在學(xué)習(xí)如何編程方面，我最喜歡的部分之一就是發(fā)現(xiàn)開源軟件的功能。奇怪的是，每當(dāng)您準(zhǔn)備進(jìn)入一個(gè)新項(xiàng)目，構(gòu)建一個(gè)新工具或進(jìn)行一些新分析時(shí)，就有人曾經(jīng)想到過(guò)該項(xiàng)目-或類似的東西。圍繞您的主題或選擇問(wèn)題進(jìn)行清晰定義的Google搜索通常會(huì)產(chǎn)生大量有用的博客文章，軟件包和Github信息庫(kù)，這些信息由聰明的付費(fèi)人員創(chuàng)建。

開發(fā)開源項(xiàng)目最困難的部分是它們是公共物品，每個(gè)人都從中受益，但是創(chuàng)作者很少能從作品提供的全部?jī)r(jià)值中獲得補(bǔ)償。真正好的作品通常是某個(gè)學(xué)位的副產(chǎn)品，直接由一筆贈(zèng)款提供資金，或者是由一家科技公司以善意的形式發(fā)布的，該公司可以負(fù)擔(dān)分享一些它認(rèn)為與醬汁無(wú)關(guān)的秘密（例如Apache Spark或Facebook的Prophet） ）。

以我在可再生能源方面的背景，我對(duì)將數(shù)據(jù)科學(xué)應(yīng)用于能源轉(zhuǎn)換，或者更具體地說(shuō)，是如何管理可再生能源發(fā)電并入電網(wǎng)特別感興趣。該領(lǐng)域中的一些常見問(wèn)題包括電力負(fù)荷預(yù)測(cè)，太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電預(yù)測(cè)，整體電力系統(tǒng)建模（以衡量整個(gè)電網(wǎng)的性能）和電池優(yōu)化模型（重要的是擁有智能系統(tǒng)來(lái)管理儲(chǔ)能解決方案以實(shí)現(xiàn)最大化可再生能源的好處）。在轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)科學(xué)的過(guò)程中，我偶然發(fā)現(xiàn)了其中一些項(xiàng)目，并希望分享一些。

電力基因組計(jì)劃

公用事業(yè)，項(xiàng)目開發(fā)商，倡導(dǎo)組織和其他電網(wǎng)利益相關(guān)者在工作中強(qiáng)烈需要電力系統(tǒng)建模。隨著風(fēng)能和太陽(yáng)能繼續(xù)搶占市場(chǎng)份額，我們需要了解如何規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)具有高比例的可變可再生能源的電網(wǎng)。這種初步分析稱為容量擴(kuò)展計(jì)劃，這對(duì)于某些利益相關(guān)者來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的障礙，因?yàn)樗ǔＰ枰罅抠Y源，復(fù)雜且耗時(shí)。顯然需要一種工具，以使資源受限的可再生能源倡導(dǎo)者能夠測(cè)試容量擴(kuò)展計(jì)劃并創(chuàng)建支持其觀點(diǎn)所需的數(shù)據(jù)。

專注于能源轉(zhuǎn)換對(duì)環(huán)境的影響的數(shù)據(jù)科學(xué)家Greg Schively正在使用贈(zèng)款創(chuàng)建“電力基因組計(jì)劃”。這個(gè)開源項(xiàng)目將允許用戶在美國(guó)的特定區(qū)域進(jìn)行磨練，并考慮到各種基本變量，例如現(xiàn)有發(fā)電成本，傳輸限制，預(yù)計(jì)燃料成本，負(fù)載曲線等。它還允許用戶通過(guò)集群生成，根據(jù)其特定項(xiàng)目進(jìn)行修改，以調(diào)整各種粒度級(jí)別的設(shè)置。

該項(xiàng)目目前面向#EnergyTwitter明星Jesse Jenkins的GenX項(xiàng)目，但很快將變得更加廣泛，使可再生能源倡導(dǎo)者或需要電力系統(tǒng)建模的任何人都可以利用這些工具來(lái)支持能源轉(zhuǎn)型。

鏈接：https：//github.com/gschivley/PowerGenome

電力系統(tǒng)優(yōu)化模型可用于探索未來(lái)能源系統(tǒng)中不同法規(guī)的成本和排放影響。運(yùn)行這些模型最困難的部分之一就是組裝所有數(shù)據(jù)。一個(gè)典型的模型將定義幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都需要以下數(shù)據(jù)：

• 所有現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)組（可能在每個(gè)區(qū)域內(nèi)分為幾個(gè)離散的群集）
• 區(qū)域之間的傳輸限制
• 每小時(shí)負(fù)荷概況（包括車輛和建筑物電氣化產(chǎn)生的新負(fù)荷）
• 每小時(shí)的風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電概況
• 新發(fā)電機(jī)組的成本估算

