可持續(xù)能源供應(yīng)需要擴(kuò)大電網(wǎng)。然而，新線路也可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不像預(yù)期的那樣更加穩(wěn)定，而是更加不穩(wěn)定。這種現(xiàn)象被稱為布雷斯悖論。一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)，也包括卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的研究人員，現(xiàn)在首次詳細(xì)模擬了電網(wǎng)，在更大范圍內(nèi)進(jìn)行了演示，并開發(fā)了一種預(yù)測工具。它旨在幫助網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商做出決策。研究人員在《自然通訊》雜志上報(bào)道。（DOI:10.1038/s41467-022-32917-6）
能源系統(tǒng)的可持續(xù)轉(zhuǎn)型需要擴(kuò)大電網(wǎng)，以便整合可再生能源和遠(yuǎn)距離輸送電力。這一擴(kuò)張需要大量投資，旨在使網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定。然而，通過升級現(xiàn)有線路或增加新線路，電網(wǎng)也可能不會(huì)變得更穩(wěn)定，而是更不穩(wěn)定，并發(fā)生停電。我們談?wù)摰氖怯赂毅Ｕ摗＿@意味著，一個(gè)額外的選擇而不是改進(jìn)會(huì)導(dǎo)致整體情況惡化，”KIT自動(dòng)化和應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)研究所復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)分析（DRACOS）研究小組負(fù)責(zé)人Benjamin Sch?fer博士說。
這一現(xiàn)象是以德國數(shù)學(xué)家迪特里?！げ既R斯（Dietrich Braess）的名字命名的，他首次對道路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了討論：在某些條件下，修建新道路可以延長所有道路使用者的駕駛時(shí)間。這種效應(yīng)已經(jīng)在運(yùn)輸系統(tǒng)中觀察到，并在生物系統(tǒng)中進(jìn)行了討論，但到目前為止，僅在理論上對電網(wǎng)進(jìn)行了預(yù)測，并在很小的范圍內(nèi)進(jìn)行了介紹。
研究人員模擬德國電網(wǎng)，包括計(jì)劃擴(kuò)建
Sch?fer的研究人員現(xiàn)在首次詳細(xì)模擬了電網(wǎng)中的這種現(xiàn)象，并在更大范圍內(nèi)進(jìn)行了演示。他們對德國電網(wǎng)進(jìn)行了模擬，包括計(jì)劃的增容和擴(kuò)建。在一個(gè)展示交流電網(wǎng)中Braess佯謬的實(shí)驗(yàn)室裝置中，研究人員在模擬和實(shí)驗(yàn)中觀察到了這種現(xiàn)象。一個(gè)重要方面是考慮循環(huán)流動(dòng)。因?yàn)檫@些對理解布雷斯悖論至關(guān)重要：例如，通過降低電阻，線路得到改善，然后可以承載更多電流。由于守恒定律，因此存在一種新的循環(huán)流動(dòng)，在某些線路中流動(dòng)更多，“當(dāng)已經(jīng)負(fù)載很重的線路現(xiàn)在必須承載更大的電流時(shí)，這就成了一個(gè)問題，線路過載，必須關(guān)閉。這會(huì)使網(wǎng)絡(luò)更加不穩(wěn)定，在最壞的情況下，會(huì)發(fā)生故障?！?br/>
直觀的理解有助于快速?zèng)Q策
大多數(shù)電網(wǎng)都有足夠的備用容量來承受布雷斯悖論。在新建線路和運(yùn)營期間，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商會(huì)檢查所有可能的情況。然而，如果必須在短時(shí)間內(nèi)做出決定，例如關(guān)閉管道或推遲發(fā)電廠性能，時(shí)間并不總是足以計(jì)算所有情況。然后需要直觀地了解循環(huán)流，以評估當(dāng)Braess悖論發(fā)生并迅速做出正確決策時(shí)“因此，科學(xué)家與一個(gè)國際和跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)一起開發(fā)了一種預(yù)測工具，幫助網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商在決策中考慮到Braess悖論。研究結(jié)果現(xiàn)在使人們能夠從理論上理解Braess悖謬，并提供了實(shí)際指導(dǎo)，以幫助他們做出更好的決策。Sch?fer說，應(yīng)該以有意義的方式擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)，并支持網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。
