可持续能源供应需要扩大电网。然而，新线路也可能导致网络不像预期的那样更加稳定，而是更加不稳定。这种现象被称为布雷斯悖论。一个国际团队，也包括卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员，现在首次详细模拟了电网，在更大范围内进行了演示，并开发了一种预测工具。它旨在帮助网络运营商做出决策。研究人员在《自然通讯》杂志上报道。（DOI:10.1038/s41467-022-32917-6）
能源系统的可持续转型需要扩大电网，以便整合可再生能源和远距离输送电力。这一扩张需要大量投资，旨在使网络更加稳定。然而，通过升级现有线路或增加新线路，电网也可能不会变得更稳定，而是更不稳定，并发生停电。我们谈论的是勇敢悖论。这意味着，一个额外的选择而不是改进会导致整体情况恶化，”KIT自动化和应用计算机科学研究所复杂系统数据驱动分析（DRACOS）研究小组负责人Benjamin Schäfer博士说。
这一现象是以德国数学家迪特里希·布莱斯（Dietrich Braess）的名字命名的，他首次对道路运输网络进行了讨论：在某些条件下，修建新道路可以延长所有道路使用者的驾驶时间。这种效应已经在运输系统中观察到，并在生物系统中进行了讨论，但到目前为止，仅在理论上对电网进行了预测，并在很小的范围内进行了介绍。
研究人员模拟德国电网，包括计划扩建
Schäfer的研究人员现在首次详细模拟了电网中的这种现象，并在更大范围内进行了演示。他们对德国电网进行了模拟，包括计划的增容和扩建。在一个展示交流电网中Braess佯谬的实验室装置中，研究人员在模拟和实验中观察到了这种现象。一个重要方面是考虑循环流动。因为这些对理解布雷斯悖论至关重要：例如，通过降低电阻，线路得到改善，然后可以承载更多电流。由于守恒定律，因此存在一种新的循环流动，在某些线路中流动更多，“当已经负载很重的线路现在必须承载更大的电流时，这就成了一个问题，线路过载，必须关闭。这会使网络更加不稳定，在最坏的情况下，会发生故障。”
直观的理解有助于快速决策
大多数电网都有足够的备用容量来承受布雷斯悖论。在新建线路和运营期间，网络运营商会检查所有可能的情况。然而，如果必须在短时间内做出决定，例如关闭管道或推迟发电厂性能，时间并不总是足以计算所有情况。然后需要直观地了解循环流，以评估当Braess悖论发生并迅速做出正确决策时“因此，科学家与一个国际和跨学科团队一起开发了一种预测工具，帮助网络运营商在决策中考虑到Braess悖论。研究结果现在使人们能够从理论上理解Braess悖谬，并提供了实际指导，以帮助他们做出更好的决策。Schäfer说，应该以有意义的方式扩大网络，并支持网络的稳定性。
