德國慕尼黑和福爾茨海姆--(美國商業(yè)資訊)--能源轉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(chǎng)，而是接入電網(wǎng)的一大群發(fā)電廠(chǎng)：僅在德國就安裝了數千個(gè)風(fēng)電場(chǎng)和超過(guò)260萬(wàn)個(gè)光伏系統——而且呈急劇上升趨勢。我們的發(fā)電因而依賴(lài)于天氣：在無(wú)風(fēng)或多云的日子里，能源供應可能無(wú)法滿(mǎn)足需求，從而導致瓶頸——甚至更糟——停電。為了將電網(wǎng)頻率保持在穩定的50.2赫茲，電網(wǎng)運營(yíng)商需要進(jìn)行發(fā)電量預測。人工智能(AI)有助于處理這種高度復雜的信息并將其整合到能源系統中。
隨著(zhù)數以百萬(wàn)計的太陽(yáng)能裝置、電動(dòng)汽車(chē)充電樁和熱泵、家庭存儲系統和汽車(chē)電池有朝一日能夠將電力反饋回電網(wǎng)，今天的公用電網(wǎng)系統已經(jīng)非常復雜，如果不依賴(lài)數字化系統，公用事業(yè)和電網(wǎng)運營(yíng)商將會(huì )迷失方向。他們對電力生產(chǎn)時(shí)間、地點(diǎn)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(huì )越精確匹配供需情況。這也會(huì )使其更加盈利，因為彌補電力短缺的代價(jià)非常昂貴。當發(fā)電量不能滿(mǎn)足平衡組內的消費需求時(shí)，電網(wǎng)運營(yíng)商就必須支付平衡成本。對于風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)，天氣和產(chǎn)量預測越準確，公司就越成功。那些希望通過(guò)電池或可控的設備（如電動(dòng)汽車(chē)或熱泵）優(yōu)化自身能源消費的個(gè)人，同樣需要通過(guò)預測來(lái)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)的天氣預測
在國際能源管理和綜合能源解決方案EM-Power歐洲展上，來(lái)自世界各地的公司展示了其數字化概念以及未來(lái)優(yōu)化電網(wǎng)的創(chuàng )新技術(shù)和服務(wù)。瑞士氣象預報提供商Meteotest AG能源和氣候部門(mén)負責人Jan Remund解釋說(shuō)：“機器學(xué)習和人工智能在輻射預測中發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。”該公司通過(guò)將物理模型與基于衛星圖像的自學(xué)習算法相結合，能夠預測云的移動(dòng)情況。Remund表示：“對未來(lái)幾個(gè)小時(shí)的預測準確率相當高。時(shí)間跨度越長(cháng)，預測準確度就越低。”該公司收集輻射和溫度數據，并使用這些數據進(jìn)行分析、提煉特征和完成預測。相關(guān)結果可以集成到相應的光伏監測或控制軟件中。公司可以基于天氣預測使用專(zhuān)門(mén)的軟件計算太陽(yáng)輻射，或者購買(mǎi)這樣的計算結果。電網(wǎng)運營(yíng)商依靠輻射預測，根據產(chǎn)量和需求預測平衡電網(wǎng)的饋入和饋出。
德國南部的監測和預測專(zhuān)業(yè)公司Meteocontrol根據不同的天氣預報提供商的數據進(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(gè)問(wèn)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)化的預測結果，僅德國的能源平衡成本就節省了約300萬(wàn)歐元。”
將智能應用和AI集成到公用電網(wǎng)系統中可以創(chuàng )建數字集群智能。通過(guò)將發(fā)電和消費預測與傳統發(fā)電廠(chǎng)的容量進(jìn)行綜合分析，電網(wǎng)運營(yíng)商可以預測電網(wǎng)和變壓器何時(shí)何地達到最大容量，使他們能夠采取必要的預防措施。
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(lái)的能源系統中扮演重要角色。例如，私人和家庭可以將他們電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)剩電能饋入電網(wǎng)，從而大大提高電網(wǎng)的穩定性。Hive Power公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一款將電動(dòng)汽車(chē)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(chē)是否正在使用，進(jìn)而在汽車(chē)有多余電量時(shí)向電網(wǎng)饋送電能。這生產(chǎn)型消費者通過(guò)這種方式每年可以賺取多達1000歐元的收入。
建筑智能技術(shù)
氣象和發(fā)電量預測對于建筑物能源管理也至關(guān)重要。例如，熱泵在太陽(yáng)能充足的時(shí)候可以為加熱儲存設備充電，并在晚上向加熱回路饋送能量。通過(guò)合適的軟件，熱泵可以應用能源管理系統提供的發(fā)電量預測來(lái)調整其運行計劃。這樣做的目的是在下一個(gè)小時(shí)內預期有足夠的太陽(yáng)能時(shí)，防止熱泵使用電網(wǎng)供應的電力來(lái)加熱熱能儲存設備。另一種可能性是通過(guò)設計電動(dòng)車(chē)的充電時(shí)段方案，最大程度提升太陽(yáng)能的應用比例。Solar-Log的系統基于同樣的原理，通過(guò)電池存儲和靈活的負載（如熱泵或充電站），為辦公樓和工業(yè)設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)電量預測、電網(wǎng)連接、監測和分析軟件的解決方案。參觀(guān)者可以通過(guò)EM-Power論壇會(huì )議——“預測和監測：始終領(lǐng)先一步”來(lái)了解更多有關(guān)預測以及監測系統可能性的更多信息。
EM-Power歐洲展（照片：Solar Promotion GmbH）
