Fitimet:
- Të kuptojë ndryshueshmërinë e prodhimit diellor dhe të erës në varësi të meteorologjisë dhe rëndësinë e parashikimit të tij për balancën e rrjetit.
- Aftësia për të krijuar rrjedhën e punës të parashikimit të AI duke kombinuar parashikimin dixhital të motit, satelitin dhe të dhënat në terren
- Aftësia për të verifikuar parashikimet e prodhimit me kufirin e sipërm fizik, faktorin e kapacitetit dhe të dhënat aktuale
Një termocentral me qymyr ose gaz natyror funksionon me një fuqi të caktuar kur operatori e kërkon atë; prodhimi mund të kontrollohet. Dielli dhe era nuk janë kështu: kur dielli bëhet me re, prodhimi i paneleve zvogëlohet, dhe kur era ndalon, turbina ndalon. Ky lloj prodhimi quhet energji e rinovueshme e ndryshueshme; Prodhimi varet nga meteorologjia, jo nga vullneti i njeriut. Kjo ndryshueshmëri krijon një mundësi të madhe dhe një sfidë të madhe për stabilitetin e rrjetit. Parashikimi i prodhimit të burimeve të rinovueshme është detyra e parashikimit të prodhimit të ardhshëm të termocentraleve diellore dhe të erës dhe është një nga fushat me rritje më të shpejtë të analizës së sistemit modern të energjisë. Në këtë njësi do të mësojmë fizikën e këtij parashikimi, se si vendoset dhe verifikohet me inteligjencën artificiale.
Pse është kaq e rëndësishme?
Ndërsa pjesa e diellit dhe erës rritet në një rrjet, pyetja se "sa dhe kur" do të prodhojnë këto burime bëhet përcaktimi i të gjithë sistemit. Pa një parashikim të mirë të gjenerimit, rrjeti detyrohet të mbajë në dispozicion kapacitet shtesë rezervë (shpesh të shtrenjtë dhe të pasur me karbon) për të kompensuar një rënie të papritur të gjenerimit të burimeve të rinovueshme. Parashikimi i saktë redukton si këtë kosto ashtu edhe emetimet; Gjithashtu i mundëson pronarit të termocentralit të ofrojë më mirë në treg. Me fjalë të tjera, gabimi i parashikimit përkthehet drejtpërdrejt në para dhe karbon.
Fizika e Gjenerimit Diellor dhe Erë
dielli. Fuqia e prodhuar nga një panel fotovoltaik (PV; konvertimi i dritës drejtpërdrejt në energji elektrike) varet kryesisht nga rrezatimi që bie mbi të (rrezatimi; energjia diellore për njësi sipërfaqe, W/m²). Për më tepër, temperatura e panelit (efikasiteti zvogëlohet ndërsa paneli nxehet), pluhuri/ndotja dhe hijet ndikojnë në të. Tipari më i fortë i prodhimit diellor është modeli i tij i parashikueshëm ditor: zero gjatë natës, lartë në mëngjes, kulmi rreth mesditës dhe zero në mbrëmje. Vranësia është zhurma e mbivendosur mbi këtë shifër dhe është burimi kryesor i vështirësisë së parashikimit.
Era. Fuqia e prodhuar nga një turbinë është afërsisht proporcionale me kubin e shpejtësisë së erës - kështu që kur shpejtësia dyfishohet, fuqia rritet afërsisht tetëfish. Prandaj, një gabim i vogël parashikimi në shpejtësinë e erës kthehet në një gabim të madh në prodhim. Gjithashtu turbina ka një kurbë fuqie: nën një shpejtësi të caktuar (shpejtësia e ndërprerjes) prodhimi është zero, mbi një shpejtësi të caktuar (shpejtësia e vlerësuar) prodhimi stabilizohet, me shpejtësi shumë të lartë (shpejtësia e ndërprerjes) turbina ndalon për siguri. Kjo marrëdhënie jolineare e bën parashikimin e erës më të vështirë sesa diellore.
