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DescartesLabs:得克萨斯州在美国能源生产中居首位

DescartesLabs:得克萨斯州在美国能源生产中居首位

图中顶部的德克萨斯州麦卡米市显示,地球上每一盎司的能量都会被利用一小块。一个新的、数平方英里的太阳能农场,为5.6万多个住宅提供电力,目前仍在建设中,周围环绕着几十台风力涡轮机(为8.6万多个家庭提供电力),这些风力发电机战略性地安置在附近的山脊上,周围的景观遍布着石油和天然气基础设施。该地区绝大多数是工业和偏远地区,而下一个最近的城市就在200英里之外。

利用肉眼可见和不可见的信息,DescartesLabs正在使用一系列的地球观测卫星来跟踪能源基础设施的发展。由于美国作为一个整体严重依赖德克萨斯州的能源,该州基础设施的发展对数百万人产生了影响。在麦卡米和整个州(尤其是西半部),风能、太阳能、石油和天然气共同构成了德克萨斯州现代能源生产的故事。

我们通过将深度学习计算机视觉模型应用于卫星图像,绘制了这三种能源的地图。这些模型使用一组不同的卫星图像数据进行训练,利用神经网络进行复杂的模式匹配,以检测和描绘能源基础设施。使用笛卡尔实验室平台(本机支持可扩展的云计算),我们可以快速、大规模地培训、迭代、验证和部署这些模型。

例如,我们的石油和天然气模型可以在德克萨斯州运行,德克萨斯州的大小与西班牙差不多,从国家农业图像计划(NAIP)的1米分辨率数据,在几个小时内。接下来是笛卡尔实验室多个项目的总结。每一项单独地揭示了国家在某一特定能源方面的成功,但它们共同照亮了一个真正巨大而多样的能源强国。

风能

风力发电在德克萨斯州蓬勃发展。它约占电网的15%;全国12000多台涡轮机产生的风能比其他任何一个州都多,而且自2014年以来,风能已经超过了该州两座核电站的发电量。只有四个国家的风力发电量超过了德克萨斯州,那里的新风电场的发展也没有减缓。德克萨斯州在建的风能项目比任何其他州都多。

德克萨斯州的许多风力涡轮机集中在该州的北部和西部,以及山脊或其他局部高海拔地区。但在全国各地还有其他大型风力发电场,包括McAllen附近的洛斯维恩托斯风电场和Loredo附近的标枪风力发电场。只要强风与电网相交,就有可能出现涡轮机。

太阳能

与风、油、气这两个德克萨斯州比较成熟的能源不同,太阳能的开发是最近才出现的。即便如此,虽然太阳能目前在德克萨斯州的能源生产总量中所占比例还不到1%,但该州在2018年的太阳能潜力和太阳能装机容量中排名分别为1%和7%。从四年前开始,太阳能发电量增加了五倍多,预计到2021年将继续增加四倍。

事实上,莱斯大学的研究人员发现,在德克萨斯州,风和阳光的模式非常互补。那里的风能在夜间达到顶峰,而太阳,当然,在白天照耀得最明亮。这一现象很重要,因为德克萨斯州的多个能源整合历来都是一个挑战。由于国家电网在很大程度上与其他电网隔离,几乎所有的输电和负载平衡都必须在国家进行。然而,德克萨斯州在能源消耗和生产方面处于全国领先地位,这一需求正在推动太阳能的持续快速增长。

石油和天然气

2017年,德克萨斯州的天然气产量远远超过其他任何一个州。2018年,德克萨斯州创造了石油产量的新纪录,使下一个最具生产力的州北达科他州的产量翻了一番多。

二叠纪盆地主要位于德克萨斯州西部,可能成为世界上产量最高的油田,在德克萨斯州的石油和天然气生产方面受到了广泛关注。对一些人来说,二叠纪可能看起来像一个工业和燃烧的荒地,除了数百英里的石油和天然气井场(以及支持其作业的基础设施),什么也看不见。但对于那些从该地区获得回报的土地所有者来说,基础设施意味着工业的蓬勃发展。

德克萨斯和二叠纪盆地特别是在世界舞台上成为石油和天然气巨头的一个主要原因是水力压裂,通常称为压裂。

一旦施工开始,压裂现场的生命周期就相当快。工作人员到达现场,带来水箱、砂王、钻井设备、压裂泵等。钻井(首先垂直,然后通常水平)和水力压裂(压裂液注入地面时)通常在几周内迅速发生。一旦油井被刺激,盐酸就会被泵入地层,以促进流体和气体的流动。最后,安装天然气处理装置和管道,并使井场上线并开始运行。最终,管道是空的,井场是废弃的,但不工作的地点仍然是广阔、可见和不断变化的德州能源景观的一部分。

我们可以通过融合光学信息(建筑、储罐、设备)、红外(火焰)和雷达数据(金属物体)来监测油气田生命周期的各个阶段。每一个数据源都可以提供一个对井场的独特观察,但是当它们合并在一起时,它们会显示出一个对井场寿命和产量的更细微的观察。

DescartesLabs正在监测德克萨斯州(以及世界各地)的所有能源生产。目前,我们看到石油和天然气仍然是该州的霸主,但是风能和太阳能的发展也很快。当风能和太阳能继续在该地区快速增长时,监测传统石油和天然气城镇的景观如何演变将是一件有趣的事情。

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