Электросетевого комплекса это: Актуальные проблемы в электросетевом комплексе России — Энергетика и промышленность России — № 23 (403) ноябрь 2020 года

Содержание

Ю. Проказов: «Электросетевой комплекс – сложный механизм, в котором важно выверять каждый шаг»

Москва, 14 сен — ИА Neftegaz.RU.О текущем состоянии электросетевого комплекса России, проблемах, с которыми сталкиваются электросетевые компании, об обеспечении безопасности и качества обустройства электросетей и распределения электроэнергии мы поговорили с сертифицированным инженером АТЭС (APEC Engineer) в области электроэнергетики Юрием Проказовым, занимавшим руководящие позиции в дочерних организациях системообразующих предприятий российской экономики и международных девелоперских компаний.

– Юрий Петрович, одно из ключевых направлений любой компании — ремонтные мероприятия. Какие действия обычно предпринимаются для повышения надежности электросетей, а также сокращения времени ликвидации аварийных ситуаций?

– Электросетевой комплекс – сложный механизм, в котором важно выверять каждый шаг. Любая аварийная ситуация может повлечь за собой серьезные последствия, поэтому от качественного и своевременного выполнения всех запланированных работ зависит успешное решение задач по обеспечению его устойчивого функционирования. Особенно это касается осенне-зимнего периода, сопряженного с большими нагрузками и увеличенными временем и трудоёмкостью аварийно-восстановительных работ. Именно поэтому электросетевой комплекс крайне ответственно подходит к разработке и выполнению планово-предупредительных ремонтов электрооборудования.

Как правило, в апреле наступает сезон массовых ремонтных работ, а самый пик приходится на летние месяцы. Проводится целый ряд мероприятий, в числе которых строительство и капитальный ремонт линий электропередачи и трансформаторных подстанций, модернизация устаревшего или замена неисправного оборудования, высоковольтные испытания оборудования, диагностика и измерение параметров электросетей и так далее. Кроме того, необходимо отслеживать, чтобы аварийный резерв материалов и оборудования был укомплектован в полном объеме, резервные источники электроснабжения находились в исправном состоянии.

Электроэнергетика – это отрасль связанная с риском поражения электрическим током и сотрудники, по моему мнению, играют наиважнейшую роль в обеспечении надежности и безопасности электросетей. Следует уделять особое внимание профессиональной подготовке персонала и проведению практических тренировок по предотвращению аварийных ситуаций. Оперативный и оперативно-ремонтный персонал должен быть полностью обеспечен спецодеждой, всем необходимым оборудованием и средствами индивидуальной защиты. Как видите, работы очень много.

– С какими проблемами, по вашему мнению, сталкиваются электросетевые компании в настоящее время?

Мне кажется основная проблема – это отсутствие взаимозаменяемости современного электрооборудования. В наше время рынок отечественных и зарубежных производителей электрооборудования достаточно широк, и мне, например, приходилось одновременно работать с таким производителями распределительного оборудования среднего напряжения, как Schneider Electric, Siemens, Eaton, и др. И это не считая огромного многообразия отечественного оборудования, как современного, так и морально и технически устаревшего.

С одной стороны, такой выбор облегчает поиск оптимального технически и экономически обоснованного решения для сооружения новой электроустановки или участка электрической сети. Но когда речь заходит об обслуживании – персонал сталкивается с множеством проблем.

Во-первых, все указанные выше типы оборудования имеют различное устройство и соответственно инструкции по эксплуатации. Оперативный персонал во время устранения аварийных ситуаций или при проведении оперативных переключений в один день встречает различные типы оборудования. Это существенно увеличивает вероятность ошибочных действий и крайне небезопасно. Во-вторых, для эксплуатирующей организации затратно формировать резервный набор запасных частей. Оборудование абсолютно невзаимозаменяемо. И, наконец, усложняется процесс разработки и выполнения планово-предупредительных работ для поддержания оборудования в надлежащем состоянии. Современные заводы-производители зачастую не имеют рекомендуемых сроков периодичности и состава работ для обслуживания оборудования. Это вопросы, которые компаниям нужно постоянно решать.

– Сейчас много говорят о переходе крупных компаний от плановых ремонтов к ремонтам по состоянию. Это оптимальная схема?

– Думаю да. Дело в том, что возникают ситуации, когда срок ремонта того или иного оборудования по нормам необходим, а по фактическому техническому состоянию оно в ремонте не нуждается. Это связано с низкой загруженностью и (или) редкой эксплуатацией определенного участка электрической сети. Для эффективного расходования инвестиционных средств графики планово-предупредительных работ должны разрабатываться по итогам диагностики и обследования электрооборудования.

Но главное в этот вопросе – не забывать о высокой ответственности компаний за свои действия, ведь решение о ремонте оборудования должно так или иначе приниматься своевременно, иначе повышается вероятность аварий. В этом направлении, кстати, должна помочь цифровизация — создание системы удаленного мониторинга, диагностики техсостояния и т.д. Это тоже затраты, но окупаемые.

– Что более действенно: профилактика, обучение или контроль на производстве?

– В нашей сфере акцент всегда нужно делать на профилактике и профессиональной переподготовке кадров. На мой взгляд, в России с этим пока проблемы: на всех уровнях рабочего процесса, от рядовых сотрудников до руководителей внимание профилактике уделяется недостаточно. Повторяется одна и та же история: выявляется и фиксируется факт производственного травматизма или аварии, кто-то получает выговор и дальше все идет как обычно. Такую практику нужно искоренять. Для примера, в мировой практике руководители энергетических компаний отводят профилактическим мероприятиям, личной работе с подчиненными до 50% рабочего времени и выделяется серьезная доля средств и времени на обучение персонала.

