横跨国家和大陆的输电网络电网正处于压力之下，极端天气事件和不稳定的能源需求常常把这个系统推向崩溃的边缘。瑞士科学家通过分析欧洲大面积停电情况发现，尽管这些高影响事件非常具有破坏性，但引发整个系统多米诺骨牌效应的轻微电力中断带来的影响却经常被忽视。研究表明在13小时内恢复电力可减少由级联事故造成的高达52%的电力损失。相关研究近日发表于《焦耳》杂志。

“想象一下多米诺骨牌，当它们相隔很远时，触发一块牌就不会引起连锁反应，因为它无法触碰到下一块牌。我们希望电力系统也能以这种轻松的方式运行。”论文通讯作者、苏黎世联邦理工学院的Giovanni Sansavini说，“像风暴或黑客攻击这样的触发事件总是会发生。但我们可以了解电力系统是如何运作的，并调整网格的距离，以减轻级联事件的风险。”

研究小组利用欧洲478起停电事件和意大利14557起停电事件的数十年数据，以便确定电力故障的原因，识别早期预警信号，并提高电力系统的恢复能力。他们发现，连锁事件是整个欧洲大陆停电的主要原因，造成了91%的电力损失和89%的恢复耗时。虽然天气事件（通常会损坏电力线）是级联事件最常见的起因，但源于不稳定电网条件的事件是最具破坏性的。此外，操作中的人为错误虽然很少，但也会产生非常明显的影响。调查结果强调了识别早期预警信号和业务培训的重要性。

通过梳理意大利的数据，研究人员发现了一种与停电有关的模式。当电力需求达到电网最大容量的80%、风速达到50公里/小时，电网故障的发生就会激增。如果这些迹象可以被证实为早期预警信号，运营商就可以制定策略来降低电力系统故障的风险。

“早期预警信号是在系统中建立弹性的成本较低的方法。”Sansavini说，“因为一旦检测到，你就可以激活系统中的一些缓冲区。”

当电力故障确实发生时，较小的事件往往需要更长的时间来修复，因为影响较大的事件会被优先处理。这种持续时间的延长削弱了电力系统，使其容易受到进一步的威胁，从而加剧了损害。研究人员发现，在13小时内恢复电力系统可以将系统平均暴露在级联事件中的时间减少95%，从而避免高达52%的级联功率损失。这表明13小时是系统操作员恢复电力的黄金窗口。

接下来，研究人员计划根据对级联故障的发现构建一个模型。该模型将允许对电网进行风险评估，并审查其脆弱性。“我们希望，通过这个模型，可以模拟这种连锁反应，以便阻止它。没有任何系统运营商能够单独赢得这场战斗，我们需要合作和全系统评估。”Sansavini说。

相关论文信息：

http://doi.org/10.1016/j.joule.2023.09.005