助力FE赛车夺冠的智能算法,如何解决未来能源系统难题?
作者:每日风电 2021/08/13 浏览:2309 企业

拥有复杂弯角和街道赛道的摩纳哥,是国际汽联电动方程式世界锦标赛(FE)中竞争最激烈的分站赛之一。在2021赛季摩纳哥站比赛最后冲线时刻,排名第二的捷豹车手埃文斯(Mitch Evans)突然电量告罄,只能依靠滑行前进。紧随其后的远景维珍车手弗林斯(Robin Frijns)一举将其超越。

 

目前,远景维珍车队力压奔驰、捷豹、宝马、奥迪、保时捷等一批顶尖厂商车队,领跑车队积分榜。在即将举行的FE第七赛季最后一站——柏林分站的比赛中,远景维珍车队将向赛季总冠军发起冲击。

与传统F1赛事依靠发动机马力和进站策略来赢得比赛不同,在每块电池容量相同的前提下,电动方程式赛车角逐的是人工智能和软件算法能力。

 

在FE的赛场上,温度、湿度、降雨等因素对电池耗能的影响极大:温湿度与电池的性能表现强相关,降雨会使地面湿滑,影响赛车行驶中的稳定性。正因为如此,FE比赛中因为策略不当导致电量耗尽,甚至提前退赛的场景比比皆是。如何基于软件算法和人工智能将电动赛车的每一度电都发挥到极致,并做到对天气等环境要素的实时预测,对赛场决胜尤为关键。

 

而智能软件恰恰是远景维珍车队的优势:作为车队拥有者,远景科技集团持续通过智能物联技术解决能源系统清洁化、数字转型挑战。或许这支车队在FE赛场上的一路领先,可以当作中国在零碳科技与智能软件技术领先的一个缩影。

 

新能源世界,需要新操作系统

 

随着可再生能源发电比例持续提升,光伏、风电加上储能,已经成为新的煤炭,源源不断产生驱动世界的清洁动力。在用电侧,动力电池和氢燃料正加速取代交通领域的石油。在“2030年碳达峰,2060年碳中和”的政策助推下,新的煤炭和新的石油,正加速带来能源发电系统和用电系统的碎片化和波动性。

 

未来能源系统需要靠天吃饭,也需要千万亿的终端共同协同。在这样的背景下,能源系统需要一张更加聪明的智能物联网实现动态连接与平衡。从电力市场的角度来说,可再生能源发电需要更精准的发电预测和控制管理,以参与到未来的电力市场交易,并带来更多的商业模式创新。

 

我们总说“时势造英雄”,打造一款能够解决可再生能源爆发式增长下系统问题的产品,早已在远景的计划之内。

2015年,远景智能发布了EnOS智能物联操作系统,截至目前已连接管理了全球超过300GW的能源资产和超过1亿个智能终端机器设备,涵盖了风、光、储、充、动力电池、智能电网、楼宇暖通空调和电梯、智能充电桩等多个领域。

 

我们经常看到一个企业定义了一个行业的情况,如果说谷歌(Google)定义了搜索、 Salesforce 定义了 CRM 甚至整个 SaaS 行业的话,远景要做的是通过 EnOS 定义智能化的零碳未来,构建完整的软件生态系统,加速全球零碳与数字化转型。

 

解决新能源行业痛点的“超级应用”

 

在FE赛场上,算法帮助车手和车队精准调整比赛策略,把能量系统的利用效率推向极致。这对远景来说并不是“新伎俩” —— 从“软件定义硬件”打造智能风机,让单一设备发电效率远高于行业,到基于物联操作系统提升设备集群的协同效率,对如何通过智能物联技术释放最佳的机器效率,远景有着绝对的话语权。

 

以风电光伏为代表的新能源在让整个行业更加清洁化的同时,也给发电企业的资产管理效率提出了巨大挑战:庞大而分散的风光资产无法像传统火电一样配备运营团队。而风光发电出力的波动和不确定性,又对电力系统的安全稳定提出了挑战。

 

整个能源行业迫切需要智能物联网技术来提升效率与智能化水平。

 

借助于EnOS强大的智能物联技术支撑,远景帮助全球第一大风电运营商实现了对全公司超过13000余台风机、200多个升压站的智能管理。全公司不仅实现了对资产实时全面感知,同时还在集团层实现了数据集中和互联互通,将每天2亿条的各类原始数据转换为用户数据,做到了绩效透明。