– Юрий Петрович, Вы принимали участие в крупномасштабных проектах крупнейших девелоперских компаний не только в Москве, но и в других регионах России, на ваш взгляд, распределительные сети в нашей стране глобально нуждаются в обновлении энергооборудования или дела в этой области обстоят неплохо?

– Если говорить о материально-технической базе в сравнении с той, что была 10-15 лет назад, то она, конечно, улучшилась, но недостаточно. Состояние электрических сетей, в некоторых случаях, оставляет желать лучшего. Большая часть электросетевой инфраструктуры создавалась еще в советские времена, и сегодня в значительной степени изношена. Дорогостоящее оборудование отработало свой ресурс и требуют замены. В то время как проводится процесс обновления комплекса в России, развитые страны вырвались далеко вперед в освоении возобновляемых источников электроэнергии и этот разрыв становится больше. «Зелёная» энергия – это будущее отрасли.

Необходимость в масштабной и комплексной модернизации связана и с необходимостью соответствовать современным экологическим и технологическим реалиям, и с целью бесперебойного и слаженного выполнения текущих задач, стоящих перед энергетическим сектором.

Автор: А. Никитина

Важно повышать эффективность использования электросетевого комплекса — Ю. Липатов

Сенатор
провел «круглый стол», посвященный обсуждению проблем резервов сетей мощности и развития интеллектуальных сетей.

Заместитель председателя Комитета СФ по экономической политике Юрий Липатов

Липатов
Юрий Александровичпредставитель от исполнительного органа государственной власти Московской области

провел «круглый стол» на тему «Об экономической эффективности использования
электросетевого комплекса: проблема резервов сетевой мощности и развитие
интеллектуальных сетей».

Сенатор отметил, что правовые основы
экономических отношений в сфере электроэнергетики устанавливает Федеральный
закон «Об электроэнергетике». По его словам, этот документ совершенствуется и дорабатывается, вносятся соответствующие изменения. «Свидетельством тому
являются законопроекты, внесенные Правительством РФ для рассмотрения в Государственную Думу».

Смотрите также

Ю. Липатов: Одна из наиболее актуальных задач в сфере ЖКХ — создание прозрачной системы расчетов

31 марта 2017 года, 15:05г.

Стремительное развитие науки и техники, подчеркнул
Юрий Липатов, обуславливает важность
внедрения современных технологий в электроэнергетике, создания интеллектуальных
сетей и систем учета электроэнергии, как основного инструмента снижения
технологических потерь в сетях, экономии текущих и инвестиционных затрат.

Парламентарий затронул проблему рационального
использования потребителями максимальной мощности. «В конце прошлого года на имя Председателя СФ пришли письма от губернаторов Астраханской, Белгородской, Курской,
Смоленской и Московской областей о системном неиспользовании заявленной сетевой
мощности рядом потребителей». Тем самым это приводит к невозможности
технологического присоединения новых потребителей к существующим электрическим
сетям без их реконструкции, а также к необоснованным затратам электросетевых
компаний на обслуживание сетей, что несет за собой увеличение тарифов и цен на транспорт.

«Круглый стол» на тему «Об экономической эффективности использования электросетевого комплекса: проблема резервов сетевой мощности и развитие интеллектуальных сетей»

1 из 25

2 из 25

3 из 25

Ю. Липатов

4 из 25

5 из 25

6 из 25

7 из 25

8 из 25

9 из 25

10 из 25

11 из 25

12 из 25

13 из 25

14 из 25

15 из 25

16 из 25

17 из 25

18 из 25

19 из 25

20 из 25

21 из 25

С. Шатиров и Г. Орденов

22 из 25

23 из 25

24 из 25

25 из 25

С докладом по основному вопросу выступил
генеральный директор, председатель Правления ПАО «Россети» Павел Ливинский. Особое внимание он уделил развитию современных
технологий в энергетике и интеллектуального учета электрической энергии в Российской Федерации, созданию интеллектуальных сетей и повышению эффективности
использования электрических сетей.

Участники «круглого стола» рассмотрели проблемы
резервов сетевой мощности, высказали предложения по оптимизации избыточного
резерва сетевой мощности, выработали решения, направленные на повышение
эффективности функционирования организаций электросетевого комплекса России.
Также на обсуждение были вынесены вопросы совершенствования законодательной
базы в части создания и развития интеллектуальных сетей.

В мероприятии приняли участие заместитель
Министра экономического развития РФ Михаил
Расстригин, директор Департамента развития электроэнергетики Министерства энергетики РФ Павел Сниккарс, заместитель руководителя
Федеральной антимонопольной службы Виталий
Королев, представители региональных органов власти, руководители
региональных сетевых компаний, экспертного сообщества.

Темы

экономика

Лица

Липатов Юрий Александрович

Места

Московская область

Комитеты

Комитет Совета Федерации по экономической политике

Что это такое и как это работает?

До тех пор, пока мы не столкнемся с перебоями в подаче электроэнергии, мы склонны воспринимать электроэнергию, которую получаем из нашей энергосистемы, как должное.

Мы ожидаем электричества по запросу, и многие из нас удивлены, встревожены, а иногда и не знают, как реагировать, когда у нас нет электричества.

