Кембридж и вузы Гонконга выпустили открытый набор для моделирования нагрузки жары на энергосети Европы

Исследователи из Кембриджского университета, Городского университета Гонконга и Китайского университета Гонконга (Шэньчжэнь) смоделировали, как волны жары влияют на выработку и доставку электроэнергии в Западной Европе. По данным cam.ac.uk, результаты опубликованы в Nature Energy, а команда выпустила то, что называет первым открытым набором инструментов для операторов сетей, позволяющим оценить уязвимости к жаре cam.ac.ukcam.ac.ukcam.ac.ukОткрыть источник ↗. Работа опирается на волны жары 2019, 2022 и 2024 годов и охватывает Испанию, Португалию, Францию, Италию, Германию, Бельгию, Нидерланды и Великобританию.

Как жара нагружает генерацию и линии

Жара повышает спрос на охлаждение и увеличивает потребление электричества. Одновременно предложение падает: солнечные панели теряют эффективность, а обычные и атомные станции снижают выработку, чтобы не перегреваться. Антициклоны, приносящие жару, часто приносят и слабый ветер, поэтому ветряные станции тоже вырабатывают меньше. Нагрузку на линии электропередачи приходится снижать, чтобы они не достигли температурного предела, а провисая в жару, они чаще выходят из строя.

Вместе эти эффекты могут привести к узким местам в снабжении и к отключению нагрузки, то есть намеренным отключениям потребителей для снижения спроса. По словам авторов, обычные модели описывают лишь часть картины и требуют больших вычислительных затрат, поэтому они разработали собственные алгоритмы с меньшей вычислительной нагрузкой. Ведущий автор Эньмин Лян отметил, что совместный учёт роста спроса, снижения мощности генераторов и пропускной способности сетей выявляет скрытые зоны дефицита, которые существующие методы не находят.

Результаты, допущения и набор инструментов

В симуляциях Франция, Испания и Италия сильнее подвержены риску дефицита и отключения нагрузки cam.ac.ukcam.ac.ukcam.ac.ukОткрыть источник ↗. Германия и Великобритания остались сравнительно устойчивыми, хотя и у них риск отказа растёт по мере усиления жары и пиков спроса. По пересказу scinexx, смоделированная доля непокрытого спроса во Франции в среднем составила 0,45 процента, а на некоторых самых горячих участках линий в Испании пропускная способность падала почти до половины номинальной.

Выводы исходят из умеренного ежегодного роста спроса в ближайшие пять лет и не учитывают рост строительства дата-центров. Кроме того, предполагается, что к началу жары существующие накопители полностью заряжены. Даже при этом, как заявил соавтор-корреспондент Минхуа Чэнь, имеющихся накопителей недостаточно, чтобы избежать отключений. Помощь соседних стран в ряде случаев работает, но не всегда надёжна: она зависит от свободных мощностей и достаточных линий передачи.

Авторы рекомендуют строить накопители вблизи районов с высоким спросом, модернизировать линии для передачи большей мощности при высоких температурах и наносить на провода охлаждающее отражающее покрытие. Наборы данных, алгоритмы и исходный код доступны для загрузки как набор HEAT-Analysis: оператор вводит собственные данные об инфраструктуре и проверяет варианты решений. Среди ограничений авторы называют неопределённость прогнозов климата и спроса и невысокое разрешение открытых данных о сетях.