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AI大模型技術(shù)實(shí)現(xiàn)新能源氣象功率精準(zhǔn)預(yù)測(cè)

來源：中國(guó)能源新聞網(wǎng) 時(shí)間：2024-10-08 12:03

智算新能源　逐“綠”追“風(fēng)”

郭石心

　　截至2024年6月底，我國(guó)新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模首次超過煤電，標(biāo)志著我國(guó)在新能源發(fā)電領(lǐng)域取得了歷史性突破。然而新能源發(fā)電存在隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性特點(diǎn)，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來新的挑戰(zhàn)。

　　對(duì)此，能源監(jiān)管單位對(duì)新能源電站功率預(yù)測(cè)的考核從無到有，日趨嚴(yán)格。面對(duì)行業(yè)對(duì)快速高精度預(yù)測(cè)需求的普遍呼吁，中國(guó)華電集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)華電”）黨組立足實(shí)際，提出加強(qiáng)人工智能創(chuàng)新聯(lián)合體建設(shè)，研發(fā)具有華電特色的電力領(lǐng)域場(chǎng)景模型，落地推廣典型智能應(yīng)用，打造華電特色“人工智能+”應(yīng)用創(chuàng)新體系。

　　在“華為全聯(lián)接大會(huì)2024”期間，中國(guó)華電、玖天氣象、華為等企業(yè)共同發(fā)布“基于AI大模型技術(shù)新能源氣象功率預(yù)測(cè)解決方案”。

　　大會(huì)上中國(guó)華電數(shù)字化中心負(fù)責(zé)同志作主題演講，表示中國(guó)華電積極響應(yīng)落實(shí)國(guó)務(wù)院國(guó)資委“AI賦能產(chǎn)業(yè)煥新”專題會(huì)議精神，將打造具有華電特色的“1+6+7+9+N”的“人工智能+”創(chuàng)新應(yīng)用體系，全面覆蓋沙戈荒大基地、水風(fēng)光一體化等特色場(chǎng)景以及新能源、水電、火電、煤炭等重點(diǎn)領(lǐng)域，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)資源共享、跨界融合和聯(lián)合創(chuàng)新。

綠電有羈絆　智算方案呼之欲出

　　當(dāng)前新能源進(jìn)入快速發(fā)展階段。然而新能源發(fā)電“晚峰無光”“極寒無光”“高溫?zé)o風(fēng)”影響著發(fā)電質(zhì)量，給電網(wǎng)調(diào)度帶來挑戰(zhàn)。

　　面對(duì)這種情況，電網(wǎng)側(cè)首先出招，逐年提高新能源并網(wǎng)的考核標(biāo)準(zhǔn)。以江蘇省為例，2022年地方能源監(jiān)管單位發(fā)布的《華東區(qū)域電力輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則（模擬運(yùn)行稿）》和《華東區(qū)域電力并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則（模擬運(yùn)行稿）》對(duì)新能源功率預(yù)測(cè)有了更高的要求，對(duì)超短期、中短期預(yù)測(cè)進(jìn)行考核，要求電站定期上報(bào)發(fā)電功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)不準(zhǔn)的電站將被考核。

　　預(yù)測(cè)更準(zhǔn)，綠電更“穩(wěn)”，一套高精度氣象功率預(yù)測(cè)的“智算”方案千呼萬喚始出來。在中國(guó)華電統(tǒng)籌下，華為聯(lián)合玖天氣象共同推出基于AI大模型技術(shù)的新能源氣象功率預(yù)測(cè)解決方案，并在華電江蘇公司風(fēng)光試點(diǎn)場(chǎng)站落地驗(yàn)證。

AI“盤古”出擊　挖掘過去預(yù)測(cè)未來

　　江蘇是東部沿海新能源大省，隨著近年來風(fēng)電和光伏裝機(jī)的快速增長(zhǎng)，如何提升氣象功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，減少江蘇省兩個(gè)細(xì)則的考核，是擺在華電江蘇公司在內(nèi)的每一個(gè)新能源企業(yè)需要破解的難題。