Электросеть поставляет электроэнергию от электростанций в дома и предприятия по всей стране . Его обширная сеть производства, передачи и доставки электроэнергии гарантирует, что мы можем функционировать в современном мире. Электрическая сеть обеспечивает нас электроэнергией по требованию.

Хотя эта сеть является неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, большинство людей мало знают о ней и о том, как она работает. Мы надеемся демистифицировать нашу систему электроснабжения, объясняя, как работает энергосистема, ее уязвимые места и способы ее улучшения.

Что такое энергосистема и ее функции?

Называете ли вы это электросетью, электрораспределительной сетью, электрической сетью или национальной сетью, эта электрическая сеть генерирует и распределяет электроэнергию на большой территории. В сеть входят энергетические компании и поставщики энергии, которые доставляют электроэнергию в ваш дом или бизнес.

Электросеть также состоит из инфраструктуры для производства и распределения электроэнергии.

Когда люди говорят о сети, они обычно имеют в виду одну из трех небольших региональных сетей, также называемых межсетевыми соединениями. Восточная, Западная и Техасская системы межсоединений составляют энергосистему. Эти три сети ограниченно связаны на станциях энергосистемы, но в основном работают независимо. Восточные и западные соединения также включают части Канады.

Энергосистема делает три вещи: она обеспечивает использование энергоресурсов на основе передового опыта, обеспечивает большую мощность энергоснабжения и делает работу энергосистемы более экономичной и надежной. Генерирующие станции соединены между собой, чтобы уменьшить резервную генерирующую мощность, известную как вращающийся резерв, в каждой области.

Сколько электросетей в континентальной части США?

Электросеть в континентальной части США представляет собой многоуровневую систему, включающую три основных соединения. Восточная и Западная сети, как правило, работают независимо друг от друга, хотя они позволяют передавать мощность между сетями. Не путать с коммунальными предприятиями, которые являются балансирующими органами (сетевыми операторами), работающими в рамках Восточного и Западного межсоединений.

Сетевые операторы обеспечивают баланс между спросом и предложением в режиме реального времени. Это обеспечивает безопасную и надежную работу энергосистемы. Без баланса спроса и предложения существует риск локальных и региональных отключений электроэнергии.

Все, что находится к востоку от Скалистых гор и часть северного Техаса, находится в Восточном соединении. Eastern Interconnection имеет 36 балансирующих органов, в том числе пять в Канаде.
Western Interconnection простирается к западу от Скалистых гор и включает 37 сетевых операторов, в том числе двух в Канаде и одного в Мексике.
Совет по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT), название оператора сети и название регулирующего органа, несет единоличную ответственность за большую часть Техаса.

Почему в Техасе отдельная электрическая сеть?

Соединение Техаса, которым управляет Совет по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT), в основном ограничивается Техасом. Согласно Texas Tribune, Техас контролирует отдельную энергосистему, чтобы избежать федерального регулирования.

В 1935 году, когда Федеральный закон об энергетике стал законом, северная и южная системы Техаса объединились. Кроме того, коммунальные предприятия Техаса поняли, что могут избежать регулирования, если не будут пересекать границы штата. ERCOT появился после одного из самых серьезных отключений электроэнергии в стране в 1965, что привело к дальнейшему федеральному регулированию.

Недостатком независимости Техаса от регулирующих органов является изоляция Texas Interconnection. Техасу сложно импортировать электроэнергию из других энергосистем страны в случае отключения электроэнергии, например, в феврале 2021 года.

Тем не менее, нерегулируемый энергетический рынок штата позволяет жителям Техаса выбирать свою собственную электроэнергетическую компанию и дает им возможность выбрать лучший план для своих нужд.

Как работает электрическая сеть?

Электрическая сеть представляет собой сложную сеть производства, передачи и распределения электроэнергии. Сетевые операторы — организации, которые управляют производством и поставкой энергии, — это региональные организации, которые контролируют электроэнергию, когда она проходит через стационарную инфраструктуру.

Эта инфраструктура, состоящая из электростанций, линий электропередач и линий распределения, разбросана по всей Америке. Иногда называемые системными операторами или балансирующими органами, сетевые операторы управляют электросетью для доставки вашей электроэнергии.

Семь уравновешивающих органов известны как независимые системные операторы (ISO) или региональные передающие органы (RTO). Эти органы часто называют сетевыми операторами. Сетевые операторы контролируют электросеть, сигнализируя электростанциям, когда требуется больше энергии, и поддерживают поток электроэнергии из электросети в линии электропередачи и распределительную сеть.

Электросеть выполняет три функции: генерация, передача и распределение. На каждом этапе работают сложные процессы.

Как электростанция производит электроэнергию?

источник

Электростанция вашей электростанции вырабатывает электроэнергию из трех видов энергоресурсов:

Ископаемые виды топлива, такие как природный газ и уголь
Атомная энергетика
Возобновляемые источники энергии, включая солнечную, ветровую и гидроэнергию

Мощность электростанции измеряется в мегаваттах, а мегаватт (МВт) равен одному миллиону ватт. Электрическая мощность, количество вырабатываемой электроэнергии, варьируется в зависимости от размера электростанции. Средняя угольная электростанция вырабатывает около 750 МВт электроэнергии.

Электростанции используют источники энергии для выработки электроэнергии. Турбогенераторы производят электроэнергию на электростанции, используя топливо одного из трех вышеперечисленных классов: пар, воду или ископаемое топливо. Ветряные турбины и солнечные фотоэлектрические установки также могут производить электроэнергию. Соответственно, они используют кинетическую энергию и химическую энергию для выработки электроэнергии.