由于計(jì)算復(fù)雜性和運(yùn)行時(shí)間隨區(qū)域數(shù)量和生成單元群集的增加而增加，因此用戶可能只希望分解區(qū)域和生成單元，使其靠近主要關(guān)注區(qū)域。例如，一項(xiàng)針對(duì)新墨西哥州清潔電力法規(guī)的研究可能會(huì)將西北太平洋的多個(gè)州合并為一個(gè)地區(qū)，同時(shí)還將亞利桑那州的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組拆分為多個(gè)組。

PowerGenome的目標(biāo)是讓用戶在設(shè)置文件中進(jìn)行所有這些選擇，然后運(yùn)行一個(gè)腳本來(lái)生成電源系統(tǒng)模型的輸入文件。PowerGenome當(dāng)前為GenX生成輸入文件，我們希望在不久的將來(lái)擴(kuò)展到其他模型。

公用事業(yè)數(shù)據(jù)解放（PUDL）

所有數(shù)據(jù)科學(xué)家都知道，查找，組織和清除特定項(xiàng)目所需的數(shù)據(jù)非常耗時(shí)，并且通常是成功項(xiàng)目的最大障礙。對(duì)于能源行業(yè)來(lái)說(shuō)尤其如此，聯(lián)邦能源管理委員會(huì)（FERC），能源信息管理局（EIA）和許多其他組織在能源行業(yè)中發(fā)布了許多有用的數(shù)據(jù)，但格式和標(biāo)準(zhǔn)不同。

催化劑合作社（Catalyst Cooperative）是一小組由數(shù)據(jù)科學(xué)家和政策工作者組成的小組，由工人擁有的咨詢公司組織，已創(chuàng)建了公用事業(yè)數(shù)據(jù)解放（PUDL）項(xiàng)目來(lái)解決此問(wèn)題。用他們的話來(lái)說(shuō)，PUDL“ 通過(guò)清洗，標(biāo)準(zhǔn)化和交叉鏈接來(lái)自單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中不同來(lái)源的實(shí)用程序數(shù)據(jù)，獲取已經(jīng)公開可用的信息，并使之可公開使用?！?PUDL數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前包含有關(guān)燃料使用，發(fā)電混合，電廠運(yùn)行成本的數(shù)據(jù)，甚至包括環(huán)境保護(hù)署（EPA）的排放數(shù)據(jù)。該團(tuán)隊(duì)還著眼于添加幾個(gè)新的數(shù)據(jù)集。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)正在解決一個(gè)巨大的問(wèn)題：組織所有這些數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為機(jī)器可讀的格式。與Power Genome項(xiàng)目（使用PUDL）類似的精神，Catalyst合作社旨在降低能源系統(tǒng)分析的進(jìn)入壁壘，并使這些資源可供所有人使用。

鏈接：https：//github.com/catalyst-cooperative

pyiso

要求獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)批發(fā)電力市場(chǎng)并平衡不同地區(qū)的電網(wǎng)電力，它們必須以15個(gè)間隔發(fā)布負(fù)荷數(shù)據(jù)。但是，收集此數(shù)據(jù)需要不方便的Web抓取和下載CSV文件的混合。

WattTime是一個(gè)非營(yíng)利性組織，它收集實(shí)時(shí)ISO數(shù)據(jù)，并使電力消費(fèi)者能夠在電網(wǎng)中可再生能源百分比最高的時(shí)候使用能源。WattTime開源了PYISO庫(kù)，該庫(kù)為其API提供了強(qiáng)大的支持，使任何人都可以方便地訪問(wèn)歷史和實(shí)時(shí)負(fù)載以及生成數(shù)據(jù)。實(shí)際上，我使用該庫(kù)創(chuàng)建了Peaky Finders，這是NYISO（紐約ISO）的峰值負(fù)荷預(yù)測(cè)應(yīng)用程序，為我節(jié)省了很多時(shí)間和頭痛。

與PUDL相似，PYISO的創(chuàng)建者意識(shí)到有必要對(duì)實(shí)用程序和ISO需要發(fā)布的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。盡管年齡不大，但我發(fā)現(xiàn)創(chuàng)始人的播客集對(duì)學(xué)習(xí)項(xiàng)目背后的背景和原理很有幫助。

鏈接：https：//github.com/WattTime/pyiso

其他一些

其他值得提及的項(xiàng)目：

WindML

• 提供對(duì)風(fēng)能數(shù)據(jù)源的訪問(wèn)以進(jìn)行發(fā)電量預(yù)測(cè)和其他應(yīng)用
• 鏈接：https：//github.com/cigroup-ol/windml

虛擬圖書館

• 一個(gè)開源工具，可模擬光伏（太陽(yáng)能）能源系統(tǒng)的性能。
• 鏈接：https **: **//github.com/pvlib/pvlib-python

OSESMO

• 電池優(yōu)化建模是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)槟芰看鎯?chǔ)資源不斷增加，以最大限度地提高可再生能源的發(fā)電量-這是一個(gè)幫助入門的開源工具。
• 鏈接：https：//github.com/RyanCMann/OSESMO