Моделирование блэкаутов проверили на примере электросетей Северной Америки

Сбои в относительно небольшой части электрической сети могут привести к каскадным авариям и выводу из строя существенной части всей энергосети. Американские исследователи обнаружили это после крупномасштабного компьютерного моделирования на основе реальных данных о сетях Северной Америки, собранных в предыдущие годы, исследование опубликовано в Science.

Каскадные аварии случаются в разных областях, основанных на использовании сетевой структуры, но особенно заметны и опасны в электросетях. При отключении элемента сети оставшаяся нагрузка перебрасывается на соседние с ним элементы. В некоторых случаях нагрузка может оказаться критической и для них, в результате чего процесс может перерасти из локального отключения в быстро распространяющуюся крупномасштабную аварию, оставляющую без электроснабжения целый регион.

Исследовательская группа под руководством Ян Ян (Yang Yang) из Северо-Восточного университета США провела моделирование такого процесса на примере электрической сети на территории США и южной части Канады. Она состоит из трех отдельных компонентов: Техасская, Восточная и Западная сети. Для исследования они взяли данные Федеральной комиссия по регулированию в области энергетики США, отражающие состояние компонентов сети за период с 2008 по 2013 год, в том числе и данные об уровнях выработки и потребления энергии.

На основе реальной карты ученые создали модельную, в которой расстояния между компонентами сети были изменены для выравнивания ее плотности. Исследователи симулировали пертурбации в сети и убирали часть соединений между ее элементами. В результате они выяснили, что каскадные аварии происходили после первичных ошибок в 10,8 процентах соединений. Также они выяснили, что связи между компонентами с более высокой сердцевинностью (параметр, отражающий связность элемента с другими элементами сети) более уязвимы для начала каскадной аварии.

Недавно Nissan запустил совместно с энергетическими компаниями пилотный проект, который позволяет подключать аккумулятор электромобиля в сеть и таким образом балансировать нагрузку в ней. А в 2015 году исследователи предложили использовать данные об активности абонентов сотовой сети для проектирования системы электроснабжения в Сенегале, в котором уровень покрытия сотовой сети гораздо выше чем электросети.

Григорий Копиев