一排排高聳的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和眾多閃亮的太陽(yáng)能電池板遍及德國(guó)大地。這一景觀象征著該國(guó)正在轉(zhuǎn)向非核、低碳能源。不過(guò)，盡管德國(guó)是全球可再生能源的典型代表，但它的電網(wǎng)尚無(wú)法應(yīng)對(duì)風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電不穩(wěn)定的特性。
今年6月，德國(guó)的氣象學(xué)家、工程師和電力公司開(kāi)始測(cè)試大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)能否讓這些電力能源變得對(duì)電網(wǎng)更加“友好”。
“為了更加高效地運(yùn)行電網(wǎng)并使化石燃料儲(chǔ)備維持在最低限度，運(yùn)營(yíng)商需要更好地了解任何既定時(shí)間內(nèi)預(yù)計(jì)消耗多少風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電。”弗勞恩霍夫風(fēng)能及能源系統(tǒng)技術(shù)研究所物理學(xué)家、eweline項(xiàng)目負(fù)責(zé)人maltesiefert表示。
德國(guó)的風(fēng)力發(fā)電能力在4.5萬(wàn)兆瓦左右，僅次于中國(guó)和美國(guó)，位居世界第三。同時(shí)，該國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電能力僅次于中國(guó)。不過(guò)，德國(guó)轉(zhuǎn)向新能源的步幅及雄心是無(wú)可比擬的。目前，可再生能源提供了約三分之一的家庭用電，而政府承諾，到2050年，該國(guó)至少80%的電力將來(lái)自可再生能源。
麻煩在于，在平靜和多云的日子里，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商仍需要請(qǐng)求傳統(tǒng)發(fā)電站滿足預(yù)期的需求。而在陽(yáng)光和風(fēng)力異常充足的天氣，它們必須即刻命令燃煤和天然氣發(fā)電站減少電力輸出，以免電力的涌入“堵塞”電網(wǎng)并增加斷電風(fēng)險(xiǎn)。
標(biāo)準(zhǔn)的天氣模型能預(yù)測(cè)特定地區(qū)風(fēng)暴和鋒面過(guò)境天氣的強(qiáng)度及到達(dá)時(shí)間。不過(guò)，它們無(wú)法預(yù)測(cè)渦輪中心處的風(fēng)力強(qiáng)度，而這決定了渦輪將產(chǎn)生多少電力。耗資700萬(wàn)歐元的eweline項(xiàng)目包括3家主要電力運(yùn)營(yíng)商——50hertz、amprion和tennet，并且得到聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部的資助。該項(xiàng)目于 2012年啟動(dòng)，專(zhuān)門(mén)針對(duì)電力運(yùn)營(yíng)商的需求提供負(fù)荷預(yù)報(bào)。
大多數(shù)風(fēng)力渦輪機(jī)裝有測(cè)量中心處風(fēng)速的設(shè)備，一些太陽(yáng)能電池板則含有針對(duì)陽(yáng)光強(qiáng)度的傳感器。eweline將這些數(shù)據(jù)同來(lái)自地面氣象站、雷達(dá)和衛(wèi)星的其他大氣觀測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，同時(shí)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模型能預(yù)測(cè)未來(lái)48小時(shí)內(nèi)的發(fā)電量。該團(tuán)隊(duì)將這些電力預(yù)測(cè)同實(shí)際情況進(jìn)行核對(duì)，隨后機(jī)器學(xué)習(xí)會(huì)改進(jìn)預(yù)測(cè)模型。
近期，eweline研究人員開(kāi)始利用整個(gè)德國(guó)的太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力渦輪機(jī)數(shù)據(jù)測(cè)試該系統(tǒng)。