Чтобы заставить лопасти турбины вращаться, турбогенератор работает, толкая жидкость, будь то вода, пар, воздух или дымовые газы (выхлопы от сгорания). Затем вал ротора турбины, соединенный с генератором, преобразует кинетическую энергию ротора (также известную как механическая энергия) в электрическую энергию.

Что делают трансформеры?

Трансформатор представляет собой электрическое устройство, которое перемещает электрическую энергию от одной электрической цепи к другой, используя принципы электромагнитной индукции. Трансформаторы не производят электричество; вместо этого трансформаторы передают мощность от одного переменного тока к другому.

Трансформаторы могут повышать или понижать напряжение переменного тока, что называется повышением или понижением напряжения. Например, когда электричество покидает электростанцию, оно проходит через трансформатор для повышения напряжения.

Зачем нужны высоковольтные линии электропередачи?

Высоковольтные линии электропередач передают электроэнергию высокого напряжения на большие расстояния и играют важную роль в доставке электроэнергии в распределительные сети энергосистемы. Эти высоковольтные линии электропередач имеют напряжение до 500 000 вольт. Крупному промышленному предприятию также могут потребоваться высоковольтные линии непосредственно от воздушных линий электропередач. Без высоковольтных линий электропередачи сложность и уязвимость энергосистемы становятся более дорогими и сложными в управлении.

Энергия передается при высоком напряжении для повышения эффективности за счет предотвращения потери энергии. Более высокое напряжение означает более низкий ток. В свою очередь, меньший ток уменьшает потери сопротивления в проводниках. Пониженное сопротивление приводит к меньшим потерям энергии, поскольку электричество перемещается на большие расстояния, что делает линии электропередачи важной частью энергосистемы.

Есть два вида электрических линий. Высоковольтные линии передают энергию от электростанций к подстанциям, часто на большие расстояния. От подстанции распределительные линии передают энергию жилым и коммерческим потребителям. Распределительные линии имеют гораздо более низкое напряжение.

Что такое подстанции и для чего они?

Когда электричество по высоковольтным линиям электропередач поступает на подстанцию, трансформаторы понижают напряжение для передачи в дома и на предприятия. Это происходит на подстанциях.

Подстанции оборудованы предохранителями, которые разделяют ток на несколько распределительных линий. С помощью автоматических выключателей, переключателей и конденсаторов операторы сети могут также изолировать и контролировать интерфейс между высоковольтными линиями электропередач и распределительными линиями.

Когда электроэнергия покидает подстанцию по распределительным линиям, она готова для доставки в дома и на предприятия.

Какие существуют два типа соединений для межсоединений?

Связи между сетями могут быть высокого напряжения переменного тока (HVAC) или высокого напряжения постоянного тока (HVDC).

Линия HVAC представляет собой жесткое синхронное соединение между двумя соединительными системами, которые должны иметь почти одинаковое регулирование частоты. Однако существуют ограничения или проблемы, связанные с синхронными соединениями переменного тока:

Если в одной системе возникают помехи частоты, они передаются в другую систему.
Колебания мощности в одной системе влияют на другую систему и могут привести к частым отключениям. В свою очередь, это приводит к сбою всей взаимосвязанной системы.
Если операторы сети используют соединительную линию переменного тока, уровень неисправности увеличивается.

Связь постоянного тока свободно соединяет две системы переменного тока, и это несинхронное (или асинхронное) соединение. Прямая текущая связь имеет некоторые преимущества:

Связь постоянного тока позволяет двум системам подключаться на одной и той же частоте или на разных частотах, что позволяет каждой из них работать независимо, сохраняя при этом соответствующие стандарты частоты.

Соединения

HVDC обеспечивают быстрый и надежный контроль величины и направления потока мощности, что увеличивает пределы переходной устойчивости.
Колебания мощности в сетях переменного тока модулируются путем регулирования потока мощности постоянного тока через связь постоянного тока.

Что вызывает отказ энергосистемы?

Одно событие не вызывает отключения электросети; Отказ сети также может быть результатом серии аварий и ошибок, которые завершаются каскадным отказом. Каскадный отказ возникает, когда элемент системы частично или полностью выходит из строя. Обрушение создает скачок напряжения на других близлежащих элементах системы, которые подвергаются сверхмощной нагрузке, что приводит к их отказу.

Например, энергосистема может выйти из строя, если частота упадет ниже нижнего предела (490,5–50,2 Гц) или выходит за пределы верхнего предела. Когда это происходит, линии электропередачи перестают принимать электроэнергию, а это означает, что другие элементы сети, в том числе электростанции, отключаются.

Итак, как мы можем решить эти проблемы? Во-первых, Конгресс распорядился установить интеллектуальную сеть для защиты энергосистемы, приняв Закон об энергетической независимости и безопасности от 2007 года.

электричества. Такие усовершенствования, утверждают авторы, сделают энергосистему более эффективной и безопасной.

Насколько безопасна наша энергосистема?

Национальная энергосистема уязвима для кибератак, поскольку ее инфраструктура использует систему из двух частей. Во-первых, сеть передачи должна соответствовать строгим федеральным стандартам защиты. Однако система распределения, регулируемая государственными органами, имеет очень слабую защиту от кибератак, поскольку у этих субъектов нет надежных стандартов защиты.

