将人工智能(AI)与机器学习(ML)融入能源领域,有助于加快可再生能源的普及。
尽管COVID-19疫情让人们感到不知所措,生活和生计陷入停滞,但这并不是我们当前面临的最大挑战。
更为严峻的危机正威胁着人类的生存:气候变化。为了加速能源转型,亟需将人工智能与能源系统相结合。AI不仅在能源管理中发挥作用,还可以成为应对气候变化的有效工具,助力可持续发展目标的实现。
能源行业通常需要庞大的基础设施,并会生成大量数据。人工智能能够将这些数据转化为可用的洞察,提升效率,降低成本。从石油和天然气到可再生能源的主要企业,纷纷采用AI技术来优化运营。美国和德国已在效率提升方面部署了该类AI系统。
例如,通用电气(General Electric)利用AI分析平台监控风力涡轮机的性能,而谷歌(Google)旗下的DeepMind则在美国的700兆瓦风电装机容量中应用机器学习算法。
印度正在加速可再生能源的安装,以实现最后一公里的电气化。增加可再生能源在能源结构中的比例虽然有助于可持续发展,但也带来了电网稳定性等新挑战。AI应用可以帮助降低能源需求。
人工智能的应用
电网基础设施与稳定性:可再生能源(RES)的增长及其发展给电力系统运营商带来了诸多挑战。对太阳能和风能的依赖可能导致电网不稳定,阴雨天可能无法满足能源需求,而晴天则可能产生过多的电力。
借助AI的集成,可以提前预测这些模式,从而通过自动化调整电网运营。实时控制和先进负载控制系统将为电网自动化提供灵活性,智能电网和智能仪表是AI系统的重要组成部分。
目前的能源发电结构非常多元化,过去以煤炭为主,如今太阳能和风能的比重显著增加,现在可再生能源已占到总发电量的四分之一。
这也为安装混合能源系统创造了机会,尤其在可隔离运行的微电网和小型电网的建设中。混合能源系统是将各种可再生能源发电机与电池存储系统整合在一起,AI系统可以轻松实现这种整合。
储能:这是可再生能源的重要组成部分,尤其在电网独立能源和不间断电源方面。太阳能和风能这两种主要能源来源受天气影响,其发电能力存在波动。
人工智能在储能系统中有多种应用,包括远程监控和维护电池。储能系统越智能化,可再生能源的利用效率就越高。
同样,通过数据收集与预测分析,可以更好地掌握性能并预判潜在故障。引入AI技术可以提高电池的正常运行时间,从而提升投资回报率(ROI)。电池诊断和管理是AI在电池操作中能产生重大影响的领域。
输配电
随着印度能源需求的增长,配电公司需要引入快速响应机制,将在某个地点产生的过剩能源有效转移到短缺地点。通过预测分析,这类计算可以提前完成。AI的集成将减少误差,提高可预测性,并实现这些过程的自动化平衡。
目前,电力供应主要依赖中央电网。随着电网的逐渐分散,未来将形成多个小型电厂组成的分散电网基础设施,以应对能源需求。
在这些系统的管理中,人工智能将发挥关键作用,同时也能减少能源输送和分配(T&D)过程中的损失。部署AI系统对监控窃电现象至关重要,窃电是印度输配电损失的主要原因。
整合人工智能的能源基础设施将是一个复杂的系统,可能带来一些担忧,因为AI系统可以做出决策。人工智能的决策需要基于合理推理。
由于机器学习过程的复杂性,理解某些决策的原因可能会变得困难(这一概念被称为可解释人工智能,XAI)。这是一个新兴研究领域,为研究者和热衷于AI的创业者提供了更多探索的空间。AI决策的不可解释性也是自动驾驶汽车发展的主要障碍之一。一旦取得突破,电网有望实现完全自主运行,无需人为干预。
智能住宅与智能建筑
当前,印度城市的建筑和家庭正在逐步引入智能解决方案。智能建筑概念具有巨大的潜力,可以在施工阶段本身安装相关系统,从而降低成本。暖通空调(HVAC)是人工智能在节能与智能化操作方面的一个应用领域,有望显著降低终端用户的电费。
新技术正处于精确能源管理应用的前沿。随着终端消费者对自身消费模式的认识增强,智能系统将有效推动有意识的电力消耗。这为人工智能在配电商和最终用户之间的互动提供了机会,创造双赢的能源管理模式。
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