一排排高聳的風力發(fā)電機和眾多閃亮的太陽能電池板遍及德國大地。這一景觀象征著該國正在轉(zhuǎn)向非核、低碳能源。不過，盡管德國是全球可再生能源的典型代表，但它的電網(wǎng)尚無法應對風力和太陽能發(fā)電不穩(wěn)定的特性。
今年6月，德國的氣象學家、工程師和電力公司開始測試大數(shù)據(jù)和機器學習能否讓這些電力能源變得對電網(wǎng)更加“友好”。
“為了更加高效地運行電網(wǎng)并使化石燃料儲備維持在最低限度，運營商需要更好地了解任何既定時間內(nèi)預計消耗多少風力和太陽能發(fā)電。”弗勞恩霍夫風能及能源系統(tǒng)技術研究所物理學家、eweline項目負責人maltesiefert表示。
德國的風力發(fā)電能力在4.5萬兆瓦左右，僅次于中國和美國，位居世界第三。同時，該國的太陽能發(fā)電能力僅次于中國。不過，德國轉(zhuǎn)向新能源的步幅及雄心是無可比擬的。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，該國至少80%的電力將來自可再生能源。
麻煩在于，在平靜和多云的日子里，電網(wǎng)運營商仍需要請求傳統(tǒng)發(fā)電站滿足預期的需求。而在陽光和風力異常充足的天氣，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)并增加斷電風險。
標準的天氣模型能預測特定地區(qū)風暴和鋒面過境天氣的強度及到達時間。不過，它們無法預測渦輪中心處的風力強度，而這決定了渦輪將產(chǎn)生多少電力。耗資700萬歐元的eweline項目包括3家主要電力運營商——50hertz、amprion和tennet，并且得到聯(lián)邦經(jīng)濟事務和能源部的資助。該項目于 2012年啟動，專門針對電力運營商的需求提供負荷預報。
大多數(shù)風力渦輪機裝有測量中心處風速的設備，一些太陽能電池板則含有針對陽光強度的傳感器。eweline將這些數(shù)據(jù)同來自地面氣象站、雷達和衛(wèi)星的其他大氣觀測數(shù)據(jù)相結(jié)合，同時復雜的計算機模型能預測未來48小時內(nèi)的發(fā)電量。該團隊將這些電力預測同實際情況進行核對，隨后機器學習會改進預測模型。
近期，eweline研究人員開始利用整個德國的太陽能電池板和風力渦輪機數(shù)據(jù)測試該系統(tǒng)。
