德國慕尼黑和福爾茨海姆--(美國商業(yè)資訊)--能源轉(zhuǎn)型不僅改變了我們采用的能源生產(chǎn)技術(shù)，還需要對電網(wǎng)進(jìn)行更新。今天，我們的電網(wǎng)不再是十幾座大型發(fā)電廠，而是接入電網(wǎng)的一大群發(fā)電廠：僅在德國就安裝了數(shù)千個風(fēng)電場和超過260萬個光伏系統(tǒng)——而且呈急劇上升趨勢。我們的發(fā)電因而依賴于天氣：在無風(fēng)或多云的日子里，能源供應(yīng)可能無法滿足需求，從而導(dǎo)致瓶頸——甚至更糟——停電。為了將電網(wǎng)頻率保持在穩(wěn)定的50.2赫茲，電網(wǎng)運營商需要進(jìn)行發(fā)電量預(yù)測。人工智能(AI)有助于處理這種高度復(fù)雜的信息并將其整合到能源系統(tǒng)中。
隨著數(shù)以百萬計的太陽能裝置、電動汽車充電樁和熱泵、家庭存儲系統(tǒng)和汽車電池有朝一日能夠?qū)㈦娏Ψ答伝仉娋W(wǎng)，今天的公用電網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)非常復(fù)雜，如果不依賴數(shù)字化系統(tǒng)，公用事業(yè)和電網(wǎng)運營商將會迷失方向。他們對電力生產(chǎn)時間、地點和發(fā)電量、反饋回電網(wǎng)的電量以及消費者用量了解得越多，就會越精確匹配供需情況。這也會使其更加盈利，因為彌補(bǔ)電力短缺的代價非常昂貴。當(dāng)發(fā)電量不能滿足平衡組內(nèi)的消費需求時，電網(wǎng)運營商就必須支付平衡成本。對于風(fēng)力和太陽能發(fā)電廠，天氣和產(chǎn)量預(yù)測越準(zhǔn)確，公司就越成功。那些希望通過電池或可控的設(shè)備（如電動汽車或熱泵）優(yōu)化自身能源消費的個人，同樣需要通過預(yù)測來確定如何使用電力。建筑能源管理亦是如此。
面向能源行業(yè)的天氣預(yù)測
在國際能源管理和綜合能源解決方案EM-Power歐洲展上，來自世界各地的公司展示了其數(shù)字化概念以及未來優(yōu)化電網(wǎng)的創(chuàng)新技術(shù)和服務(wù)。瑞士氣象預(yù)報提供商Meteotest AG能源和氣候部門負(fù)責(zé)人Jan Remund解釋說：“機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能在輻射預(yù)測中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。”該公司通過將物理模型與基于衛(wèi)星圖像的自學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，能夠預(yù)測云的移動情況。Remund表示：“對未來幾個小時的預(yù)測準(zhǔn)確率相當(dāng)高。時間跨度越長，預(yù)測準(zhǔn)確度就越低。”該公司收集輻射和溫度數(shù)據(jù)，并使用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、提煉特征和完成預(yù)測。相關(guān)結(jié)果可以集成到相應(yīng)的光伏監(jiān)測或控制軟件中。公司可以基于天氣預(yù)測使用專門的軟件計算太陽輻射，或者購買這樣的計算結(jié)果。電網(wǎng)運營商依靠輻射預(yù)測，根據(jù)產(chǎn)量和需求預(yù)測平衡電網(wǎng)的饋入和饋出。
德國南部的監(jiān)測和預(yù)測專業(yè)公司Meteocontrol根據(jù)不同的天氣預(yù)報提供商的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)電量計算。該公司還研究了灰塵和沙塵這樣的氣溶膠如何影響云的形成。Meteocontrol首席執(zhí)行官Stijn Stevens表示：“2021年3月3日和4日，我們的研究項目‘PermaStrom’展示了這個問題有多重要。在這兩天，歐洲有很多撒哈拉的沙塵。得益于經(jīng)優(yōu)化的預(yù)測結(jié)果，僅德國的能源平衡成本就節(jié)省了約300萬歐元。”
將智能應(yīng)用和AI集成到公用電網(wǎng)系統(tǒng)中可以創(chuàng)建數(shù)字集群智能。通過將發(fā)電和消費預(yù)測與傳統(tǒng)發(fā)電廠的容量進(jìn)行綜合分析，電網(wǎng)運營商可以預(yù)測電網(wǎng)和變壓器何時何地達(dá)到最大容量，使他們能夠采取必要的預(yù)防措施。
生產(chǎn)型消費者：被低估的關(guān)鍵參與方
生產(chǎn)型消費者將在未來的能源系統(tǒng)中扮演重要角色。例如，私人和家庭可以將他們電動汽車的過剩電能饋入電網(wǎng)，從而大大提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。Hive Power公司已經(jīng)開發(fā)了一款將電動汽車電池中的電能間歇性回饋到電網(wǎng)中的軟件——Vehicle-to-Grid。人工智能也在其中發(fā)揮了作用：該軟件能夠判斷汽車是否正在使用，進(jìn)而在汽車有多余電量時向電網(wǎng)饋送電能。這生產(chǎn)型消費者通過這種方式每年可以賺取多達(dá)1000歐元的收入。
建筑智能技術(shù)
氣象和發(fā)電量預(yù)測對于建筑物能源管理也至關(guān)重要。例如，熱泵在太陽能充足的時候可以為加熱儲存設(shè)備充電，并在晚上向加熱回路饋送能量。通過合適的軟件，熱泵可以應(yīng)用能源管理系統(tǒng)提供的發(fā)電量預(yù)測來調(diào)整其運行計劃。這樣做的目的是在下一個小時內(nèi)預(yù)期有足夠的太陽能時，防止熱泵使用電網(wǎng)供應(yīng)的電力來加熱熱能儲存設(shè)備。另一種可能性是通過設(shè)計電動車的充電時段方案，最大程度提升太陽能的應(yīng)用比例。Solar-Log的系統(tǒng)基于同樣的原理，通過電池存儲和靈活的負(fù)載（如熱泵或充電站），為辦公樓和工業(yè)設(shè)施提供最佳的電力自消耗方案。
在6月14日至16日于慕尼黑舉辦的EM-Power歐洲展上，除上述公司外，還有很多其他的參展商將展出他們針對氣象和發(fā)電量預(yù)測、電網(wǎng)連接、監(jiān)測和分析軟件的解決方案。參觀者可以通過EM-Power論壇會議——“預(yù)測和監(jiān)測：始終領(lǐng)先一步”來了解更多有關(guān)預(yù)測以及監(jiān)測系統(tǒng)可能性的更多信息。
EM-Power歐洲展（照片：Solar Promotion GmbH）