Чтобы вывести из строя энергосистемы страны, потребуются большие деньги и изощренность, но возможность не игнорируется. Как говорит вице-президент Edison Electric Institute по безопасности и обеспечению готовности Скотт Ааронсон, «мы готовимся к такой возможности сегодня». Кроме того, погодные условия и лесные пожары могут угрожать всем частям энергосистемы.

Какие факторы угрожают электросетям?

Вызванные изменением климата экстремальные погодные явления, такие как аномальная жара, метели или ураганы, могут повлиять на электросеть. Например, 96% отключений электроэнергии (блэкаутов) были связаны с погодными условиями или стихийными бедствиями, повредившими инфраструктуру систем распределения электроэнергии.

Удивительно, но рост возобновляемых источников энергии также угрожает сети. Это связано с тем, что солнечная и ветровая энергия иногда может производить больше электроэнергии, чем сетевые операторы включают в систему энергосистемы.

Старение инфраструктуры энергосистемы — еще одна угроза для сети. Усталость металла и износ оборудования все больше играют роль в процессе старения сети. По состоянию на этот год средний возраст энергосистемы составляет 31 год.

Можно ли взломать энергосистему?

Согласно республиканскому сенаторскому политическому документу, промышленные системы управления (ICS) энергосистемы подвержены риску кибератак. ICS управляет электрическими процессами и физическими функциями, используемыми для работы электрической сети. Враждебно настроенные иностранные правительства, преступные организации, террористы и «хактивисты» потенциально могут стать мишенью для АСУ, поскольку она все больше подключается к Интернету.

Что произойдет, если выйдет из строя электрическая сеть?

Когда часть электросети выходит из строя, кто-то где-то остается без электричества. В большинстве случаев достаточно просто перенаправить электроэнергию из другого сектора сети или даже из другого сетевого соединения.

Однако, как пережили жители Техаса во время зимнего шторма в феврале 2021 года, может оказаться невозможным импортировать электроэнергию из другого межсоединения или даже из другого сектора в пределах одного межсоединения.

К сожалению, крупномасштабное хранение энергии невозможно, потому что электричество является бинарным товаром (есть оно у вас или нет). Тем не менее, многие коммунальные предприятия используют литий-ионные батареи в качестве краткосрочного решения для хранения энергии. Кроме того, гидроэнергетика зависит от обильных водных ресурсов, потенциального источника энергии, к которому легко получить доступ в ответ на возросший спрос.

Электросеть: необходимость в современной жизни

Электросеть Америки представляет собой обширный массив электростанций и линий электропередач, разделенных на три географические области, называемые межсетевыми соединениями. Восточная и Западная межсистемные связи могут на ограниченной основе передавать мощность от одного к другому. Тем не менее, Техас стоит особняком, почти полностью полагаясь на ERCOT для удовлетворения потребностей штата в электроэнергии.

Наш современный образ жизни возможен, потому что существует электрическая сеть. По мере старения и развития технологий такой образ жизни становится все более уязвимым. Многие системы и инфраструктура были построены в прошлом веке, поэтому их модернизация и замена уже давно назрели.

Несмотря на то, что технологии повышают эффективность повседневных операций, энергосистема подвержена риску погодных явлений и кибератак. Однако с улучшением процессов безопасности и технического управления интеллектуальная сеть может защитить энергосистему.

Предоставлено вам justenergy.com

Все изображения предоставлены по лицензии Adobe Stock.
Избранное изображение:

Как работает энергосистема США?

Введение

Обширная сеть электростанций, линий электропередач и распределительных центров вместе составляют электрическую сеть США. Сеть постоянно уравновешивает спрос и предложение на энергию, которая питает все, от промышленности до бытовой техники. Вне поля зрения большинства, сеть обычно привлекает внимание общественности только из-за крупномасштабных сбоев, таких как отключение электроэнергии, которое произошло в Техасе в начале 2021 года.

Подробнее от наших экспертов

Цзунъюань Зои Лю

Зеленые ямы возобновляемых источников энергии против сельскохозяйственных угодий. Ядерная энергия может помочь

Хайди Кребо-Редикер

Союзники и противники наблюдают за приближением кризиса потолка долга

Элис С. Хилл

Что означают промежуточные выборы 2022 года для климатической политики США

Экстремальные погодные явления, вызванные изменением климата, и уязвимость к кибератакам вызвали опасения по поводу надежности энергосистемы. Выбросы при производстве электроэнергии являются существенной движущей силой изменения климата, и существует настоятельная необходимость в отказе от энергии, основанной на ископаемом топливе. Но постановление Верховного суда от июня 2022 года ограничило способность Агентства по охране окружающей среды (EPA) регулировать выбросы электростанций, а это означает, что энергосистема может продолжать полагаться на ископаемое топливо.

Подробнее:

Энергетическая и климатическая политика

Инфраструктура

Соединенные Штаты

Информационная безопасность

Между тем рост возобновляемой энергии и так называемой распределенной генерации, или способность отдельных домов и предприятий производить собственную энергию, поставили традиционную сеть под все большее давление. Он теряет клиентов, в то время как его стареющая инфраструктура требует капитального и дорогостоящего ремонта. Принятый в конце 2021 года широкомасштабный закон об инфраструктуре предусматривает около 65 миллиардов долларов на улучшение сети, и администрация Джо Байдена начала работать со штатами над ускорением модернизации.

Как работает сетка?

Краткий обзор ежедневных новостей

Сводка мировых новостей с анализом CFR доставляется на ваш почтовый ящик каждое утро.

