сама статья -

Техасская заморозка: почему вышла из строя энергосистема

Автор: 

Кэтрин Блант

 и 

Рассел Голд

19 февраля 2021 года

 

Фундаментальный недостаток на свободном Техасском рынке электроэнергии оставил миллионы бессильных и замерзающих в темноте на этой неделе во время исторического похолодания.

Основная проблема: поставщики электроэнергии могут пожинать плоды, поставляя электроэнергию потребителям Техаса, но они не обязаны это делать и не сталкиваются с какими-либо штрафами за невыполнение поставок во время длительной чрезвычайной ситуации.

Это привело к фиаско, которое оставило миллионы людей во втором по численности населения государстве страны без электричества в течение нескольких дней. Сильный шторм парализовал почти все источники энергии, от электростанций до ветряных турбин, потому что их владельцы не сделали инвестиций, необходимых для производства электроэнергии при низких температурах.

В то время как поставщики электроэнергии коллективно терпели неудачу, сами компании не нарушали никаких правил. Техасские чиновники не требуют от владельцев заводов готовиться к худшему, тратя дополнительные деньги, чтобы гарантировать, что они могут продолжать работать в условиях сильного холода или жары. Высокие цены, которые операторы могут извлечь из таких периодов пикового спроса, должны были стать достаточным стимулом для них инвестировать в защиту своего оборудования от суровых погодных условий.

Билл Мэгнесс, исполнительный директор Совета по электрической надежности Техаса, или Ercot, который управляет энергосистемой штата, объяснил во время пресс-конференции в четверг, как должна была работать эта система: высокие пиковые цены стимулируют производителей продолжать работать в любую погоду. Генераторы, которые не могут вырабатывать энергию, когда она наиболее необходима, рискуют упустить сверхприбыли. “Они столкнутся с финансовыми последствиями на рынке”, - сказал он.

Губернатор Техаса. Грег Эббот, столкнувшись с политическим хаосом, когда штат с населением в 29 миллионов человек практически остановился, он молчаливо признал в своем обращении по всему штату в четверг, что этих рыночных стимулов было недостаточно. Он призвал законодателей обязать электрогенераторы готовиться к экстремальным зимним штормам. Государство, по его словам, также должно предоставить финансирование, чтобы это произошло.

“То, что произошло на этой неделе с нашими коллегами-техасцами, абсолютно неприемлемо и никогда не может быть воспроизведено снова”, - сказал он. Его офис не отвечал на запросы о комментариях.

 

Система вышла из строя на этой неделе, когда 185 энергоблоков, включая газовые и угольные электростанции, отключились во время шторма. Ветряные турбины в Западном Техасе тоже замерзли, а ядерный блок в Мексиканском заливе вышел из строя более чем на 48 часов. Возникла еще одна проблема: некоторые электростанции потеряли трубопроводную подачу газа и не могли вырабатывать электроэнергию, даже если бы хотели захватить высокие цены.

Таких механических проблем можно было бы избежать, если бы операторы решили оборудовать свои установки так, как они работают в традиционных холодных погодных условиях.

Это был политический провал, который государственные и федеральные чиновники уже тщательно изучают, поскольку электричество, общественная необходимость, столь же важная, как вода и тепло, становится еще более важной, поскольку все больше жизненно важных функций становятся электрифицированными.

По всей стране сеть развивается, чтобы поддерживать больше возобновляемых источников энергии и растущий спрос на электроэнергию для электромобилей. Это усложняет балансировку спроса и предложения. Многие климатологи ожидают увеличения экстремальных погодных явлений, что еще больше проверит уязвимость системы.

США становятся более зависимыми от электричества, чем когда-либо, но не имеют идеальной модели для управления энергетическим рынком в 21 веке. До обвала на этой неделе техасский рынок считался одним из лучших. Теперь почти все согласны с тем, что для того, чтобы он продолжал работать, потребуются серьезные изменения, включая более активное вмешательство регулирующих органов.

Разрушение Эркота затронуло миллионы техасцев, многие из которых прибегли к отчаянным мерам, чтобы не замерзнуть. Перебои в электроснабжении привели к закрытию сотен магазинов и предприятий, ограничению поставок продовольствия и воды. Города, включая Остин, Хьюстон и Сан-Антонио, находятся под уведомлениями о кипячении воды до понедельника после того, как волна лопнувших водопроводных труб вызвала нехватку воды.

