Hagnaður:
- Að skilja breytileika sólar- og vindframleiðslu eftir veðurfræði og mikilvægi spá hennar fyrir jafnvægi nets.
- Geta til að búa til gervigreindarspá vinnuflæði sem sameinar stafræna veðurspá, gervihnött og vettvangsgögn
- Geta til að sannreyna framleiðsluspár með líkamlegum efri mörkum, afkastastuðli og raunverulegum gögnum
Kola- eða jarðgasorkuver starfar á ákveðnu afli þegar rekstraraðili krefst þess; framleiðslu er hægt að stjórna. Sól og vindur eru ekki svona: þegar sólin verður skýjuð minnkar framleiðsla á spjaldið og þegar vindur stöðvast stoppar hverflan. Þessi tegund af framleiðslu er kölluð breytileg endurnýjanleg orka; Framleiðslan er háð veðurfari, ekki mannlegum vilja. Þessi breytileiki skapar bæði mikil tækifæri og mikla áskorun fyrir stöðugleika netsins. Framleiðsluspá um endurnýjanlega framleiðslu er það verkefni að spá fyrir um framtíðarframleiðslu sólar- og vindorkuvera og er eitt af ört vaxandi greiningarsviðum nútíma orkukerfis. Í þessari einingu munum við læra eðlisfræði þessarar spá, hvernig hún er staðfest og staðfest með gervigreind.
Hvers vegna er það svo mikilvægt?
Eftir því sem hlutdeild sólar og vinds eykst í neti verður spurningin um „hversu mikið og hvenær“ þessar auðlindir munu framleiða að ráða öllu kerfinu. Án góðrar kynslóðarspár neyðist netið til að halda auka afkastagetu (oft dýrt og kolefnisríkt) við höndina til að vega upp á móti skyndilega samdrætti í endurnýjanlegri framleiðslu. Nákvæm spá dregur úr bæði þessum kostnaði og losun; Það gerir virkjunareiganda einnig kleift að bjóða betur á markaðinn. Með öðrum orðum, spávilla skilar sér beint í peninga og kolefni.
Eðlisfræði sólar- og vindframleiðslu
Sun. Afl sem myndast af ljósvökva (PV; breytir ljós beint í rafmagn) fer aðallega eftir geisluninni sem fellur á hana (geislun; sólarorka á flatarmálseiningu, W/m²). Ofan á þetta hefur hitastig pallborðsins (virkni minnkar eftir því sem spjaldið hitnar), ryk/mengun og skygging áhrif á það. Sterkasti eiginleiki sólarframleiðslu er fyrirsjáanlegt dægurmynstur hennar: núll að nóttu, hátt á morgnana, hámark um hádegi og núll að kvöldi. Skýjað er hávaði sem er ofan á þessa mynd og er helsta uppspretta spáerfiðleika.
Vindur. Aflið sem framleitt er af hverflum er um það bil í réttu hlutfalli við tening vindhraðans — þannig að þegar hraðinn tvöfaldast eykst krafturinn um það bil áttfaldast. Því breytist lítil spávilla í vindhraða í stóra skekkju í framleiðslu. Einnig er túrbínan með aflferil: undir ákveðnum hraða (skerðingarhraða) er framleiðslan núll, yfir ákveðnum hraða (nafnhraða) jafnast framleiðslan, á mjög miklum hraða (skerðingarhraða) stöðvast túrbínan til öryggis. Þetta ólínulega samband gerir vindspá erfiðari en sól.
Ábending: Þar sem villa í vindhraða kemur við sögu, skoðaðu fyrst gæði vindhraðaspáarinnar þegar þú metur framleiðsluspá þína. Það er nánast ómögulegt að setja upp góða framleiðsluspá með slæmri hraðaspá.
Skref fyrir skref: Framleiðsluspá með gervigreind
Skref 1 — Safnaðu inntaksgögnum. Grunninntakið er Numerical Weather Prediction (NWP; veðurspá framleidd með því að leysa eðlisfræði andrúmsloftsins): áætlanir um geislun, hitastig, vindhraða og stefnu. Við þetta bætist raunveruleg vinnslusaga virkjunarinnar og ef hægt er gervihnatta-/jarðmælingar.
Skref 2 — Settu upp eiginleika. Veðurspábreytur, rúmfræðilegar breytur fyrir sólarorku (horn sólar á himni), upplýsingar um hverflaaflsferil fyrir vind og seinkaða kynslóðareiginleika. Aftur, lekaeftirlit: aðeins notuð gögn sem verða tiltæk þegar spáin er gerð.
