API جامعابزاری جدید برای مدلسازی رایانهای که توسط تیمی از پژوهشگران MIT Energy Initiative (MITEI) توسعه یافته، به برنامهریزان زیرساخت در بخش برق و سایر صنایع پرمصرف انرژی کمک میکند تا بهتر بتوانند شرایط آینده را پیشبینی و برای آن برنامهریزی کنند. این ابزار که Macro نام دارد، برنامهریزی برای ظرفیت تولید برق، خطوط انتقال و دیگر زیرساختهای حیاتی را سادهتر و سریعتر میکند و به تضمین پایداری، کارایی، مقرونبهصرفه بودن و رعایت استانداردهای زیستمحیطی سیستم برق کمک خواهد کرد. توسعه این ابزار در قالب پروژهای تحقیقاتی با حمایت مالی نیکوکارانه و با همکاری دانشگاههای پرینستون و نیویورک صورت گرفته است.
Macro، افقی جدید در پیشبینی زیرساختهای انرژی
به گفته دکتر رورید مکدونالد، پژوهشگر MITEI، ابزار Macro برای برنامهریزان تاسیسات، سیاستگذاران و محققانی طراحی شده که تلاش میکنند درک بهتری از آینده شبکههای برق و دیگر سیستمهای انرژی در شرایط فناوریها و سیاستهای جدید بدست آورند. کاربران با وارد کردن اطلاعات مربوط به واحدهای تولیدی موجود، تقاضای پیشبینیشده، هزینهها، فناوریهای نوین و قوانین و دستورالعملهای احتمالی، میتوانند سناریوهای مختلفی را برای تعیین بهترین چیدمان و عملیات آینده بررسی کنند. یکی از تفاوتهای مهم Macro با مدلهای سنتی، در نظر گرفتن ارتباط میان بخشهای صنعتی مختلف است.
در نسخههای آینده این ابزار، امکان تحلیل همزمان تأثیر سیاستهای مختلف بر مواردی مانند انتشار کربن، پایداری شبکه و قیمت کالاهای انرژیبر فراهم میشود.
ضرورت استفاده از ابزارهای نوین در برنامهریزی انرژی
افزایش شدید مصرف برق، بهویژه به دلیل رشد هوش مصنوعی و برقرسانی به وسایل نقلیه و ساختمانها، نیاز به تولید و انتقال بیشتر برق را بهوجود آورده است. در حالی که هزاران پروژه انرژی باد و خورشیدی در حال بهرهبرداری هستند، این منابع همیشه قابل اتکا نیستند. بنابراین نیاز به منابع مکمل و تاسیسات ذخیرهسازی وجود دارد. همچنین مراکز داده، کارخانهها و بیمارستانها نیاز به پایداری بسیار بالا در تأمین برق دارند.
در کنار این، کاهش یا حذف انتشار گازهای گلخانهای نیز از اهداف حیاتی است که مزید بر چالشهای موجود شده و اهمیت ابزارهای دقیق پیشبینی و مدلسازی مانند Macro را افزایش داده است.
پیشینه مدلسازی در MIT و ظهور Macro
Macro تازهترین ابزار در ادامه مدلهای توسعهیافته در MIT مانند GenX (۲۰۱۷) و DOLPHYN (۲۰۲۱) است. در حالی که GenX بر تصمیمگیری در سرمایهگذاری شبکه برق تمرکز داشت و DOLPHYN نیز بخشهایی همچون هیدروژن و سوختهای زیستی را پوشش میداد، تیم توسعه متوجه شد که برای تحلیل دقیقتر و جامعتر، نیاز به مدل جدیدی با دقت بیشتر دارند.
به همین دلیل، مکدونالد، جسی جنکینز (پروفسور دانشگاه پرینستون) و دهاریک مالاپراگادا (پروفسور دانشگاه نیویورک) با همکاری پژوهشگران پرینستون، معماری جدیدی را طراحی کردند که در قالب Macro عرضه شده است.
ویژگیهای کلیدی Macro
Macro از چهار مؤلفه کلیدی برای مدلسازی سیستمهای انرژی بهره میبرد: انتقال، ذخیرهسازی، تبدیل و ورود/خروج به شبکه. این مؤلفهها مستقل از نوع صنعت هستند و باعث میشوند ابزار بتواند شبکههایی شامل برق، داده و کالا را شبیهسازی کند. انعطافپذیری بالا باعث شده که گروههای تحقیقاتی دیگر نیز از Macro برای پروژههای خود، از جمله تولید سیمان و مواد شیمیایی، استفاده کنند.
یکی دیگر از ویژگیهای منحصر بهفرد Macro امکان تقسیم یک مسئله بزرگ به بخشهای کوچکتر و پردازش موازی است؛ قابلیتی که بسیاری از مدلهای سنتی ندارند. این قابلیت ابزار را با ابررایانههای مدرن و محاسبات توزیعشده سازگار میسازد. همچنین، امکان حل جداگانه و دقیق مسائل پیچیدهای مانند توسعه خطوط انتقال با استفاده از هوش مصنوعی فراهم شده که نتایج دقیقتری ایجاد میکند.
قابلیت استفاده ساده و گسترده
توسعهدهندگان Macro تاکید زیادی بر سادگی استفاده داشتهاند. بسته به نیاز، کاربران میتوانند تنها با وارد کردن دادهها در اکسل، یک تحلیل انجام دهند یا در صورت نیاز، برخی کدها را برای افزودن سیاست یا فناوری جدید بنویسند. برای افراد حرفهای هم امکان توسعه امکانات یا افزودن قسمتهای کلان به مدل فراهم شده است. همچنین، یک رابط گرافیکی در حال توسعه است تا در آینده، استفاده از Macro برای اکثر کاربران بدون نیاز به کدنویسی ممکن باشد.
آینده Macro؛ تصمیمگیری سیاستی در لحظه
پروفسور کریستوفر نیتل از مدرسه مدیریت MIT Sloan قصد دارد از Macro برای طراحی سیاستهای انرژی استفاده کند. الگوی او تجربه موفق شبیهساز جهانی آبوهوای En-ROADS است که تحلیلهای سریع و تقریبی از تأثیر اقدامات مختلف ارائه میدهد.
اگرچه اجرای کامل یک تحلیل با Macro ممکن است چند روز زمان ببرد، اما با استفاده از شبیهسازهای تقریبزن، میتوان نتایجی فوری در اختیار سیاستگذاران قرار داد. در این راه، ابتدا مدل سادهتر “شبیهساز” نتایج فرضی را در لحظه ارائه میدهد و سپس قبل از تدوین سیاست نهایی، مدل کامل Macro برای تأیید دقیق نتایج به کار گرفته میشود.
ابزار Macro به صورت متنباز منتشر شده و برای استفاده پژوهشی و تجاری در دسترس است. این مدل در کشورهایی مانند آمریکا، کرهجنوبی، هند و چین توسط گروههای مختلف مورد آزمایش قرار گرفته و مدلهای منطقهای متعددی در حال توسعهاند.
