上海油压工作室《流体物理学》杂志上的研究论文《结合机器学习和计算流体动力学在极端风力下优化太阳能电池板倾斜角度》指出,目前尚无关于如何在强风条件下收放太阳能电池板的最佳实践。
上海油压工作室保护太阳能电池板免受强风侵袭的传统方法通常是,当风速达到一定水平时,电池板会进入与地面平行的假定安全存放位置。虽然这种方法在某些情况下被证明是有效的,但电池板在此位置会损失能量输出,而且通常无法抵御最高风速。
该团队的新框架旨在推荐一种收起位置,该位置充分利用太阳跟踪器执行器的日益普及,并允许电池板相对于太阳设置最佳角度,以继续最大化功率输出。
该框架将先进的风力模拟与机器学习相结合,以优化强风下单个太阳能电池板的角度。报告作者 Elie Hachem 表示:“通过结合先进的流体动力学和人工智能,我们看到了以创新方式应对风灾风险并为可再生能源系统的恢复力做出贡献的机会。”
与之前为保护太阳能电池板而开发的方法不同,新框架将太阳能电池板视为独立的决策者,并确定数据驱动的解决方案以减轻压力并超越当前的保护措施。“这就像教太阳能电池板随风起舞,在风速较高时保护能源生产,同时将损害降至最低,”Hachem 补充道。
上海油压工作室研究小组进行了一系列实验,测试他们的框架针对不同的潜在破损原因,包括撕裂、振动和疲劳。
他们发现,在入射风速为 50 公里/小时的情况下,他们提出的方法可以最大限度地减少六块地面安装面板的二维和三维布置的空气动力学影响。此外,该方法的效果比研究论文中文献中考虑的基线保护措施高出几十个百分点。
研究人员表示:“这给了我们希望,通过以反复试验的方式与计算流体动力学环境进行交互,深度强化学习代理可以学习到这个复杂决策问题的意想不到的解决方案,并提出创新的、可行的解决方案,能够在强风天气期间管理公用事业规模的太阳能资产,同时有效地补充工程直觉和实践经验。”
他们补充说,该框架挑战了传统的工程实践,并为增强现实世界的弹性提供了可扩展的解决方案。