Skref 3 — Þjálfa líkanið. Líkanið tengir veðurspá við raunverulega framleiðslu. Hér lærir gervigreindin bæði raunverulega hegðun spjaldsins/hverflsins (frávik frá vörulistagildi) og fangar staðbundin áhrif (eins og landslagsáhrif í tiltekinni vindátt).
Skref 4 — Líkanóvissa. Endurnýjanlegar spár eru í eðli sínu óvissar; Líkindamat (t.d. „80 prósent líkindaframleiðsla er innan þess bands“) frekar en ein tala er miklu gagnlegra.
Skref 5 — Staðfestu. Spáin er prófuð gegn líkamlegum efri mörkum og raunverulegri framleiðslu.
Löggilding: Líkamleg akkeri
Hægt er að prófa endurnýjanlega framleiðsluspá með sterkum líkamlegum akkerum:
- Algjört þak fyrir sólarorku: Framleiðslan getur aldrei verið jákvæð á nóttunni og getur ekki farið yfir uppsett afl (og það sem núverandi geislun leyfir). Þessi staka ávísun útilokar samstundis kjánalegar getgátur.
- Afkastaþáttur: Það er hlutfall framleiddrar orku og orku sem hún myndi framleiða ef virkjunin starfaði stöðugt á fullu afli. Í vindi á landi er það venjulega um 25-45 prósent, í sólarorku er það um 12-25 prósent eftir loftslagi. Ef langtímameðaltalið er utan þessa bils er villa.
- Raunveruleg gögn: Sterkasta akkerið er samanburður á spánni við raunverulega framleiðslu; kerfisbundin hlutdrægni (t.d. viðvarandi ofmat) er leiðrétt.
Varúð: Það er líkamlegt ómögulegt fyrir sólarframleiðsluspá að vera ekki núll á nóttunni eða að vindspá sýni enn fulla framleiðslu yfir mörkum. Slík brot eru merki um að líkanið vanti grundvallareðlisfræði einhvers staðar og er hafnað án þess að skoða tölfræði.
Þrjú Mini Cases: By the Numbers
Mál 1 - Næturframleiðsla. Sólarspálíkan eins liðs spáði 3 MW af framleiðslu fyrir klukkan 22:00. Það var líkamlega ómögulegt; Vandamálið var að geislunargögnin sem færð voru í líkanið pössuðu við gildi á röngu tímabelti. Nætur-núllankerið náði villunni strax og þegar tímabeltið var leiðrétt var spáin rétt.
Tilfelli 2 — Kubbaáhrif í vindi. Í einum vindorkugarði gaf veðurspáin 10 m/s vindhraða í stað 8 m/s — sýnilega 25 prósent skekkju. En þar sem afl er háð teningshraða, var framleiðsluáætlun um það bil tvöfalt raunverulegt magn, sem leiddi til gríðarlegrar ójafnvægisrefsingar á markaðnum. Lexía: lítil hraðavilla í vindspá er mikil framleiðsluvilla; Óvissubandið ætti að vera vítt.
Tilfelli 3 — Akkeri afkastaþáttar. Árleg framleiðsluspá fyrir eina nýja virkjun gaf til kynna 55 prósent afkastastuðul. Það var vel yfir þessu bili fyrir meginlandsvind; rannsókn leiddi í ljós að framleiðslueiningar (MWst) voru ranglega taldar tvisvar. Akkeri getuþáttarins losaði fjárfestingarákvörðunina af röngum grunni án þess að fara í smáatriði.
Veik kvaðning / sterk kvaðning
Veik kvaðning:
Spáðu fyrir framleiðslu á morgun á þessum vindorkugarði.[gögn]
Öflug tilvitnun:
Þitt hlutverk: Spámaður um endurnýjanlega framleiðslu. Verkefni: framleiðsluspá fyrir vindorkuver á klukkutíma fresti fram í tímann.- Notaðu aðeins veðurspána sem er tiltæk þegar spáin er gerð; mæla og taka mið af kúbikáhrifum vindhraða. - Notaðu aflferil túrbínu (inntaks-, nafn-, stöðvunarhraða); ekki gefa líkamlegar niðurstöður utan þessara marka. - Gefðu upp óvissusvið, ekki eina tölu. - Prófaðu niðurstöðuna sjálfur með tveimur akkerum: (a) er eitthvað gildi umfram uppsett afl, (b) er ætlaður afkastastuðull á bilinu 25-45%? Gögn: [upplýsingar um plöntu og veður]
Kraftmikil hvatningin setur teningaáhrifin, kraftferilinn, óvissu og tvö líkamleg akkeri frá upphafi - skera út klassískar villur endurnýjunarspár.
