Pretraži
facebook twitter linkedin email

Kategorija: Energetika

U Teksasu vetrogeneratori i solarni paneli pouzdaniji od fosilnih goriva


„Pogođeni su svi izvori energije, pri čemu su kvarovi na gasu imali mnogo veću ulogu od nestanka obnovljivih izvora“, rekli su Majkl Gogin i Rob Gramlih iz kompanije Grid Strategies LLC u svojoj analizi ovonedeljne situacije sa električnom energijom u Teksasu i drugim delovima SAD, zaključujući da je prenos presudan za objedinjavanje različitih izvora snabdevanja električnom energijom i da pomaže u vanrednim situacijama.


Majkl Gogin (Michael Goggin) i Rob Gramlih (Rob Gramlich) iz kompanije Grid Strategies LLC u svojoj analizi ovonedeljne situacije sa električnom energijom u Teksasu i drugim delovima SAD - Zapažanja o zimskom događaju električne pouzdanosti u južnom i  centralnom delu SAD - kažu da su „pogođeni svi izvori energije, pri čemu su kvarovi na gasu imali mnogo veću ulogu od nestanka obnovljivih izvora“ i zaključuju da je prenos presudan za objedinjavanje različitih izvora snabdevanja električnom energijom i da pomaže u otklanjanju lokalizovanog uticaja vremenskih događaja, koji mogu poprimiti mnoge oblike proizvodnje van mreže.

Kao što je dokumentovalo više stručnjaka, velika većina elektrana koje su u perekidu u Teksasu koriste gas kao energent. Podaci ERCOT-a pokazuju da je oko 30 GW fosilnih kapaciteta stalo.

Da pojasnimo, Savet za električnu pouzdanost u Teksasu (The Electric Reliability Council of Texas ,– ERCOT) upravlja električnom mrežom i upravlja neregulisanim tržištem u 75 posto države.

Prva kolona podataka ERCOT prikazuje prekide toplotnih (fosilnihg i nuklearnih) kapaciteta, dok druga kolona prikazuje instalirani kapacitet Povremenih obnovljivih izvora (Intermittent Renewable Resource - IRR) ili vetra i sunca koji su u prekidu. Čini se da je na gasne generatore uticala kombinacija zamrzavanja instalacija na bušotinama, što je uticalo na smanjenje proizvodnje, jer kapacitet gasovoda je dominantan za grejanje zgrada umesto isporuke električne energije, ali i kvarovi opreme zbog vremenskih neprilika. Zamrzavanje bušotina smanjilo je zalihe gasa u Teksasu za 7 Bcf / dan, što je skoro trećina proizvodnje teksaškog gasa tokom 2019. godine.

Učinak obnovljivih izvora bio je oko nivoa planiranog - oko 20 GW vetra i solarnih kapaciteta nije u mreži ERCOT-a, uglavnom zbog zaleđivanja vetroelektrana. Čini se da mnoge ERCOT vetroelektrane nisu opremljene grejačima, što bi sprečilo zaleđivanje, to je oprema koja se često koristi u hladnijim klimatskim uslovima. Takve mogućnosti se, naravno, nisu smatrale neophodnim u južnim državama, ali vremenski događaji poput ovog mogli bi da promene te planove u budućnosti. Uprkos tome, čini se da je zaleđivanje smanjilo proizvodnju vetra za samo nekoliko GW ili oko 10% ukupnog gubitka proizvodnje. Snaga vetra i sunca bila je iznad nivoa koji očekuje ERCOT tokom većeg dela ponedeljka i utorka, kao što su drugi dokumentovali. Kao što je prikazano u nastavku, ukupna proizvodnja vetra i sunca samo je na kratko pala ispod nivoa koji ERCOT planira u svom scenariju planiranja za ekstremne situacije / vanredne situacije na nekoliko sati u ponedeljak uveče, označen vodoravnom crnom linijom.

Snaga vetra i sunca, 15. februara do do 5 ujutru 17. februara

 Kada su u ponedeljak ujutru počela gašenja energetskih kapaciteta, jačina vetra bila je relativno visoka, a solarna snaga u ponedeljak i utorak bila je nenormalno velika za zimu, verovatno zbog činjenice da se efikasnost solarnih panela znatno povećava u hladnom vremenu.

Bloomberg u svom izveštaju citira Dana Vodfina iz ERCOT-a, koji potvrđuje da su prekidi vetra bili najmanje važan faktor u nestancima električne energije. U istom članku, Daniel Kohan, profesor na Univerzitetu Rice u Hjustonu, rekao je da su „performanse vetra i sunca daleko na dnu liste, nalaze se među manjim faktorima u katastrofi sa kojom se suočavamo“ i da je pogrešno okrivljavati ih za zamračenja.

Otkazivanje opreme pogađa sve izvore energije, isključujući i jednu od četiri nuklearne jedinice u Teksasu. Neke teksaške elektrane na ugalj su, takođe, van mreže, verovatno zbog kvara opreme ili smrznutih gomila uglja.

