США: неадекватная энергетическая политика поставила часть регионов перед риском чрезвычайных энергетических ситуаций в условиях летней жары

Компания сетевого мониторинга предупреждает об отключениях электроэнергии в США в своём «отрезвляющем отчете»

19.05.2022

Центральный и Верхний Средний Запад, Техас и Южная Калифорния сталкиваются с повышенным риском перебоев подачи электроэнергии этим летом из-за сильной жары, лесных пожаров и продолжительной засухи, предупредила вчера Служба национального сетевого мониторинга.

В своей новой мрачной оценке ситуации организация North American Electric Reliability Corp. (NERC) дала описание регионов страны, которые как никогда близки к энергетическим чрезвычайным ситуациям из-за сочетания последствий изменения климата и перехода от традиционной генерации на ископаемом топливе к безуглеродной возобновляемой энергии.

“«Экстремальный» не значит «редкий»”, - заявил Джон Мура, директор NERC по оценке надежности и анализу производительности, во время брифинга для СМИ. “Мы знаем, что такие погодные условия не редкость”, - сказал он о растущей угрозе засухи, наводнений и сильных штормов.

“Этот отчет очень отрезвляет. Очевидно, что риски распространяются”, - добавил Мура.

В своём анализе NERC рассмотрела потенциальный удар экстремальных погодных условий, которые могут нанести ущерб всему, от сокращения выработки гидроэнергетики до линий электропередачи, поврежденных лесными пожарами. Операторы сетей сталкиваются с растущей зависимостью от источников прерывистой генерации, таких как ветер и солнечная энергия, так как угольные установки выводятся из эксплуатации, а к надежности и выбросам источников газовой генерации есть много вопросов. То, как пройдет лето, также может иметь политические последствия, поскольку это может повлиять на общественную поддержку стремления президента Джо Байдена декарбонизировать энергосистему США к 2035 году.

Также подчеркивается фактор, названный в отчете NERC повышенной, неотложной опасностью для нормального функционирования электросетей – электронные средства управления, которые связывают ветряные и солнечные электростанции с сетями высокого напряжения. По словам Муры, устройства, называемые силовыми инверторами, должны быть запрограммированы на “способность преодолевать” кратковременные нарушения в работе, такие как отключение крупной электростанции или высоковольтной линии, но слишком часто это не так. Те, что отключаются, создают дополнительную нагрузку на сеть, добавил он на брифинге вчера.

В отчете упоминались инциденты в мае и июне прошлого года, когда система Техаса пострадала от масштабных отключений солнечных электростанций, за которыми последовали аналогичные отключения в Калифорнии в период с июня по август. По сообщению NERC, неожиданные проблемы привели к нарушению работы традиционных электростанций, мешали процессам восстановления электросетей и вызвали некоторые перебои в работе силовых агрегатов, принадлежащих потребителям.

“Это одна из самых опасных вещей, которые могут произойти в магистральной энергетической системе”, - рассказал Мура о проблеме сбоев в работе инверторов, потому что сетевые операторы могут быть застигнуты врасплох отключениями как раз в тот момент, когда тонко сбалансированные системы уже сталкиваются с нестабильностью.

По словам Муры, эта проблема не является причиной для отказа от перевода энергосистемы на безуглеродную ветровую и солнечную энергию.

“Мы действительно поддерживаем этот переход”, - сказал он о переходе на чистую энергию. Но стоящие перед нами вызовы требуют быстрых решений по утверждению стандартов технического оснащения для решения этой проблемы, добавил он. “Темпы преобразования нашей сети немного не синхронизированы” с техническими требованиями к работе системы, – сказал он.

Растущие риски

Выделяя наиболее серьезные региональные угрозы, доклад сообщает:

Независимый системный оператор Midcontinent (MISO), управляющий сетями и оператор энергетического рынка на центральном Среднем Западе, “сталкивается с дефицитом мощности в северных и центральных районах, что приводит к высокому риску аварийных ситуаций в сфере энергоснабжения в период пикового потребления в летних условиях”.

