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)人員應用量子計算預測模型對肥西縣銘傳光伏電站的發(fā)電功率進(jìn)行了預測，驗證該預測模型在夏季的預測結果穩定性。結果表明，該模型在不同季節的預測精度相對穩定，準確率在97%左右。
光伏發(fā)電受到太陽(yáng)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(dòng)性較強，給電網(wǎng)穩定運行帶來(lái)挑戰。為此，安徽電力經(jīng)研院于2023年2月成立了一支專(zhuān)業(yè)攻關(guān)團隊，從預測模型的構建著(zhù)手，融合氣象數據，探索應用量子模型解決光伏發(fā)電功率快速預測的實(shí)際問(wèn)題。
對光伏發(fā)電功率影響較大的兩個(gè)氣象因素是日照幅度和溫度。按照常規邏輯，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(huì )受到影響，電池輸出功率也會(huì )下降，當氣溫高于25攝氏度時(shí)尤為明顯。”合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院副教授王磊說(shuō)。這為攻關(guān)團隊后續精準建模提供了參考。
在收集整理數據時(shí)，攻關(guān)團隊遇到一個(gè)難題。常規情況下，光伏電站發(fā)電數據每15分鐘統計一次，而氣象數據則在整點(diǎn)統計。對此，安徽電力經(jīng)研院攻關(guān)團隊采用了插值法，針對氣象數據建立平滑曲線(xiàn)，解決了數據同步問(wèn)題。
同時(shí)，攻關(guān)團隊深入學(xué)習了解量子邏輯門(mén)等基本運算原理，經(jīng)過(guò)反復研究與實(shí)驗論證，選取了量子長(cháng)短期記憶網(wǎng)絡(luò )模型開(kāi)展研究。
確定算法模型類(lèi)型后，為了提升預測效果，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、不同天氣下的預測穩定性。攻關(guān)團隊還重新優(yōu)化量子算法輸入參數權重，使預測模型更聚焦常規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據的運算權重，提高預測結果的準確性。
經(jīng)過(guò)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(cháng)短期記憶網(wǎng)絡(luò )模型的光伏電站發(fā)電功率預測模型。2023年11月13日，攻關(guān)團隊選取長(cháng)豐縣楊廟鎮大莊水庫漁光一體光伏電站和廬江縣泥河鎮農業(yè)大棚光伏電站開(kāi)展真機實(shí)驗，通過(guò)超導量子計算機運行了基于量子長(cháng)短期記憶網(wǎng)絡(luò )模型的光伏電站發(fā)電功率預測模型。結果顯示，攻關(guān)團隊提出的光伏發(fā)電功率預測模型在量子計算真機上運行效果良好，預測結果與該光伏電站真實(shí)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)電功率預測方面的應用提供了參考。
如今，安徽電力經(jīng)研院已應用量子計算模型對合肥、滁州等地的16座光伏電站開(kāi)展發(fā)電功率預測，為科學(xué)制訂新能源發(fā)電計劃、推動(dòng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同等工作提供重要數據支撐。“隨著(zhù)量子計算機的算力提升，未來(lái)有望應用量子計算機實(shí)現海量光伏電站發(fā)電功率的快速預測，助力電網(wǎng)安全調度和可靠運行。安徽經(jīng)研院將繼續拓展研究，探索量子計算在電網(wǎng)規劃、潮流計算等更多電力領(lǐng)域的實(shí)用化應用。”安徽電力經(jīng)研院規劃評審中心主任王緒利介紹。(呂嚴兵 楊欣)
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