《自然能源》发表的一项新研究发现，如果保护一小部分但关键的电线免受风暴破坏，则几乎可以完全避免由热带气旋引起的大规模停电。波茨坦气候影响研究所 (PIK) 的科学家开发了一种新方法，可用于识别这些关键线并提高系统的弹性。
他们基于美国墨西哥湾沿岸德克萨斯州电网的模型，分析揭示了大规模停电实际上是如何发生的以及如何预防。德克萨斯州的电网经常受到飓风和较弱的热带风暴的袭击，预计在全球变暖的情况下，这一风险将大幅增加。
“我们的分析首次展示了电网如何应对不断变化的风暴。通过模拟高压输电线路风引起的故障以及由此产生的级联停电的共同演化，我们发现了电网的哪些部分PIK 科学家兼研究作者弗兰克·赫尔曼 (Frank Hellmann) 表示：“这些网络的故障最为严重，因为它们的故障会产生连锁影响，导致严重停电。这似乎是网络本身的特性，而不是风暴的精确路径。”
科学家们以创新的时空方法将热带气旋风场演变模型与德克萨斯州电网的动态模型结合起来，使他们能够描述风暴引起的级联停电的演变。
“这是一项具有挑战性的任务，因为风暴和停电演变的时间尺度可能非常不同。通过结合 PIK 在基于事件的热带风暴和电网建模方面的专业知识，我们成功地确定了关键线路，这些线路的故障可能会引发大规模停电。”科学家 Mehrnaz Anvari 说道，他在 PIK 进行了这项研究，现在是弗劳恩霍夫算法和科学计算研究所“网络评估技术”组组长。
保护小部分电网，防止地区和城市发生重大梯级故障
“我们发现，某些线路的故障可能会引发影响整个地区或城市的大规模停电。地区或城市会发生一次重大级联故障，而不是逐渐发生。我们的研究表明，如果故障率低于 1%，则几乎完全可以避免此类级联故障。整个电网(德克萨斯州电网有 20 条线路)受到保护，免受风暴破坏，例如通过加固输电塔或使用地下电缆。”
研究作者、PIK 科学家克里斯蒂安·奥托 (Christian Otto) 表示：“通过这种方式，可以显着降低主要人口中心的停电风险。值得注意的是，保护同一小组相关线路适用于所有七次历史飓风。”
德克萨斯州的电力系统经常遭受飓风和较弱的热带风暴的影响，为深入研究这些复杂的影响和潜在的适应方案提供了完美的背景。
科学家们开发了一个模型来模拟风暴对德克萨斯州电网的损害，并研究了七个历史热带气旋中每一个的 10,000 个潜在损害的实现，包括主要飓风哈维(2017 年)和艾克(2008 年)。他们的方法使他们能够重现观察到的供应故障。
“热带气旋是最具破坏性的极端天气事件之一。预计最强烈风暴的峰值风速会随着全球变暖而增加，除非我们做出相应的调整，否则这些风暴造成的损害可能会增加。我们的新方法为电网运营商提供了一个重要的工具来确定有效的适应方案，并可以帮助我们的基础设施网络适应新的气候现实。”PIK 科学家兼“转型路径”研究部负责人 Katja Frieler 说道。
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