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什(shen)么是氣象AI？它對電(dian)(dian)(dian)(dian)網有(you)哪些作用？氣象AI以數(shu)據為驅動(dong)，可在(zai)新能源消(xiao)納(na)、大電(dian)(dian)(dian)(dian)網安全與(yu)穩定、新型負荷感知與(yu)預測、電(dian)(dian)(dian)(dian)力資產管理與(yu)運維等(deng)領(ling)(ling)域賦能智能電(dian)(dian)(dian)(dian)網。國家電(dian)(dian)(dian)(dian)網有(you)限公司近(jin)年(nian)來(lai)在(zai)氣象AI技(ji)術領(ling)(ling)域持續創新探索(suo)，已在(zai)負荷預測、極端氣象環境下(xia)的故障預測、電(dian)(dian)(dian)(dian)網巡檢和調度等(deng)領(ling)(ling)域應用并取(qu)得實效。

1.氣象條件是影響電網運行的重要因素

可(ke)能(neng)會有很多人(ren)認為(wei)，氣象和電力(li)是(shi)完(wan)全不同(tong)的(de)兩個領域，但其實二者之間的(de)關系非常密切。一(yi)座(zuo)座(zuo)巨(ju)大的(de)鐵塔矗立在山間田野，肩挑著高壓電線(xian)，為(wei)千家萬戶輸送(song)著生活中不可(ke)或缺的(de)電力(li)。這些(xie)看上去威武雄壯的(de)“大個子”，也一(yi)樣(yang)會受到(dao)覆冰、雷電、風偏(pian)、舞動等氣象災害的(de)影響。

氣象條件(jian)是影響電(dian)(dian)網穩定運行的(de)重要因素。如今，電(dian)(dian)網輸變電(dian)(dian)設備普遍分布(bu)于(yu)野外，氣象環境復雜多變。尤(you)其是特高壓線路(lu)(lu)路(lu)(lu)徑長(chang)、覆蓋廣、局部走(zou)廊線路(lu)(lu)密集(ji)，且沿(yan)途所經(jing)區(qu)(qu)域多為高原山區(qu)(qu)、雷(lei)(lei)害區(qu)(qu)、重冰(bing)區(qu)(qu)、大(da)風區(qu)(qu)，自然環境惡劣，極端天(tian)氣多發。據統(tong)計，雷(lei)(lei)擊、覆冰(bing)、風偏、舞動(dong)、暴雨等(deng)氣象原因導致的(de)故(gu)障占電(dian)(dian)網總故(gu)障數的(de)60％以上。

以往，國(guo)家電(dian)(dian)(dian)網(wang)公司主(zhu)要(yao)通(tong)過公共(gong)氣(qi)象(xiang)服務獲得氣(qi)象(xiang)預報(bao)信息，但(dan)這些(xie)信息與電(dian)(dian)(dian)網(wang)實際需(xu)求差距很大，存在觀測站點遠離電(dian)(dian)(dian)網(wang)輸變電(dian)(dian)(dian)設備(bei)、僅關注常規氣(qi)象(xiang)要(yao)素、電(dian)(dian)(dian)力關鍵(jian)氣(qi)象(xiang)要(yao)素欠缺、預報(bao)數據(ju)分辨(bian)率(lv)偏粗、未針對電(dian)(dian)(dian)網(wang)需(xu)求優化數值天氣(qi)預報(bao)模式(shi)等問題。

例如，氣(qi)象(xiang)觀測(ce)站點(dian)部署距離電(dian)網(wang)輸變電(dian)設備(bei)較遠，無(wu)(wu)法精確監測(ce)電(dian)網(wang)沿線數據；新能源出(chu)力(li)預(yu)測(ce)時，無(wu)(wu)法獲取太陽輻照度、指定層(ceng)高的(de)風速等電(dian)力(li)關鍵氣(qi)象(xiang)要(yao)素；電(dian)網(wang)氣(qi)象(xiang)災害監測(ce)時，無(wu)(wu)法獲取微尺度（1公里×1公里網(wang)格(ge)）氣(qi)象(xiang)災害信息。