 

从微观层的每一台机组,到场站、区域,最终到大型发电集团总部,远景基于EnOS的新能源集控解决方案可以根据不同业务需求,提供定制化的产品包,覆盖了风光储水气等不同类型的清洁能源领域,涵盖了监控、分析、预测、预警、优化和交易等全方位的功能。国家能源集团、国家电投集团、大唐集团、中广核集团等多个大型央企发电企业都选择远景作为其集控数字系统建设合作伙伴。

 

不仅如此,远景的零碳朋友圈早已遍及全球,越来越多的国际能源巨头选择远景作为技术伙伴,加速自身的绿色化与数字化转型:道达尔集团、壳牌、法国电力公司(EDF)、日本最大光伏资产管理公司欧力士(Orix)、英国能源巨头SSE、加拿大可再生能源发电企业Algonquin等正通过远景的智能物联操作系统,管理运维其在全球各地的新能源资产。

在新能源集控领域里,发电出力的精准预测一直都是一道难关。

 

天有不测风云,新能源发电预测的根本是准确的数值气象预报。基于中欧美等全球7大领先机构提供的气象数据,远景智能开发了“孔明”风光功率预测软件。以国家超算中心的算力为支撑,结合EnOS上超过10万台风机与光伏组件实时观测数据和全球卫星观测数据作为算法反馈,“孔明”每6小时为每一个风场和光伏场站定制输出1x1km分辨率,未来0-72小时的短期风光气象预测,以及一个月到一年的短期气候预测,精准度远超国际权威机构。基于此,孔明风光功率预测准确度比行业水平高出7%以上,成为多个省份市场覆盖率最高的功率预报产品。

 

而发电功率预测,还只是可再生能源系统全面智能化的序章。

 

中国的电力市场化建设正如火如荼地进行,可再生能源正加速参与到电力现货交易。基于此,远景打造了行业首个智能交易终端产品:将能源生产、交易和消费数据进行深度整合,及时捕捉能源市场动态,而且将交易专家和算法专家的能力固化到产品工具中,包括自动量化交易、交易监控、收益指标预警、交易审计等,帮助发电企业全面掌控交易风险,提升交易效率。

 

今年电力现货市场运行以来,远景智能交易终端产品快速占领市场,仅在山西和甘肃,就有十余家发电集团客户通过远景交易终端进行交易申报、辅助决策和复盘分析等工作,累计参与交易的新能源发电资产超过2GW,月平均收益提升在5%-10%,同时规避了数百万级的潜在交易电费损失。

 

不仅仅是发电侧,基于EnOS智能物联操作系统,用户还可以通过交易终端将发电设备、用电设备和储能设备等无缝整合,发挥不同设备间的协同效应,应对瞬息万变的市场。

 

随着化石能源退出历史舞台成为不可逆的趋势,绿色电力将是未来能源系统的核心。EnOS所实现的智能物联涵盖了绿色电力从生产、交易、传输到最终使用的全过程,而且实现了全流程的智能化。

 

如今,EnOS正成为泛能源领域、智慧城市、零碳领域乃至跨行业的领军物联网平台,让智能物联技术创造更多场景价值。但在现实中,企业在数字化过程中常会面对一个尴尬局面:业务数字化需求远远超过 IT 的开发能力。

 

为此,远景智能构建了用户“开箱即用”的应用服务,打造了模块化产品 EnCom (Envision Common Building Block),其使命就是基于 EnOS,在产品架构上,通过可重用业务组件及技术组件设计,最大程度确保各种组件在不同行业的复用性和友好性。

 

如同孩子拼搭乐高积木,EnCom 就像是企业在搭建数字化平台过程中可以拖、拉、拽组合配置的“乐高模块”(业务组件),方便用户快速搭建属于自己的智慧能源、智慧工厂和智慧城市等。

 

“场景金矿”,需靠智能软件挖掘

 

集控、孔明、智能交易终端这样“杀手锏”应用处于EnOS操作系统金字塔的顶端,解决了行业顽疾。而EnOS上跨领域、跨应用的解决方案,还可以更进一步地跳出能源行业,为政府或企业用户解决电力、工厂、楼宇、城市等多场景下的具体问题,创造了更丰富的“场景金矿”。

