纽约州立大学宾厄姆顿大学的一位教授将领导一个研究小组，该小组最近获得了国家科学基金会的120 万美元资助，以探索可能导致停电的故障。
一百多年来，电网主要依靠大型发电机沿着输电线向远近的地方提供交流电。数千台发电机通过电网同步，以在出现问题时提供稳定性。
随着火力发电厂的退役和更多可再生能源并入电网，保持可靠性至关重要，否则很多人将被蒙在鼓里。
宾厄姆顿大学 副教授 Ziang“John”Zhang 将领导一个研究小组，该小组最近获得了 国家科学基金会 120 万美元的资助， 以探索可能导致停电的故障。他的合作者包括 Hsiao-Dong Jiang 教授(康奈尔大学)、Beibei Ren 副教授(德克萨斯理工大学)、Qing-Chang Zhu 教授(伊利诺伊理工学院)和 Thai Thanh Nguyen(纽约电力局)。
托马斯·J·沃森工程与应用科学学院电气 系教员张说：“当前电力系统的动态主要由同步发电机主导，这些发电机重达数吨，每台输出功率达数百兆瓦。” 和计算机工程。
“如果出现故障，就会对电网产生干扰，但这些干扰通常会被同步发电机的旋转质量吸收。电力系统工程根据这些发电机的机电动力学设计了多道防线。”
研究人员然而，基于逆变器的资源(例如太阳能、风能和存储)将不同形式的能源转换为电力的方式根本不同，使得电网更容易受到干扰。系统条件可能会迅速变化，使电力系统运营商更难做出反应和解决问题，并且存在太多的变量和不确定性，需要可靠地管理。
“一种方法是对整个系统进行数值模拟，这是一项非常繁琐的工作，”张说。“比如在纽约，我们不仅需要模拟纽约系统，还需要模拟纽约周边的系统，而且每个系统都有自己的动态。我们正在一步步求解一大组非线性微分方程。而且这非常耗时，因为我们不知道故障会发生在哪里，所以我们必须每隔几分钟评估数千个应急案例。
“在这个项目中，我们提出了一种基于能量函数的方法，它可以告诉我们具有许多基于逆变器的资源的电力系统的稳定性边界。目标是在不运行数值模拟的情况下表征电网的稳定区域。”
张的团队包括电力系统(就像他一样)和电力电子方面的专家，他们开发用于将可再生资源连接到电网的逆变器。从外部来看，这两个方面可能被视为相同——他们都是“权力人物”——但他们在生成过程中扮演着截然不同的角色。
“打个比方，他们是设计车辆的人，而我们电力系统工程师设计的是交通系统。有重叠，但我们不经常交谈，”张说。“这个项目的目标是让这两群人聚集在一起说：你们在电力系统层面面临的挑战是什么?从逆变器层面来看，我们可以做些什么来改进呢?希望将来，当我们设计电力系统时，当他们设计逆变器时，每个人都知道另一边发生了什么。”
拥有一支平衡的团队将激励他们从不同的角度看待问题。纽约电力局的支持也使他们能够确保他们的想法在现实条件下有意义。
“无论我们在这项工作中开发什么理论或工具，我们都将与 NYPA 在他们的系统上的模拟模型中进行测试，”张说。“我们需要确保我们的结果是相关的，而不仅仅是一个非常好的、聪明的理论。”
除了电网之外，稳定性研究还可以在机器人、生态系统和优化等不同领域有更广泛的用途。创建在线稳定性评估工具有利于公用事业工程师，而逆变器设计指南将为电力电子和电力系统社区提供帮助。
“整个事情对于人工智能来说仍然太复杂，无法弄清楚，所以我们需要通过这个项目创造一些新的基础知识——这就是我们的希望，”张说。
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