科技：未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展

導(dǎo)語(yǔ)：在從道路布雷斯悖論已知的分析的過(guò)程中首次發(fā)現(xiàn)也適用于高壓電網(wǎng)和顯著影響振蕩網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)。“對(duì)于舊電網(wǎng)而言，悖論不是問(wèn)題，因?yàn)閬?lái)自大型發(fā)電廠的電力在很多方向上傳播。然而，在一個(gè)擁有數(shù)百個(gè)圓圈和鏈接的現(xiàn)代化，廣泛分布的分散式網(wǎng)絡(luò)中，它變得非常重要，“Witthaut解釋道。與人們直觀地預(yù)期的相反，增加新的電力線路會(huì)使網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致電力供應(yīng)不穩(wěn)定，就像新建的道路可能導(dǎo)致更多的擁堵和更長(zhǎng)的旅行時(shí)間一樣。

新的電源線必須要建，但必然在未來(lái)幾年風(fēng)電場(chǎng)，光伏發(fā)電和沼氣廠的流輸送到電網(wǎng)，這將逐步取代傳統(tǒng)的煤炭，天然氣和核電站的未來(lái)。更深入地了解能源供應(yīng)動(dòng)態(tài)的集體機(jī)制可能有助于在未來(lái)控制和優(yōu)化它們。為了更接近這一目標(biāo)，馬克斯普朗克研究所分析了不同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的穩(wěn)定性和穩(wěn)健性。

穩(wěn)定性描述了系統(tǒng)如何處理來(lái)自外部的動(dòng)態(tài)變化，例如當(dāng)風(fēng)減弱或大型消費(fèi)者從電網(wǎng)釋放意外電壓時(shí)。另一方面，魯棒性表明結(jié)構(gòu)擾動(dòng)（即系統(tǒng)內(nèi)的誤差）如何影響系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。內(nèi)部故障例如是由于發(fā)電廠或電力線的故障，如Conneforde線路的情況。

通過(guò)他們的分析，哥廷根可以證明，與許多評(píng)論家所擔(dān)心的不同，分散的網(wǎng)絡(luò)不容易停電。實(shí)際上，許多小型而不是較小的生產(chǎn)商可以使電源更加穩(wěn)健，因?yàn)榘l(fā)電廠或電力線的故障在細(xì)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中并沒(méi)有那么多。

此外，未來(lái)的電網(wǎng)是否可能甚至通過(guò)自組織的基本原則來(lái)調(diào)節(jié)自己，以便它可以說(shuō)總能找到自己的節(jié)奏？Timme還想與他的團(tuán)隊(duì)一起追求這個(gè)問(wèn)題，在更好地理解動(dòng)態(tài)反饋效應(yīng)的幫助下，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可能不再需要自己補(bǔ)償波動(dòng)和故障，網(wǎng)絡(luò)將自動(dòng)更高效。

但是，只有新的供應(yīng)線不阻止電流。如果線路笨拙地連接到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，則可能沒(méi)有任何同步狀態(tài)將電流的振蕩帶入共模。然后網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有機(jī)會(huì)適應(yīng)穩(wěn)定的節(jié)奏。“在可再生能源份額的增長(zhǎng)到布雷斯悖論因此，鑒于必需電力網(wǎng)絡(luò)未來(lái)的擴(kuò)張有，” Timme說(shuō)，因?yàn)榉怄i的現(xiàn)象在各個(gè)電網(wǎng)的數(shù)值模擬出現(xiàn)了一次又一次。

“我們的研究結(jié)果已經(jīng)為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行提供了重要線索，”物理學(xué)家肯定。在接下來(lái)的步驟中，工作組網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)不僅檢查來(lái)自朝著更加分散化的結(jié)構(gòu)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換過(guò)程中，還要考察在分布式網(wǎng)絡(luò)是多么脆弱響應(yīng)斷電，當(dāng)電源波動(dòng)。這些發(fā)現(xiàn)將使科學(xué)家能夠與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商合作，為網(wǎng)絡(luò)控制問(wèn)題找到具體的解決方案，并制定戰(zhàn)略，使電力供應(yīng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠。