多样性可以防止大型电网出现故障0叶明子

多样性可以防止大型电网出现故障

德克萨斯州最近的停电事件引起了人们对其电网与美国其他地区分离的关注。

虽然目前尚不清楚与国家电网其他部分的整合是否会完全消除滚动停电的必要性，但该州无力进口大量电力是停电的决定性因素。

较大的电力网拥有特权，但也有危险，研究人员在美国西北大学都希望地址，加快整合和改善系统

在较大的网格中，一个明显的挑战是，故障可能会进一步传播，例如在德克萨斯州，跨州界。另一个是，所有发电机都必须保持与公共频率同步，以便传输能量。美国由三个“独立的”电网服务：东部互连，西部互连和德克萨斯互连，仅通过直流电力线互连。区域内频率的任何持续偏差都可能导致中断。

结果，研究人员正在寻找通过减轻发电机频率偏差的方法来稳定电网的方法。

西北地区的新研究表明，与某些人的假设相反，电网异质性具有稳定性的好处。由西北物理学家阿迪尔森·莫特领导的一个研究小组考察了美国和欧洲的几个电网，最近报告说，工作在不同频率上的发电机在受到“断路器”以不同速率衰减时，比周围的发电机更快地恢复其正常状态。

该论文于3月5日发表在《自然通讯》杂志上。

莫特是温伯格文理学院物理与天文学系的Charles E.和Emma H. Morrison教授。他的研究重点是复杂系统和网络中的非线性现象。

Motter将电网与合唱团进行了比较：“有点像没有导体的合唱团。发电机必须听别人说话并同步说话。它们会相互反应并响应彼此的频率。”

听一个狂暴的频率，结果可能是失败的。给定系统的相互联系，故障可能会在整个网络中传播。从历史上看，通过使用主动控制器可以防止这些故障。但是，故障通常是由控制和设备错误引起的。这表明需要在系统设计中建立额外的稳定性。为了实现这一目标，团队研究了利用网格的自然异质性。

当发电机的频率从同步状态移开时，它们可能会摆动很长一段时间，甚至变得更加不稳定。为了减轻这些波动，他们想出了一些类似于门机构的方法，该机构用于最快地关闭门，但不会发生撞击。

莫特说：“从数学上讲，在发电机中衰减频率偏差的问题类似于对门进行最佳阻尼以使其最快关闭的问题，这在单门情况下是已知的解决方案。” “但是在这个比喻中，这不是一个单一的门。如果您可以将门想象成是发电机，那么它是由许多相互连接的门组成的网络。”

当产生“最佳阻尼”效果时，他们发现，以使每个发电机适当地彼此不同的方式来阻尼发电机，而不是使每个阻尼器都相同，可以进一步优化其尽可能快地同步至相同频率的能力。也就是说，通过网络进行适当的异构阻尼可以提高团队研究的电网稳定性。

当开发人员致力于优化技术并考虑进一步集成现在分离的网络时，这一发现可能会对未来的网格设计产生影响。

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