18、利用人工智能方法提升清洁能源系统性能模拟软件的应用

利用人工智能方法提升清洁能源系统性能模拟软件的应用

1. 能源现状与挑战

随着全球人口增长和工业化进程的推进，能源需求持续攀升。传统的不可再生能源，如煤炭、石油和核能，不仅面临资源枯竭的问题，还对环境造成了严重影响。截至2020年，化石燃料在世界电力生产中占比高达61.3%，其使用过程中排放的二氧化碳等温室气体导致了环境污染和气候变化。气候变化会影响劳动力和运营，对实体资产造成损害，并对供应链、分销链、消费者和社区产生不利影响。

为了应对这些挑战，人们开始关注可再生能源，如太阳能、风能、水能、潮汐能、波浪能、生物质能和地热能等。这些能源具有取之不尽、用之不竭的特点，且对环境的负面影响较小。然而，可再生能源技术目前仍面临一些挑战，例如太阳能和风能的发电可靠性受天气和气候条件的影响较大，且维护成本相对较高。

水能是一种潜在的清洁能源，具有高效、多功能和便捷等优点。联合国大会在2015年设立的可持续发展目标7（SDG 7）旨在确保所有人都能获得负担得起、可靠、可持续和现代的能源，其中一个目标指标是促进对清洁能源的研究、技术和投资。水能发电为应对能源需求和人口增长带来的挑战提供了一个有吸引力的选择。不过，大型水电站可能会对生态系统产生一些不利影响，如上游大面积洪水、河流纵向连通性中断、水文状况和泥沙输移过程改变等。

波浪能具有巨大的潜力，整个海洋的波浪能每年可产生8.0×10³至80×10³太瓦时的电力，每平方米的可用能量是风能或太阳能的15至20倍。然而，波浪能技术目前仍处于发展阶段，距离商业可行性还有很长的路要走。潮汐能转换系统主要有两种类型：潮汐流系统和拦河坝系统。海洋和潮汐能全球潜在拥有约5太瓦时的能量，水的动能（包括海洋、潮汐等）统称为水动能。