幫助電力系統規劃人員應對未知未來的新工具
麻省理工學院能源計劃（MIT Energy Initiative，MITEI）最新開發了一款名為Macro的電力系統建模工具，旨在協助電力及其他高耗能產業的基建規劃者，更準確地預測及應對未來的需求和條件，從而更有效地設計發電容量、輸電網絡及其他必要基建。這套工具不僅可縮短規劃時間，還能確保電網能持續為用戶提供高效、穩定及低成本的電力，並符合排放及監管標準。Macro是由MITEI與普林斯頓大學及紐約大學合作，通過慈善資助研究項目共同開發的。
MITEI研究科學家Ruaridh Macdonald解釋，Macro專為公用事業規劃者、監管機構及研究人員設計，幫助他們理解在新技術與政策推動下，電力網絡及其他能源部門可能如何演變，以及不同的能源使用模式如何影響系統。用戶可輸入現有發電單位、預測需求、成本、潛在新技術和政策限制等詳情，然後模擬不同基建設計及運營方案，以達到價格最優及價值最大化。與傳統模型不同的是，Macro能考慮工業部門間的相互依賴性。
未來，Macro可讓政策制定者即時探索各種政策方案對碳排放、電網可靠性、商品價格等多方面的影響，提升決策效率。
電力規劃的挑戰及MIT既有模型的基礎
隨著人工智能的廣泛應用及交通工具和建築物的電氣化，電力需求急劇上升，這促使更多的發電和輸電設施成為必需。儘管大量風能和太陽能項目陸續上線，但這些可再生能源因間歇性而無法持續供電，需配合其他發電方式和儲能設施。同時，數據中心、製造業及醫院等用戶對供電可靠性有嚴格要求。加上碳排放減少甚至消除的承諾，令規劃工作更為複雜。
Macro基於MIT先前開發的容量擴展模型（Capacity Expansion Models，CEMs），如2017年推出的GenX和2021年升級的DOLPHYN。GenX支持電力系統投資決策和實時運營分析，並評估政策影響；DOLPHYN則加入了氫氣、生物燃料等更多產業部門。Macro則在此基礎上，提供更大規模和更高解析度的模擬能力，以獲得更精確的政策和技術影響分析。
Macro的創新架構與功能
Macro由Macdonald、Jesse Jenkins（現任普林斯頓教授）及Dharik Mallapragada（現任紐約大學教授）領導開發，並與普林斯頓大學的Filippo Pecci和Luca Bonaldo合作，創建了一套包含四個核心組件的架構，分別描述能源系統中的輸送、儲存、轉換及進出網絡操作。因為這些組件不局限於特定產業，Macro能靈活構建涵蓋電力、商品及數據系統的網絡，方便用戶聚焦經濟中某些特定區域或領域的電力或商品跨區轉移。這種靈活性吸引了其他研究團隊參與，如水泥及化學品生產等領域。
此外，Macro支持將大型問題拆解成多個小問題，分別在多台電腦上執行，充分利用當代高性能計算集群。對於難以用傳統方法求解的輸電系統擴展問題，Macro能將其獨立出來，利用人工智能技術獲得更精確的解答，再回饋至整體模型中。
Macro亦重視使用者體驗。團隊根據不同用戶類型制定了操作流程，令大部分用戶能用熟悉的Excel等工具直接輸入數據分析問題，模型者可輕微編寫程式碼加入新技術或政策，開發者則負責功能擴展。團隊正開發圖形界面，令用戶無需編碼即可操作，提升普及度。
未來展望：實時輔助政策制定
MIT Sloan管理學院George P. Shultz教授Christopher Knittel計劃利用Macro設計能源政策，靈感來自MIT Sloan教授John Sterman領導開發的全球氣候模擬器En-ROADS。儘管Macro完整模擬一項政策需數日，但可建立一套“模擬器”，快速生成近似結果，方便決策者即時試驗不同政策方案。
Knittel在MIT氣候項目“推動新政策方法”任職主任，正探索建立這種模擬器的“旗艦項目”，讓政策制定者能即時查看政策對全球氣溫、溫室氣體濃度、能源價格及海平面上升等指標的影響。政策初步形成後，學術團隊將用完整Macro模型驗證結果，確保準確度，幫助決策者確定最佳政策路徑。
Macro現已作為開源軟件公開，供研究及商業用途。來自美國、南韓、印度及中國的合作團隊正在基於Macro開發各國及地區模型，方便更多用戶利用。
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評論與啟示
Macro的誕生，標誌著電力及能源系統規劃正進入一個全新的智能化、精細化階段。面對能源轉型與碳中和的雙重挑戰，傳統模型往往因規模和解析度限制，難以全面反映複雜的系統互動和政策影響。Macro以其模組化設計和高效的分布式計算能力，突破了這些瓶頸，為政策制定和基建規劃提供了更為科學、動態的決策支持。
對香港而言，這種工具的出現尤具啟發意義。香港作為國際大都會，能源需求多元且增長迅速，電網轉型和碳排放目標壓力巨大。引入類似Macro的先進模擬工具，不僅能協助本地電力公司及政府部門更好地預測需求和風險，還能模擬不同能源政策的長遠影響，實現更穩健和經濟的能源規劃。
此外，Macro的開源性質促進了全球知識共享與合作，為不同地區根據自身特點定制模型提供了可能，也鼓勵更多跨學科、跨國界的研究合作。未來，結合人工智能和大數據，這類工具甚至可實現政策調整的即時反饋，助力政府在快速變化的能源市場中保持敏捷。
總結來說，Macro不僅是一款技術工具，更代表了能源規劃從靜態規劃向動態、互動式決策的轉型，為實現低碳未來提供了堅實的智力支持。香港及全球能源政策制定者應密切關注並積極利用這類創新工具，推動可持續發展目標的實現。
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