智利绿色能源的未来由开放数据分析驱动

开源软件和开放数据在实施智利长期能源规划中发挥着关键作用，有助于确定如何从开发中获得最大价值，最大限度地减少其影响，并减少总体开发需求。

在过去两年中，我们公司与 智利天主教大学全球变化中心 合作，一直致力于设计、构建和测试一个框架，以支持智利 能源部 的政策评估和区域水电规划活动。开源软件和开放数据在这个框架中发挥着关键作用，但在我解释如何做到这一点之前，我需要总结一下背景情况。

^{智利艾森地区，卡雷拉将军湖畔的巴伊亚穆尔塔附近}

清洁、可再生、廉价且美观

智利政府最近批准了能源部的 2050 年新能源政策。这项政策解决了五个关键战略问题

• 供应的安全性和质量
• 能源作为发展的驱动力
• 与环境相容的能源
• 能源效率和教育
• 能源政策的后续和审查流程

该政策要求水电在提供基础负荷方面发挥重要作用，并辅以风能和太阳能。所有这些发电技术在智利的能源结构中已经很重要，但目前仍然依赖热电厂（以化石燃料为燃料），我们必须在现在到 2050 年之间逐步摆脱对热电厂的依赖。

当前的能源结构造成了一些问题，新政策必须解决这些问题才能取得成功。存在一些奇怪的不对称性——例如，在发电项目附近找到最高的消费者电价并不罕见，因为这些邻居只能获得首先被送到主干网，然后返回到社区的能源，这使得能源成本很高。能源生产和输送项目经常会产生不利的局部影响，例如降低景观的美学质量，从而对房产价值产生不利影响。

能源部希望建立一种规划和评估能力，以找到已经反映政策和法规的开发模式，同时减少这些开发模式对其他土地利用造成的足迹。我们的合作伙伴关系承担了这项研究的第一阶段，确定并描述了智利“水力区域”（从智利中部的圣地亚哥延伸到更南部的蒙特港，距离约为 1,000 公里）的水电潜力和其他土地利用价值。完成这项研究后，能源部继续进行了两项进一步的研究，将该区域划分为北部和南部两部分；我们的合作伙伴关系负责北部地区，而 智利大学 的一个团队负责南部地区。这些研究的目的是更精细地了解水电潜力和其他景观价值之间的相互作用。

我们实际上做了什么？

首先，我们扩展并采用了 高保护价值方法，作为衡量景观价值的一种方法。具体而言，我们研究了河流生态系统、陆地生态系统、社会生存需求、土著和非土著文化结构以及土地的其他生产性用途。

然后，我们使用公开可用的（开放）数据集，确定了总共 45 个“objetos de valoración”（价值评估对象）或 OdV，例如濒危河流物种、自然状态的景观单元和土著社区的存在，在某些情况下，在重要数据不可用的情况下，例如溪流中是否存在鱼类，我们进行了实地考察。我们开发了一个空间数据库，可以支持识别这些 OdV 存在的地点和属性。

我们的河流生态学团队根据河流的统一片段（称为河段）对河流属性进行了分类。计算这些 OdV 所需的所有非河流属性已经存在。

我们考虑使用 PostGIS 空间数据库扩展器用于 PostgreSQL 对象关系数据库。但是，我们认为客户和其他潜在用户会更习惯于接收和使用 Shapefile 格式的数据，Shapefile 是一种或多或少开放的格式，可在许多地理信息系统中使用。

^{我们的项目团队评估的三个北部流域。}

^{CC BY-SA 4.0 数据来自 OpenStreetMap 和智利公共工程部}

我们已经拥有研究区域中每个潜在水电项目的引水点和回水点，也采用 Shapefile 格式，因此我们将这些点链接到河段，并使用开源 ogr2ogr、QGIS 和 shell 脚本，将所有河段定向为从上游点开始到下游点结束。

到那时，我们已经决定分析单位将是项目，因此原则上我们可以组装与引水点和回水点相关的所有河段。并且由于所有河流 OdV 都已经在河段上，我们认为合乎逻辑的做法是将非河流 OdV 转移到相同的河段上。因此，例如，流经国家公园或附近的土著社区的河流可以“接收”这些 OdV 的存在。我的一位喜欢使用（咳嗽咳嗽）闭源 GIS 的同事使用该工具将非河流 OdV 转移到河段。但我们本可以使用 QGIS。

在这一点上，我们在河段上拥有了所有 OdV，无论是河流的还是其他的，现在是时候将这些河段分组到项目中了。这需要相对繁重的脚本编写，为此我们选择了开源 Groovy 编程语言、开源 GeoScript-Groovy 空间扩展和开源 OpenCSV 来读取和写入可用于 QGIS 或 LibreOffice Calc 的文件。我有没有提到我真的很喜欢 Groovy，并且 GeoScript 提供了一种可爱的 groovy 方式来“处理空间事物”？耶！

最后，我们得到了一个 CSV 格式的文件，其中包含三列：项目标识符、项目的兆瓦水电潜力以及与项目相关河段相关的 OdV 总值。为了选择“最佳”项目，我们采用了 RosettaCode 上的 0-1 背包代码。看看那个，11 行 groovy 代码实现了 0-1 背包问题的动态规划解决方案。简直太棒了！

有了所有这些零散的东西——主要是开源和开放数据——我们可以在一系列不同的场景中测试该框架。我们学到的一个非常有趣的事情是，水电潜力非常集中，并且有可能在仅与 5% 或更少的其他景观价值互动的情况下产生可观的电力。我相信这是我们工作最深刻的成果之一：这里存在一种效率，旨在从给定的开发量中获得最大价值，从而减少总体开发和影响，进而为包容性创造更好的机会。

而且，由于该框架由开源组件构成，因此其他人没有理由不能使用它来解决他们自己的资源分配问题。