Các quốc gia bao gồm New York, đã cam kết sản xuất 100% điện sạch vào năm 2040, đang sử dụng dữ liệu công nghệ, môi trường và kinh tế để xác định chính sách và lựa chọn đầu tư tốt nhất cho việc tích hợp thêm năng lượng tái tạo vào lưới điện. Nhưng từ góc độ tính toán, thách thức lập mô hình là rất lớn.

Việc lập kế hoạch với độ phân giải cao như vậy có thể đạt được bằng cách sử dụng mô hình "tối ưu hóa đa quy mô, từ dưới lên" kết hợp với học máy. Nghiên cứu được đăng trên tạp chí ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nghiên cứu của You năm 2019 cho thấy cách mô hình hóa có thể giúp định hướng các mục tiêu năng lượng dài hạn của New York. Nhưng việc lập mô hình cung và cầu năng lượng hàng năm không giải thích được sự gia tăng đột biến về nhu cầu xảy ra hàng giờ. Thời tiết bất ổn của New York khiến nhu cầu điện và năng lượng không liên tục từ các nguồn như gió và mặt trời thay đổi.

Để minh họa khung chuyển đổi năng lượng mới các nhà nghiên cứu đã đưa ra các nghiên cứu điển hình về quá trình khử cacbon điện ở New York, tối ưu hóa việc lập kế hoạch công suất hàng năm và hoạt động của hệ thống hàng giờ, đồng thời kết hợp dữ liệu từ công nghệ, công suất và tuổi của các cơ sở sản xuất và lưu trữ điện cả nước.

Trong một nghiên cứu điển hình, đề xuất mở rộng khả năng lưu trữ điện ở New York, mô hình chuyển đổi chỉ ra rằng tổng công suất phát điện cao hơn 39% so với một trường hợp khác mà không có kho lưu trữ mở rộng. Nếu nhà nước quyết định không mở rộng lưu trữ điện, nó sẽ yêu cầu thêm 200% công suất phát điện dựa trên năng lượng không liên tục.

Các mô phỏng chi tiết hàng giờ chỉ ra rằng gió, thủy điện và năng lượng mặt trời ngoài khơi là những nguồn năng lượng tối ưu vào năm 2040, nhưng nếu không thể mở rộng khả năng lưu trữ điện lên gấp 10 lần, thì các lựa chọn năng lượng mặt trời sẽ phải được thay thế bằng hạt nhân để tạo ra một nguồn điện đáng tin cậy.

ctngoc