士。

Minjie Chen教授在会议开始时提出了一个引人深思的问题：AI是电力电子的工具，还是电力电子是AI的工具?或者两者兼而有之?他强调，必须探索对电力电子的结构化和抽象化的机器理解，使AI能够以逻辑思维与人类设计师交互。IEEE电力电子学会有责任与领域专家合作，建立大规模、高质量的开源数据集，推动高级人工智能在电力电子领域的发展，并考虑推动相关的电力电子图灵测试。

三、西门子的4S方法：数字化与AI的深度集成

在开场报告中，西门子公司的Hellinger博士和Bischoff详细阐述了电力电子数字化与AI的融合，特别介绍了西门子的4S方法——可持续性(Sustainability)、可扩展性(Scalability)、智能化(Smartness)和高速化(Speed)。西门子将数字化和AI技术垂直集成到其完整的技术栈中，从电力半导体到软件定义功能的各个层面，并在工业开发的整个生命周期中横向集成，从概念验证到产品淘汰。

Hellinger博士指出，AI是克服技术工人短缺瓶颈的有效方法，工程师的角色将转向更具创造性决策的任务。西门子正在电力电子中应用AI进行预测性维护、参数优化以及工业辅助与生成式AI。尽管行业在设计自动化中迅速采用AI，但数据隐私、数据安全和模型可解释性仍然是需要关注的问题。

四、英伟达的视角：AI与电力转换的协同作用

在第二个报告中，英伟达公司的Tom Gray博士广泛讨论了AI与电力转换之间的协同作用。他首先强调，计算系统中更高功率密度的主要驱动力是减少通信功率的需求，而现代计算机在各个层面上都受到电力供应的限制，从芯片、模块、机架到数据中心。随着机架电力需求超过100kW，未来高性能计算对电力供应的需求包括更高电压分配、垂直电力传输、微处理器中分布式细粒度的电力域和动态负载管理。

Gray博士进一步指出，我们应该集中精力利用现代AI的独特能力，特别是在模式识别和预测以及基于模式的内容生成方面。他提供了NVIDIA正在进行的一些示例项目，包括基于遥测模式的电力管理和设计辅助/自动化工具。Gray博士强调，拥抱AI永远不嫌早，也不嫌晚。AI已经准备好对电路和系统的设计过程产生重大影响，随着AI工具和方法的逐步成熟，它将能够应对特定应用领域中的更具挑战性的问题。

五、未来展望：智慧与能量的无限融合

随着AI技术的不断发展和电力电子系统的日益复杂化，两者的融合将为能源系统带来前所未有的变革。电力电子行业将不再仅仅是能源的转换和传输工具，而是成为智能能源管理的核心。通过AI的赋能，电力电子系统将能够实现更高效的能源利用、更可靠的系统运行和更智能的决策支持。这不仅将提升能源系统的整体性能，还将为应对全球性的能源挑战提供有力的技术支持。

在未来，电力电子与AI的融合将推动能源系统向更智能、更高效、更可持续的方向发展。这是一场智慧与能量的无限融合，将为全球能源转型注入新的动力，开启一个全新的能源智能化时代。

来源：2025电力电子展会

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