 

基于物联,打造零碳机器社交网络

 

西临马六甲海峡,南临新加坡海峡的新加坡港是全球第二大集装箱港口。在电力系统中,港口既是能耗巨大的“大客户”,同时负荷波动极不稳定,成为电网平衡的潜在“隐患”。

 

远景智能在帮助新加坡港口打造全球“零碳超级港”的过程中,基于EnOS智能物联操作系统为新加坡国际港务集团(PSA)定制了能效管理、微网控制、虚拟电厂(VPP)、电力交易、绿证交易五大“新电网”应用,有效将单位集装箱用能成本降低20%,同时协同优化港口分布式光伏、储能与大量负荷侧设备,实现最大程度的控制优化的同时,形成虚拟电厂,既保障电力供应,同时可以参与到当地电力交易市场。为实现零碳目标,新加坡港还将通过EnOS采购国际权威机构认证的绿证,一键实现100%清洁电力。

 

远景智能的“新电网”解决方案助力PSA实现能量管理的零碳闭环。

此外,在新加坡港这个全球第二忙碌的港口,来自全球的物流、信息流、资金流在这里流转,每几分钟就有一艘货轮进出港口中转。为提高港口的运营效率,远景基于EnOS物联操作系统,帮助PSA建立一个庞大的智能机器社交网络。

 

在这一“机器社交网络”中,5000多台港口吊机设备、无人货运卡车(AGV)实现实时、有效、动态的协同,关键设备机器效率提高了20%,以及整体港口运营效率提高20%。

 

以PSA“零碳超级港”为蓝本,远景智能的港口解决方案已经在国内、亚洲、欧洲的多个港口得以复制:比利时最大港口——安特卫普港选择远景为其提供最新的智能物联网、数字孪生等技术,帮助安特卫普港成为绿色港口,在2050年实现碳中和,安特卫普港也将成为欧洲的绿色港口样板。在中国国内,“碳达峰、碳中和”的方针也让众多港口认识到零碳和智能的重要性,并付诸行动,多个港口集团已经成为远景“零碳港口”的客户。

 

基于物联,打造智慧城市

 

在全球智慧城市的竞争中,新加坡是不能忽略的存在。根据世界经济论坛对全球148个经济体的评价,从全球的智慧城市战略实施进程来看,新加坡连续十几年排名第一。

 

新加坡这样一个原生基础极度贫瘠的国度,为何能接连摘得“最智慧”城市桂冠?原因就在于对科技的重视,而远景智能也成为助力新加坡打造智慧国度的关键力量之一。

 

2015年,新加坡政府公布了“智慧国度2025”的10年计划。2018年底,远景智能击败了多个国际一线竞争对手,成功中标“智慧国度”物联网开发平台(DECADA,设备管理控制及数据采集系统)。

这是EnOS深度参与智慧城市建设的一大飞跃。新加坡政府机构基于该平台,开发众多物联网领域应用,覆盖了交通、能源、城市管理等方面。

 

组屋是极具新加坡特色的居住形式。组屋由政府出资建设,新加坡建屋发展局(HDB)负责发展规划制定和运营,80%新加坡居民住在HDB的楼宇中。HDB面临极其复杂的管理任务。

 

以在城市生活中常常被忽略的电梯为例:全新加坡一共有6万部电梯,HDB管理就有4万部。这4万部电梯犹如4万台垂直行驶公交车,每年的运维保养费用超过100亿人民币。对于HDB来说,这些电梯就像4万个黑盒子,难以透明化掌控。

 

对此,远景推出了“电梯性能管理云边协同应用”,该应用集成与沉淀了包括丰富的设备模型与智能算法,能够通过分析加速度和梯箱振动等电流信号,并结合非侵入式智能传感器和边缘计算设备,让运营者实现对电梯状态的透明化感知,提前预判设备部件的健康状况等。

 

在新冠疫情中,“远景云端楼宇群管理应用”再次在智慧城市的管理中大显神威。

 

基于该应用,在管理人员短缺或无法到场的情况下,相关政府部门对100多种城市关键基础设施类型和超过500万个设备传感器进行控制,提高了30%的设备可靠性和物业系统运营效率。

 