Na severu u SPP-u, koji je, takođe, doživeo blokadu više od 50% ukupnog kapaciteta gasa, bilo je u ponedeljak i utorak isključeno manje od 15% kapaciteta vetra. Kapacitet uglja i dizela od 2-4 GW takođe je bio van mreže u SPP tokom ponedeljka i utorka.

Inače, članice SPP-a (Southwest Power Pool) su Arkansas, Ajova, Kansas, Luiziana, Minesota, Misuri, Montana, Nebraska, Nju Meksiko, Severna Dakota, Oklahoma, Južna Dakota, Tekas i Vajoming, a SPP, takođe, pruža usluge koordinacije pouzdanosti ugovora u Arizoni, Koloradu i Juti.

Prenos povećava otpornost pristupom različitim resursima

Prenos igra ključnu ulogu u rešavanju problema prekida rada generatora i skokova potražnje izazvanih ekstremnim vremenskim uslovima. Kao što su ERCOT i komisija za komunalne usluge u Teksasu objasnili u komentaru FERK-u (Federal Energy Regulatory Commission / Savezna regulatorna komisija za energetiku), „Jedan od najkritičnijih elemenata otpornosti sistema je osiguravanje da se prenosni sistem planira na takav način da se osigura nastavak rada nakon neočekivanog prekida rada jednog ili više generatora ili elementa prenosa“. Slično tome, njujorški operater mreže primetio je da „ove interkonekcije podržavaju i jačaju pouzdanost i otpornost stvaranjem većih i raznovrsnijih resursa, koji će biti na raspolaganju za zadovoljavanje potreba i rešavanje neočekivanih i / ili poremećaja u čitavoj povezanoj regiji“.

Vremenski događaji su obično najekstremniji na relativno uskom području, tako da prenos omogućava isporuku električne energije iz susednih regiona. To je bio slučaj poslednjih dana, baš kao i tokom prethodnih ekstremnih vremenskih događaja. Rano tokom dana u ponedeljak, SPP i MISO (The Midcontinent Independent System Operator / Nezavisni operater sistema na srednjem kontinetu) su iskusili ekstremnu hladnoću, što ih je navelo da se oslanjaju na uvoz iz regiona sa blažim temperaturama, pre svega na PJM interkonekciju (PJM interkonekcija je regionalna prenosna organizacija RTO) na istoku. Kao što je prikazano u nastavku, ovo se snažno odrazilo na cene širom MISO-a, sa visokim cenama na zapadu i niskim cenama na istoku. Kao što je to često slučaj, velika količina zagušenja prenosa na granicama MISO-PJM u Ilinoisu i Indiani sprečila je da SPP i MISO postignu veću snagu.

U utorak ujutro obrazac se preokrenuo, cene električne energije više u PJM nego na severu MISO, iako su cene bile izuzetno visoke na jugu MISO. Veći prenos između severnog MISO i južnog MISO, kao i između PJM i MISO, mogao je da ublaži ovu nestašicu.

​​​​​​

Sličan fenomen odigrao se tokom događaja Polarni vrtlog u januaru 2019. godine, snagom koja je u početku tekla zapadno od PJM ka MISO, a zatim istočno od MISO do PJM, dok se ekstremna hladnoća pomerala ka istoku. Tokom oba događaja PJM je bio veoma visok, što je pomoglo da se omogući veliki izvoz u MISO.

Kao što je prikazano na prvom grafikonu iznad, jaka unutrašnja prenosna mreža u Teksasu takođe je omogućila da solarni, kopneni vetar i obalni vetrovi mogu zajedno da rade kako bi pomogli da „svetla ostanu upaljena”. Obalni vetar (koji je obuhvatio većinu vetra u Južnom ERCOT-u) pružio je posebno visok učinak tokom najekstremnijeg nestašice u ponedeljak ujutru.

Primorski vetrovi prvenstveno su vođeni temperaturnom razlikom između kopna i okeana. Budući da okean zadržava stalniju temperaturu od kopna, obalni vetrovi su najviši tokom perioda ekstremnih vrućina i hladnoće, a to su periodi najveće potrebe za električnom energijom. Izvori obalnog vetra, takođe, imaju tendenciju da dostignu vrhunac ujutru i uveče, kada potražnja za električnom energijom doseže vrhunac sa ekstremno niskim ili visokim temperaturama, jer je tada temperaturna razlika između kopna i okeana najveća. Obalni izvori vetra, takođe, su u umerenijoj klimi, tako da su na njih mogli manje uticati događaji zaleđivanja, koji su izgleda uticali na neke efekte unutrašnjeg vetra.

Vrednost korišćenja prenosa za spregu komplementarnih obnovljivih izvora potvrđena je brojnim nedavnim studijama. Detaljno petominutno modeliranje pokazalo je da se, s jakom mrežom koja povezuje istok SAD, vrlo visoki nivoi obnovljive energije mogu pouzdano i ekonomično integrisati.

