德国慕尼黑和福尔茨海姆--(美国商业资讯)--能源转型不仅改变了我们采用的能源生产技术，还需要对电网进行更新。今天，我们的电网不再是十几座大型发电厂，而是接入电网的一大群发电厂：仅在德国就安装了数千个风电场和超过260万个光伏系统——而且呈急剧上升趋势。我们的发电因而依赖于天气：在无风或多云的日子里，能源供应可能无法满足需求，从而导致瓶颈——甚至更糟——停电。为了将电网频率保持在稳定的50.2赫兹，电网运营商需要进行发电量预测。人工智能(AI)有助于处理这种高度复杂的信息并将其整合到能源系统中。
随着数以百万计的太阳能装置、电动汽车充电桩和热泵、家庭存储系统和汽车电池有朝一日能够将电力反馈回电网，今天的公用电网系统已经非常复杂，如果不依赖数字化系统，公用事业和电网运营商将会迷失方向。他们对电力生产时间、地点和发电量、反馈回电网的电量以及消费者用量了解得越多，就会越精确匹配供需情况。这也会使其更加盈利，因为弥补电力短缺的代价非常昂贵。当发电量不能满足平衡组内的消费需求时，电网运营商就必须支付平衡成本。对于风力和太阳能发电厂，天气和产量预测越准确，公司就越成功。那些希望通过电池或可控的设备（如电动汽车或热泵）优化自身能源消费的个人，同样需要通过预测来确定如何使用电力。建筑能源管理亦是如此。
面向能源行业的天气预测
在国际能源管理和综合能源解决方案EM-Power欧洲展上，来自世界各地的公司展示了其数字化概念以及未来优化电网的创新技术和服务。瑞士气象预报提供商Meteotest AG能源和气候部门负责人Jan Remund解释说：“机器学习和人工智能在辐射预测中发挥着至关重要的作用。”该公司通过将物理模型与基于卫星图像的自学习算法相结合，能够预测云的移动情况。Remund表示：“对未来几个小时的预测准确率相当高。时间跨度越长，预测准确度就越低。”该公司收集辐射和温度数据，并使用这些数据进行分析、提炼特征和完成预测。相关结果可以集成到相应的光伏监测或控制软件中。公司可以基于天气预测使用专门的软件计算太阳辐射，或者购买这样的计算结果。电网运营商依靠辐射预测，根据产量和需求预测平衡电网的馈入和馈出。
德国南部的监测和预测专业公司Meteocontrol根据不同的天气预报提供商的数据进行发电量计算。该公司还研究了灰尘和沙尘这样的气溶胶如何影响云的形成。Meteocontrol首席执行官Stijn Stevens表示：“2021年3月3日和4日，我们的研究项目‘PermaStrom’展示了这个问题有多重要。在这两天，欧洲有很多撒哈拉的沙尘。得益于经优化的预测结果，仅德国的能源平衡成本就节省了约300万欧元。”
将智能应用和AI集成到公用电网系统中可以创建数字集群智能。通过将发电和消费预测与传统发电厂的容量进行综合分析，电网运营商可以预测电网和变压器何时何地达到最大容量，使他们能够采取必要的预防措施。
生产型消费者：被低估的关键参与方
生产型消费者将在未来的能源系统中扮演重要角色。例如，私人和家庭可以将他们电动汽车的过剩电能馈入电网，从而大大提高电网的稳定性。Hive Power公司已经开发了一款将电动汽车电池中的电能间歇性回馈到电网中的软件——Vehicle-to-Grid。人工智能也在其中发挥了作用：该软件能够判断汽车是否正在使用，进而在汽车有多余电量时向电网馈送电能。这生产型消费者通过这种方式每年可以赚取多达1000欧元的收入。
建筑智能技术
气象和发电量预测对于建筑物能源管理也至关重要。例如，热泵在太阳能充足的时候可以为加热储存设备充电，并在晚上向加热回路馈送能量。通过合适的软件，热泵可以应用能源管理系统提供的发电量预测来调整其运行计划。这样做的目的是在下一个小时内预期有足够的太阳能时，防止热泵使用电网供应的电力来加热热能储存设备。另一种可能性是通过设计电动车的充电时段方案，最大程度提升太阳能的应用比例。Solar-Log的系统基于同样的原理，通过电池存储和灵活的负载（如热泵或充电站），为办公楼和工业设施提供最佳的电力自消耗方案。
在6月14日至16日于慕尼黑举办的EM-Power欧洲展上，除上述公司外，还有很多其他的参展商将展出他们针对气象和发电量预测、电网连接、监测和分析软件的解决方案。参观者可以通过EM-Power论坛会议——“预测和监测：始终领先一步”来了解更多有关预测以及监测系统可能性的更多信息。
EM-Power欧洲展（照片：Solar Promotion GmbH）