　　傳統(tǒng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)對(duì)風(fēng)速和輻照度變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，這種基于大氣流動(dòng)力學(xué)的模型復(fù)雜，近十幾年沒有新突破，完成一次預(yù)測(cè)需6小時(shí)至10小時(shí)，用時(shí)長(zhǎng)且時(shí)效性較差。

　　中國(guó)華電與華為合作，依照新能源發(fā)電企業(yè)業(yè)務(wù)層級(jí)特點(diǎn)，啟動(dòng)開展了“集團(tuán)氣象大模型—區(qū)域微觀氣象引擎—場(chǎng)站邊緣功率預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)”云邊協(xié)同三層架構(gòu)新能源氣象功率預(yù)測(cè)解決方案的試點(diǎn)驗(yàn)證。

　　強(qiáng)大的解決方案離不開高質(zhì)量數(shù)據(jù)源和強(qiáng)大算力的支撐。玖天氣象作為能源電力領(lǐng)域?qū)I(yè)氣象服務(wù)商，可提供中國(guó)區(qū)域高精度、細(xì)顆粒度氣象數(shù)據(jù)集，支撐大模型通過海量數(shù)據(jù)挖掘潛在氣象變化規(guī)律。

　　同時(shí)，模型運(yùn)行在AI專用NPU芯片（昇騰），替代了傳統(tǒng)超算平臺(tái)CPU計(jì)算方式，使得原來的“串行計(jì)算”變成“并行處理”，一臺(tái)昇騰AI推理服務(wù)器可以秒級(jí)完成一次原來需要10小時(shí)的氣象預(yù)測(cè)，速度提升上萬倍。

智算“雙效益”　AI實(shí)踐一路生花

　　中國(guó)華電積極引入AI大模型技術(shù)，在華電江蘇新能源試點(diǎn)場(chǎng)站，超短期15分鐘預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度97.24%，4小時(shí)預(yù)測(cè)91.72%，中短期24小時(shí)內(nèi)預(yù)測(cè)整體達(dá)到90%以上，預(yù)測(cè)效率大幅提升。

　　與此同時(shí)，它還能幫助發(fā)電企業(yè)算好經(jīng)濟(jì)賬。根據(jù)試點(diǎn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)測(cè)算，通過對(duì)新能源功率預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)“智算”，可將華電江蘇試點(diǎn)場(chǎng)站2024年上半年考核費(fèi)用分別減少27%和15%左右，降低電站運(yùn)營(yíng)成本。這是氣象大模型技術(shù)與中國(guó)華電業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景的深度結(jié)合，也將是氣象大模型在新能源功率預(yù)測(cè)領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用的開端。

　　當(dāng)然，方案的其他業(yè)務(wù)價(jià)值也不容小覷：一是設(shè)備維護(hù)和檢修更合理，選擇無風(fēng)和低光照時(shí)間段對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，從而減少發(fā)電量損失；二是支撐電力交易報(bào)價(jià)更精準(zhǔn)，通過精準(zhǔn)功率預(yù)測(cè)了解市場(chǎng)內(nèi)發(fā)電能力的變化，優(yōu)化交易策略，實(shí)現(xiàn)收益最大化；三是支撐電網(wǎng)調(diào)控更精準(zhǔn)，減少儲(chǔ)備電源，方案配合電網(wǎng)的調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用，提高電網(wǎng)消納風(fēng)電和光伏電力的能力。

　　實(shí)現(xiàn)“雙碳”，能源數(shù)智化轉(zhuǎn)型是關(guān)鍵。AI大模型技術(shù)深度融入功率預(yù)測(cè)場(chǎng)景，將進(jìn)一步激發(fā)電力行業(yè)創(chuàng)新活力，深度賦能發(fā)展，加速形成新質(zhì)生產(chǎn)力，引領(lǐng)新能源行業(yè)向更高效、更安全、更可持續(xù)的方向發(fā)展，更好保障我國(guó)能源安全、提升能效，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

責(zé)任編輯：楊娜