В то время как Техас сейчас является самым заметным провалом энергетического рынка США, другие страны в последние годы столкнулись с серьезными проблемами. Калифорнийский сетевой оператор прошлым летом прибегнул к веерным отключениям электроэнергии, когда сильная волна жары захлестнула Запад, снизив способность штата импортировать электроэнергию и подтолкнув спрос к вечерним часам после того, как производство солнечной энергии сократилось.

Энергетические рынки отошли от монопольных систем энергоснабжения, которые когда-то были обычными. Нынешняя система уходит корнями в 1990-е и начало 2000-х годов, когда ископаемое топливо обеспечивало большую часть электроэнергии страны, а экстремальные погодные риски были более предсказуемыми.

“Предпосылки этой парадигмы изменились”, - сказал Бернард Макнейми, бывший член Федеральной комиссии по регулированию энергетики, а ныне партнер юридической фирмы McGuireWoods LLP. Возобновляемые источники энергии нельзя включать и выключать, как электростанцию, что затрудняет обеспечение достаточного снабжения в любой момент времени. “Вот почему государственные политики и чиновники электроэнергетики должны устранить некоторые недостатки.”

Уильям Хоган, экономист по энергетике из Гарвардского университета, который помогал проектировать Техасский рынок, сказал, что отключения электроэнергии на этой неделе не свидетельствуют о серьезном недостатке дизайна, а скорее о неизбежных несовершенствах, вызванных чрезвычайными погодными проблемами.

“Я не знаю ни одного рыночного проекта, который бы предполагал и готовился к чему-то подобного масштаба”, - сказал он.

 

Техасская энергосистема - это, по сути, электрический остров. То есть по замыслу. Поскольку он не передает энергию через границы штатов, сеть не подпадает под федеральный контроль, статус, который лидеры Штатов стремились сохранить на протяжении десятилетий.

Ercot управляет почасовым рынком, чтобы установить цены на электроэнергию и обеспечить достаточную генерацию. Он регулируется Техасской комиссией по коммунальному хозяйству, состоящей из трех членов, назначаемых губернатором и контролируемых законодательным органом штата. Ercot, оператор сети, обязан поддерживать баланс между спросом и предложением электроэнергии, но не имеет регулирующего органа.

Некоторые критики государственной системы говорят, что алфавитный суп техасских органов энергетического надзора, который включает в себя другие агентства, регулирующие нефть и природный газ, привел к бездействию.

“Реальный фактор заключается не в том, чтобы предвидеть, что нужно сделать с инфраструктурой”, - сказал представитель Техаса. Донна Ховард, демократка из Остина. “Это было связано с неспособностью нескольких агентств решить, как все работает вместе на дерегулированном рынке.”

 

When the Lights Went OffAn hour-by-hour look at Texas' gridoperations compared to forecasted demand.Electricity demand in TexasSource: Energy Information AdministrationNote: All times in CST

MWhBlackouts beginDemandForecastFeb. 12Feb. 18020,00040,00060,00080,000

Техас уже давно гордится своим оптовым рынком электроэнергии. Она родилась в результате законодательных усилий 1990-х годов, которые разрушили государственные коммунальные монополии, создав конкуренцию между большим числом генераторов и розничных поставщиков электроэнергии.

Результатом стала рыночная модель laissez-faire, которая вознаграждает тех, кто может продать власть недорого и при этом окупить свои капитальные затраты. Это удерживает цены на низком уровне, когда спрос стабилен. Однако когда спрос резко возрастает, то же самое происходит и с ценами, которые могут подняться до 9000 долларов за мегаватт-час, чтобы стимулировать запуск электростанций всех видов.

Если производитель электроэнергии соглашается поставлять электроэнергию на рынок, а затем не поставляет ее, он должен оплатить расходы по ее замене. Но если завод отключается и остается вне рынка в течение длительного периода времени, как это произошло на этой неделе, нет никакого штрафа, кроме потери дохода.

Перебои в электроснабжении, как правило, происходят во время резких перепадов температур, когда потребители включают отопление или кондиционер. Это делает критически важным для работы электростанций в суровых погодных условиях.