在智能電網建設中，如何才能有(you)效(xiao)觀測獲取氣象信息，更好地保障電網安全穩定(ding)運行？氣象AI技術(shu)給出了(le)答案。

2.氣象AI可在電網多領域應用

近年來，人(ren)工智(zhi)能技術不斷發展，并(bing)逐步應用在各(ge)領域(yu)(yu)。谷(gu)歌、IBM等互聯網行業巨頭已(yi)紛紛在能源領域(yu)(yu)布局(ju)氣(qi)象(xiang)AI應用。如IBM計(ji)劃推出一款名為“深雷”的新產(chan)品(pin)，可以提供320米至1920米范圍(wei)內(nei)的精確天氣(qi)預報。氣(qi)象(xiang)AI在電(dian)網調(diao)度領域(yu)(yu)的應用也(ye)很(hen)廣泛。IBM已(yi)為全球數百個太陽(yang)能和風能項目提供發電(dian)功率預測技術；英(ying)國國家電(dian)網也(ye)開始研(yan)究如何(he)應用人(ren)工智(zhi)能及氣(qi)象(xiang)大數據預測用電(dian)負荷，平衡其能源供應。

在(zai)我國(guo)能(neng)源電力領域，氣象AI技術應用(yong)的廣度和深度也(ye)在(zai)逐步擴展。

電(dian)網安全方(fang)面(mian)，2018年9月，南(nan)瑞集(ji)團科研團隊在華東地(di)區用(yong)(yong)人(ren)(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)技術進(jin)行(xing)氣(qi)象(xiang)災害模擬預測(ce)，將幾年內(nei)臺風引起線(xian)路跳閘的概(gai)率進(jin)行(xing)比較，發(fa)現人(ren)(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)算法的準確率比傳統算法高近20％。新能(neng)(neng)源發(fa)電(dian)方(fang)面(mian)，2019年10月，上海(hai)電(dian)氣(qi)運(yun)用(yong)(yong)“人(ren)(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)+氣(qi)象(xiang)”形成海(hai)上風電(dian)運(yun)維解決方(fang)案，通過對高精度(du)氣(qi)象(xiang)預報數據(ju)的監測(ce)和分(fen)析，為海(hai)上風電(dian)運(yun)維提供(gong)決策支持。

國家電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)公(gong)司從2009年起開(kai)始電(dian)(dian)力(li)氣(qi)(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)研(yan)(yan)究工作，2017年開(kai)始發展適合電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)應用的氣(qi)(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)AI。國網(wang)(wang)(wang)信通股份公(gong)司繼遠軟件自2017年開(kai)始從事(shi)氣(qi)(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)AI研(yan)(yan)究，為國家電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)公(gong)司總部(bu)以及國網(wang)(wang)(wang)安徽省電(dian)(dian)力(li)有限公(gong)司、國網(wang)(wang)(wang)甘肅省電(dian)(dian)力(li)公(gong)司等提供(gong)智(zhi)慧氣(qi)(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)服務，擁(yong)有領(ling)先的氣(qi)(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)預(yu)報算(suan)法和氣(qi)(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)物聯網(wang)(wang)(wang)硬件，通過基于統計學(xue)和人工智(zhi)能預(yu)報等特有的預(yu)報技(ji)術，深(shen)度挖掘(jue)歷史氣(qi)(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)大數(shu)據，提供(gong)專業氣(qi)(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)服務整體解決方案，支撐電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)安全(quan)、穩定、經濟運行。

今年(nian)5月19日(ri)，繼遠軟件利用多(duo)年(nian)的(de)人(ren)工智能技術積累，整(zheng)合精(jing)準微氣(qi)(qi)象的(de)分布(bu)式光(guang)伏(fu)預測平(ping)(ping)臺(tai)、氣(qi)(qi)象AI平(ping)(ping)臺(tai)，開發出了新一代氣(qi)(qi)象AI賦能云(yun)(yun)平(ping)(ping)臺(tai)。該平(ping)(ping)臺(tai)以(yi)氣(qi)(qi)象AI預報技術為核心，充分運(yun)用人(ren)工智能、大數(shu)據(ju)和(he)云(yun)(yun)計算技術，為客(ke)戶提供多(duo)種氣(qi)(qi)象服(fu)務(wu)，協(xie)助氣(qi)(qi)象數(shu)據(ju)上云(yun)(yun)，形成(cheng)定制化氣(qi)(qi)象解決方案。

據(ju)(ju)繼遠軟件氣象AI產品負責人陶鵬(peng)介(jie)紹，氣象AI賦能(neng)云平(ping)臺不僅能(neng)提供基礎氣象數據(ju)(ju)服務(wu)，還能(neng)將(jiang)氣象數據(ju)(ju)與具(ju)體電網業務(wu)結合，直接提供數據(ju)(ju)產品服務(wu)。