“Более экстремальные температуры, более частые перебои в подаче электроэнергии или слабые ветра подвергают северные и центральные районы зоны ответственности MISO более высокому риску инициированного оператором временного сброса нагрузки для поддержания надежности системы”, - говорится в отчете о зоне ответственности MISO, простирающейся от канадской провинции Манитоба до Луизианы.

“Этим летом на Западе сохраняется повышенный риск возникновения чрезвычайных ситуаций” в области энергетики, “поскольку сухие гидрологические условия угрожают доступности гидроэлектроэнергии для передачи”. Предполагая, что почти 3400 мегаватт из новых генерирующих источников станут доступны в соответствии с графиком этим летом, Калифорния должна быть в состоянии удовлетворить пиковые потребности в электроэнергии, говорится в отчете. Но повторное возникновение теплового купола, опалившего весь Запад в 2019 году, может поставить под угрозу доступность импортируемой электроэнергии, от которой зависит штат, что приведет к чрезвычайным ситуациям в энергетике.

В Техасе “сочетание экстремального пикового спроса, слабого ветра и высокой частоты простоев объектов тепловой генерации может потребовать от системных операторов применения аварийных процедур, вплоть до временного ручного сброса нагрузки”. Задержки с завершением строительства новых линий электропередачи, ведущегося в настоящее время, “могут внести свой вклад в локальные проблемы с надежностью”.

Засуха в бассейне реки Миссури может повлиять на работу газовых, угольных или атомных электростанций в Юго-Западном энергетическом бассейне, зависящих от речной воды, необходимой для охлаждения, говорится в докладе.

Некоторые владельцы угольных электростанций испытывают трудности с организацией поставок топлива из-за закрытия шахт, перебоев в железнодорожных перевозках и увеличения экспорта угля.

Доклад предупреждает о многочисленных угрозах возникновения лесных пожаров на Западе, где сухая погода повышает риски возгораний, а дым от пожаров может снизить мощность солнечных панелей, принадлежащих коммунальным службам и потребителям, и привести к коротким замыканиям на высоковольтных линиях электропередач, как это произошло в прошлом году в Орегоне.

Вдобавок ко всему NERC сообщила о возросшей опасности потенциальных российских кибератак на энергосистемы страны в отместку за поддержку США Украины в текущем конфликте.

NERC подняла вопрос о перебоях в работе солнечной генерации после пожара Blue Cut в Южной Калифорнии в 2016 году, когда лесной пожар вызвал короткие замыкания в линиях электропередач, что привело к падению напряжения и отключениям на близлежащих объектах солнечной генерации.

По мере роста проникновения инверторных ветровых, солнечных и аккумуляторных источников потребность в точных моделирующих исследований этих систем “будет только экспоненциально расти”, говорится в новом отчете. Стандарты надежности NERC должны гарантировать, что основные стандарты рабочих характеристик для инверторов определены и соблюдены, добавила организация в отчёте.

“Мы не можем надежно интегрировать [возобновляемые] ресурсы без проведения этих исследований”, - сказал Мура.

Ранее в этом месяце официальные лица Калифорнии описали условия, которые могут возникнуть этим летом, включая потенциальные блэкауты из-за перебоев в подаче электроэнергии (Energywire от 9 мая). Периоды с наибольшим риском: ранний вечер, когда исчезает солнечная генерация, и весь сентябрь месяц.

“Существует реальная возможность потенциальных отключений, и мы должны быть готовы к этому”, - заявил журналистам Марк Ротледер, операционный глава Калифорнийского независимого системного оператора. “На самом деле это зависит от того, сколько их одновременно и насколько экстремальны проблемы, которые мы переживаем”.

