engineering_ru | Блэкаут в Техасе. Как нефтегазовый штат остался без топлива, электричества и одной АЭС

Около недели в США бушевал арктический шторм. Нетипично низкие температуры и снежные бури накрыли половину страны, но самая тяжелая ситуация сложилась в Техасе. Энергосеть южного штата не справилась с нагрузкой, в результате миллионы людей остались без воды, электричества и тепла. Президент одобрил введение чрезвычайного положения. А губернатор приостановил экспорт газа из крупнейшего нефтегазового штата США.

Почему так вышло? Как себя показали газовые и ветровые электростанции? Почему отключилась одна из четырех АЭС и в чем их удивительное отличие от российских? И что такого особенного в Техасе, что именно в нем случился блэкаут. Ответы на эти вопросы записал в видеоролике (подписывайтесь на канал!), а под катом чуть более подробная текстовая версия.

Почему случилась катастрофа в Техасе?

Во-первых, условия действительно чрезвычайные. Подобной зимы не было почти 10 лет, а в некоторых местах поставлены вообще абсолютные рекорды отрицательных температур. Обычно в Техасе зимой плюс или слабый минус, а тут местами морозы до – 20. Соответственно, инфраструктура и люди к этому не готовы. На ледяных дорогах десятки погибших, около 12 миллионов человек испытывают проблемы с нехваткой воды (трубы перемерзают), до 3 млн домохозяйств оставались без электричества и тепла, люди были вынуждены эвакуироваться из домов или греться и ночевать в машинах.

Те у кого есть газ, но нет электричества, греются так. Фото Ashley Landis/AP, Источник

Дело в том, что более 60% домохозяйств штата отапливаются за счет электричества и лишь 40% - за счет газа. Сами дома не рассчитаны на такие морозы. Все это привело к постепенному росту потреблению электроэнергии – до рекордных 70 ГВт, при среднем уровне около 40 ГВт перед штормом (см график). При этом прогнозируемый максимум был в районе 67 ГВт. А после этого система достигла максимума возможностей и накрылась. До 80 электростанций из 680 в штате не могли работать, до 45 ГВт мощностей были недоступны. Дисбаланс спроса и предложения привел сначала к резкому росту оптовых цен на электроэнергию в сотни раз, до 9000 $ за МВт*ч, максимуму допустимому на рынке. В Техасе изолированная энергосистема с очень свободным рынком электроэнергии, поставщики в результате получают миллиарды, потребителей же ждут огромные счета за электроэнергию. Однако невидимая рука рынка не снизила объемы потребления, и их пришлось снижать принудительно физически, через веерные отключения.

Потребление и производство электроэнергии в Техасе в дни блэкаута

Почему так случилось? Тут сейчас масса спекуляций. Противники возобновляемой энергетики и республиканцы, в том числе губернатор Техаса, винят замерзшие ветряки и политику демократов Green New Deal по развитию возобновляемых источников. Демократы винят республиканцев за обособление электросистемы Техаса и дерегулирование рынка. Российский интернет вместе с госканалами глумится над чуждыми нашим скрепам западными идеями развития альтернативных источников и американскими проблемами в целом. Не без вранья, само собой.

Завирусившееся фото, распространяемое противниками альтернативной энергетики. Однако это не Техас, а Европа в 2015 году. Фото испытаний системы оттаивания лопастей горячей водой, в итоге не самой популярной. Источник - https://naukatv.ru/articles/vetryak?fbclid=IwAR2t0VbOs841xC10qcwravP83b93hlFIHDPkPUnKyVR2Wa2C8M6wB7sh0Zo"

Но что на самом деле? Во-первых, половина ветряков действительно замерзла (обледенение лопастей), но это не ключевой фактор в проблеме. Обычно в это время года они дают лишь около 7% электроэнергии, а в среднем по году - около 23%. Из около 45 ГВт вышедших из строя установленных мощностей на ветряки приходится 16 ГВт (из 30 ГВт установленной мощности ветряков в штате), а 28 ГВт – на газовые, угольные и атомные станции. Доля солнечных не так значительна, хотя и они резко снизились. Обычно выбывающие мощности ветряков компенсируют именно газом, но с ним возникли проблемы.

До половины электроэнергии Техас получает, сжигая газ. Техас главный нефтегазовый штат США. Кстати, ВВП штата больше российского при населении в 5 раз меньше. Однако к таким морозам даже нефтегазовая инфраструктура не готова – из-за конденсата замерзали трубы, компрессоры для перекачивания останавливались без электричества, вставали добывающие скважины. В итоге даже добыча сократилась на 30-50%. Губернатор ввел временный запрет на экспорт сжиженного газа. Хранилища и запасы отсутствуют. Поставки газа для обогрева домов обладают приоритетом перед поставками для электростанций. Это еще обострило дефицит топлива в холодное время. Все это показывает уязвимость газовой генерации от поставок топлива даже в нефтегазовом регионе. Нет газа в трубе – нет электричества.

Отдельно стоит отметить сдержанные ухмылки сторонников атомной энергетики, которые я наблюдаю и в России и в США. Да, АЭС в целом показали себя хорошо – 4 энергоблока на двух АЭС в Техасе работали без проблем и выдавали около 5 ГВт электроэнергии в режиме 24/7 вне зависимости от погоды и поставок топлива. Однако в итоге один из энергоблоков тоже не выдержал (см график). 15-го числа он был отключен системами автоматики из-за ложного срабатывания датчика давления питательной воды на турбине. Он перемерз. Но через два дня блок уже снова работал на 100%.

