Линия электропередачи может соединять две страны, но в жаркий день это ещё не гарантирует, что одна выручит другую. У соседней энергосистемы должен быть свободный запас электричества, а сеть должна суметь доставить его туда, где мощности не хватает. Во время общей волны жары оба условия могут нарушиться сразу.

Эту цепочку ограничений разбирают Enming Liang, Minghua Chen и Srinivasan Keshav в исследовании, опубликованном в журнале Nature Energy 22 октября 2026 года. Авторы смоделировали работу восьми западноевропейских сетей в сценариях жары на 2026–2030 годы. Результаты указывают на возможные уязвимости именно тех сетей, которые представлены в модели. Это не прогноз того, где и когда произойдёт реальное отключение.

Три ограничения сходятся в один час

В жару людям и зданиям нужно больше охлаждения, поэтому растёт потребление электричества. При этом доступная выработка может снижаться: авторы учитывали, как температура уменьшает мощность некоторых обычных и атомных электростанций, а также погодные условия для возобновляемой генерации. Меняются и условия работы линий электропередачи.

Провод нагревается от электрического тока и солнечного излучения, а остывает благодаря ветру и теплообмену с воздухом. Если воздух горячий, солнце яркое, а ветер слабый, допустимый ток может уменьшиться. В расчётах Liang и коллег предельная температура проводника составляла 90 °C. Передача мощности сверх предела, который задаёт тепловое состояние линии, уже не считается безопасным режимом.

Имеет значение и погода вдоль линии. На одном участке может быть жарче или слабее ветер, чем на других. В модели пропускную способность всей линии определял её наиболее ограниченный сегмент. Это похоже на маршрут с узким мостом: широкие подъезды не увеличат поток, если всё движение упирается в переправу.

Почему упрощённая модель может не заметить перегрузку

На примере испанской сети авторы сравнили четыре варианта расчёта. Стандартный расчёт переменного тока задавал линиям постоянные ограничения; другой вариант приближённо учитывал зависимость их пропускной способности от температуры. Более подробная модель связывала ток, нагрев проводника и работу сети, принимая во внимание различия погоды между сегментами.

В некоторых сценариях обычные варианты расчёта допускали, что температура проводников превысит предел 90 °C. Из-за этого модель завышала доступную пропускную способность и занижала неудовлетворённый спрос. Так авторы называли нагрузку, которую нельзя обеспечить в расчётном режиме, не нарушив ограничений сети. Это показатель стресса в модели, а не зафиксированное отключение потребителей.

В 480 сценариях для Испании средняя доля неудовлетворённого спроса составила 0,03% в стандартном расчёте, 0,04% в варианте с квадратичным приближением и 0,05% в двух температурно-зависимых вариантах. Более подробный расчёт занимал больше времени: в среднем 1,28 секунды для стандартного метода и 3,34 секунды для предложенного итерационного метода. Эталонный расчёт, в котором итерации продолжались до стабилизации результата, занимал 14,64 секунды. Авторы проверяли и физическую детализацию модели, и возможность применить её к сотням погодных сценариев.

Межгосударственная связь помогает не автоматически

Когда жара охватывает несколько стран, сосед может одновременно столкнуться с ростом спроса, сокращением доступной генерации и ограничениями собственных линий. Даже если у него есть свободная генерация, электричество должно пройти через сеть и попасть именно в тот узел, где возник дефицит. Поэтому наличие межгосударственного соединения само по себе не гарантирует резерв.

В совместных сценариях для Испании с Португалией или Францией авторы обнаружили лишь небольшое облегчение. Франции обмен с менее напряжёнными соседними системами помог заметнее: в модели нагрузка снижалась при совместном расчёте с Испанией, Италией или Великобританией. Эффект различался в зависимости от состояния соседних систем и от того, могли ли межсетевые коридоры передать мощность в нужном направлении.

Эти результаты не означают, что международные связи бесполезны. Они показывают условие их пользы: у соседей должен оставаться избыток мощности именно тогда, когда помощь нужна, а линии должны позволять передать его в нужном направлении. Этот вывод созвучен другой задаче надёжности: как локальные микросети поддерживают электроснабжение во время аварий. В обоих случаях важны не только источники энергии, но и возможность доставить её потребителям при нарушениях в общей сети.

Что именно смоделировали исследователи

Команда объединила зависимые от погоды спрос и доступную мощность генерации с тепловыми ограничениями линий в расчёте потокораспределения переменного тока. Для модели использовали открытые данные о сетях, погодный реанализ ERA5, климатические проекции, исторические профили спроса ENTSO-E и профили возобновляемой генерации. Будущие жаркие условия на 2026–2030 годы построили методом переноса, или «морфинга»: пространственные и суточные особенности волн жары 2019, 2022 и 2024 годов наложили на будущие климатические условия.

Расчёты охватывали Испанию, Португалию, Францию, Италию, Германию, Бельгию, Нидерланды и Великобританию. Для каждого смоделированного жаркого часа отдельно решали задачу работы сети. Такой подход позволяет проверить влияние заданных условий на ограничения в конкретный час, но не описывает полностью многодневную работу накопителей или будущую перестройку энергосистемы.

Поэтому различия между странами нельзя читать как рейтинг вероятности реальных отключений. В представленных конфигурациях средняя доля неудовлетворённого спроса составила 0,45% для Франции, 0,18% для Италии и 0,05% для Испании. В рассмотренном наборе сценариев существенного неудовлетворённого спроса для Германии и Великобритании не наблюдалось. Эти значения зависят от того, какие сети, мощности и ограничения вошли в модель.

Где заканчивается уверенность

Для европейских стран авторы использовали открытые данные и укрупнённые модели сетей. У операторов есть более подробные сведения о топологии, накопителях и правилах управления; будущие расширения линий и новые мощности в расчёт не включали. Неопределённы и климатические сценарии и оценка спроса. Результат зависит, среди прочего, от того, насколько широко распространятся кондиционеры, как изменится энергоэффективность зданий и как будут управлять спросом.

Итерационный алгоритм проверяли, сравнивая его с более подробно сходящимся расчётом, а не с измерениями температуры проводов во время реальных волн жары. Авторы предлагают считать выявленные уязвимости показателями для заданных сценариев и конфигурации сети, а не долгосрочными прогнозами отключений в отдельных странах.

Практический вывод работы не в том, что какая-либо страна обречена на перебои. При подготовке к жаре мало отдельно оценить потребление, электростанции или трансграничные соединения. Нужно проследить всю цепочку: где возникает дефицит, какие участки ограничивают передачу и останется ли у соседей мощность, которую можно доставить туда, где она нужна. Авторы открыли код и материалы инструмента HEAT-Analysis, чтобы проверять такие сценарии на более подробных данных сетевых операторов.

Источники

Схема показывает, как одновременный рост спроса и снижение генерации и пропускной способности линий создают локальный дефицит, а помощь соседней страны зависит от наличия доставляемого избытка электричества.

Фото: Wolfgang Weiser / Pexels