По мере того как ветровые турбины становятся все выше, чтобы улавливать более сильные и стабильные ветры над океаном, прогнозирование объемов вырабатываемой ими электроэнергии значительно усложняется. Новое исследование, опубликованное в авторитетном научном журнале Technometrics, представляет мощный метод прогнозирования, разработанный специально для таких сверхмасштабных турбин нового поколения.
Исследование было проведено под руководством Ахмеда Азиза Эззата, доцента Ратгерского университета и сотрудника Института климата и энергетики. Разработанная модель под названием DeepMIDE способна одновременно прогнозировать ветровые условия на нескольких высотах. Эта возможность критически важна для современных гигантских турбин, которые по высоте превосходят многие небоскребы, а площадь ометания их лопастей больше футбольного поля.
Традиционные методы прогнозирования обычно оценивают скорость ветра на одной высоте – как правило, на уровне оси ротора турбины. Такой подход был оправдан, когда ветрогенераторы были относительно небольшими. Однако современные установки для морской ветроэнергетики могут достигать в высоту более 140 метров с диаметром ротора свыше 200 метров. Это означает, что ветровые условия могут существенно различаться у основания и на вершине траектории движения лопастей. DeepMIDE учитывает эти вертикальные различия, анализируя изменения ветра в пространстве, времени и по высоте для получения более точных прогнозов.
Модель сочетает в себе проверенные статистические методы и новейшие алгоритмы искусственного интеллекта для изучения закономерностей ветра на основе исторических метеорологических данных. В ходе испытаний с использованием реальных измерений, полученных с плавучих сенсорных буев у побережья Нью-Джерси и Нью-Йорка, DeepMIDE улучшила точность прогнозов скорости ветра на 4–7% и предсказания выходной мощности примерно на 5% по сравнению с существующими подходами.
Такие улучшения имеют огромное значение как для борьбы с изменением климата, так и для надежности энергосистем. Морская ветроэнергетика призвана сыграть центральную роль в переходе к чистой энергии, а точные прогнозы помогают операторам более эффективно планировать выработку, а производителям – управлять своими активами. Более точные предсказания означают меньше потерь энергии и более надежное снабжение домов и предприятий возобновляемой энергией.
«Поскольку морские ветропарки становятся неотъемлемой частью нашего энергетического будущего, такие инструменты, как DeepMIDE, могут помочь операторам максимизировать производительность этих крупномасштабных генерирующих активов, обеспечивая при этом надежную, эффективную и устойчивую подачу электроэнергии в сеть», – отметил Эззат.
Исследование было сосредоточено на планируемых зонах развития ветроэнергетики на северо-востоке США – регионе со значительным потенциалом морской ветроэнергетики, крупными прибрежными населенными пунктами и быстрорастущим спросом на энергию.