比如，對(dui)國(guo)網發展部主導(dao)開發的(de)新能源(yuan)云，平(ping)臺(tai)提供了包括(kuo)風、光(guang)資源(yuan)在內的(de)20余(yu)項基(ji)礎數據服(fu)務；平(ping)臺(tai)還(huan)為國(guo)家(jia)電(dian)力調度控制中心、國(guo)網設(she)備部提供了針對(dui)線路、桿塔的(de)雷電(dian)、覆(fu)冰、強對(dui)流(liu)等6種災害預警。“未來(lai)，電(dian)網氣象(xiang)的(de)服(fu)務模式也將(jiang)是以需求為驅動，基(ji)礎數據+定制化服(fu)務相結(jie)合(he)的(de)方式。”陶鵬(peng)說。

3.為電網調度、運檢、大數據中心等生產部門提供定制化氣象服務

案例一為電力線路運行提供氣象預報預警

隨著現代(dai)化電(dian)(dian)力(li)系統的(de)(de)發展，尤其是電(dian)(dian)力(li)調度(du)，對氣象服務的(de)(de)要求越(yue)來(lai)越(yue)高。氣象AI服務為調度(du)控制中心提供電(dian)(dian)網運行層面的(de)(de)精細化電(dian)(dian)力(li)氣象預(yu)(yu)報預(yu)(yu)警數據，實現提前(qian)預(yu)(yu)警、提前(qian)處置。

2020年5月30日18時(shi)左右，國網安徽(hui)電力調控中心氣象預警(jing)監(jian)視(shi)(shi)畫面(mian)(mian)顯(xian)示(shi)強對流(liu)天氣出(chu)現，多(duo)普勒雷達回(hui)波(bo)監(jian)視(shi)(shi)告警(jing)，預警(jing)對流(liu)天氣將從(cong)西向東移動，預計(ji)將從(cong)安徽(hui)三(san)個500千伏過江斷(duan)面(mian)(mian)橫穿。氣象預警(jing)系(xi)統第(di)一時(shi)間(jian)推(tui)送了(le)故障跳閘(zha)預警(jing)、保(bao)護(hu)動作預案(an)及兩側(ce)站內實時(shi)監(jian)控視(shi)(shi)頻信息。

安(an)徽(hui)省(sheng)調(diao)(diao)當班調(diao)(diao)度通過平臺推送的預警(jing)信息，及(ji)(ji)時采取(qu)了(le)應急操作，并將安(an)徽(hui)省(sheng)強對流天(tian)氣情況(kuang)及(ji)(ji)故(gu)障(zhang)判斷情況(kuang)及(ji)(ji)時匯報給華東電力調(diao)(diao)控分中心，保(bao)障(zhang)了(le)電網(wang)安(an)全穩定運(yun)行和可靠持續供(gong)電。

隨著復雜地形(xing)及惡劣氣候條件地區的(de)輸(shu)電(dian)(dian)線路日(ri)益增多(duo)，電(dian)(dian)網運維檢修對氣象(xiang)服(fu)(fu)務(wu)的(de)要求(qiu)也日(ri)益變高。由于以往供(gong)電(dian)(dian)企業對輸(shu)電(dian)(dian)線路沿(yan)線風口(kou)、峽(xia)谷等高山(shan)局(ju)部特殊(shu)地段氣象(xiang)資料的(de)掌握有限(xian)，因(yin)氣象(xiang)原因(yin)發(fa)生的(de)倒塔、斷線故障不時發(fa)生。氣象(xiang)AI可提供(gong)輸(shu)電(dian)(dian)走廊沿(yan)線精細化電(dian)(dian)力氣象(xiang)災害(hai)預(yu)報(bao)預(yu)警服(fu)(fu)務(wu)，實(shi)現桿塔級的(de)氣象(xiang)預(yu)報(bao)預(yu)警。

安徽省宣城(cheng)市是如今的皖電東送“橋頭堡”，被(bei)群(qun)山環繞，氣象復(fu)雜多變，較(jiao)難預測。其中海拔1000米以上的山峰有60多座，輸(shu)電線(xian)路(lu)1205條，線(xian)路(lu)長度超過2萬千(qian)米。每當進入冬季，山區(qu)溫度低極易導(dao)致輸(shu)電線(xian)路(lu)結冰(bing)，而輸(shu)電線(xian)路(lu)一旦結冰(bing)，會導(dao)致兩邊桿塔(ta)(ta)受力增大(da)易引發桿塔(ta)(ta)倒(dao)塌斷線(xian)。

