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隨著越來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)受了嚴峻考驗。在此背景下，以人工智能、機器學(xué)習(xí)為代表的數(shù)字化技術(shù)，正在不斷激發(fā)和挖掘太陽能、風(fēng)能等可再生能源的潛能。

近日，美國麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊宣布，利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)成功制造出了可達市場競爭水平的新一代太陽能電池板。事實上，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目的投建、運營和維護方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

機器學(xué)習(xí)提升“風(fēng)光”價值

據(jù)麻省理工和斯坦福研究團隊的介紹，他們利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)制造出了能量轉(zhuǎn)換效率達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，不僅造價便宜，成品也更薄更輕、更易運輸和安裝，但是大規(guī)模制造此類電池板仍面臨巨大挑戰(zhàn)。

麻省理工指出，將鈣鈦礦材料從實驗產(chǎn)品變成具有競爭力的量產(chǎn)產(chǎn)品，經(jīng)歷了漫長的研發(fā)過程。制造基于鈣鈦礦的太陽能電池板涉及同時優(yōu)化至少十幾個變量，應(yīng)用了機器學(xué)習(xí)技術(shù)的新系統(tǒng)，加快了生產(chǎn)工藝的開發(fā)，提升了新一代太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

事實上，“風(fēng)光”本身的多變性和間歇性使其成為不可預(yù)測的能源，無法保證在設(shè)定的時間可靠地提供電力。使用機器學(xué)習(xí)可以幫助運營商對電力輸出如何滿足電力需求進行更智能、更快速的評估和分析。

科技巨頭谷歌旗下的前沿數(shù)字化技術(shù)公司DeepMind表示，基于天氣預(yù)報和風(fēng)機歷史數(shù)據(jù)，利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)可提前預(yù)測發(fā)電情況，從而實現(xiàn)最佳發(fā)電效果，為電網(wǎng)電力調(diào)度提供有價值的支撐，該公司估計，機器學(xué)習(xí)可以將風(fēng)能的價值提高約20%。

人工智能讓“風(fēng)光”可預(yù)測

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)濟論壇去年發(fā)布的白皮書指出，人工智能是一款能夠應(yīng)對全球能源轉(zhuǎn)型復(fù)雜性、提高系統(tǒng)效率，從而降低成本、加快轉(zhuǎn)型速度的強大工具。

據(jù)了解，人工智能可以對可再生能源項目的廠址選擇、建設(shè)、運營、維護，甚至發(fā)電能力進行全方位的分析，讓“風(fēng)光”變得更可預(yù)測。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，并在開工建設(shè)后監(jiān)管工程進度、優(yōu)化設(shè)備運輸，從而極大提高施工作業(yè)效率。

值得注意的是，預(yù)測太陽能電站和風(fēng)電場的發(fā)電時間、發(fā)電量乃至電力需求仍比較困難和復(fù)雜，人工智能通過學(xué)習(xí)和分析歷史氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星云圖、實時風(fēng)速和日照強度、歷史消費數(shù)據(jù)等信息，能夠最大化實現(xiàn)對太陽能和風(fēng)能發(fā)電情況和電力需求的預(yù)測，從而加快“風(fēng)光”電力的更大規(guī)模普及。

英國數(shù)據(jù)分析和咨詢公司ONYX Insight表示，運營和維護成本占風(fēng)電場運營費用的60%，缺乏人工智能等數(shù)字化技術(shù)會導(dǎo)致風(fēng)電場運營能力下降，無法提前檢測到的小故障可能最終導(dǎo)致災(zāi)難性故障和嚴重的停機事故。該公司的一項統(tǒng)計顯示，62%的風(fēng)電行業(yè)利益相關(guān)者表示，通過數(shù)字解決方案，運營商可以節(jié)省長達10年的意外停機和計劃外維修時間。

綠色能源轉(zhuǎn)型離不開數(shù)字化技術(shù)

動力管理公司伊頓指出，利用數(shù)字化技術(shù)，“風(fēng)光”可以實現(xiàn)按需供電，并將多余的電力輸送回電網(wǎng)，同時運營商還能通過智能電源管理系統(tǒng)，掌控需求變化，幫助消費者享受更低電價。

事實上，除了機器學(xué)習(xí)、人工智能等耳熟能詳?shù)募夹g(shù)，5G、集中式計算機監(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)，再到后期運營維護的“一條龍式”服務(wù)。

日立能源全球數(shù)字投資組合負責(zé)人Jamie Stapleton指出，數(shù)字化建設(shè)可以進一步推進可再生能源發(fā)電技術(shù)的成長，進而加速綠色能源轉(zhuǎn)型。以風(fēng)電行業(yè)為例，集中式計算機監(jiān)控中心可以自動檢測技術(shù)故障，并建立糾正措施來增強風(fēng)電場的控制，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)機傳感器獲取數(shù)據(jù)，并與現(xiàn)場的工程師和控制中心共享相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，這樣的自動化采集和智能化處理極大地降低了人力和時間成本。

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