АЭС South Texas Project, один из блоков которой был отключен из-за замерзания датчика. Синим выделены турбины на машзалах.

Но честно говоря, когда я посмотрел на фото этого энергоблока то немного офигел. Дело в том, что его машзал, где находится турбина, он, как бы сказать, не имеет крыши… Ну т.е. она есть, но турбина в кожухе выступает над ней, и тут же рядом на открытом воздухе мостовой кран для обслуживания (см спутниковое фото выше). Такой вот дизайн. Понятно, что у них там тепло, и возможно это даже по каким-то соображениям оправдано. Да и соседний аналогичный блок отработал без проблем. Но на одном все же датчик перемерз.

Более наглядное фото второй АЭС в Техасе - Comanche Peak, с подобными же облегченными машзалами на переднем плане

Такую конструкцию машзала я вижу впервые (спасибо блэкауту хоть за это). Российские машзалы АЭС, что в Арктике, что на юге – это отдельное теплое помещение, где можно обслуживать турбины и генераторы в любую погоду, а зимой там даже оранжереи с экзотическими растениями можно встретить.

Закрытый машзал самой южной АЭС России - Ростовской. Фото автора, 2017 г.

Как бы то ни было, аномальные морозы на большой территории США стали причиной кратковременного отключения всего одного блока АЭС из 94, в самых неблагоприятных условиях. Так что атом действительно оказался более надежным, чем другие источники. В Техасе временно вышли из строя 25% атомных мощностей, тогда как потеря мощностей ТЭС составила до 50%, а ветряков – до 75%. Впрочем, доля атома в энергобалансе Техаса невелика и в дни блэкаута была сопоставима с выработкой ветряков.

Распределение выработки электроэнергии по типам электростанций Техаса за 2020 г.

Кроме того, к причинам блэкаута стоит добавить системные проблемы. Энергосеть Техаса плохо связана с другими штатами. Она у них вообще отдельная на штат, как у Аляски, в то время как другие штаты входят в одну из двух, Восточную или Западную, объединенные энергосети. Вдобавок довольно свободное регулирование рынка энергетики в штате (американские СМИ винят в этом республиканцев) не обязывает поставщиков иметь достаточно резервных мощностей, а сами резервные генераторы мощности при этом ориентированы на работу летом, когда идет максимальное потребление, поэтому они не защищены от холодов.

Обособленная энергосеть Техаса выделяется на фоне США.

Вот такая история. Сейчас ситуация вроде налаживается, но до сих пор сотни тысяч людей не вернулись к нормальной жизни. И на самом деле пока рано говорить о том, что сыграло большую или меньшую роль в развитии ситуации. Любая катастрофа – это сочетание многих факторов. И тут их много. Так что пусть специалисты анализируют и делают выводы. А мы потом посмотрим. Но понятно, что на фоне устранения недостатков энергосистем, стоит быть готовым к тому, что подобные природные аномалии могут случаться все чаще и чаще.

Ссылки на источники и материалы по теме:

Millions of Texans Are Freezing Right Now — Our Deregulated Electrical Grid Is to Blame

Ветрогенератор и вертолёт

Natural Gas And Wind Freeze Up When The Going Gets Tough

Когда зеленые глаза полны соринками

Texas largely relies on natural gas for power. It wasn’t ready for the extreme cold.

В Техасе замерзли газовые скважины и от холода встал блок АЭС: новые подробности рекордного блэкаута

Flat | Top-Level Comments Only

From:

analogthing.livejournal.com

Толково и без хайпа, спасибо.
Тут стоит добавить, по инфе из полянки, что интерконнект на соседнюю сеть мог бы и не помочь, потому что был ледяной дождь и, соответственно, обрывы. Непонятно, почему встали угольщики, которые в балансе на зиму были учтены на 100% мощности. Скорее всего работали "с колес", без промежуточного склада. Что тоже усугубило, естественно.
ERCOT пока, по понятным причинам, не дает полную картинку своей версии, но было озвучено, что внезапно, буквально без предупреждений, отвалилось 46% частной генерации.

Ну и Мерфи, конечно, куда ж без него — Если некоторая неприятность может произойти, то она обязательно произойдёт. Более того: если могут случиться несколько неприятностей, то они все обязательно случатся, и притом в самой неблагоприятной последовательности.

From:

avotara.livejournal.com

Магистральные воздушные линии рассчитаны на ледяной дождь, провода там очень крепкие, только условные 10 кВ и ниже рассчитаны на ограниченные погодные условия.
Ко всему зимой линии можно сильно перегружать воздушные провода держат очень сильные перегрузки когда холодно, трансформаторы тоже, их система охлаждения способна рассеять все потери при перепаде температуры в 45 градусов, что уж говорить о перепаде в 100 градусов. Помимо этого на подстанции всегда минимум 2 трансформатора — работающий и резервный и их можно включить параллельно на одну линию потому что эти трансформаторы как правило абсолютно идентичны.
Иными словами: думаю что мост облегчил-бы ситуацию.

Блэкаут в Техасе. Как нефтегазовый штат остался без топлива, электричества и одной АЭС

Page Summary

Style Credit

Expand Cut Tags