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阎洁:为风电预测插上人工智能的翅膀

日期:2022-07-08    来源:中国科协科学技术传播中心

国际电力网

2022
07/08
14:59
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关键词: 风电 风电预测 风电研究

在“双碳”战略目标下,我国面临着包括能源结构转型在内的多重挑战,清洁能源的高效利用在其中发挥着重要的作用。华北电力大学新能源学院副教授、新能源电力系统国家重点实验室固定研究人员阎洁,从事着与此紧密相关的工作。

阎洁所从事的研究是风光功率预测、风电场运行控制等可再生能源相关的大数据与人工智能研究。她通俗地解释,“也就是利用大数据与人工智能,更精准地预测什么时候会刮来多大的风、能够发出多少电,帮助电网接收更多的风力发电”。

毕业十年,回归大学母校

2006年,华北电力大学对学校学科专业布局进行深度调整,通过顶层设计和前瞻性布局,在原有学科基础上,进行了一系列新能源学科专业建设,国际上首个风能与动力工程本科专业在此背景下诞生。也正是那一年,高考后填报志愿的阎洁,第一次看到这个专业,她感觉这个专业就是自己的理想专业,当时这个新专业在每个地方只招一个学生,她很幸运地成为首批学生。

随着学习的深入,阎洁感到这个专业所需要的知识体系非常全,是一个典型的多学科交叉专业,包括空气动力学、电机、电路、自动控制、机械制造等,因此能够从事的工作领域也很宽。

在硕士阶段,阎洁跟着老师们学习做研究、做项目,也渐渐体会到发现问题和解决问题的乐趣。“这个阶段我做的更多的是功率预测项目,给不同的风电场分析预测误差发生的原因,并找到解决方案,那时候的电脑设备没有现在这么先进,为了加快建模速度,有时候要在半夜征用实验室其他同学的电脑,进行‘人工并行计算’和‘人工超算’”阎洁打趣道。博士期间,她在自己的研究领域经验愈发成熟,视野更加开阔,也更加坚定了未来的事业发展方向。

本科毕业10年后,阎洁以教研人员的身份再次回到华北电力大学。不仅承担着科研工作,还带起了学生,真心、耐心、同理心对待每一位学生是她的教学原则。教学与科研是相辅相成的,对于工科专业来说更是如此。阎洁利用科研中的先进技术和项目经验获得更多案例,并告诉学生们行业的痛点、如何让理论结合实际以及国际前沿研究是什么,通过这些让课程变得更加鲜活、更贴近实际。

创新系统,提高能源效能

以往的风电功率预测是针对一个场站的数据来预测这个场站的情况,通常面临预测结果不准确、人力成本高、系统使用复杂等问题。

阎洁创新性地将人工智能技术运用在风电预测领域中,利用人工智能算法将所有场站的数据融合到一个模型,运用更多的数据来提高预测精准性。而这些数据也正是她在科研攻关中面临的主要难题,怎样让人工智能找出大量数据之间的关系、进行精准计算。

阎洁介绍,这些数据之间的关系实际上就是不同电站之间这些风速、辐照度,这些天气参量之间的关系,相当于用人工智能方法模拟出气象参数间的联系。

最终,阎洁自主研发出“风光一体化发电功率预测系统”,使预测精度得到了提高,同时可以单独输出每个场站的预测结果,并将原来众多分散的系统功能聚集在一个系统中,让管理人员的工作变得更轻松、高效,目前这一系统在我国30多个场站进行推广应用。

带着自信,瞄准国家需求

阎洁回忆,求学期间,自己的两位导师(华北电力大学刘永前教授、英国巴斯大学李芙蓉教授)为自己提供了很多帮助、对自己的影响最大,主要体现在一些理念的言传身教上,比如,治学和做事的态度以及要学会享受,而这些也是她在工作中持续坚持的力量源泉。

在从事风电领域研究的几年间,阎洁已先后主持国家自然科学基金等6项国家级或省部级项目,并担任IEA Wind Task 36的课题负责人(唯一担任负责人的中国人)和专业领域部分期刊的编委,积极参加国际交流合作,为我国风电领域的发展注入青春活力。

2020年,阎洁入选中国科协青年人才托举工程。在她看来,这既是一个新的头衔,也增添了一份自信。“中国科协为我们提供了一个与同时代科研工作者交流沟通的机会,并且通过资金支持,让我们在科研创新上有了更多发挥空间。”阎洁说。

在与阎洁交流的过程中,她始终流露出一种乐观与自信的心态,在她看来,科研人员理应如此。“每一个科研工作者在自己的细微科研领域深耕多年,应该有一份坚信没有人比你更熟悉这个研究领域的自信”,阎洁说,带着这份自信,充分发挥自己的专业能力,瞄准国家的未来需求,坚持做下去,困难会有、瓶颈也会有,只有经历了这些,才能体会到那来之不易的满足感。

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