的无形:跟踪太阳能

几年前,英国电力从几十发电站来几乎完全。今天,太阳能发电来自近百万家庭,学校,医院,超市,工厂和领域。你要如何追踪一百万无形能量创造者呢?

Alistair Buckley solar

很难走进国家电网的电力系统运营商(ESO)控制室内没有压倒性的感觉,你不应该存在。闪烁的灯光和现场数据的全景,通过巨大的屏幕占据使其感觉更像是一个比一个总行任务控制。但是这是国家电网ESO对平衡电网神经中枢。一个空间,只有少数被允许里面,ESO控制室的跟踪和管理供应和需求,以确保一切从你的水壶在温布利大球场停留灯24/7的流向英国的能源基础设施的关键所在,一年365天...

在房间的前部是英国的电力传输系统的网络的多彩地图。并且在该显示器的底部是其中电力来自于显示的图表。这就是所谓的发电组合,多年来它的上市传统能源 - 煤炭,天然气,核能等。 

三年前,一个新的人物加入董事会。光生伏打能量(或PV)装置的太阳能发电和它的块上的新的可再生的孩子之一。 PV与太阳成可用的电能变成自由能和它有潜力保存英国纳税人的法案百万英镑每年。这个新的数字是正在生成的PV功率的量的量度。它是基于由明升体育的分析和计算。它具有非凡的旅程,恰当的绿色能源,开始于25年前的高峰区的海风吹拂的荒野...

任务控制

阿拉斯泰尔巴克利是谢菲尔德和orienteerer的大学的物理学高级讲师。

阿拉斯泰尔来到谢菲尔德作为一名学生,在很大程度上是因为这个城市的是这项运动的非官方英国首都的位置 - 与像高峰区,为赛车壮观的地点位置 - 运行,地图阅读之间的交叉。他的“pv_live”的发展 - 实时服务预测英国的太阳能输出 - 或出材,因为它被称为工业 - 具有革命性的能源管理。但它开始与定向越野...

orienteering

当阿拉斯泰尔·谢菲尔德到来的2008年,太阳能发电才刚刚开始起飞。 “在2010年,政府提供优惠上网电价,以鼓励商业设施,所以我们成立了谢菲尔德太阳能电场测量不同类型的光伏阵列的如何执行,”阿拉斯泰尔解释,而我们通过农场的屋顶太阳能电池板在蜿蜒的路上夏末的阳光。 

该农场帮助开发了去弥补个别单位的工作效率和输出变量的理解。但而像阿拉斯泰尔物理学家兴奋得到认真处理了新一代消费者的太阳能电池板技术,对国家的另一边,这种新能源的出现提出了国家电网的重大挑战。 

国家电网所连接提供与60亿人口的需求。几十年来,意味着天然气,煤炭,核能和石油。但太阳能改变了一切。  

与太阳能发电的最大因素是,它已经演变成为发电组合的一种无形的一部分。

插孔理发师

前高级能源预报员,国家电网

他提出了像国家电网庞大的组织阶跃变化太阳能发电的解释提出挑战与其说是想大如认为小。 “我们被用来处理发电,其中各个发电机都在大规模的传统形式 - 每生产至少100兆瓦。太阳能发电工程在规模要小得多。有成千上万全国各地的小安装太阳能电池板,但他们都不是可见的给我们。但从国家电网的角度来看,太阳能发电是保持扰乱工作我们的方式这个动荡的,未知的因素......”

管理传输系统的网络即将在实时平衡发电和需求。不平衡影响系统上的电流的频率。在频率那些波动可以从不方便的范围结果 - 如电视,不会来吧 - 到,在非常罕见的大的频率变化的情况下,关闭电网的部分和停电招致。无需多少太阳能在任何给定时间正在产生的任何知名度,ESO具有由具有待机附加煤和天然气发电厂,以减轻。

但同时太阳能提出了许多业务挑战的出现,对于阿拉斯泰尔,这是捕获和播放与数据的机会。幸运的是,这个网络无形发电的出现是发生在同一时间作为21世纪数字时代正在改变,我们可以跟踪,分析和存储的数据量。 

在这个时候,是由私人业主和商业太阳能农场同样产生太阳能或多或少。大量的资源,但也是一个相对不可预测的。 

而这也正是阿拉斯泰尔的兴趣定向提供了灵感。定向越野是一个联系紧密的,有竞争力的社区。就像跑从他们的屋顶太阳能微型发电机的人,orienteers由它们产生的数据着迷和渴望获得的统计数据。但orienteers不得不捕捉他们的数据的一种方式。  

网站 'attackpoint”几乎是20多岁,这使得比Facebook年长这四年,在互联网方面积极古老。像Facebook的,社区attackpoint铰链 - 与社区的数据,中央 - 生存。 “那orienteers做的事情之一是分享他们的训练和比赛日志。”阿拉斯泰尔解释。 “attackpoint让您从您的种族输入和跟踪时间和你的训练奔跑距离和分割时间。” 

忽然阿拉斯泰尔,你可以做的PV数据类似的东西:那里的人将被邀请到太阳能电池板的组合提交数据的中央数据库 - 和安装了全国上下的 - 也被称为“阵列”。名为microgen数据库,它提供了他们的系统如何与其他人相比有用户的性能分析 - 以换取阿拉斯泰尔让访问用户的数据。

一个众包的数据收集工具,迅速建立了一个社区和燃料的阿拉斯泰尔的研究,英国的光伏性能,microgen每月上传的数据来自英国各地的逾千太阳能阵列系统,并提供了一些期刊论文和会议论文集上表征光伏性能拉。 “今天microgen被谈论作为公民科学的一个例子,”阿拉斯泰尔解释。 “但当时我并没有特别意识到了的。我只是认为这是一个很好的方式来收集数据。”

