07/04/2024
0Площадь, ежегодно сгоравшая от лесных пожаров в США с 1983 по 2021 год
Новый метод может помочь избежать отключений электроэнергии в целях общественной безопасности в пожароопасных климатических условиях.
Согласно новому исследованию, проведенному исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, включающим вклад исследователя Мичиганского университета, в засушливую и ветреную погоду перенаправление потоков электроэнергии через уязвимые части энергосистемы может снизить вероятность возникновения лесных пожаров.
Площадь территорий в Соединенных Штатах, сожженных лесными пожарами, увеличивается каждый год, начиная с 1980-х годов, и эта тенденция продолжится только в более теплых и засушливых условиях .
Многие лесные пожары возникают в результате деятельности человека, и иногда в этом виноваты энергосистемы. В сухую и ветреную погоду большие потоки энергии, проходящие по воздушным линиям, могут вызвать искры, которые приводят к пожару. В свою очередь, лесные пожары могут нанести ущерб энергосистемам. В период с 2000 по 2016 год лесные пожары в Калифорнии нанесли ущерб системам передачи и распределения электроэнергии на сумму 700 миллионов долларов.
В 2019 году некоторые коммунальные компании Калифорнии начали осуществлять «отключение электроэнергии в целях общественной безопасности» в определенных районах, чтобы снизить риск пожаров, вызванных электрической инфраструктурой.
«Жителям Калифорнии пришлось выбирать между электричеством и жизнью без лесных пожаров», — сказал Жуйвэй Цзян, доцент кафедры промышленного и эксплуатационного инжиниринга в UM и соавтор статьи. «В то время, когда наша работа, игры и даже транспорт зависят от электричества, это чрезвычайно разрушительный компромисс для жителей».
Предыдущие усилия по решению этой проблемы были сосредоточены на оптимизации выбранных участков сети, которые должны быть обесточены в схеме отключения электроэнергии.
«Неблагоприятные погодные условия, которые могут привести к лесным пожарам, могут стать более частыми, и полное отключение электроэнергии не должно быть единственной альтернативой для борьбы с ними», — сказал Александр Морейра, научный сотрудник Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и ведущий автор исследования.
«Наша методология направлена на улучшение процесса принятия решений в работе энергосистем , чтобы помочь коммунальным предприятиям продолжать обслуживать клиентов, одновременно снижая риск возгорания лесных пожаров».
В исследовании, недавно опубликованном в журнале IEEE Transactions on Power Systems , предлагается новая модель оптимизации, способная определять изменения топологии сети — или сдвиги в маршруте потока электроэнергии — для снижения уровня потоков мощности через уязвимые области энергосистемы и снижения вероятности возгорания лесных пожаров.
В модели используется структура неопределенности, зависящая от решений, в которой определенный выбор может сделать результаты более или менее вероятными. В этом случае модель оптимизации оценивает, как различные решения по эксплуатации энергосистемы влияют на вероятность отказа линии электропередачи из-за потенциального возгорания лесного пожара.
Результаты показывают, что, уменьшая поток энергии через районы, где наиболее вероятно возникновение лесных пожаров, операторы энергосистем могут снизить риск отказа линии, продолжая при этом поставлять электроэнергию.
В дальнейшем коммунальные компании могли бы применять эти результаты — например, изменяя топологию распределительных сетей — перед сезоном сухой и ветреной погоды.
«Выполнение этих минимальных изменений в существующей электроэнергетической инфраструктуре может значительно снизить риск возникновения лесных пожаров и избежать дорогостоящего ущерба», — сказал Цзян.
Будущие исследования, направленные на определение того, где больше всего необходима модернизация сегментов линий с коммутационными устройствами, могут повысить гибкость работы энергосистемы, помогая справляться с более частыми и широко распространенными лесными пожарами.
Дополнительная информация: Александр Морейра и др., Эксплуатация распределительной системы в климатических условиях, подверженных лесным пожарам, в условиях неопределенности доступности линий, зависящей от принятия решений, Транзакции IEEE в энергосистемах (2024). DOI: 10.1109/TPWRS.2024.3353593
