Facebook可能會失去一些使用者，但仍然是一個完全穩定的網路，但就國家電網而言，簡單的地理位置決定了它總是距離崩潰只有幾條輸電線路的距離。
這是以色列和美國的物理學家對空間網路進行數學研究得出的結論。該研究的合著者、以色列巴伊蘭大學的什洛莫·哈夫林表示，這項研究建立在早期工作的基礎上，更明確地分析了物理網路的空間性質如何影響其基本穩定性。《自然物理》雜誌8月25日發表的研究結果表明，空間網路必然依賴於許多關鍵節點，這些節點的失效會導致突然且不可預測的崩潰。
哈夫林說，以地理位置定義的系列網路形式執行的電網就是一個典型的例子。“每當系統中存在這種依賴性時，一個地方的故障會導致另一個地方的故障，從而引發連鎖崩潰。”
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“我想我應該對新的研究持開放態度，但我並不信服，”華盛頓州里奇蘭太平洋西北國家實驗室的電氣工程師傑夫·達格爾說，他曾在美國政府調查 2003 年停電事故的特別工作組任職。“問題在於這並沒有反映電網的物理執行方式。”這個警告是在停電十年後發出的，那次停電使美國中西部和東北部以及加拿大部分地區陷入癱瘓。在那次事件中，一系列的錯誤導致俄亥俄州的三條輸電線路在一個小時左右的時間內損失。一旦第三條線路癱瘓，停電就向沿海地區蔓延，導致約 5000 萬人停電。哈夫林說，這次停電是他研究中描述的固有不穩定性的一個例子，但其他人質疑該團隊的結論是否真的可以推斷到現實世界。
關鍵順序
哈夫林和他的同事們專注於理想化的場景。他們發現，隨機結構的網路（例如社交網路）會隨著節點的刪除而緩慢降級，在現實世界中，這可能意味著在系統崩潰之前有時間診斷和解決問題。相比之下，有序格子結構的連線具有更多的關鍵節點，這會增加不穩定性。哈夫林說，問題在於這種有序網路始終在不確定的邊緣附近執行。為了降低這種風險，他建議新增少量較長的輸電線路，為電網的不同部分提供捷徑。
田納西州橡樹嶺國家實驗室的物理學家本傑明·卡雷拉斯也進行過類似的工作，他說，網路理論有助於深入瞭解電網，但必須輔以更復雜的模型，試圖代表現代電網的物理現實和響應能力。儘管在某些情況下，增加長線路可以提高電力系統的整體穩定性，但卡雷拉斯的研究表明，在某些情況下，這種方法會讓問題傳播得更遠。
卡雷拉斯說：“更多的連線可能會穩定某些過程，例如增加通往發電機的路徑數量，但也可能會破壞其他過程的穩定性。我們不能就此主題發表籠統的宣告。”
儘管因樹木倒落導致配電線路故障而引起的區域性停電很常見，但在現代電網中，核心輸電線路發生大規模故障的情況很少發生。在 2003 年之前，美國上一次重大停電發生在 1996 年的西海岸，最近一次停電發生在聖地亞哥地區。
達格爾說，2003 年的停電是由於不良的植被管理（前三條線路因陷入樹木而跳閘，但都在其負載額定值之內）以及一系列監測和通訊故障造成的。此後，植被要求已經標準化，新一代感測器正在為電網運營商提供更多關於電網在任何給定時刻正在發生情況的資訊。
達格爾說：“許多公用事業公司都擁有更多的資料。我們航行的下一階段是更好地利用這些資料。”
本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於 2013 年 8 月 25 日首次發表。