В Техасе эта система в основном работала в жаркие летние месяцы, когда кондиционеры работали вовсю. Но это не всегда срабатывало зимой, потому что оборудование оставалось уязвимым к менее распространенным похолоданиям.

В феврале 2011 года сильный зимний шторм пронесся по Техасу и вывел из строя почти 200 электростанций, многие из которых работали на угле. Эркот призвал к веерным отключениям электроэнергии, которые затронули миллионы техасцев примерно на восемь часов. В 2014 году очередное январское похолодание заставило электростанции отключиться. Чрезвычайная ситуация—и веерные отключения—продолжались около четырех часов.

Эркот разработал набор лучших практик для владельцев электростанций, чтобы подготовиться к возможности экстремальных холодов. Но руководящие принципы остаются предложениями. Оператор энергосистемы не имеет полномочий их санкционировать, хотя и проводит некоторые выборочные проверки. Государственная комиссия по ЖКХ даже не нанимает инспекторов для посещения заводов и проверки их зимовки.

Г-н Магнесс, главный исполнительный директор Ercot, сказал, что регулирующий орган частично принадлежит североамериканской корпорации электрической надежности, некоммерческой организации, контролируемой Федеральной Комиссией по регулированию энергетики, которая разрабатывает стандарты для коммунальных предприятий и производителей электроэнергии. Организация в прошлом году начала разработку требований к владельцам электростанций по подготовке к полярным вихрям, но не завершила их.

Стив Воленс, бывший представитель Демократического штата, который помогал руководить усилиями по дерегулированию техасской энергетической системы, сказал, что законодатели несут ответственность за то, чтобы вмешаться и устранить любые проблемы, возникающие на созданном ими рынке.

“Их долг-выяснить, почему это произошло, и не допустить повторения этого, а также обеспечить готовность Техаса к будущему росту, что означает огромные потребности в электроэнергии”, - сказал он.

На конкурентном энергетическом рынке Техаса у генераторов есть сильный стимул снижать затраты, чтобы окупить свои инвестиции. Стремительное развитие ветроэнергетики и солнечной энергетики, которые в настоящее время являются одними из самых дешевых источников электроэнергии, в последние годы привело к еще большему снижению цен, что затруднило конкуренцию газовым и угольным электростанциям.

Для владельцев заводов это представляет собой парадокс: должны ли они увеличить свои капитальные затраты, готовясь к резким похолоданиям, которые происходят лишь изредка, или пропустить подготовку и рискнуть отключиться в автономном режиме, упустив высокие цены и усугубив потенциальный дефицит предложения?

“Со всем есть компромисс”,-сказал он. Ари Пеское, директор юридической инициативы по электричеству в Гарвардской школе права. “Большая устойчивость потенциально дороже, но электричество-это важная услуга. Это трудные решения.”

Техас дерегулировал свой энергетический рынок в то время, когда политики по всей стране рассматривали способы снижения затрат на электроэнергию путем модернизации коммунальной модели. На протяжении большей части 20-го века коммунальные службы были вертикально интегрированы, контролируя каждый аспект электроснабжения от выработки до поставки.

Эта модель сохраняется на большей части Юго-Востока, где коммунальные службы по-прежнему отвечают за надежность электросетей. Государственные регуляторы контролируют их инвестиции в электростанции и улучшение электросетей и позволяют им окупать затраты через клиентов. Это иногда приводило к перерасходу средств, что приводило к росту цен на электроэнергию.

Другие рыночные проекты появились в других местах. PJM Interconnection, рынок электроэнергии, обслуживающий 13 штатов от Вирджинии до Иллинойса, управляет “рынком мощности”, предназначенным для обеспечения достаточного количества электроэнергии для удовлетворения пикового спроса в течение трех лет в будущем. Это страховка от неопределенности и крайностей. Производителям электроэнергии, которые обещают появиться, платят за это обязательство и наказывают, если они не выполняют его.

Критики этой модели говорят, что она дороже, чем другие, потому что она платит за власть, которая может никогда не понадобиться. И PJM имеет меньше ветровых и солнечных электростанций на своей территории, чем некоторые другие рынки, что делает его легче заключить контракт на ресурсы, которые могут загореться по требованию. Газовые установки могут запускаться по требованию, но производство энергии ветра и солнца зависит от погоды, времени суток и хранения.

Некоторые ветряные турбины в Техасе замерзли во время ледяного периода.

