隨著越來(lái)越多的可再生能源電力并網(wǎng)，電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性經(jīng)受了嚴(yán)峻考驗(yàn)。在此背景下，以人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)為代表的數(shù)字化技術(shù)，正在不斷激發(fā)和挖掘太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的潛能。

近日，美國(guó)麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)宣布，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)成功制造出了可達(dá)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)水平的新一代太陽(yáng)能電池板。事實(shí)上，數(shù)字化不僅可以為可再生能源技術(shù)革新提供助力，還能在可再生能源項(xiàng)目的投建、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

機(jī)器學(xué)習(xí)提升“風(fēng)光”價(jià)值

據(jù)麻省理工和斯坦福研究團(tuán)隊(duì)的介紹，他們利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)制造出了能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)18.5%的鈣鈦礦電池。

據(jù)了解，鈣鈦礦材料的電池板可以在室溫下制造，不僅造價(jià)便宜，成品也更薄更輕、更易運(yùn)輸和安裝，但是大規(guī)模制造此類(lèi)電池板仍面臨巨大挑戰(zhàn)。

麻省理工指出，將鈣鈦礦材料從實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品變成具有競(jìng)爭(zhēng)力的量產(chǎn)產(chǎn)品，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的研發(fā)過(guò)程。制造基于鈣鈦礦的太陽(yáng)能電池板涉及同時(shí)優(yōu)化至少十幾個(gè)變量，應(yīng)用了機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的新系統(tǒng)，加快了生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā)，提升了新一代太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。

事實(shí)上，“風(fēng)光”本身的多變性和間歇性使其成為不可預(yù)測(cè)的能源，無(wú)法保證在設(shè)定的時(shí)間可靠地提供電力。使用機(jī)器學(xué)習(xí)可以幫助運(yùn)營(yíng)商對(duì)電力輸出如何滿(mǎn)足電力需求進(jìn)行更智能、更快速的評(píng)估和分析。

科技巨頭谷歌旗下的前沿?cái)?shù)字化技術(shù)公司DeepMind表示，基于天氣預(yù)報(bào)和風(fēng)機(jī)歷史數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可提前預(yù)測(cè)發(fā)電情況，從而實(shí)現(xiàn)最佳發(fā)電效果，為電網(wǎng)電力調(diào)度提供有價(jià)值的支撐，該公司估計(jì)，機(jī)器學(xué)習(xí)可以將風(fēng)能的價(jià)值提高約20%。

人工智能讓“風(fēng)光”可預(yù)測(cè)

人工智能也是在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。世界經(jīng)濟(jì)論壇去年發(fā)布的白皮書(shū)指出，人工智能是一款能夠應(yīng)對(duì)全球能源轉(zhuǎn)型復(fù)雜性、提高系統(tǒng)效率，從而降低成本、加快轉(zhuǎn)型速度的強(qiáng)大工具。

據(jù)了解，人工智能可以對(duì)可再生能源項(xiàng)目的廠址選擇、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)，甚至發(fā)電能力進(jìn)行全方位的分析，讓“風(fēng)光”變得更可預(yù)測(cè)。憑借人工智能，可以找到擁有最佳日照和風(fēng)力資源且便于接入現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的廠址，并在開(kāi)工建設(shè)后監(jiān)管工程進(jìn)度、優(yōu)化設(shè)備運(yùn)輸，從而極大提高施工作業(yè)效率。

值得注意的是，預(yù)測(cè)太陽(yáng)能電站和風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電時(shí)間、發(fā)電量乃至電力需求仍比較困難和復(fù)雜，人工智能通過(guò)學(xué)習(xí)和分析歷史氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星云圖、實(shí)時(shí)風(fēng)速和日照強(qiáng)度、歷史消費(fèi)數(shù)據(jù)等信息，能夠最大化實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電情況和電力需求的預(yù)測(cè)，從而加快“風(fēng)光”電力的更大規(guī)模普及。

英國(guó)數(shù)據(jù)分析和咨詢(xún)公司ONYX Insight表示，運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本占風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的60%，缺乏人工智能等數(shù)字化技術(shù)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)能力下降，無(wú)法提前檢測(cè)到的小故障可能最終導(dǎo)致災(zāi)難性故障和嚴(yán)重的停機(jī)事故。該公司的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)顯示，62%的風(fēng)電行業(yè)利益相關(guān)者表示，通過(guò)數(shù)字解決方案，運(yùn)營(yíng)商可以節(jié)省長(zhǎng)達(dá)10年的意外停機(jī)和計(jì)劃外維修時(shí)間。

綠色能源轉(zhuǎn)型離不開(kāi)數(shù)字化技術(shù)

動(dòng)力管理公司伊頓指出，利用數(shù)字化技術(shù)，“風(fēng)光”可以實(shí)現(xiàn)按需供電，并將多余的電力輸送回電網(wǎng)，同時(shí)運(yùn)營(yíng)商還能通過(guò)智能電源管理系統(tǒng)，掌控需求變化，幫助消費(fèi)者享受更低電價(jià)。

事實(shí)上，除了機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等耳熟能詳?shù)募夹g(shù)，5G、集中式計(jì)算機(jī)監(jiān)控等技術(shù)也能在“風(fēng)光”產(chǎn)業(yè)鏈條上提供從設(shè)備制造到選址建設(shè)，再到后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)的“一條龍式”服務(wù)。

日立能源全球數(shù)字投資組合負(fù)責(zé)人Jamie Stapleton指出，數(shù)字化建設(shè)可以進(jìn)一步推進(jìn)可再生能源發(fā)電技術(shù)的成長(zhǎng)，進(jìn)而加速綠色能源轉(zhuǎn)型。以風(fēng)電行業(yè)為例，集中式計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心可以自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)故障，并建立糾正措施來(lái)增強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)的控制，減少相關(guān)的成本支出。

5G技術(shù)在風(fēng)能領(lǐng)域也可以發(fā)揮意想不到的作用。比如，利用5G網(wǎng)絡(luò)從風(fēng)機(jī)傳感器獲取數(shù)據(jù)，并與現(xiàn)場(chǎng)的工程師和控制中心共享相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，這樣的自動(dòng)化采集和智能化處理極大地降低了人力和時(shí)間成本。

值得關(guān)注的是，今年初，三一重能打造的中國(guó)首個(gè)5G全連接風(fēng)電柔性智能工廠已經(jīng)問(wèn)世，這是國(guó)內(nèi)首條風(fēng)電總裝脈動(dòng)式柔性生產(chǎn)線，工廠內(nèi)配置了工業(yè)機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備，將整體生產(chǎn)制造過(guò)程統(tǒng)一在一個(gè)全局運(yùn)行的模型框架下。