Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong dự báo công suất các nguồn năng lượng tái tạo

Bài viết Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong dự báo công suất các nguồn năng lượng tái tạo trình bày mô hình ứng dụng trí tuệ nhân tạo cho bài toán dự báo công suất phát của các hệ thống NLTT với đa dạng quy mô.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong dự báo công suất các nguồn năng lượng tái tạo CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (AI) TRONG DỰ BÁO CÔNG SUẤT CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO APPLY ARTIFICIAL INTELLIGENT (AI) IN FORECASTING OUTPUT POWER OF RENEWABLE ENERGY RESOURCES 1 2 3 4 Nguyễn Đức Ninh , Nguyễn Mạnh Tùng , Bùi Duy Linh , Trịnh Tuấn Tú , 5 6 Hồ Mạnh Tường , Nguyễn Khắc Phong 1 Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia, 0966998788, ninhnd@nldc.evn.vn 2 Phòng Quản lý nguồn Năng lượng mới, năng lượng tái tạo – Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia, 0966866268, linhbd@nldc.evn.vn 3 Phòng Quản lý nguồn Năng lượng mới, năng lượng tái tạo – Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia, 0977999389, linhbd@nldc.evn.vn 4 Phòng Quản lý nguồn Năng lượng mới, năng lượng tái tạo – Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia, 0913293179, tutt@nldc.evn.vn 5 Phòng Quản lý nguồn Năng lượng mới, năng lượng tái tạo – Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia, 0877778266, tuonghm@nldc.evn.vn 6 Phòng Quản lý nguồn Năng lượng mới, năng lượng tái tạo – Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia, 0989761618, phongnk@nldc.evn.vn Tóm tắt: Với sự phát triển mạnh mẽ của các nguồn năng lượng tái tạo trong thời gian qua, đến nay, loại hình này đã chiếm tỷ trọng đáng kể trong cơ cấu tổng công suất đặt của hệ thống (25600 MW, chiếm khoảng 32%) cũng như đóng góp phần không nhỏ sản lượng điện để đáp ứng nhu cầu phụ tải (tổng sản lượng năm 2021 đạt 45 tỷ kWh tương ứng với 18% sản lượng điện sản xuất toàn hệ thống). Những loại hình công nghệ năng lượng tái tạo chính tại Việt Nam hiện nay gồm điện mặt trời (quy mô lớn dạng farm hoặc quy mô nhỏ dạng mái nhà), điện gió và thủy điện nhỏ. Đây đều là những loại hình vận hành phụ thuộc vào năng lượng sơ cấp với đặc trưng là tính bất định, khó dự báo. Đối với điện mặt trời, công suất có thể thay đổi với tốc độ lên đến 2000 MW - 3000 MW trong vòng 15 phút. Đối với điện gió, với hơn 4000 MW công suất đặt nhiều thời điểm khả năng phát chỉ ở mức dưới 20 MW. Với tỷ trọng công suất phát của năng lượng tái tạo trong vận hành thời gian thực nhiều thời điểm lên đến 40%-50% như hiện nay thì những biến đổi bất thường này sẽ ảnh hưởng rất lớn đến độ an toàn cung cấp điện và chi phí dự phòng cho hệ thống. Những yếu tố đầu vào ảnh hưởng đến công suất phát của các nguồn năng lượng tái tạo rất phức tạp, khó hình thành nên những công thức tính toán tường minh. Do đó để xử lý bài toán dự báo công suất phát, hướng đi hiện đại trên thế giới là áp dụng các mô hình AI (Artificial Intelligent) với các mạng học sâu (deep learning) thuộc lớp mạng nơron hồi quy. Từ năm 2021 đến nay, nhóm tác giả đã triển khai xây dựng các mô hình AI để thực hiện nhiệm vụ dự báo công suất phát chu kỳ tới, ngày tới cho toàn bộ 146 nhà máy điện mặt trời, 84 nhà máy điện gió. Đồng thời các mô hình AI này cũng đang được ứng dụng trong tính toán ước lượng giám sát và dự báo công suất của các hệ thống điện mặt trời mái nhà cho các trạm biến áp 110kV trên cả nước. 15 KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 Việc ứng dụng công nghệ mới này đã giúp cải thiện và nâng cao chất lượng dự báo công suất các nguồn năng lượng tái tạo, đảm bảo độ chính xác theo quy định, cung cấp số liệu tin cậy phục vụ tính toán lập lịch huy động cho hệ thống điện và thị trường điện. Từ khoá: Năng lượng tái tạo; dự báo; trí thông minh nhân tạo; AI. Abstract: With the remarkable development of renewable energy sources in recent years, up until now, this type of energy resource has accounted for a significant proportion in the total installed capacity of the power system (25600 MW, accounting for about 32%) as well as contributed a considerable share of electrical capacity to supply the load demand (total renewable capacity in 2021 reached 45 billion kWh corresponding to 18% the whole system electricity production). The main types of renewable energy technologies in Vietnam currently consists of solar power (large-scale farm or small-scale rooftop solar), wind power and small hydropower. All these energy resources has the operational characteristics of being dependent on the primary energy sources and high uncertainties, rendering them difficult to forecast. Solar power capacity can vary up to 2000 MW - 3000 MW within 15 minutes. For wind power, despite the installed capacity of over 4000 MW, in many cases, the generation capability is only under 20MW. With the generating capacity proportion of renewable energy sources in realtime operation reaching 40%-50%, these abnormal fluctuation might greatly affect the power supply security and increase reserve cost for the system. The input factors affecting the power generation of renewable energy sources are complex, making it difficult to develop transparent calculation algorithms. Therefore, to tackle the challenge of renewable power forecasting, the modern methodology in the world is to apply AI (Artificial Intelligence) models with deep learning reccurent neural networks. Since 2021, the authors have developed AI models to perform the task of forecasting the intraday and dayahead generation capacity for all 146 solar power plants, 84 wind power plants, and rooftop solar systems connected to 110kV ...