Табыстар:
- Метеорологияға байланысты күн және жел өндірісінің өзгермелілігін және оны болжаудың электр желісі балансы үшін маңыздылығын түсіну.
- Сандық ауа райы болжамын, спутниктік және далалық деректерді біріктіретін AI болжау жұмыс процесін құру мүмкіндігі
- Физикалық жоғарғы шегі, сыйымдылық коэффициенті және нақты деректермен өндіріс болжамдарын тексеру мүмкіндігі
Көмір немесе табиғи газ электр станциясы оператор талап еткенде белгілі бір қуатта жұмыс істейді; өндірісті бақылауға болады. Күн мен жел бұлай емес: күн бұлтты болған кезде панель өндірісі азаяды, ал жел тоқтаған кезде турбина тоқтайды. Өндірістің бұл түрі ауыспалы жаңартылатын энергия деп аталады; Өндіріс адамның еркіне емес, метеорологияға байланысты. Бұл өзгермелілік тордың тұрақтылығы үшін үлкен мүмкіндікті де, үлкен қиындықты да тудырады. Жаңартылатын өндірісті болжау күн және жел электр станцияларының болашақ өндірісін болжау міндеті болып табылады және қазіргі заманғы энергетикалық жүйені талдаудың ең жылдам дамып келе жатқан бағыттарының бірі болып табылады. Бұл бөлімде біз бұл болжамның физикасын, оның жасанды интеллект арқылы қалай орнатылғанын және тексерілетінін үйренеміз.
Неліктен бұл соншалықты маңызды?
Тордағы күн мен желдің үлесі артқан сайын, бұл ресурстар «қанша және қашан» өндіріледі деген сұрақ бүкіл жүйені анықтайтын болады. Жақсы генерация болжамы болмаса, желі жаңартылатын генерацияның кенеттен төмендеуінің орнын толтыру үшін қосымша резервтік қуаттарды (көбінесе қымбат және көміртегіге бай) сақтауға мәжбүр. Дәл болжау бұл шығынды да, шығарындыларды да азайтады; Бұл сонымен қатар электр станциясының иесіне нарықта жақсырақ ұсыныс жасауға мүмкіндік береді. Басқаша айтқанда, болжам қатесі тікелей ақша мен көміртегіге айналады.
Күн және жел генерациясының физикасы
Күн. Фотоэлектрлік (PV; жарықты тікелей электр энергиясына айналдыратын) панель өндіретін қуат негізінен оған түсетін радиацияға байланысты (сәулелену; аудан бірлігіне күн энергиясы, Вт/м²). Оның үстіне панель температурасы (панель қызған сайын тиімділік төмендейді), шаң/ластану және көлеңке оған әсер етеді. Күн өндірісінің ең күшті ерекшелігі оның болжамды тәуліктік үлгісі болып табылады: түнде нөл, таңертең жоғары, түске жақын шың және кешке нөл. Бұлттылық - бұл көрсеткішке салынған шу және болжау қиындықтарының негізгі көзі болып табылады.
Жел. Турбина өндіретін қуат жел жылдамдығының кубына шамамен пропорционалды, сондықтан жылдамдық екі есе өскенде, қуат шамамен сегіз есе артады. Сондықтан жел жылдамдығындағы шамалы болжам қателігі өндірістегі үлкен қателікке айналады. Сондай-ақ турбинаның қуат қисығы бар: белгілі бір жылдамдықтан төмен (кесілген жылдамдық) өндіріс нөлге тең, белгілі бір жылдамдықтан жоғары (номиналды жылдамдық) өндіріс тұрақтанады, өте жоғары жылдамдықта (кесу жылдамдығы) турбина қауіпсіздік үшін тоқтайды. Бұл сызықтық емес қатынас желді болжауды күнге қарағанда қиынырақ етеді.
Кеңес: Жел жылдамдығындағы қателік орын алатындықтан, өндіріс болжамын бағалау кезінде алдымен жел жылдамдығы болжамының сапасын қараңыз. Жылдамдықтың нашар болжамымен жақсы өндіріс болжамын жасау мүмкін емес.
Қадам бойынша: Жасанды интеллект арқылы өндірісті болжау
1-қадам — Енгізілген деректерді жинау. Негізгі кіріс - Сандық ауа райы болжамы (NWP; атмосфералық физиканы шешу арқылы жасалған ауа райы болжамы): сәулеленуді, температураны, желдің жылдамдығын және бағытын бағалау. Бұған электр станциясының нақты өндірістік тарихы және мүмкін болса, спутниктік/жердегі бақылаулар қосылады.
2-қадам — Атрибуттарды орнату. Ауа райы болжамының айнымалы мәндері, күн үшін геометриялық айнымалылар (аспандағы күн бұрышы), жел үшін турбиналық қуат қисығы туралы ақпарат және кешіктірілген генерация атрибуттары. Тағы да, ағып кетуді бақылау: болжау кезінде қол жетімді болатын деректер ғана пайдаланылады.