Большинство будних дней.

Просмотреть все бюллетени >

Электрическая сеть США восходит к 1882 году, когда Томас Эдисон открыл первую в стране электростанцию на станции Перл-Стрит в Нижнем Манхэттене. В то время как сеть расширилась от первоначальных пятидесяти девяти клиентов Эдисона до сотен миллионов пользователей, на протяжении десятилетий ее базовая структура оставалась практически неизменной. По данным Управления энергетической информации США (EIA), электростанции, работающие на ископаемом топливе — сжигающие уголь, нефть или природный газ, — производят около 60 процентов электроэнергии страны, а на атомную энергетику приходится почти 20 процентов. Электроэнергия передается на большие расстояния с использованием высоковольтных линий электропередачи, а местные объекты, известные как подстанции, преобразуют эту высоковольтную мощность в более низкое напряжение (процесс, называемый «понижением») и распределяют ее по близлежащим домам и предприятиям.

В совокупности сетку называют крупнейшей машиной в мире, включающей одиннадцать тысяч электростанций, три тысячи коммунальных услуг и более двух миллионов миль линий электропередач. Однако на практике в США существует три отдельных энергосистемы или автономных взаимосвязей производства и передачи электроэнергии. Это восточные, западные и техасские соединения.

Подробнее от наших экспертов

Цзунъюань Зои Лю

Хайди Кребо-Редикер

Союзники и противники наблюдают за приближением кризиса потолка долга

Элис С. Хилл

Что означают промежуточные выборы 2022 года для климатической политики США

Из-за высоких затрат на строительство всей этой инфраструктуры передача и распределение электроэнергии считается «естественной монополией», что означает, что только компания, достаточно крупная, чтобы контролировать весь рынок, как правило, может позволить себе необходимые инвестиции. В результате большинству энергетических компаний предоставляется монопольный контроль над местным рынком с полномочиями предоставлять недорогую и надежную энергию в качестве общественного блага. Чтобы обеспечить соблюдение этого мандата, коммунальные предприятия либо находятся в государственной собственности, либо, что чаще, жестко регулируются регулирующими комиссиями штатов, которые устанавливают цены, которые коммунальные предприятия могут взимать с потребителей.

Как экологизация электросетей влияет на климатические цели США?

Декарбонизация сети или производство энергии из возобновляемых источников вместо ископаемого топлива занимает центральное место в климатических целях президента Байдена, особенно в его обещаниях сократить вдвое выбросы в США по сравнению с уровнем 2005 года к 2030 году и добиться к 2035 году безуглеродного энергетического сектора. четверть выбросов парниковых газов в США приходится на сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии. Энергетический сектор в основном использует уголь и природный газ для производства электроэнергии. Сжигание этого ископаемого топлива приводит к выбросу парниковых газов, которые удерживают тепло и согревают планету.

Подробнее:

Энергетическая и климатическая политика

Инфраструктура

Соединенные Штаты

Информационная безопасность

Для сокращения выбросов за счет электрификации, включая переход на электромобили, потребуется чистая и надежная энергосистема. Уже сейчас производство возобновляемой энергии быстро растет. По данным EIA, в 2021 году солнечная, ветровая и другие возобновляемые источники энергии произвели 20 процентов электроэнергии в США, и ожидается, что к 2050 году эта доля удвоится. Но, по мнению экспертов, для полного отказа от ископаемого топлива потребуется ряд мер политики : это включает субсидирование исследований и разработок (НИОКР) для производства и хранения экологически чистой энергии; и установление цены на выбросы, например налога на выбросы углерода.

Как возобновляемые источники энергии влияют на сеть?

Расширение использования возобновляемых источников энергии создает проблемы для сетевых операторов. Например, изменчивость ветра и солнечного света затрудняет прогнозирование спроса и предложения электроэнергии. Увеличение числа домохозяйств, устанавливающих собственные источники энергии, также вызывает проблемы.

В отличие от первоначальной односторонней экономической модели сети, децентрализованные формы производства энергии, известные как «распределенная генерация», находятся на подъеме. Производство солнечной энергии, в том числе с помощью домашних установок, за последнее десятилетие выросло в геометрической прогрессии, достигнув 126,1 гигаватт (ГВт) общей мощности в 2022 году — достаточно энергии для питания более двадцати трех миллионов домов. Ожидается, что тенденция сохранится. Например, компания Tesla, производящая электромобили и экологически чистая энергия, продает аккумуляторные системы и солнечные панели в качестве альтернативы традиционной сети.

Коммунальные предприятия обеспокоены тем, что распределенная генерация угрожает их жизнеспособности, особенно из-за политики «чистого измерения». Согласно чистому измерению, впервые принятому Миннесотой в 1983 году, регулирующие органы требуют, чтобы коммунальные предприятия выкупали любую избыточную энергию у потребителей солнечной энергии по полной розничной цене за электроэнергию. Коммунальные предприятия утверждают, что, получая полную розничную цену за электроэнергию, эти пользователи фактически избегают платить за обслуживание сети, даже несмотря на то, что подавляющее большинство домов и предприятий, использующих распределенную генерацию, по-прежнему полагаются на сеть, используя ее в периоды, когда солнце не светит. или ветер не дует. По словам коммунальных служб, эти клиенты все равно должны внести свой вклад.