Këshillë: Meqenëse gabimi në shpejtësinë e erës hyn në lojë, shikoni së pari cilësinë e parashikimit të shpejtësisë së erës kur vlerësoni parashikimin tuaj të prodhimit. Është pothuajse e pamundur të përcaktohet një parashikim i mirë i prodhimit me një parashikim të keq të shpejtësisë.
Hap pas hapi: Parashikimi i prodhimit me inteligjencë artificiale
Hapi 1 - Mblidhni të dhëna hyrëse. Hyrja bazë është Parashikimi numerik i motit (NWP; parashikimi i motit i prodhuar nga zgjidhja e fizikës atmosferike): vlerësimet e rrezatimit, temperaturës, shpejtësisë dhe drejtimit të erës. Historia aktuale e prodhimit të termocentralit dhe, nëse është e mundur, vëzhgimet satelitore/tokësore i shtohen kësaj.
Hapi 2 - Vendosni atributet. Variablat e parashikimit të motit, variablat gjeometrikë për diellin (këndi i diellit në qiell), informacioni i kurbës së fuqisë së turbinës për erën dhe atributet e gjenerimit të vonuar. Përsëri, kontrolli i rrjedhjeve: përdoren vetëm të dhënat që do të jenë të disponueshme në kohën e parashikimit.
Hapi 3 - Trajnoni modelin. Modeli lidh parashikimin e motit me prodhimin aktual. Këtu inteligjenca artificiale mëson sjelljen aktuale të panelit/turbinës (devijimet nga vlera e katalogut) dhe kap efektet lokale (të tilla si efekti i terrenit në drejtimin specifik të erës).
Hapi 4 - Pasiguria e modelit. Parashikimi i burimeve të rinovueshme është në thelb i pasigurt; Një vlerësim probabilistik (p.sh. "prodhimi i probabilitetit 80% është brenda atij brezi") dhe jo një numër i vetëm është shumë më i dobishëm.
Hapi 5 - Verifiko. Parashikimi testohet kundrejt kufijve të sipërm fizikë dhe prodhimit aktual.
Vleresimi: Ankorat fizike
Parashikimi i prodhimit të rinovueshëm mund të testohet me ankora të forta fizike:
- Tavani absolut për energjinë diellore: Prodhimi nuk mund të jetë kurrë pozitiv gjatë natës dhe nuk mund të tejkalojë fuqinë e instaluar (dhe atë që lejon rrezatimi aktual). Ky kontroll i vetëm eliminon menjëherë supozimet pa kuptim.
- Faktori i kapacitetit: Është raporti i energjisë së prodhuar me energjinë që do të prodhonte nëse termocentrali do të funksiononte vazhdimisht me fuqi të plotë. Në erën në tokë është zakonisht rreth 25-45 përqind, në diell është rreth 12-25 përqind në varësi të klimës. Nëse mesatarja afatgjatë është jashtë këtij intervali, ka një gabim.
- Të dhënat aktuale: Ankora më e fortë është krahasimi i parashikimit me prodhimin aktual; paragjykimi sistematik (p.sh. mbivlerësimi i vazhdueshëm) korrigjohet.
Kujdes: Është e pamundur fizike që një parashikim i prodhimit diellor të jetë jo zero gjatë natës ose që një parashikim i erës të vazhdojë të tregojë prodhim të plotë mbi normën kufitare. Shkelje të tilla janë një shenjë se modelit i mungon fizika themelore diku dhe refuzohen pa shikuar statistikat.
Tre Mini Rastet: Nga Numrat
Rasti 1 — Prodhimi i natës. Modeli i parashikimit diellor i një ekipi parashikoi 3 MW gjenerim për orën 22:00. Ishte fizikisht e pamundur; Problemi ishte se të dhënat e rrezatimit të dhëna në model përputheshin me vlerat në zonën e gabuar kohore. Spiranca e natës zero e kapi gabimin menjëherë dhe pasi zona kohore u korrigjua, parashikimi ishte i saktë.
