可再生能源領域數(shù)據(jù)共享機制的缺乏正在阻撓技術進步，讓改善能源市場錯失良機。

能源產業(yè)一直在通過改變能耗速率滿足人們的需求。控制一個燃油發(fā)電廠的發(fā)電量，就像改變一輛汽車的速度一樣：踩下油門踏板，就會有更多汽油涌向發(fā)動機。

但風能卻不能如此隨心所欲。不過，智能軟件卻可以讓風電廠提高能效，增強對位置情況的應對能力。計算機模型能夠預測風速，控制渦輪數(shù)量和能量，從而滿足能源需求。低振動設計和運行狀況監(jiān)測可以讓渦輪轉動得更快，避免昂貴的齒輪箱以及其他部件損壞。這些部件的替換可能會花費數(shù)十萬美元，并且耗費很多天的時間。

優(yōu)化可再生能源需要數(shù)據(jù)，需要提前數(shù)秒或數(shù)日了解設備性能、能源產出以及天氣預報。然而，由渦輪生產商、操作者以及使用公司收集的大量數(shù)據(jù)和信息卻被埋藏進檔案卷里。任何外來者想要獲取這些信息都非常困難。

呼吁共享

美國愛荷華大學機械與產業(yè)工程學教授、智能系統(tǒng)實驗室主任Andrew Kusiak用兩年時間和不同的能源公司作了交涉，簽署了若干項保密協(xié)議，才獲取到足夠數(shù)據(jù)用來研究愛荷華州風電廠的運行狀況。

風力發(fā)電機數(shù)據(jù)通常每10秒記錄一次，每次記錄時長在10分鐘以上;得到更高頻率的數(shù)據(jù)需要獲得感應器生產商的許可。即便是諸如風速以及風輪葉片運行情況的基礎歷史數(shù)據(jù)也很難獲得。通過接觸不同的合作者，與其簽署數(shù)據(jù)共享協(xié)議，Kusiak團隊最終獲得了一些風能數(shù)據(jù)的有限訪問權。

Kusiak認為，可再生能源領域數(shù)據(jù)共享機制的缺乏正在阻撓技術進步，讓改善能源市場錯失良機。

為此，Kusiak近日在《自然》雜志撰文呼吁能源產業(yè)能夠延續(xù)國防、商業(yè)以及衛(wèi)生健康領域的例子共享數(shù)據(jù)，這樣研究人員就能夠設計出更好的能源供給解決方案。

Kusiak指出，這里面有利可圖。但是首先，科學界和產業(yè)界的研究人員需要研發(fā)出適宜的風電管理模型，并證明其存在價值。軟件公司可以銷售能源以及天氣監(jiān)測及預警系統(tǒng)?；萜栈蚬雀璧却笮图夹g公司應該像通用電氣公司在風輪葉片生產方面所做的那樣，建立風能部門，用來計劃以及平衡各地區(qū)與各國的能源。

投資可再生能源數(shù)據(jù)領域在經(jīng)濟上具有可行性，因為日常生活普遍需要電。和其他商業(yè)產業(yè)不同，能源產業(yè)的競爭不是以產品質量為基礎，而是以發(fā)電、分配過程及其商業(yè)運作模式為基礎，這些特征都使這個行業(yè)成為大數(shù)據(jù)挖掘的最大受益者。

可再生能源發(fā)電廠如果安裝了可用于精確預測能源以及迅速反饋的軟件系統(tǒng)，將能夠獲得及利用實時信息，比如能源價格等，從而當能源價格高、需求量大時提供更多能源，在價格較低或需求量較低時提供較少能源。這種利益會鼓勵更多企業(yè)和公司投入到可再生能源資產領域。

數(shù)據(jù)科學

可再生能源領域的數(shù)據(jù)正如洪水一般涌來。例如，風輪葉片制造商通常會從用于實驗的以及已安裝設備上的數(shù)以千計的感應器上收集風速、油溫、振動、發(fā)電等數(shù)據(jù)。公用事業(yè)公司也會記錄鍋爐和發(fā)電機的類似數(shù)據(jù)。

“平衡機構”(通常是非營利機構、政府組織或私人機構)會提前數(shù)小時把所需要的能源和公用事業(yè)公司可生產的能源進行對比。國家和地區(qū)氣象局以及天氣預報員可以積累雷達數(shù)據(jù)，然后每隔1~3小時運行數(shù)字天氣預報模型，提供風速等預測參數(shù)。

新的數(shù)據(jù)來源也在涌現(xiàn)。風電產業(yè)正在嘗試用聲吶和激光雷達設備預測風電場的風速、風向和湍流。一些公用事業(yè)公司利用無人機在風電場上空監(jiān)測渦輪葉片轉動情況以及風速、風向等，以此提高能源預測以及評估數(shù)分鐘到數(shù)小時內的大氣湍流狀態(tài)。

