टेक्सास में हाल ही में बिजली की निकासी ने देश के बाकी हिस्सों से अलग होने वाले अपने पावर ग्रिड पर ध्यान दिया। हालांकि यह तुरंत स्पष्ट नहीं है कि राष्ट्रीय ग्रिड के अन्य हिस्सों के साथ एकीकरण ने रोलिंग आउटेज की आवश्यकता पूरी तरह से समाप्त कर दी होगी, राज्य की महत्वपूर्ण मात्रा में बिजली आयात करने में असमर्थता ब्लैकआउट में निर्णायक थी।

एक बड़े पावर ग्रिड में भत्ते हैं, लेकिन यह भी खतरा है कि नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के शोधकर्ता सिस्टम में एकीकरण और सुधार में तेजी लाने की उम्मीद कर रहे हैं।

बड़े ग्रिडों में एक स्पष्ट चुनौती यह है कि विफलताओं को और अधिक प्रचारित किया जा सकता है - टेक्सास के मामले में, राज्य लाइनों के पार। एक और बात यह है कि सभी बिजली जनरेटर को ऊर्जा संचारित करने के लिए एक सामान्य आवृत्ति के समतुल्य रखने की आवश्यकता होती है। अमेरिका को तीन "अलग" ग्रिड द्वारा परोसा जाता है: पूर्वी इंटरकनेक्शन, वेस्टर्न इंटरकनेक्शन और टेक्सस इंटरकनेक्शन, केवल डायरेक्ट-करंट पावर लाइनों द्वारा इंटरलिंक किए जाते हैं। किसी क्षेत्र के भीतर आवृत्तियों में कोई भी लगातार विचलन एक आउटेज का कारण बन सकता है।

नतीजतन, शोधकर्ताओं ने बिजली जनरेटर की आवृत्तियों में विचलन को कम करने के तरीकों की तलाश करके ग्रिड को स्थिर करने के तरीके खोज रहे हैं।

नए नॉर्थवेस्टर्न शोध से पता चलता है कि कुछ लोगों द्वारा आयोजित मान्यताओं के विपरीत, पावर ग्रिड में विविधता के लिए स्थिरता लाभ हैं। अमेरिका और यूरोप में कई पावर ग्रिड्स की जांच करते हुए, नॉर्थवेस्टर्न भौतिक विज्ञानी आदिलसन मोट्टर के नेतृत्व में एक टीम ने हाल ही में रिपोर्ट की कि विभिन्न आवृत्तियों पर काम करने वाले जनरेटर अपने सामान्य स्थिति में और अधिक तेजी से वापस लौटते हैं, जब वे अपने आसपास के जनरेटर की तुलना में अलग-अलग दरों से "ब्रेकर" होते हैं।

जर्नल में 5 मार्च को पेपर प्रकाशित किया गया था संचार प्रकृति.

मोट्टर वेनबर्ग कॉलेज ऑफ आर्ट्स एंड साइंसेज में भौतिकी और खगोल विज्ञान विभाग में चार्ल्स ई और एम्मा एच। मॉरिसन प्रोफेसर हैं। उनका शोध जटिल प्रणालियों और नेटवर्क में नॉनलाइन घटना पर केंद्रित है।

मोट्टर पावर ग्रिड की तुलना एक गाना बजानेवालों से करता है: “यह एक कंडक्टर के बिना गाना बजानेवालों की तरह एक छोटा सा है। जनरेटर को दूसरों को सुनना और सिंक में बोलना है। वे एक दूसरे की आवृत्तियों पर प्रतिक्रिया और प्रतिक्रिया करते हैं। ”

आउट-ऑफ-वॉक आवृत्ति को सुनें, और परिणाम विफलता हो सकती है। सिस्टम के अंतःसंबंधित मेकअप को देखते हुए, एक विफलता पूरे नेटवर्क में फैल सकती है। ऐतिहासिक रूप से, इन नियंत्रकों को सक्रिय नियंत्रकों का उपयोग करके रोका गया है। हालाँकि, विफलताएँ अक्सर नियंत्रण और उपकरण त्रुटियों के कारण होती हैं। यह प्रणाली के डिजाइन के भीतर अतिरिक्त स्थिरता बनाने की आवश्यकता की ओर इशारा करता है। उस लक्ष्य को हासिल करने के लिए, टीम ने ग्रिड की प्राकृतिक विषमताओं का लाभ उठाया।

जब पावर जनरेटर की आवृत्तियों को सिंक्रोनस स्थिति से दूर ले जाया जाता है, तो वे लंबे समय तक घूम सकते हैं और यहां तक ​​कि अधिक अनियमित भी हो सकते हैं। इन उतार-चढ़ाव को कम करने के लिए, वे एक दरवाजे के तंत्र के समान कुछ के साथ आए, जो एक दरवाजे को सबसे तेजी से बंद करने के लिए इस्तेमाल किया गया था, लेकिन बिना ढलान के।

"गणितीय रूप से, एक बिजली जनरेटर में बारंबारता के विचलन की समस्या समान रूप से तीव्रतम को बंद करने के लिए एक दरवाजे को भिगोने की समस्या के अनुरूप है, जिसका एकल दरवाजे के मामले में एक ज्ञात समाधान है", उन्होंने कहा। “लेकिन यह इस सादृश्य में एक भी दरवाजा नहीं है। यह कई दरवाजों का एक नेटवर्क है जो एक दूसरे के साथ मिलकर बने हैं, यदि आप दरवाजों को पावर जनरेटर के रूप में कल्पना कर सकते हैं। ”

"इष्टतम भिगोना" प्रभाव बनाते समय, उन्होंने पाया कि प्रत्येक स्पंज को समान बनाने के बजाय, बिजली जनरेटर को इस तरह से भिगोना कि वे एक-दूसरे से बिल्कुल अलग हों, जल्दी से जल्दी एक ही आवृत्ति को सिंक्रनाइज़ करने की उनकी क्षमता का अनुकूलन कर सकें। यही है, पूरे नेटवर्क में उपयुक्त विषमता टीम द्वारा अध्ययन किए गए पावर ग्रिड में बेहतर स्थिरता का कारण बन सकती है।

यह खोज भविष्य के ग्रिड डिजाइन के लिए निहितार्थ हो सकती है क्योंकि डेवलपर्स प्रौद्योगिकी का अनुकूलन करने के लिए काम करते हैं और अब अलग नेटवर्क को एकीकृत करने के लिए विचार में हैं।

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कागज का शीर्षक है "विषमता बिजली ग्रिडों में स्थिरता को कम करती है।" अतिरिक्त सह-लेखकों में पूर्व पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता फेरेंक मोलनार और अनुसंधान प्रोफेसर तकाशी निशिकावा शामिल हैं।

अध्ययन को नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के फ़िनाइट अर्थ इनिशिएटिव (लेस्ली और मैक मैकक्वाउन द्वारा समर्थित) और ARPA-E अवार्ड नंबर DE-AR0000702 द्वारा समर्थित किया गया था और साथ ही इसे उत्तर-पश्चिमी संस्थान से अप्रत्यक्षता और ऊर्जा के लिए लॉजिस्टिकल सपोर्ट से भी लाभ मिला।