Rasti 2 - Efekti i kubit në erë. Në një fermë me erë, parashikimi i motit dha një shpejtësi të erës prej 10 m/s në vend të 8 m/s - një gabim i dukshëm 25 përqind. Por meqenëse fuqia varet nga shpejtësia në kubik, vlerësimi i prodhimit ishte afërsisht dyfishi i sasisë aktuale, duke rezultuar në një ndëshkim të madh çekuilibër në treg. Mësimi: gabimi i vogël i shpejtësisë në parashikimin e erës është gabim i madh i prodhimit; Brezi i pasigurisë duhet të mbahet i gjerë.
Rasti 3 — Ankorimi i faktorit të kapacitetit. Parashikimi vjetor i prodhimit për një termocentral të ri nënkuptonte një faktor kapaciteti prej 55 për qind. Ishte shumë mbi këtë varg për erërat kontinentale; hetimi tregoi se njësitë e prodhimit (MWh) janë numëruar gabimisht dy herë. Ankorimi i faktorit të kapacitetit e çliroi vendimin e investimit nga baza e gabuar pa hyrë në detaje.
Prompt i dobët / Prompt i fortë
Njoftim i dobët:
Parashikoni prodhimin e nesërm të këtij parku me erë.[të dhënat]
Njoftim i fuqishëm:
Roli juaj: Parashikues i prodhimit të rinovueshëm. Detyrë: parashikimi i prodhimit për orë në ditë për një fermë me erë.- Përdorni si hyrje vetëm parashikimin e motit të disponueshëm në kohën e parashikimit; masë dhe marrë parasysh efektin kub të shpejtësisë së erës. - Zbatoni kurbën e fuqisë së turbinës (shpejtësitë e prerjes, nominale, ndërprerjes); mos jepni rezultate fizike jashtë këtyre kufijve. - Jepni një brez pasigurie, jo një numër të vetëm. - Provoni vetë rezultatin me dy spiranca: (a) a ka ndonjë vlerë që tejkalon fuqinë e instaluar, (b) a është faktori i kapacitetit të nënkuptuar në intervalin 25-45%? Të dhënat: [të dhënat e bimëve dhe motit]
Prompti i fuqishëm imponon efektin e kubit, kurbën e fuqisë, pasigurinë dhe dy ankorë fizike që në fillim - duke hequr gabimet klasike të parashikimit rigjenerues.
Katër modele të kopjueshme
1) Kontrolli fizik i tavanit diellor:
Testoni këtë vlerësim të prodhimit diellor me këto ankora: a është prodhimi zero gjatë orëve të natës? A është kulmi i mesditës në mes të ditës? A e kalon ndonjë vlerë kapacitetin e instaluar? Listoni shkeljet me vulën kohore.
2) Aplikimi i kurbës së fuqisë së erës:
Përdorni parametrat e mëposhtëm të kurbës së fuqisë së turbinës: prerje [A] m/s, nominale[B] m/s, ndërprerje [C] m/s. Shndërroni parashikimet e dhëna të shpejtësisë së erës në prodhim. Komentoni gjithashtu efektin e pasigurisë së shpejtësisë në pasigurinë e prodhimit për shkak të marrëdhënies kub shpejtësi-fuqi.
3) Ankorimi i arsyeshmërisë së faktorit të kapacitetit:
Llogaritni faktorin e nënkuptuar të kapacitetit nga ky vlerësim i gjenerimit dhe krahasojeni atë me diapazonin tipik për llojin e centralit (erë 25-45%, diellore 12-25%). Nëse është jashtë rrezes, listoni burimet e mundshme të gabimit (njësia, zona kohore, numërimi i dyfishtë).