В Техасе существует так называемый “энергетический” рынок. Производителям платят только за производимую ими энергию. Если бы им платили за то, чтобы они были в режиме ожидания при любых погодных условиях, это стимулировало бы инвестиции, чтобы они были готовы к работе, говорят ветераны рынка электроэнергии.

Независимо от модели, все энергетические рынки сталкиваются с общей проблемой: как подготовиться к возможным экстремальным событиям, которые статистически маловероятны и трудно предсказать.

Powered DownElectrical power generation droppedprecipitously early Monday morning, settingoff a four-day emergency.Electricity generation in TexasSource: Energy Information AdministrationNote: Renewable includes wind, solar andhydroelectric. Thermal includes natural gas, coal andnuclear. All times in CST.

.MWBlackouts beganRenewableThermalFeb. 13Feb. 18010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,000

Техасский кризис на этой неделе начался в воскресенье вечером, когда мощный зимний фронт начал двигаться по всему штату, опустив температуру значительно ниже 20 градусов в штате, где многие дома и предприятия не изолированы для экстремальных холодов.

Жители взорвали тепло. Спрос на электроэнергию превысил 69 гигаватт-зимний рекорд, сказал Эркот. Для оператора сети первостепенной задачей было поддерживать спрос и предложение в соответствии. Серьезный дисбаланс может повредить критические части оборудования и привести к тому, что сеть будет неработоспособна в течение нескольких недель.

В быстрой последовательности отключились электростанции, многие из которых были скованы замерзшими частями. Спрос грозил превысить предложение. В 1:25 утра в понедельник оператор сети призвал поставщиков электроэнергии штата начать веерные отключения, чтобы уменьшить нагрузку на сеть.

Около 5.30 утра один из двух энергоблоков проекта "Южный Техас" -атомной электростанции в Мексиканском заливе-закрылся. По словам представителей Комиссии по ядерному регулированию и оператора станции, подача воды на энергоблок замерзла, в результате чего вышли из строя два насоса. Насосы подавали воду, которая превращалась в пар и использовалась для выработки электроэнергии.

За ними последовали другие растения, парализованные минусовыми температурами. Газопроводы замерзали на устьях скважин, сокращая количество топлива, доступного для снабжения электростанций. Ветряные турбины, построенные для жары Западного Техаса, замерзали под слоем льда.

Ercot called for more outages, leaving millions of homes without power. Electricity providers typically rotate outages among customers so that no one is in the dark for too long. But they would soon prove unable to rotate and spread the pain.

Эркот приказал поставщикам электроэнергии сбросить до 14 гигаватт, достаточно, чтобы обслужить около 2,8 миллиона домохозяйств. Оператор энергосистемы заявил, что около 46 гигаватт природного газа, угля и ветрогенерации не работают—примерно 40% от того, что он ожидал получить.

В четверг компании начали восстанавливать электроэнергию, когда Техас начал таять, но миллионы людей остались без воды из-за замерзших труб и поврежденных муниципальных систем водоснабжения. Когда жители начали оценивать ущерб и искать провизию, Техасская комиссия по коммунальным услугам издала приказ, обязывающий поставщиков электроэнергии делать больше для ротации будущих отключений.

Потребители электроэнергии, по словам агентства, не могут оставаться без электричества более 12 часов. К этому моменту некоторые техасцы уже почти 72 часа оставались без света и тепла.

https://www.wsj.com/articles/texas-freeze-power-grid-failure-electricity...

там в статье еще и таблищке всякие. для тех кто интересуется.

2.3 Правила безопасности при эксплуатации 1) ЗАПРЕЩАЕТСЯ эксплуатация ветрогенератора без исправного и работающего контроллера и оставлять его без нагрузки. 2) ЗАПРЕЩАЕТСЯ отключать блок балласта при работе ВЭУ, т. к. произойдет перенапряжение на аккумуляторах, ветрогенератор пойдет «в разнос», что может привести к его поломке (разрушению, отрыву лопастей) и, как следствие, несчастному случаю. 3) Во избежание разрушения ветрогенератора запрещается включение ветрогенератора и отключение тормоза во время шторма и скорости ветра превышающих дозволенные значения. 4) Режим ручного торможения можно использовать только при слабом ветре для проведения обслуживания и наладки ВЭУ.