Fjögur afritanleg sniðmát
1) Rafræn loftstýring fyrir sólarorku:
Prófaðu þessa sólarframleiðsluáætlun með þessum akkerum: er framleiðslan núll á næturtímanum? Er hádegishámarkið um miðjan dag? Er einhver verðmæti meiri en uppsett afl? Skráðu brot með tímastimpli.
2) Umsókn um vindorkuferil:
Notaðu eftirfarandi breytur aflferils túrbínu: niðurskurður [A] m/s, nafngildi[B] m/s, niðurskurður [C] m/s. Umbreyttu gefnar vindhraðaspár í framleiðslu. Gerðu einnig athugasemdir við áhrif hraðaóvissu á framleiðsluóvissu vegna rúmhraða-aflsambands.
3) Sanngjarnleikafesti hæfileikaþáttar:
Reiknaðu gefinn afkastastuðull út frá þessu framleiðslumati og berðu hann saman við dæmigerð svið fyrir plöntugerðina (vindur 25-45%, sól 12-25%). Ef þú ert utan marka skaltu skrá mögulegar villuuppsprettur (eining, tímabelti, tvítalning).
4) Spá-raunfráviksgreining:
Berðu saman raunverulega framleiðslu við fyrri spár. Er kerfisbundin hlutdrægni (stöðugt of-/vanmat)? Skoðaðu hvort frávikið sé breytilegt eftir veðri (skýjað/skýjað, lítill/mikill vindur) og leggðu til leiðréttingu.
Samanburðarmynd sólar og vinds
eiginleiki
Sól (PV)
vindur
aðalinntak
Geislun, hitastig spjaldanna
Vindhraði og vindátt
daglega tölu
Fyrirsjáanlegt (nótt núll, hámark á hádegi)
Óreglulegt, dag-nótt óviss
Aðaláskorun
skýjað
Hraði-afl rúmmálssamband
Dæmigerður getuþáttur
~12-25%
~25-45% (jarðbundið)
sterkt akkeri
Næturnúll, uppsett rafmagnsloft
Takmörk aflferils, afkastastuðull
Algeng mistök
- Vanmat vindhraðavillu. Þar sem hraða-afl sambandið er rúmmál, er lítil hraðavilla mikil framleiðsluvilla.
- Ekki athuga líkamlegt loft. Öllu gildi sem fer yfir sólarframleiðslu á nóttunni eða uppsettu afkastagetu ætti að hafna án þess að skoða tölfræðina.
- Að draga úr óvissu í eina tölu. Endurnýjanlegar spár eru í eðli sínu líkur; Ekki er hægt að taka ákvörðun án þess að gefa upp spóluna.
- Leki. Að gera raunverulegt veður að eiginleikum; Hins vegar þarftu ekki annað en veðurspá.
- Framhjá akkeri getuþáttarins. Að prófa ekki trúverðugleika langtímameðaltalsins felur eining og tvítalningarvillur.
Í stuttu máli
Framleiðsla sólar og vinds fer eftir veðurfari og er breytileg; Matið er mikilvægt fyrir jafnvægi netsins og markaðinn. Fyrirsjáanlegt dægurmynstur sólarinnar er gert erfitt fyrir vegna skýja, og framleiðslu vinds er gert erfitt fyrir með hröðum teningasambandi. Gervigreind er öflug til að tengja veðurspá við raunverulega framleiðslu; en spáin verður að prófa með líkamlegu lofti, aflferil og getuþáttafestingum, tilkynna þarf um óvissu með borði og forðast leka.
Umsóknarverkefni
Fáðu söguleg framleiðslugögn sólar- eða vindorkuvera. Láttu gervigreind endurskoða spána með því að nota sniðmátin „Sólarfræðileg loftstýring“ (fyrir sólarorku) eða „Capacity factor plausibility akkeri“ (fyrir bæði). Reiknaðu síðan sjálfan hinn óbeina getuþáttinn og berðu hann saman við dæmigert svið. Ef þú finnur líkamlegan ómöguleika eða skynsemisfrávik skaltu skrifa niður hvernig þú náðir því.
gátlisti
- [ ] Ég sannreyndi að aðalinntakið er veðurspáin og inniheldur ekki leka
- [ ] Ég notaði night-zero og setti upp kraftloftakkeri fyrir sólarorku
- [ ] Ég tók tillit til aflferilsmörka fyrir vind og rúmhraðaáhrif
- [ ] Ég bar saman gefinn getu þáttinn við dæmigerða svið
- [ ] Ég kynnti matið með óvissusviðinu
- [ ] Ég athugaði spáð-innleitt kerfisbundið frávik
- [ ] Ég hafnaði gildum sem fela í sér líkamlegan ómöguleika