今年2月，宣城供電(dian)公司運檢部通過部署輸(shu)(shu)電(dian)線(xian)(xian)(xian)路覆冰(bing)監(jian)測裝置，采集(ji)微氣(qi)象、導(dao)線(xian)(xian)(xian)拉力(li)、傾(qing)角等(deng)數(shu)據，利用數(shu)學(xue)模型及人工智能(neng)算(suan)法，構建了輸(shu)(shu)電(dian)線(xian)(xian)(xian)路覆冰(bing)預警系統。如果出(chu)現異常的預警信(xin)(xin)息，值班人員及巡檢人員可通過電(dian)腦端和移動端同時收到告警信(xin)(xin)息，依據告警信(xin)(xin)息可立(li)即做出(chu)相應(ying)處(chu)理，確保高壓線(xian)(xian)(xian)纜安全(quan)運行。

案例二為新能源發電提供精準微氣象預測

風(feng)能(neng)(neng)、太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)等(deng)新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)出力都受到(dao)氣(qi)象(xiang)條件(jian)的(de)較大(da)影響(xiang)。隨著氣(qi)象(xiang)條件(jian)變化，風(feng)電(dian)、太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)發電(dian)存在較大(da)波(bo)動性、隨機(ji)性。而氣(qi)象(xiang)條件(jian)又受到(dao)地形影響(xiang)，新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發電(dian)場(chang)站(zhan)選址地蘊藏資(zi)源(yuan)(yuan)的(de)高(gao)低，需(xu)要(yao)盡可能(neng)(neng)精準預(yu)測(ce)(ce)評估。氣(qi)象(xiang)AI服務可快速(su)評估指(zhi)定區域風(feng)能(neng)(neng)和(he)太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)資(zi)源(yuan)(yuan)條件(jian)，提(ti)供新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)功率預(yu)測(ce)(ce)所需(xu)的(de)風(feng)速(su)、風(feng)向、輻(fu)照度、云量等(deng)預(yu)報(bao)數(shu)據，支(zhi)撐新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)高(gao)效(xiao)消納。

甘肅(su)省定西市安定區賈堡(bao)村建設有大量(liang)(liang)分(fen)布式(shi)光伏(fu)(fu)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)。分(fen)布式(shi)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)具有分(fen)布范圍廣、部署點(dian)分(fen)散等(deng)特點(dian)，如何(he)準確(que)把握電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)的(de)(de)運行質(zhi)量(liang)(liang)、衡量(liang)(liang)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)的(de)(de)運行水平、加(jia)強電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)的(de)(de)管理成為分(fen)布式(shi)光伏(fu)(fu)發展的(de)(de)關鍵難題。國網甘肅(su)電(dian)(dian)力基于精準微氣象的(de)(de)分(fen)布式(shi)光伏(fu)(fu)預測平臺目前已平穩運行一年(nian)多。

該(gai)平(ping)臺(tai)由繼(ji)遠軟件和國網甘肅電(dian)力共同研(yan)發(fa)(fa)，實現了(le)分(fen)布式光伏場(chang)站(zhan)的場(chang)站(zhan)檢測、發(fa)(fa)電(dian)功(gong)率(lv)預測、并網輔助決策等。截至(zhi)6月3日，該(gai)平(ping)臺(tai)已接入分(fen)布式光伏場(chang)站(zhan)120余個，發(fa)(fa)電(dian)功(gong)率(lv)預測平(ping)均準確(que)率(lv)達95%以上。

隨著城市(shi)化和風(feng)電(dian)(dian)、光伏(fu)發(fa)(fa)電(dian)(dian)等新(xin)能源(yuan)發(fa)(fa)電(dian)(dian)的(de)(de)迅猛發(fa)(fa)展(zhan)，電(dian)(dian)力(li)對氣(qi)(qi)象(xiang)服務(wu)的(de)(de)要(yao)(yao)求越(yue)來越(yue)高，電(dian)(dian)力(li)行(xing)業的(de)(de)經營發(fa)(fa)展(zhan)需要(yao)(yao)氣(qi)(qi)象(xiang)信(xin)息服務(wu)來輔助領導(dao)者和技(ji)術人員開展(zhan)決策。未來在(zai)電(dian)(dian)力(li)行(xing)業，氣(qi)(qi)象(xiang)數據的(de)(de)全(quan)景可(ke)(ke)視化展(zhan)現、高時(shi)空分辨率的(de)(de)電(dian)(dian)力(li)氣(qi)(qi)象(xiang)預(yu)(yu)報(bao)、全(quan)國新(xin)能源(yuan)資源(yuan)的(de)(de)快速定點勘測(ce)預(yu)(yu)報(bao)、極(ji)端災害(hai)天氣(qi)(qi)預(yu)(yu)報(bao)、能源(yuan)氣(qi)(qi)象(xiang)數據的(de)(de)地理信(xin)息系(xi)統可(ke)(ke)視化等有望成為發(fa)(fa)展(zhan)的(de)(de)熱點。