當前，可再生能源生產商都在單打獨斗。如果業(yè)界參與者可以把它們的數(shù)據(jù)采集并集中起來，大家都會受益。更加有效的低成本風輪葉片設計也會出現(xiàn)，讓渦輪機使用壽命更長，從而產生更多能源，并讓能源產出可以更加準確地得到預測。例如，把美國不同州的風電場數(shù)據(jù)集中在一起，將會顯著提高每小時能源產出預測的精確度。

模型顯示，利用數(shù)據(jù)驅動的軟件控制風輪葉片，可以讓能源產出至少增加10%，增長14%~16%也有可能。而且，提高最大運行速度可以輕而易舉地再增加10%。同時，利用數(shù)據(jù)驅動的健康監(jiān)測系統(tǒng)還會讓風電場的經(jīng)營成本降低10%。另外，通過數(shù)據(jù)分享可以避免因為齒輪箱和其他構件損害導致的渦輪機障礙。

開放共享

當前大部分風電企業(yè)仍未意識到數(shù)據(jù)科學和開放共享的重要性。

然而，一些公用事業(yè)公司正在組建內部數(shù)據(jù)分析團隊，但是它們并未意識到與科研人員以及其他機構合作帶來的潛在利益。盡管不會直接影響渦輪機操作的模型和使軟件廣受歡迎，比如一臺渦輪機能源產出的顯示圖像，但直接干預的模型和軟件卻受到冷落。

與可再生能源領域相比，有一些領域做得更好。國防、商業(yè)和衛(wèi)生機構在維持保密性和安全性的同時，均研發(fā)了與科學界共享數(shù)據(jù)的程序。一些機構已經(jīng)創(chuàng)建了基礎數(shù)據(jù)集，用來檢測數(shù)據(jù)分析算法。還有一些機構通過競賽方式解決特殊問題。例如，網(wǎng)飛公司在2006年提供了100萬美元的獎金，用于改善預測電影評分軟件的算法。2011年，美國國家可再生能源實驗室(NREL)運行了循環(huán)賽項目。其間，他們和競爭團隊共享了分別來自一個運行良好的變速箱和一個有缺陷的變速箱的高頻振動數(shù)據(jù)，以便找出診斷錯誤的最準確方式。據(jù)推測，該項目16個團隊的貢獻價值達到200萬~300萬美元。

保密協(xié)議概括了數(shù)據(jù)共享的具體內容，結果分發(fā)被用于數(shù)據(jù)密集型項目。例如，日用消費品公司保潔向其潛在用戶揭示了一種產品(比如一種新洗發(fā)水或剃須刀)在設計初期的相關信息，消費者的反饋將有助于提高最終設計。而在諸如臉譜網(wǎng)、推特網(wǎng)等社交媒體平臺上，是用戶在決定信息共享的傳播范圍。

制定協(xié)定

考慮到任何人都能夠測量風速和風向，因此這些信息應該共享。盡管出于競爭原因，一個風電場的實時能源產出信息應該嚴格保密，分享一個風輪發(fā)電機或其中一些風輪發(fā)電機的發(fā)電量卻不至于損害商業(yè)利益。因此，在需要的時候，數(shù)據(jù)分享可以進行轉換或是匿名。

Kusiak認為，可再生能源產業(yè)應該采取類似的實踐方法。首先，它需要決定哪些數(shù)據(jù)可以共享以及存在哪些風險。例如，

亞洲、歐洲、南北美洲的風電協(xié)會應該促進數(shù)據(jù)共享方面的討論。這些參與方應該界定一條如下所述的數(shù)據(jù)開放共享道路。

首先，讓所有可再生能源利益相關者意識到該問題以及數(shù)據(jù)共享帶來的潛在利益。邀請其他制造業(yè)和服務業(yè)領域的代表介紹數(shù)據(jù)共享經(jīng)驗。

其次，制定數(shù)據(jù)共享協(xié)定和監(jiān)管形式。Kusiak說，美國能源部實驗室，如NREL和桑迪亞國家實驗室可以引領此項工作，因為它們從一些風電場運行機構那里收集了用于研究的可再生能源相關數(shù)據(jù)。

再次，可以搭建一個可再生能源數(shù)據(jù)和知識共享平臺。利益相關者必須決定這些數(shù)據(jù)在被科學界和產業(yè)界使用之前應該如何組織以及進行預處理。

Kusiak相信，這項長期以來翹首以盼的協(xié)定一定會產生新的科學創(chuàng)新。通過以更低的成本生產出更多的能源，它將有助于顯著提高可再生能源公司、能源設備生產商以及整個社會的利益。(紅楓)