Как энергосистема может пережить зимние бури

Ископаемое топливо испытывает трудности в условиях низких температур.

В восточной части США в выходные выпал мощный снегопад. Хорошая новость в том, что энергосистема в основном справилась с низкими температурами и возросшим спросом. Но были и некоторые признаки перегрузки, особенно для электростанций, работающих на ископаемом топливе.

В ходе одного из анализов было установлено, что PJM, крупнейший в стране оператор энергосистемы, зафиксировал значительные незапланированные отключения электроэнергии на электростанциях, работающих на природном газе и угле. Исторически сложилось так, что эти объекты испытывают трудности в экстремальных зимних погодных условиях.

На большей части территории страны по-прежнему наблюдаются рекордно низкие температуры, и существует вероятность еще большего снегопада в эти выходные. Какие уроки мы можем извлечь из этой бури и как мы можем укрепить энергосистему, чтобы справиться с экстремальными погодными условиями?

Живя в Нью-Джерси, я имею честь быть одним из примерно 67 миллионов американцев, охваченных сетью PJM Interconnection.

В эти выходные я оказался в самом центре событий, когда в воскресенье, в разгар шторма, в энергосистеме PJM произошли незапланированные отключения электроэнергии мощностью более 20 гигаватт. (Это примерно 16% от потребности энергосистемы в тот день.) Другие электростанции смогли компенсировать разницу, и, к счастью, в моем районе отключения электроэнергии не произошло. Но это означает, что значительная часть мощностей осталась вне сети.

Как правило, оператор энергосистемы не сообщает подробности о причинах отключения электроэнергии до более позднего времени. Но аналитики из Energy Innovation, фирмы, специализирующейся на политике и исследованиях в области энергетики и климата, провели собственное расследование. Изучив общедоступные данные о составе энергосистемы (разбивка по типам электростанций, поставляющих электроэнергию в сеть), команда пришла к важному выводу: ископаемое топливо перестало работать во время шторма.

Аналитики обнаружили, что газовые электростанции в воскресенье производили примерно на 10 гигаватт меньше электроэнергии, чем в пиковый период в субботу, даже несмотря на высокие цены на электроэнергию. Угольные и нефтехимические электростанции также сократили выработку электроэнергии. Поскольку эти станции не работали, даже когда высокие цены делали бы это весьма выгодным, они, вероятно, составляли значительную часть проблемы, говорит Мишель Соломон, менеджер программы по электроэнергетике в Energy Innovation.

Представитель PJM Дэн Локвуд сообщил мне по электронной почте, что компания планирует поделиться более подробной информацией об отключениях на предстоящем заседании комитета после того, как спадет похолодание.

Связанная статья

Зимой электростанции, работающие на ископаемом топливе, могут столкнуться с проблемами надежности: при понижении температуры падает и давление в газопроводах, что может привести к проблемам с поставками топлива. Мороз может вывести из строя компрессорные станции и другое механическое оборудование, а также привести к замерзанию угольных складов.

Один из самых ярких примеров произошел в 2021 году, когда в Техасе установились низкие температуры, из-за которых многие электростанции были выведены из строя, а энергосистема оказалась в хаосе. Многие дома оставались без электричества в течение нескольких дней, и по меньшей мере 246 человек погибли во время этого шторма.

В этот раз Техасу повезло гораздо больше. После 2021 года штат укрепил свою энергосистему, внедрив меры по утеплению электростанций и линий электропередачи на зиму. В Техасе также было введено в эксплуатацию огромное количество аккумуляторных батарей, что значительно помогло энергосистеме во время пиковых нагрузок зимой, особенно ранним утром. Техасу также просто повезло, что этот шторм был там менее сильным, как заявил один эксперт изданию Inside Climate News на этой неделе.

Здесь, на Восточном побережье, мы еще не выбрались из затруднительного положения. Снег перестал падать, но электросети по-прежнему испытывают высокий спрос на электроэнергию из-за низких температур. (Я, например, последние несколько дней провела под своим теплым одеялом.)

Согласно обновленной информации на сайте энергокомпании PJM, опубликованной во вторник утром, пиковая потребность в электроэнергии может составить 130 гигаватт в течение семи дней подряд, что станет беспрецедентным зимним явлением для местной энергосистемы.

Министерство энергетики США издало экстренные распоряжения нескольким операторам энергосетей, включая PJM, которые позволяют электростанциям работать, по сути, игнорируя нормы выбросов. Министерство также издало распоряжения, разрешающие ряду энергосетей предписывать центрам обработки данных и другим объектам начать использовать резервные генераторы. (Это хорошая новость для надежности, но плохая новость для чистоты воздуха и климата, поскольку эти источники энергии часто невероятно загрязняют окружающую среду.)

Нам, жителям Восточного побережья, не помешало бы кое-чему поучиться у Техаса, чтобы нам не приходилось прибегать к этим загрязняющим окружающую среду чрезвычайным мерам для обеспечения электроснабжения. По словам Соломона, увеличение объемов хранения энергии могло бы оказать существенную помощь во время будущих зимних штормов, обеспечив гибкость энергосистемы и позволив пережить самые тяжелые времена. Ввод в эксплуатацию морских ветроэлектростанций также мог бы помочь, поскольку эти установки обычно обеспечивают надежное электроснабжение зимой.

Ни один отдельный источник энергии не решит масштабную задачу создания и поддержания устойчивой энергосистемы. Но поскольку мы постоянно сталкиваемся с угрозой экстремальных штормов, возобновляемые источники энергии могут помочь нам пережить их.

Эта статья взята из The Spark, еженедельной рассылки MIT Technology Review о климате. Чтобы получать её на свою электронную почту каждую среду, подпишитесь здесь.

Источник: www.technologyreview.com