3-қадам — Модельді жаттықтырыңыз. Модель ауа райы болжамын нақты өндіріспен байланыстырады. Мұнда жасанды интеллект панельдің/турбинаның нақты әрекетін үйренеді (каталог мәнінен ауытқулар) және жергілікті әсерлерді (мысалы, желдің белгілі бір бағыттағы жер әсері) түсіреді.
4-қадам — Үлгі белгісіздік. Қалпына келтірілетін болжамның мәні белгісіз; Бір саннан гөрі ықтималдық бағалау (мысалы, «80 пайыздық ықтималдық өндірісі осы диапазонда») әлдеқайда пайдалы.
5-қадам - Тексеру. Болжам физикалық жоғарғы шектерге және нақты өндіріске қарсы сыналады.
Тексеру: Физикалық анкерлер
Жаңартылатын өндірісті болжау күшті физикалық якорь арқылы тексерілуі мүмкін:
- Күн үшін абсолютті төбе: Өндіріс түнде ешқашан оң бола алмайды және орнатылған қуаттан (және ағымдағы радиация мүмкіндік береді) аспауы керек. Бұл жалғыз тексеру ақымақ болжамдарды бірден жояды.
- Сыйымдылық коэффициенті: Бұл электр станциясы толық қуатта үздіксіз жұмыс істегенде өндірілетін энергияның өндіретін энергияға қатынасы. Құрлықтағы желде ол әдетте шамамен 25-45 пайызды құрайды, күн желінде климатқа байланысты шамамен 12-25 пайызды құрайды. Егер ұзақ мерзімді орташа мән осы диапазоннан тыс болса, қате бар.
- Нақты деректер: Ең күшті якорь - болжамды нақты өндіріспен салыстыру; жүйелі қиғаштық (мысалы, тұрақты асыра бағалау) түзетіледі.
Ескерту: Түнде күн энергиясын өндіру болжамының нөлге тең болмауы немесе жел болжамы әлі де шекті мөлшерлемеден жоғары толық өндіруді көрсетуі физикалық мүмкін емес. Мұндай бұзушылықтар модельдің бір жерде іргелі физиканың жоқтығының белгісі және статистикаға қарамай қабылданбайды.
Үш шағын корпус: сандар бойынша
1-жағдай — Түнгі өндіріс. Бір команданың күн болжамының үлгісі сағат 22.00 үшін 3 МВт генерацияны болжады. Бұл физикалық мүмкін емес еді; Мәселе модельге берілген сәулелену деректерінің дұрыс емес уақыт белдеуіндегі мәндерге сәйкес келуі болды. Түнгі нөлдік якорь қатені бірден ұстады және уақыт белдеуі түзетілгеннен кейін болжам дұрыс болды.
2-жағдай — желдегі куб эффектісі. Бір жел станциясында ауа райы болжамы желдің жылдамдығын 8 м/с орнына 10 м/с берді — бұл 25 пайыздық қателік. Бірақ қуат текше жылдамдыққа байланысты болғандықтан, өндіріс бағасы нақты сомадан шамамен екі есе көп болды, бұл нарықта үлкен теңгерімсіздік айыппұлына әкелді. Сабақ: желді болжаудағы шағын жылдамдық қатесі - үлкен өндіріс қателігі; Белгісіздік диапазоны кең болуы керек.
3-жағдай — Сыйымдылық коэффициентінің якорьі. Бір жаңа электр станциясының жылдық өндіріс болжамы 55 пайыздық қуаттылық коэффициентін білдіреді. Ол континенттік жел үшін осы диапазоннан әлдеқайда жоғары болды; Тергеу өндіріс бірлігі (МВт сағ) екі рет қате есептелгенін көрсетті. Сыйымдылық факторының якорьі егжей-тегжейге тоқталмай, инвестициялық шешімді дұрыс емес негізден босатады.
Әлсіз шақыру / Күшті шақыру
Әлсіз шақыру:
Осы жел электр станциясының ертеңгі өнімін болжаңыз.[деректер]
Күшті шақыру:
Сіздің рөліңіз: жаңартылатын өндірісті болжаушы. Тапсырма: жел электр станциясы үшін сағат сайынғы күндізгі өндіріс болжамы.- Болжам жасау кезінде қол жетімді ауа райы болжамын ғана кіріс ретінде пайдаланыңыз; жел жылдамдығының текше әсерін өлшеу және есепке алу. - турбинаның қуат қисығын қолдану (кесу, номиналды, кесу жылдамдықтары); осы шектен тыс физикалық нәтиже бермеңіз. - Бір санды емес, белгісіздік жолағын беріңіз. - Нәтижені екі якорь арқылы өзіңіз тексеріп көріңіз: (а) орнатылған қуаттан асатын мән бар ма, (b) болжамды қуат коэффициенті 25-45% диапазонында ма? Деректер: [өсімдік және ауа райы деректері]
Күшті шақыру басынан текше әсерін, қуат қисығын, белгісіздікті және екі физикалық якорьді жүктейді — қалпына келтіру болжауының классикалық қателерін жояды.