Коммунальные службы предупреждают, что по мере распространения использования солнечной энергии и потери клиентов им придется повышать цены, что, в свою очередь, подтолкнет больше людей к отключению от сети — процесс, известный в отрасли как «спираль смерти коммунальных служб». Пока неясно, насколько изменились затраты; анализ, проведенный Институтом Роки-Маунтин, беспристрастной исследовательской организацией в области энергетики, подсчитал, что коммунальные предприятия на северо-востоке США могут потерять до 15 миллиардов долларов к 2030 году, поскольку потребители перейдут на солнечную энергию.

Растущая нагрузка на энергосистему приходится на то время, когда, как отмечает эксперт по энергетике Брайан Уоршей, экономика США больше, чем когда-либо прежде, зависит от надежного и доступного электричества. Рост цен нанесет ущерб потребителям и предприятиям, а коммунальные предприятия, которые не смогут сделать необходимые инвестиции на миллиарды долларов, могут столкнуться с новыми отключениями электроэнергии, которые, по оценкам, обходятся в десятки миллиардов долларов ежегодно.

Чтобы компенсировать потерю доходов, некоторые коммунальные предприятия ввели новые сборы или ограничения для пользователей солнечной энергии. Еще один вариант — коммунальные предприятия сами займутся возобновляемой энергетикой. Крупнейшая в США коммунальная компания Duke Energy из Северной Каролины начала интегрировать ветряную и солнечную энергию в свою сеть в 2007 году. Большая часть увеличения мощности солнечной энергии была обеспечена коммунальными службами, а не домовладельцами.

Как регулируется сеть?

Исторически сложилось так, что большинство коммунальных служб контролировали все, от электростанции до бытовой электросети. В 1978 году Конгресс принял закон о частичном дерегулировании сектора, что позволило выйти на рынок некоммерческим производителям электроэнергии. Закон об энергетической политике 1992 года разрешил дальнейшее дерегулирование, особенно отделение производства электроэнергии (оптовые рынки) от передачи и распределения (розничные рынки). Явной целью этих усилий было продвижение конкуренции и снижение цен на энергоносители. Однако энергетический кризис в Калифорнии 2000–2001 гг. [PDF] поднял вопросы о такой реструктуризации после того, как государственные реформы привели к повышению цен, нехватке энергии и почти банкротству крупных коммунальных предприятий.

Сегодня надзор за сетью является обязанностью лоскутного одеяла федеральных властей и властей штатов. Закон об энергетической политике 2005 г. определил Федеральную комиссию по регулированию энергетики (FERC) Министерства энергетики в качестве основного органа, отвечающего за производство и передачу электроэнергии в Соединенных Штатах. Однако юрисдикция по розничному распределению электроэнергии на местном уровне, которая фактически доставляет эту энергию конечным пользователям, остается в руках правительств штатов и муниципалитетов.

Из-за растущей обеспокоенности по поводу изменения климата Агентство по охране окружающей среды предприняло попытку регулировать выбросы парниковых газов из сети. 1970 Закон о чистом воздухе дал агентству право ограничивать загрязнение воздуха. Под эгидой этого закона администрация Барака Обамы попыталась внедрить широкие стандарты выбросов электростанций в своем Плане экологически чистой энергии 2015 года, что является частью более масштабных усилий по переводу энергетического сектора с угля и газа на возобновляемые источники энергии. Но план столкнулся с судебными претензиями и так и не вступил в силу. В июне 2022 года Верховный суд постановил, что Конгресс не предоставил Агентству по охране окружающей среды полномочия вводить общеотраслевые правила в отношении выбросов электростанций, хотя Агентство по охране окружающей среды может продолжать регулировать выбросы от отдельных предприятий.

Что такое интеллектуальная сеть?

«Умная сеть» относится к набору технологий, которые обеспечивают большую оперативность при подключении производителей и потребителей электроэнергии. По данным Министерства энергетики США, которое сделало создание интеллектуальной сети целью национальной политики, она включает в себя «цифровые технологии, обеспечивающие двустороннюю связь между коммунальным предприятием и его клиентами», а также обнаружение линий электропередачи.

Система интеллектуальной сети может повысить надежность и уменьшить количество перебоев в подаче электроэнергии. Специальные счетчики в домах и на предприятиях, а также датчики вдоль линий электропередач могут постоянно отслеживать спрос и предложение, а устройства размером с почтовый ящик, известные как синхрофазоры, измеряют поток электроэнергии в сети в режиме реального времени, позволяя операторам предвидеть и избегать сбоев. Умные устройства могут «общаться» с сетью и переносить потребление электроэнергии на непиковые периоды, что снижает нагрузку на сеть, в конечном итоге снижает цены и помогает избежать отключений электроэнергии. Децентрализованные «микросети» могут быть объединены с новой аккумуляторной технологией, чтобы обеспечить подачу электроэнергии в сообщества, даже когда суровые погодные условия или другие отключения влияют на более широкую энергосистему.

Для просмотра этого видео включите JavaScript и рассмотрите возможность обновления веб-браузера до
поддерживает HTML5 видео

Что такое интеллектуальная сеть?

С 2010 года Министерство энергетики инвестировало миллиарды долларов в инфраструктуру интеллектуальных сетей, и к 2017 году почти половина потребителей электроэнергии в США установила интеллектуальные счетчики. По данным EIA, к 2020 году было установлено более ста миллионов интеллектуальных счетчиков, и ожидается, что это число будет расти.

Каковы уязвимые места сети?