Свет останется включенным

Во вторник представители электросетей в Техасе нарисовали более оптимистичную картину, заявив, что они смогут поддерживать свет включенным в условиях экстремальной жары этим летом — даже после прошедших выходных, когда главный оператор электросетей штата попросил жителей экономить энергию в период жары.

Брэд Джонс, временный генеральный директор Совета по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT), заявил на пресс-конференции, что “уверен” в надежности электроснабжения, даже несмотря на прогнозы, показывающие, что летом будет рекордный спрос.

ERCOT в своей сезонной оценке достаточности ресурсов, опубликованной на этой неделе, прогнозирует летний пиковый спрос в 77 317 МВт, что является потенциальным рекордом. В отчете также прогнозируется 91 392 МВт ресурсной мощности в часы пик.

“Сеть более надежна, чем когда-либо прежде”, - заявил Питер Лейк, председатель Комиссии по коммунальным услугам штата Техас, на пресс-конференции во вторник.

Лейк объяснил столь сильный прогноз политикой, принятой после продолжительных отключений электроэнергии во время зимнего шторма в феврале 2021 года, в результате которого более 4 миллионов домов и предприятий остались без электричества на фоне низких температур.

“Реформы работают”, –  заявил Лейк. “Этим летом свет останется включенным”.

Аналитики, однако, не так уверены, как государственные чиновники, особенно в связи с повышением температуры по всему штату.

Дэниел Коэн, доцент кафедры гражданского и экологического строительства Университета Райса, заявил, что новая солнечная и ветровая генерация помогла укрепить электросеть, но сильная жара все еще может привести к отключениям электроэнергии.

“Я не столь оптимистичен, как ребята в ERCOT”, - сказал Коэн в интервью E&E News.

По его словам, в последнем отчете, похоже, не учтены усугубляющиеся проблемы, возникающие во время сильной жары: слабый ветер, ограничивающий выработку электроэнергии, неожиданные отключения электростанций и резкий рост спроса, в то время как домохозяйства и предприятия заводят свои кондиционеры.

По его словам, в то время как сеть может работать при любых из этих условий, экстремальная жара, вызывающая каскад проблем, может привести к веерным отключениям электроэнергии.

“Для меня это своего рода бросание костей – приблизительная вероятность того, что этим летом у нас могут возникнуть серьезные проблемы 1 к 6”, - сказал Коэн. “И по мере того, как климат продолжает нагреваться, мы будем продолжать нагружать кости все большей вероятностью возникновения экстремальных погодных условий”.

Официальные лица из MISO согласились с предостережениями NERC о проблемах в электроснабжении региона.

MISO всё больше сталкивается с завершением работы объектов угольной генерации, генерации на природном газе и объектов атомной энергетики, что привело к неадекватному ответу в прошлом месяце, когда компания искала резервы электроэнергии, чтобы создать необходимую защиту от сбоев в работе системы и неожиданно высокого спроса на электроэнергию (Energywire от 18 апреля).

Регион вступает в летнее время с дефицитом в 1230 МВт, не дотягивая до запланированного запаса мощности.

“Реальность для зон, не имеющих достаточного количества электроэнергии для обеспечения своей нагрузки плюс необходимых резервов, заключается в том, что у них будет повышенный риск временных, контролируемых отключений для поддержания надежности системы”, - сообщил президент и операционный глава MISO Клер Меллер в своём заявлении в прошлом месяце.

Дэвид Паттон, независимый рыночный наблюдатель за деятельностью MISO, сообщил во время телефонного разговора в пятницу, что результаты аукциона - это "результат, которого мы опасались в течение десятилетия".

По его словам, рыночные правила MISO, подавлявшие цены на генерируемую мощность в предыдущие годы, привели к выводу из эксплуатации электростанций, которые в противном случае оказались бы экономичными. И шаги по улучшению рынка оказались «удручающе неадекватными», сказал он.

«Если мы собираемся сказать, что надежность является императивом, нам нужно всё это исправить», — добавил Паттон.