4) Analiza e devijimit parashikim-real:
Krahasoni prodhimin aktual me parashikimet e kaluara. A ka paragjykim sistematik (mbi/nënvlerësim i vazhdueshëm)? Shqyrtoni nëse devijimi ndryshon me kushtet e motit (me re/e kthjellët, erë e ulët/e fortë) dhe sugjeroni korrigjim.
Grafiku i krahasimit të diellit dhe erës
veçori
Diellore (PV)
era
hyrje kryesore
Rrezatimi, temperatura e panelit
Shpejtësia dhe drejtimi i erës
shifra ditore
E parashikueshme (nata zero, kulmi i mesditës)
E parregullt, ditë-natë e pasigurt
Sfida kryesore
turbullira
Marrëdhënia kub shpejtësi-fuqi
Faktori tipik i kapacitetit
~ 12-25%
~25-45% (tokësore)
spirancë e fortë
Night-zero, tavan me fuqi të instaluar
Kufijtë e kurbës së fuqisë, faktori i kapacitetit
Gabimet e zakonshme
- Nënvlerësimi i gabimit të shpejtësisë së erës. Meqenëse marrëdhënia shpejtësi-fuqi është kub, një gabim i vogël shpejtësie është një gabim i madh prodhimi.
- Mos kontrollimi i tavanit fizik. Çdo vlerë që tejkalon prodhimin diellor gjatë natës ose kapacitetin e instaluar duhet të refuzohet pa shikuar statistikat.
- Reduktimi i pasigurisë në një numër të vetëm. Parashikimi i burimeve të rinovueshme është në thelb probabilist; Nuk mund të merret një vendim pa dhënë kasetën.
- Rrjedhje. Bërja e motit aktual një atribut; Sidoqoftë, gjithçka që do të keni është parashikimi i motit.
- Anashkalimi i ankorimit të faktorit të kapacitetit. Mos testimi i besueshmërisë së mesatares afatgjatë fsheh njësinë dhe gabimet e numërimit të dyfishtë.
Në përmbledhje
Prodhimi i diellit dhe i erës varet nga meteorologjia dhe është i ndryshueshëm; Vlerësimi është kritik për bilancin e rrjetit dhe tregun. Modeli i parashikueshëm ditor i diellit vështirësohet nga vrenjtja dhe prodhimi i erës vështirësohet nga lidhja e shpejtë kubike. AI është i fuqishëm në lidhjen e parashikimit të motit me prodhimin aktual; por parashikimi duhet të testohet me tavan fizik, kurbën e fuqisë dhe ankorat e faktorit të kapacitetit, pasiguria duhet të raportohet me shirit dhe duhet shmangur rrjedhjet.
Detyra e aplikimit
Merrni të dhënat historike të prodhimit të një ferme diellore ose me erë. Vëreni AI të auditojë parashikimin duke përdorur shabllonet "Kontrolli fizik i tavanit diellor" (për diellor) ose "Spiranca e besueshmërisë së faktorit të kapacitetit" (për të dyja). Pastaj llogarisni vetë faktorin e kapacitetit të nënkuptuar dhe krahasoni atë me diapazonin tipik. Nëse gjeni një pamundësi fizike ose devijim të arsyeshmërisë, shkruani se si e keni kapur atë.
listë kontrolli
- [ ] Kam verifikuar që hyrja kryesore është parashikimi i motit dhe nuk përmban rrjedhje
- [ ] Kam aplikuar natën-zero dhe kam instaluar ankorat e tavanit të energjisë për energjinë diellore
- [ ] Kam marrë parasysh kufijtë e kurbës së fuqisë për erën dhe efektin e shpejtësisë kub
- [ ] Kam krahasuar faktorin e nënkuptuar të kapacitetit me diapazonin tipik
- [ ] Unë paraqita vlerësimin me brezin e pasigurisë
- [ ] Kontrollova devijimin sistematik të parashikuar-realizuar
- [ ] Unë refuzova vlerat që përfshijnë pamundësi fizike