新冠病毒大盛行下动力和人工智能技能开展的危机与机会发布时间:2023-01-16 11:51:49 来源:bob综合app手机客户端

  全球新冠病毒大盛行不只严峻威胁着人们的生命和健康,一起也很大程度上改变了这个世界的运转轨道。很多国家停摆绝大多数社会活动,要求居民居家阻隔,以阻断病毒的传达,但也不可避免的形成了全球经济的阻滞乃至阑珊。动力耗费量往往被视为经济开展的晴雨表,经济的阑珊也形成动力需求量的大幅削减,动力运用以及动力技能开展也都面对新的应战。此外,近十余年来炽热的人工智能技能,暗流推动了各个范畴,产生了革命性的立异。本文旨在评论在新冠病毒大盛行布景下,未来动力和人工智能技能开展所面对的危机与机会。

  在新冠病毒大盛行下,大部分居民自动或被迫的居家阻隔,很多社会和出产活动暂停乃至后退,这直接导致了动力供给和运用产生改变。

  2020年一季度,我国全社会用电量同比下降4.2%。从各职业奉献来看,榜首(农业)、第二(制作业)、第三(服务业)工业别离添加4%、下降3.1%和下降19.8%,城乡居民家庭用电量添加5.3%。在大盛行期间,人们外出餐饮和文娱消费大幅下降,因而第三工业的动力耗费量降幅最大。居家阻隔的日子也使得家庭用电量有所上升。

  电力需求的急剧改变直接检测着国家和区域电网的应变才能,而这一才能与电力供给的动力结构直接相关。

  图1显现了2019年印度、我国和德国的电力供给的动力结构。印度四分之三的电力来自煤炭。电力需求的下降直接导致了电厂煤炭运用量的削减。自疫情迸发以来,印度的电力需求下降了30%,导致其煤炭职业面对着严峻的问题,许多客户暗流回绝承受供给和付出。我国也面对着相似的状况,因为电力结构中的煤炭占比相同很大。据我国国家统计局数据显现,2020年3月,全国发电量同比下降4.6%,而火电发电量同比下降7.5%。

  除电力外,因为全球制作业和运输业的阑珊,新冠病毒大盛行还导致石油消费的急剧下降。世界动力署在3月份估计,大盛行病期间全球每日石油耗费量将削减250万桶;虽然从长时刻来看,石油需求估计仍将添加。但是到了4月份,此刻全球疫情较3月更为严峻,世界动力署估计到2020年,除可再生动力外,全球对一切燃料的需求都将呈现曩昔十年来最大的降幅。石油年需求估计将下降9%,这将导致石油消费水平与2012年的水平适当。加之首要石油出产国在大盛行初期回绝减产,导致了世界石油价格大幅跌落。西德克萨斯中质原油(WTI)价格从2019年的每桶60美元跌至现在的10-30美元。油价的剧烈动摇也给美国、沙特阿拉伯、俄罗斯等产油国形成沉重的冲击。新冠病毒大盛即将推动全球油气商场由卖方商场向买方商场改变。石油买方的优势将逐步增强,石油和天然气的政治和绳尺特点将会削弱。

  世界对煤炭发电的依靠越来越低,而可再生动力或许是这次动力需求前史性下降的仅有赢家。疫情期间,我国活跃推动动力供给多元化和本地化。2020年3月,不同于与火电发电量的下降,我国风能和太阳能发电量同比别离添加18.1%和8.6%。英国的动力供给也在阅历相似的改变。即便在疫情迸发前,英国的煤炭耗费量暗流继续下降。新冠病毒大盛行的迸发和温暖的气候一起导致了全英国长达三周的无煤发电。与此一起,可再生动力发电量也创前史新高。而印度也在活跃布置更多的太阳能和水力发电站。

  动力耗费的削减也明显下降了碳排放和空气污染。在2020年2月和3月,我国碳排放估计下降了18%,首要是因为制作业和运输业的煤炭和燃料耗费有所下降。美国国家航空航天局和欧洲航天局发布的卫星图画也显现,自新冠病毒大盛行迸发以来,欧洲、美国、我国等区域的氮氧化物和其他空气污染物水平明显下降。但也有学者提出,大盛行期间碳排放和污染的削减仅仅暂时的,在大盛行完毕后,不利因素会敏捷反弹。但是这些活跃的环境改变依然值得咱们考虑。削减传统化石动力的运用对讨援环境、确保人类的可继续开展至关重要。因而当下正是倡议开展清洁和可再生动力的最佳时机。

  在经济惨淡的布景下,开展可再生动力根底设备也被许多国家政府视为大盛行后复苏经济的重要开展点。经济复苏也将成为推行可再生动力的又一推动力。作为首个操控住疫情并推动复工复产的国家,我国政府于4月发布了《四部委关于完善新动力轿车推行运用财政补贴方针的告诉》,以鼓舞电动轿车进一步商业化和推行运用。国家电网公司也在4月份启动了新一轮充电桩建造,方案布置7.8万个充电桩,将直接带动相关职业的复苏。欧盟还将绿色转型归入其新冠病毒大盛行后的影响方案,添加光伏发电的运用。以色列政府方案出资71亿美元进行新一轮动力和水根底设备建造,以促进经济从疫情的影响中复苏,其间18亿美元方案用于布置光伏发电设备。

  经过大力开展可再生动力,进步动力多样性,有利于确保国家动力安全,完成人类可继续开展。但与火电和核电相比较,可再生动力在发电方面存在更强的不安稳性,特别是风电和光伏发电,这不只使电源体系承受了适当大的压力,并且可再生动力发电时刻与电力需求往往不同步。因而,在电力结构中,可再生动力占比过高不利于动力安全。

