用 AI 發電?機器學習激發風能利用價值

超神經小姐姐發表於2019-02-28

By 超神經

             

場景介紹:介紹機器學習在風力發電場景下:預測風力發電量,及時調整供電規模;監測風速風向,及時調整葉片方向和間距,等幾種極大提高效率的應用。

關鍵詞:神經網路、可再生能源、氣象預測

用 AI 輔助發電的風能利用

在過去十年來,風力發電逐漸成為備受重視的清潔能源。全球風能理事會( GWEC )在近期表示,全球的風能利用也正實現穩步增長,自 2014年 以來,每年風電新增儲量超過 50 GW 。

每年全球風能產電的 50 GW,足以支撐 5 個香港這樣規模的城市的實時用電。但由於風力發電的不穩定性,它在使用上的潛力還沒有完全開發出來。

                                               風力發電機內部的複雜結構

那麼 AI 注入這一可再生新能源後,會發生什麼呢?

DeepMind 谷歌從去年開始,嘗試將機器學習演算法,應用到風力發電中的分析,通過提前預測風力來給出供電建議,以解決供電需求和電力供應不匹配,而導致電力浪費和造成故障的情況。

使用當地天氣預報和渦輪機的歷史資料去訓練神經網路, DeepMind 系統配置可在發電前 36 小時預測風力輸出,為風電場運營商提供了更多基於資料的評估,以滿足實際的電力需求。

這一演算法目前仍在不斷完善,但 Google 指出,機器學習已經「將我們的風能價值提高了約 20%。」他們已將這一優化應用於在美國中部的某風電場。

「我們無法消除風的變化,但可以儘可能準確的預測它們。使用 AI 技術還有助於為風電場運營帶來有效的建議,因為機器學習可以幫助風電場運營商,在電力輸出與需求之間,進行更智慧、快速和更具資料驅動的評估。」

可以「跟風」的發電機

一家創立於 2007 年的公司 Envision ,也在利用 AI 技術來推動風能源的使用。

當 Envision 開始設計和製造智慧風力發電機時,管理和產生風能被認為是一項複雜而困難的事情。因為這個過程總是要靠天吃飯。

而 Envision 解決的方式是轉向了數字化。他們試圖用 AI 的思想,從資料中找到解決方法。在每個發電機上,通過安裝的 500 多個感測器。收集了關於執行,發電,怎樣維護等資料。

                  Envision 通過感測器實時監測風向,調整葉片間距提高發電效率

等收集到的資料被積累,新的模式和見解就開始湧現。通過監測風速和風向等因素,適當的對風力發電機的葉片的間距,進行實時調整,風電場可以將產量提高約 15%。

Envision 還深入研究了風速和整體情境智慧的建模。他們也管理、記錄和預測使用者的需求,還創造了風力機的「數字模型」,以便進行模擬測試。

隨著經驗的增多,Envision 逐漸具有了完整的數字戰略和解決方案。現在他們結合物聯網( IoT ),大資料,人工智慧,和 Azure 雲,充分的釋放了企業資料中包含的潛力。

通過這些技術的加持,Envision 這型別的公司正在成為能源行業 AI 的推動者。

用愛(AI)發電的硬核玩家

風力發電行業在過去幾年中從人工智等技術中獲益匪淺。由於 AI 技術的引入,人們對能源的產生和利用做出了更好的預測,同時也獲得了更高的投資回報率。

那麼機器學習正在做著什麼呢?

第一,機器學習的干預解決了一個棘手的問題,就是發電和電力需求必須匹配。

否則,可能會出現停電和系統故障等問題。AI 正在去通過資料去預測這一數值,比如開篇提到的 DeepMind 和谷歌的實驗場景。

                               風力發電機有著複雜的機械結構和極高的維修成本

另一方面,利用機器學習技術監控和維護裝置情況,也成為了確保電網可靠性和穩健性的重要手段。

不僅可以實時監測,機器學習技術還可用於實現預測性維護。比如預測發電機的剩餘使用壽命,主要目的是確保正常執行,避免停電或停機,並優化維護活動和週期性,從而降低維護成本。

對於使用者而已,提供準確的資料是關鍵,無論是天氣預測還是風力機的效能運轉。知道了每天產生的確切電量,提供商們才能在供應以及轉化率上得到最好的效益。

                                             機器學習對風力發電的影響

谷歌的博文中說,「我們可以利用機器學習,讓風力發電變得更可預測、更有價值。」也提到,「我們渴望探索這種嘗試,想要和專業人員一起,開發出充分利用這類清潔能源的新思路。」

我們常常提醒人們,資源的稀缺和不可再生性。

但當人工智慧手段介入之後,發現了更多的辦法提高資源的使用效率。這對於當下人類社會急速增長的能源需求,可以說一個莫大的福音了,讓我們期待人工智慧繼續用「愛AI」發電。

                


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