極端高溫一定是今夏最讓人無法忽視的最“熱”話題。
連續(xù)30天發(fā)布高溫預(yù)警，連續(xù)8天發(fā)布高溫紅色預(yù)警…很難想象，35度以上的日光炙烤在過去一個月的時間內(nèi)覆蓋全國450萬平方公里的土地，40度已進不了全國高溫排行榜。隨之而來的是電力需求飆升、供應(yīng)不堪重負。工業(yè)企業(yè)限電政策的出臺讓電于民，盡管保障了居民基本用電需求，卻也給汽車產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)端、新能源車企服務(wù)端帶來不小影響。極端高溫持續(xù)肆虐，用電困局終將何解?
風力發(fā)電作為發(fā)展最快的可再生能源技術(shù)之一被寄予了厚望，和太陽能一樣，風能是一種可以替代化石燃料發(fā)電的清潔能源。
微軟正在與合作伙伴minds.ai攜手，幫助全球最大的風力渦輪機制造商維斯塔斯風力系統(tǒng)公司(Vestas Wind Systems)開展概念驗證，成功利用人工智能(AI)和高性能計算，通過優(yōu)化尾流轉(zhuǎn)向，使風力渦輪機中產(chǎn)生更多電能，以滿足其全球85個國家和地區(qū)客戶的需求。
與風同行
微軟Azure聯(lián)手minds.ai助力捕捉風能新解法
潛在的電能增長固然重要，但維斯塔斯認為，同樣重要的是在數(shù)月內(nèi)迅速驗證概念，以及探究將其付諸實踐的意義。維斯塔斯并不是第一家從事該領(lǐng)域研究的公司，但優(yōu)勢在于能夠快速獲得研究結(jié)果。
維斯塔斯首席專家、建模與分析模塊設(shè)計負責人Sven Jesper Knudsen表示：“這項研究存在已久，但一直停留在理論層面。我們的競爭對手和部分風電場經(jīng)營者也進行過驗證，而我們的初衷是希望縮短開發(fā)周期。投入市場的時間對整個風電行業(yè)至關(guān)重要，以推動實現(xiàn)業(yè)內(nèi)所有人的積極目標。”
隨著全球希望減少煤炭、天然氣和原油的使用以減少碳排放、實現(xiàn)氣候變化目標，風能和太陽能等清潔能源變得越來越重要。
據(jù)國際能源署(IEA)去年發(fā)布的《全球能源部門2050年凈零排放路線圖》，風能、太陽能、生物能、地熱能和水能在2050年將占能源供應(yīng)總量的三分之二，風電裝機數(shù)量將是如今的11倍。此外，在凈零排放路徑中，2050年全球能源需求將比目前低8%左右，但其服務(wù)的經(jīng)濟規(guī)模是目前的兩倍多，服務(wù)的人口比目前多20億。
風能發(fā)電有諸多好處，但挑戰(zhàn)在于其每日發(fā)電量可能會隨著風力條件發(fā)生變化。探索能夠充分捕捉風能的方法對維斯塔斯至關(guān)重要，“大挑戰(zhàn)”(Grand Challenge)項目應(yīng)運而生。
▲ 一名女員工正在維斯塔斯位于丹麥南部納克斯科夫的轉(zhuǎn)子葉片工廠工作(圖片由維斯塔斯提供)
Knudsen表示，風力渦輪機會產(chǎn)生尾流或“陰影效應(yīng)”，使位于下游的其他渦輪機減速。將渦輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向使其遠離迎面而來的風，從而改變尾流方向，利用這種尾流轉(zhuǎn)向，可以重新捕獲能量。
他介紹道：“貫穿其中的一項理念是控制陰影效應(yīng)，使其遠離下游渦輪機，然后將更多風能引導到下游渦輪機?！?/FONT>
為了實現(xiàn)這一目標，維斯塔斯通過使用微軟的Azure高性能計算和Azure機器學習技術(shù)幫助更快獲得結(jié)果，并與微軟的合作伙伴minds.ai[1]達成合作，引入其基于強化學習的控制器設(shè)計平臺DeepSim。強化學習是一種機器學習，AI代理可以通過反復(fù)試驗與環(huán)境進行實時交互并從中學習。
Knudsen表示：“投入該項目僅僅一周的時間，就讓我備受震撼，因為項目推進過程中幾乎不需要任何實有產(chǎn)品?！本S斯塔斯利用該平臺進行模擬操作，訓練控制器對風況、對風或振蕩做出反應(yīng)，以捕獲可能會損失的能源。
氣候危機下，
AI加速能源轉(zhuǎn)型進程
如今，氣候危機蔓延全球，氣溫已較工業(yè)化前水平上升1.1攝氏度。彭博新能源財經(jīng)《2021年新能源展望》分析指出，若想在2050年實現(xiàn)凈零排放，意味著未來九年內(nèi)，超過四分之三的減排努力落在了電力行業(yè)和加快風能和太陽能光伏部署上。
利用AI技術(shù)最大限度地獲取清潔能源變得愈加重要。據(jù)世界經(jīng)濟論壇去年秋季發(fā)布的報告《利用人工智能加速能源轉(zhuǎn)型》，AI技術(shù)有望加快能源轉(zhuǎn)型進程，尤其是電力行業(yè)的能源轉(zhuǎn)型。
世界經(jīng)濟論壇能源和材料基準項目負責人Espen Mehlum表示：“AI可以優(yōu)化風電場的建設(shè)、選址和運營，更重要的是，它還可以優(yōu)化不同系統(tǒng)的能源消耗和生產(chǎn)。這就是AI尚待發(fā)掘的巨大潛力，我們目前觸及的只是表面，只是第一批真實的用例。”
維斯塔斯的概念驗證項目是一項復(fù)雜的全球挑戰(zhàn)的一部分，旨在減少碳排放，最大限度地利用清潔能源。憑借這項努力，維斯塔斯于去年秋季被高性能計算行業(yè)出版商HPCwire授予“能源行業(yè)高性能計算最佳應(yīng)用”的編輯推薦獎(Editor’s Choice award)。[2]
Knudsen表示：“‘大挑戰(zhàn)’是我們能找到的一個最復(fù)雜的用例。但與此同時，這也是我們一直在研究的領(lǐng)域，此前我們也與其他合作伙伴在AI領(lǐng)域進行過嘗試。但遺憾的是，我們與這些合作伙伴的嘗試并不成功。不過，我們與minds.ai和微軟的合作最終結(jié)出了碩果?！?/FONT>
Mehlum表示：“應(yīng)對氣候變化沒有靈丹妙藥。我們必須兼顧多個不同領(lǐng)域。AI技術(shù)是一項非常重要的工具，不僅有助于減少碳排放，而且可以幫助我們優(yōu)化尚未得到充分利用的渠道和系統(tǒng)?！?/FONT>
（轉(zhuǎn)載）