  以德国为例,2019年德国电力结构中可再生动力占比达46%。2019年夏日,欧洲继续高温导致用电量大幅添加,而在6月的三天里,德国电网简直停电。德国冬天的动力耗费量也特别高,而在这段时刻内因为风的不确认性和阳光的输入缺乏,导致风力涡轮机和光伏发电体系难以供给满足的电力。也正因为供需的不平衡,德国的电价一度飙升至欧洲最高水平。

  可再生动力发电对气候的依靠性使其难以用于输运和供热。特别是当一个国家或区域遭受突发性灾祸,比方当时的新冠病毒大盛行。过度依靠可再生动力或许无法确保动力和电力的安稳供给,然后形成更大的灾祸。因而,在开展可再生动力和进步动力多样性的一起,确保动力安全和动力供给安稳性亦十分重要。现在,能够在电力结构中坚持化石动力或许核能的恰当配比,当风速或许光照下降时,化石动力或许核能随时能够介入。往后,化石动力发电份额逐步下降,开展以可再生资源为根底的储能根底设备将成为确保动力供给安稳的干流方法,特别是在产生突发事件的状况下。

  图2显现了当时干流的储能技能。储能技能具有跨电网不同组件供给特定动力服务的才能,特别合适应对未来智能电网的快速呼应,然后进步电网的可靠性和弹性。

  为了电力体系的平衡,装备储能电站将是未来的开展趋势。在2015年的《我国制作2025》中,储能技能被视为一项重要的开展技能。国家发改委屡次宣布推行储能技能的辅导定见:“适应动力分布式、智能化开展趋势,推动新动力出产服务与设备制作协同开展。推行智能发电、才智用能设备体系,推动动力高效办理和买卖。开展分布式储能服务,完成储能设备混合装备、高效办理、友爱并网。加强工业设备、智能家电等用电大数据分析,优化规划,下降能耗。推动氢能工业立异、集聚开展,完善氢能制备、储运、加注等设备和服务”。

  2020年3月27日,湖南动力监管办提出要求进一步加强可再生动力消纳作业。到4月15日,在此期间,湖南的抽水蓄能电站和电池储能电站别离供给了5.2亿千瓦时和1500万千瓦时的新动力消纳空间。在湖南的最新方针中,风电项目被要求装备份额为20%的储能设备。

  2016年,美国白宫发布了30多项行政举动和私营部门许诺,这会导致至少添加1.3吉瓦的储能收购。在新冠病毒大盛行期间,分布式太阳能发电设备和储能设备被美国加州认为是必不可少的根本服务。这些分布式电力设备和储能设备在疫情中为居民供给保持居处必要的电力供给。在可再生动力发电添加布景下,储能布置将会继续取得指数级添加。

  在动力范畴,人工智能暗流逐步融入到各个旮旯。这些运用首要能够分为以下三种类型。

  人工智能用于办理设备,包含设备运用过程中的操控、毛病检测和确诊等。例如,2020年1月25日至2月18日,在新冠病毒大盛行最严峻的湖北省,国家电网运用大数据确认毛病点,提早预备抢修预备,供电抢修均匀节省30分钟。人工智能技能在人力资源方面节省了很多资金,进步了急迫修正功率,下降了个人感染的危险。

  人工智能用于猜测未来一段时刻的动力需求。依据时刻距离,负荷猜测一般可分为三类:长时刻负荷猜测(未来一至十年)、中期负荷猜测(未来一个月至一年)和短期负荷猜测(未来一小时到一天或一周)。这些猜测成果可别离用于电力体系的长时刻规划、电力体系的高效运转保护和电力体系调度。例如,我国多地电网公司上线准确率高的人工智能负荷猜测办理体系,运用猜测值便可动态调控电力出产和分配。各地电网公司还运用电力运用的大数据来预估居民和企业的复工复产率,并动态调控电价以减免企业的电费。

  人工智能用于猜测可再生动力发电量。如上文所述,风能和太阳能发电存在较强的不安稳性,运用人工智能技能猜测其未来一段时刻的发电量或发电量改变,然后进步整个电力体系的安稳性和安全性。

  新冠病毒大盛行暗流并将继续影响动力运用、商场和技能。这一盛行病虽然对人类社会形成了严峻破坏,但它也将促进可再生动力的敏捷兴起和人类社会的可继续开展。可再生动力根底设备的建造也将加速后大盛行世界的经济复苏。在以可再生动力为主的框架下,建造大型分布式储能根底设备将成为确保动力供给安全的首要手法。人工智能技能也将经过使动力愈加清洁、高效和智能的方法,来帮忙动力范畴未来的开展。

  王博文(天津大学),杨子俊(天津大学),宣晋(副主编,拉夫堡大学),焦魁(副主编,天津大学)

  世界学术期刊 Energy and AI (《动力与人工智能》)由天津大学内燃机焚烧学国家重点实验室联合世界闻名学术出书社爱思唯尔Elsevier兴办,致力于供给一个快速威望的学术交流和宣布渠道,传达和促进人工智能在动力范畴运用的最新进展。本期刊聚集于人工智能技能在动力体系、动力资料、动力化学、动力运用与颖悟、动力与社会等范畴的立异运用,以及人工智能用于处理动力研讨中的其他急迫问题。本期刊也将考虑专门处理动力相关问题的定制式人工智能技能开发,以推动动力技能、完成低碳和可继续化的相关论文。

  Energy and AI 承受论文的类型包含研讨(Research)、短讯(Short communication)、展望(Perspective)、总述(Review) 。本期刊于2020年头敞开投稿,现在的优惠方针为2020年12月31日前投稿的论文将革除文章出书费用,经过同行评议承受的文章将免费宣布于本期刊。欢迎广阔学者积极投稿。