Көшірілетін төрт үлгі
1) Күннің физикалық төбесін басқару:
Осы зәкірлер арқылы күн энергиясын өндірудің осы болжамын тексеріңіз: түнгі сағаттарда өндіріс нөлге тең бе? Күннің ортасында түскі шың ба? Кез келген мән орнатылған қуаттан асып кете ме? Уақыт белгісімен бұзушылықтарды тізімдеңіз.
2) Жел қуатының қисығын қолдану:
Турбина қуатының келесі қисық параметрлерін пайдаланыңыз: кесу [A] м/с, номиналды[B] м/с, кесу [C] м/с. Берілген жел жылдамдығының болжамдарын өндіріске түрлендіру. Сондай-ақ, жылдамдық белгісіздігінің текше жылдамдық-қуат қатынасына байланысты өндіріс белгісіздігіне әсері туралы түсініктеме беріңіз.
3) Сыйымдылық факторының негізділік тірегі:
Осы генерация бағалауынан болжамды қуат коэффициентін есептеңіз және оны зауыт түріне тән диапазонмен салыстырыңыз (жел 25-45%, күн 12-25%). Ауқымнан тыс болса, ықтимал қате көздерін тізімдеңіз (бірлік, уақыт белдеуі, қосарлы санау).
4) Болжамдық-нақты ауытқуды талдау:
Нақты өндірісті бұрынғы болжамдармен салыстырыңыз. Жүйелі ауытқу бар ма (тұрақты артық/төмен бағаламау)? Ауытқудың ауа райы жағдайына (бұлтты/ашық, төмен/қатты жел) байланысты өзгеретінін тексеріңіз және түзетуді ұсыныңыз.
Күн мен желді салыстыру диаграммасы
ерекшелігі
Күн (PV)
жел
негізгі кіріс
Сәулелену, панель температурасы
Желдің жылдамдығы мен бағыты
күнделікті көрсеткіш
Болжамды (түнгі нөл, түскі шың)
Тұрақты емес, күндіз-түні белгісіз
Негізгі қиындық
бұлттылық
Жылдамдық-қуат кубтық қатынасы
Типтік сыйымдылық коэффициенті
~12-25%
~25-45% (жер үсті)
күшті якорь
Түнгі нөл, орнатылған қуат төбесі
Қуат қисығының шектері, сыйымдылық коэффициенті
Жалпы қателер
- Жел жылдамдығының қателігі. Жылдамдық-қуат қатынасы текше болғандықтан, аз жылдамдық қатесі үлкен өндіріс қатесі болып табылады.
- Физикалық төбені тексермеу. Түнде күн энергиясын өндіруден немесе орнатылған қуаттан асатын кез келген мән статистикаға қарамай-ақ қабылданбауы керек.
- Белгісіздікті бір санға дейін азайту. Қалпына келтірілетін болжау табиғи түрде ықтималдық болып табылады; Таспаны бермей шешім қабылдауға болмайды.
- Ағып кету. Нақты ауа-райын атрибутқа айналдыру; Дегенмен, сізде ауа райы болжамы ғана болады.
- Сыйымдылық факторының якорьін айналып өту. Ұзақ мерзімді орташа мәннің орындылығын сынамау бірлікті және қосарлы санау қателерін жасырады.
Қысқаша
Күн мен жел өндірісі метеорологияға байланысты және өзгермелі; Бағалау желі балансы мен нарық үшін өте маңызды. Күннің болжамды тәуліктік сызбасын бұлттылық қиындатады, ал жел өндірісін жылдам текше қатынасы қиындатады. AI ауа-райын болжауды нақты өндіріспен байланыстыруда күшті; бірақ болжамды физикалық төбемен, қуат қисығымен және сыйымдылық коэффициентінің якорьлерімен сынау керек, белгісіздік таспамен хабарлануы және ағып кетуін болдырмау керек.
Қолданбалы тапсырма
Күн немесе жел электр станциясының тарихи өндірістік деректерін алыңыз. AI болжамды «Күн физикалық төбені бақылау» (күн үшін) немесе «Сыйымдылық факторының сенімділігі якорь» (екеуі үшін) үлгілері арқылы тексерсін. Содан кейін болжамды сыйымдылық коэффициентін өзіңіз есептеңіз және оны әдеттегі диапазонмен салыстырыңыз. Егер сіз физикалық мүмкін емес немесе парасаттылық ауытқуын тапсаңыз, оны қалай ұстағаныңызды жазыңыз.
бақылау парағы
- [ ] Мен негізгі ақпарат ауа райы болжамы екенін және ағып кетудің жоқтығын тексердім
- [ ] Мен түнгі нөлді қолдандым және күн үшін қуат төбеге якорь орнаттым
- [ ] Мен желдің қуат қисығының шектерін және текше жылдамдық әсерін ескердім
- [ ] Мен болжанған сыйымдылық коэффициентін әдеттегі ауқыммен салыстырдым
- [ ] Мен бағалауды белгісіздік жолағымен ұсындым
- [ ] Мен болжамды-орындалған жүйелік ауытқуды тексердім
- [ ] Мен физикалық мүмкін емес мәндерді қабылдамады