Экстремальные погодные явления, часто усугубляемые изменением климата, вызывают все большую озабоченность. Ураганы, метели, наводнения, аномальная жара, лесные пожары и даже вспышки на солнце могут вывести из строя стареющие линии электропередач. (Средний возраст электростанций составляет более тридцати лет, а силовым трансформаторам в среднем более сорока лет.) Кроме того, большая часть сетевой инфраструктуры строится над землей, что дешевле в строительстве, но более уязвимо. Увеличение изменчивости из-за изменения климата не только увеличит спрос на энергию, но и снизит эффективность ее производства и передачи.

«Все эти системы были построены только на допущении определенного диапазона крайностей».

Элис С. Хилл, старший научный сотрудник CFR

Показательным примером стали перебои с подачей электроэнергии в Техасе в начале 2021 года. Температура в штате упала до тридцатилетнего минимума, что привело к отключению нескольких источников выработки электроэнергии, а потребность в отоплении резко возросла. Результатом стали повсеместные отключения электроэнергии, в результате которых миллионы людей остались без электричества во время разрушительной зимней бури; десятки людей погибли. В настоящее время штат пересматривает свой подход к регулированию энергопотребления, который позволяет коммунальным предприятиям избегать подготовки своего оборудования к зиме. Тем временем в Калифорнии повышение температуры способствовало веерным отключениям электроэнергии летом 2020 года, первым таким отключениям в штате почти за два десятилетия.

Проблема в том, что энергосистема была спроектирована для мира, которого больше не существует, говорит старший научный сотрудник CFR Элис С. Хилл, которая была старшим директором по политике устойчивости в Совете национальной безопасности при администрации Обамы. «Все эти системы были построены только на допущении определенного диапазона крайностей», — говорит она. «Это был безопасный способ строительства, потому что наш климат был стабильным». Поскольку изменение климата делает экстремальные погодные явления все более частыми и серьезными, «основываясь на прошлых моделях, вы очень уязвимы», добавляет она.

По словам Хилла, чтобы предотвратить бедствия в будущем, коммунальным службам необходимо укрепить сетевую инфраструктуру. Это может включать в себя закапывание линий электропередач или обеспечение огнестойкости надземных столбов. Цена бездействия высока, говорит она, отмечая, что отключение электричества в Техасе обошлось штату в 90 миллиардов долларов. У возобновляемых источников энергии есть свои уязвимые места: производство солнечной энергии в Австралии резко упало во время разрушительных лесных пожаров в 2019 и 2020 годах, когда солнце закрыли дым и сажа.

Кроме того, растущая зависимость сети от цифровых систем увеличивает вероятность кибератак. Недавние отчеты Счетной палаты правительства США предупреждают, что системы генерации, передачи и распределения электроэнергии становятся все более уязвимыми для кибервторжений. С 1970-х годов сетевые операторы полагались на центры электронного промышленного управления (IC), которые, как правило, не защищены от вредоносных программ, таких как вирус Stuxnet, который был нацелен на иранские ядерные объекты в 2010 году. В 2019 году, энергосистема США впервые подверглась кибератаке, хотя она не привела к перебоям в подаче электроэнергии. В мае 2021 года атака программы-вымогателя вынудила временно закрыть один из крупнейших нефтепроводов в США.

Что делает Байден?

Президент Байден предложил крупные инвестиции в модернизацию энергосистемы США. Двухпартийный закон об инфраструктуре, который он подписал в ноябре 2021 года, включает 65 миллиардов долларов на модернизацию сети, включая новые линии электропередачи, интеллектуальные сети и технологии экологически чистой энергии, а также кибербезопасность. В 2022 году Министерство энергетики выступило с инициативой сотрудничать со штатами и предоставить им часть финансирования по закону.

Однако планы Байдена могут быть осложнены проблемами прокладки новых линий электропередачи, которые направлены на добавление в сеть мощностей возобновляемой энергии, а также на повышение надежности, позволяя операторам сетей более эффективно направлять электроэнергию туда, где она необходима.

Электросетевого комплекса это: Актуальные проблемы в электросетевом комплексе России — Энергетика и промышленность России — № 23 (403) ноябрь 2020 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Ю. Проказов: «Электросетевой комплекс – сложный механизм, в котором важно выверять каждый шаг»

Важно повышать эффективность использования электросетевого комплекса — Ю. Липатов

Смотрите также

Что это такое и как это работает?

Что такое энергосистема и ее функции?

Сколько электросетей в континентальной части США?

Почему в Техасе отдельная электрическая сеть?

Как работает электрическая сеть?

Как электростанция производит электроэнергию?

Что делают трансформеры?

Зачем нужны высоковольтные линии электропередачи?

Что такое подстанции и для чего они?

Какие существуют два типа соединений для межсоединений?

Что вызывает отказ энергосистемы?

Насколько безопасна наша энергосистема?

Какие факторы угрожают электросетям?

Можно ли взломать энергосистему?

Что произойдет, если выйдет из строя электрическая сеть?

Электросеть: необходимость в современной жизни

Как работает энергосистема США?

Введение

Как работает сетка?

Сводка мировых новостей с анализом CFR доставляется на ваш почтовый ящик каждое утро.

Как экологизация электросетей влияет на климатические цели США?

Как возобновляемые источники энергии влияют на сеть?

Как регулируется сеть?

Что такое интеллектуальная сеть?

Что такое интеллектуальная сеть?

Каковы уязвимые места сети?

Что делает Байден?

Комментарии

Добавить комментарий Отменить ответ