一个偶然的相遇

在其初期,microgen数据库是一个大规模项目中的一小部分。阿拉斯泰尔是能够把它作为基金等研究项目的一部分。但随着时间的推移变得清晰,已收集到的数据比提供资金支持它的其他研究更有价值。 “我们需要在数据库上仅重新调整”,阿拉斯泰尔解释。 “而这意味着对准数据库的工业需求。” 

时钟滴答作响的是,和Alastair知道,如果资金停止,数据的收集停止 - 即使只是很短的时期 - microgen数据库将变得毫无用处。连续性就是一切。和数据库的潜在价值是一天得益于太阳能行业急剧扩张的增长。

超过80万个体太阳能光伏系统安装在英国2010年和2017年之间,能够产生高达电功率的10个千兆瓦的。这大概典型的夏季白天高峰需求的四分之一。 (英国的能源结构中的记录PV贡献率为25%左右,5月这两个2018和2019)。这是一个扩展是把阿拉斯泰尔到伦敦的研讨会在机械工程学院在威斯敏斯特讨论其影响。和一个致命的会议... 

“当时的想法是为我们确定可能阻止英国的能源系统在未来有相当多的太阳能发电任何障碍。”阿拉斯泰尔回忆。 “我走了进来,我坐了下来,旁边的这个年轻的家伙,谁介绍了自己从能源预测球队处于国家电网ESO。他说了一些关于需要对太阳能发电的数据负载,并且我记得很吃惊,因为他们有那么一点,所以我拿出我的ipad和显示他的microgen数据库“。

“我从来没有在之前一个地方看到这么多的数据!”说插孔。 “我的工作是所有关于建立预测模型来预测供需领先,两三天,但尤其是当天的。和预测模型需要的数据。这是我需要的。”

solar farm

“几分钟之内,我们已基本计划放在一起会有什么最终成为了pv_live项目,”阿拉斯泰尔说... 

该计划将是容易说清楚,不易实现。近实时的英国光伏发电的身影。 

“当时的想法是真的很简单,”杰米·泰勒,在英国明升体育前mphys学生和pv_live现在高级数据科学家解释说。 “我们希望我们的矿山数据库microgen从光伏系统对于一个给定半小时的样本,这是时期,国家电网在作品的尺寸得到精确的下一代数据。然后,我们会扩展,最多给一个代表性的实时PV全国各地的性能和饲料,这一数字到ESO“。

那是第一个挑战。太阳的意思microgen的数据集的超常增长已经变得太小,规模达百万系统是由英国的太阳能网络。虽然它的数据是有用的,它不是接近实时。 

训练数据

进入前瞻性的智能高科技能源合作, passivsystems。他们会已经促进了microgen数据库几年,但它是从欧洲南方天文台的驱动器,以提供真正的意思的眼光光伏现场可以实现更多的数据。 “microgen推动我们的研究,并通知了在pv_live使用的建模方法,”杰米说。 “但实际操作pv_live这是至关重要的,我们上船的时候就passivsystems。” 

passivsystems大规模数据集上启用阿拉斯泰尔和他的团队开始的pv_live基础科学:“培训”的统计模型,将其高端数据集来预测出材用于在网络上部署一万个系统。 

他们在寻找定义输出为一个功能 - 这是他们能够通过输入一个加载到将产生一个全国性出材身影。该功能由30个系数 - 一切从光伏系统的位置,方向和倾斜到安装的内在质量。一旦它们被定义,该函数是通过将它的太阳能容量数据和从passivsystems近实时数据的组合“训练”,然后评价通过。  

它是一个描述,使数据科学的声音就像跑动物园,但杰米重点介绍如何“datamunging”杂乱的信息集是谢菲尔德特产。

它的等份模型性能的算法,科学发现和发展。

杰米·泰勒

前者mphys学生明升体育

“但对我来说最好的事情是,国家电网ESO正在使用我们的实时研究的成果。大多数研究项目,特别是在物理,往往是非常低TRL(技术就绪指数)。 pv_live是准备部署。”

“光伏数据pv_live提供的是对传输系统的管理至关重要,”凯文·蒂利,现在谁有助于该项目的国家电网ESO中嵌入的结果说,“我们使用了PV数据来帮助预测和监测国家实时网络的电力需求,以及数据的首次交付后不久,我们能够改善我们的预测,这些在几年流入的第一次。在我们的规划团队的工程师们也能更准确地预测区域流动围绕网络,从而实现更安全,更经济的运行。” 

这是一个阳光灿烂的日子。在写英国是通过太阳能服务5.8 GW的时间 - 这意味着它的服务的GB的需求17%。而我还没有去国家电网ESO的控制中心得到这个数字。该 谢菲尔德太阳能网站 同样认为进入到国家电网的数据。数据基于数千英国各地,在车间会议的机会和排气运动的人,真正道出了参加他们在哪里。

特别感谢wellbeck庄园拍摄。


更多信息

谢菲尔德太阳能

谢菲尔德太阳能,微博

阿拉斯泰尔·巴克利,明升体育

相关的研究

超声喷涂作为对于大面积的OLED聚合物的方法:薄膜加工和表面粗糙度对电性能的影响

共同生产的能源期货:参与建模的影响

英国能源系统模型的审查:普遍使用和分类

有关更多信息,请联系: 

艾玛格里菲思
媒体和公关助理
明升体育
0114 222 1034
e.l.griffiths@sheffield.ac.uk