除了新加坡外,远景智能还与英国剑桥郡、法国bouygues等展开战略合作,提供完整的智慧楼宇、智慧能源和智慧城市技术,打造零碳社区与城市。在中国国内,远景与国家电力投资集团达成战略共识,从长三角出发打造以智慧能源为基础的智能城市。

 

成为零碳技术伙伴

 

如果要问“3060”双碳目标的确立给非能源圈带来的最大影响是什么?答案也许会是越来越多的社区、园区、工厂乃至城市都开始设立零碳目标。这也意味着,零碳技术解决方案正在成为新的市场机遇,也是远景布局的方向。

 

2021年4月22日,远景在第52个地球日宣布:公司将于2022年实现运营碳中和,在2028年实现全供应链碳中和,成为中国最早承诺实现碳中和的公司。在地球日当天,远景还正式发布了其杀手级软件产品——“方舟”碳管理系统。

如果说远景的孔明、集控和交易这样“超级应用”解决了新能源行业的痛点,那“方舟”这个超级应用则将帮助全场景、各行业解决所面临的碳管理和碳减排挑战。

 

相比于解决某个区域能源管理问题,实现碳中和转型还面临着一个新的系统性挑战:不同于物理上可视(煤炭、油气等)或者技术上容易监测(电力)的能源管理,从碳排放到碳中和计算长期以来都是一片技术空白区域。

 

如何精准地计算碳排放量以及如何实现碳中和?这将会在未来很长时间内成为困扰中国的问题。即便是被行业给予厚望的全国碳排放交易,也受困于技术难题,只能率先向碳排放检测相对完备的发电行业开放。

 

远景“方舟”碳管理系统,基于 EnOS强大的智能物联数字底座,在规划阶段,就可以帮助企业快速完成耗能设备的碳排采集和计算,从而实现实时精准的碳排放量度量和统计。

 

有了碳排放数据,紧随其后的需求就是减排。方舟的“智能优化”功能不仅可以实现整体的碳足迹分析、碳中和路径规划和目标跟踪,模拟、优化企业减排路径,并自动生成碳排放报告。还可以在重点能耗设备上实现功率追踪、实时调整、预防性维护的策略。

 

而最终的零碳目标则是由“零碳闭环”来实现。通过远景EnOS智能物联操作系统每年新增连接30GW以上的平价电站,则实时提供着大量的绿色权益(绿证)来源,再基于EnOS的智能物联和区块链技术,可以实现绿电资产注册、绿证申请、核发、交易、核销等一站式服务。

 

近日,苹果供应链企业通过远景方舟碳管理系统,完成了一笔10万张(即1亿度绿电)的平价绿证采购,该绿证基于远景EnOS进行实时线上申报和核查并由国际绿证机构APX进行签发,确保了整体绿证交易的安全和可靠性。这笔绿证交易是国际绿证机构APX在中国首个平价绿证交易,也是迄今为止全球规模最大的单笔平价绿证交易,单笔交易量已经超过了I-REC和中国绿证两大体系的平价绿证累计交易量。同时,远景也是国际绿证机构I-REC的战略合作伙伴,是其在中国合作的首个非国有企业。

 

包括微软、百胜中国、耐克、舍弗勒、圣戈班、元气森林等在内的数百家企业都已选择远景成为实现零碳转型的合作伙伴,比如远景为微软大中华区所有的楼宇、园区提供的零碳技术解决方案,最终实现了每年5%以上的能效提升和有效碳减排。

 

除此之外,远景“方舟”碳管理系统还在帮助中国控排行业企业进行碳资产和碳风险管理。

 

远景还积极地与各地政府展开零碳合作——与无锡高新区联手打造零碳科技产业园,助力新加坡政府打造了新加坡建设局BCA认证的第一个超级零碳楼宇。同时,远景也携手红杉中国成立总规模为100亿元人民币的碳中和技术基金,投资培育创新生态,加快形成碳中和技术和产业链,推动全球零碳转型。

 

“赢得同气候变化的比赛(Race Against Climate Change)”,这不仅是远景维珍车队的口号,更展现出远景在零碳技术领域的绝对自信。当由气候变化引发的“黑天鹅”事件变成常态,在这场零碳的战役中,绿色科技的力量将不可或缺,而软件将成为赋能物理世界的支点。

 

来源:财经杂志

                   
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