近日，國網(wǎng)安徽省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院技術(shù)人員應(yīng)用量子計算預(yù)測模型對肥西縣銘傳光伏電站的發(fā)電功率進行了預(yù)測，驗證該預(yù)測模型在夏季的預(yù)測結(jié)果穩(wěn)定性。結(jié)果表明，該模型在不同季節(jié)的預(yù)測精度相對穩(wěn)定，準確率在97%左右。
光伏發(fā)電受到太陽輻射強度、溫度、濕精度以及氣象等因素的影響，發(fā)電間歇性和隨機波動性較強，給電網(wǎng)穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。為此，安徽電力經(jīng)研院于2023年2月成立了一支專業(yè)攻關(guān)團隊，從預(yù)測模型的構(gòu)建著手，融合氣象數(shù)據(jù)，探索應(yīng)用量子模型解決光伏發(fā)電功率快速預(yù)測的實際問題。
對光伏發(fā)電功率影響較大的兩個氣象因素是日照幅度和溫度。按照常規(guī)邏輯，日照幅度越強，光伏發(fā)電效果越好。然而溫度上升到一定數(shù)值之后，光伏電站的發(fā)電效率反而下降。“在高溫下，光伏組件散熱性能會受到影響，電池輸出功率也會下降，當(dāng)氣溫高于25攝氏度時尤為明顯。”合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院副教授王磊說。這為攻關(guān)團隊后續(xù)精準建模提供了參考。
在收集整理數(shù)據(jù)時，攻關(guān)團隊遇到一個難題。常規(guī)情況下，光伏電站發(fā)電數(shù)據(jù)每15分鐘統(tǒng)計一次，而氣象數(shù)據(jù)則在整點統(tǒng)計。對此，安徽電力經(jīng)研院攻關(guān)團隊采用了插值法，針對氣象數(shù)據(jù)建立平滑曲線，解決了數(shù)據(jù)同步問題。
同時，攻關(guān)團隊深入學(xué)習(xí)了解量子邏輯門等基本運算原理，經(jīng)過反復(fù)研究與實驗論證，選取了量子長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型開展研究。
確定算法模型類型后，為了提升預(yù)測效果，攻關(guān)團隊增加了光伏電站的樣本，測試模型對不同位置的光伏電站在不同季節(jié)、不同天氣下的預(yù)測穩(wěn)定性。攻關(guān)團隊還重新優(yōu)化量子算法輸入?yún)?shù)權(quán)重，使預(yù)測模型更聚焦常規(guī)氣象條件下典型日的光伏發(fā)電特征，降低極端天氣下歷史數(shù)據(jù)的運算權(quán)重，提高預(yù)測結(jié)果的準確性。
經(jīng)過對算法模型的8次迭代升級，攻關(guān)團隊研發(fā)了基于量子長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型的光伏電站發(fā)電功率預(yù)測模型。2023年11月13日，攻關(guān)團隊選取長豐縣楊廟鎮(zhèn)大莊水庫漁光一體光伏電站和廬江縣泥河鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)大棚光伏電站開展真機實驗，通過超導(dǎo)量子計算機運行了基于量子長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型的光伏電站發(fā)電功率預(yù)測模型。結(jié)果顯示，攻關(guān)團隊提出的光伏發(fā)電功率預(yù)測模型在量子計算真機上運行效果良好，預(yù)測結(jié)果與該光伏電站真實發(fā)電功率的最高吻合度達到99%以上，為量子計算在新能源發(fā)電功率預(yù)測方面的應(yīng)用提供了參考。
如今，安徽電力經(jīng)研院已應(yīng)用量子計算模型對合肥、滁州等地的16座光伏電站開展發(fā)電功率預(yù)測，為科學(xué)制訂新能源發(fā)電計劃、推動源網(wǎng)荷儲協(xié)同等工作提供重要數(shù)據(jù)支撐。“隨著量子計算機的算力提升，未來有望應(yīng)用量子計算機實現(xiàn)海量光伏電站發(fā)電功率的快速預(yù)測，助力電網(wǎng)安全調(diào)度和可靠運行。安徽經(jīng)研院將繼續(xù)拓展研究，探索量子計算在電網(wǎng)規(guī)劃、潮流計算等更多電力領(lǐng)域的實用化應(yīng)用。”安徽電力經(jīng)研院規(guī)劃評審中心主任王緒利介紹。(呂嚴兵 楊欣)
作者：呂嚴兵 楊欣
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