NREL-ova studija ((National Renewable Energy Laboratory –NREL - Nacionalna laboratorija za obnovljive izvore energije) o međusobnom povezivanju graničnih područja i druga nedavna akademska istraživanja pokazala su još veće koristi ako se istočne, zapadne i ERCOT mreže mogu kombinovati u jedinstvenu nacionalnu mrežu. Tokom ovog nedavnog događaja, napajanja električnom energijom bilo je u obilju u zapadnim delovima SAD, a cene električne energije duž istočne obale uglavnom su ostale niske. Nacionalni prenosni sistem mogao je da spreči prekide u centralnom delu SAD koristeći rezervne proizvodne kapacitete iz regiona, koji su manje pogođeni ekstremnom hladnoćom. Ukratko, prenos je presudan za objedinjavanje različitih izvora snabdevanja električnom energijom i pomaže u otklanjanju lokalizovanog uticaja vremenskih događaja koji mogu poprimiti mnoge oblike proizvodnje van mreže.

Pametno planiranje kapaciteta može da zaštiti od budućih ekstremnih hladnih uslova

Prekidi u „uobičajenom režimu rada“, koji istovremeno utiču na mnoge generatore mogu se uzeti u obzir pri planiranju kapaciteta. Alati koji se zasnivaju na verovatnoći se koriste za izračunavanje uzajamnog odnosa izlaznih profila vetrova ili solarnih resursa, ali ne i konvencionalnih generatora. Uprkos skoro desetak povezanih događaja prekida poput ovog tokom poslednje decenije, planeri resursa obično smatraju da su konvencionalni prekidi u radu generatora potpuno nezavisni jedni od drugih.

Istraživači su koristili podatke NERC-a (The North American Electric Reliability Corporation / Severnoamerička korporacija za električnu pouzdanost) za analizu dva miliona prekida rada generatora i otkrili su da „korelirani kvarovi predstavljaju značajan rizik adekvatnosti resursa“ u većini regiona; kao rezultat, oni „toplo preporučuju da planeri sistema uključe koreliranu analizu kvarova u svoju RAM praksu“.

Računovodstvo koreliranih ispada značajno bi smanjilo vrednost adekvatnosti resursa koja se dodeljuje konvencionalnim resursima koji imaju takve prekide i pravilno bi uzelo u obzir smanjenje marginalnog prinosa na adekvatnost resursa kako se povećava oslanjanje na bilo koji izvor goriva. Računovodstvo koreliranih ispada pokazalo bi vrednost raznolikosti proizvodnje, potvrđujući intuitivnu činjenicu da, budući da svi izvori energije mogu biti poremećeni, preterano zavisiti od bilo koga nije mudro. Kao što je gore pomenuto, prenos igra ključnu ulogu u omogućavanju te raznolikosti.

Potpuno konkurentna tržišta poput Teksasa mogu pružiti potpunu pouzdanost čak i u ekstremnim uslovima.

Gubitak proizvodnje bez presedana i skok potražnje nisu uzrokovani ERCOT-ovom konkurentskom tržišnom strukturom i ne bi ih mogle sprečiti manje konkurentne strukture. To potvrđuje činjenica da je došlo do prekida rada kupaca na konkurentnom ERCOT-ovom tržištu samo za energiju, kao i na SPP i MISO tržištima, koja imaju vertikalno integrisane komunalne usluge i regulativu upotrebe, kako bi nametnuli zahteve za adekvatnošću resursa. Na konkurentnom tržištu, odgovornost za nabavku dovoljnih resursa i osiguravanje njihovog učinka snose dobavljači na malo. Ti dobavljači moraju biti finansijski dobro opremljeni za obavljanje te važne funkcije. Komisija za komunalne usluge u Teksasu reguliše dobavljače, kako bi se uverila da su dovoljno kreditno sposobni da se nose sa svim uslovima na tržištu električne energije. Trenutno nije jasno da li su ti zahtevi bili dovoljno strogi. PUCT (Public Utility Commission of Texas / Komisija za komunalne usluge u Teksasu), takođe, reguliše učesnike na tržištu za njihov učinak, putem naloga kao što je ovaj.

Još uvek nije jasno da li je izvršen dovoljan nadzor i sprovođenje.

Sigurno će biti poziva na obavezna centralizovana tržišta kapaciteta nakon ove situacije. Neki oblik kompenzacije za pripravnost može biti u redu. Međutim, nedostatak čelika u zemlji, ili kapacitet, nije bio uzrok ovog događaja. To je bilo pitanje performansi, za koje su signali tržišne cene obično jači alati od zahteva za dostupnošću za pokretanje performansi.

Izvor: Renewables Now /  Grid Strategies LLC

Grid Strategies LLC je konsultantska firma za elektroenergetski sektor, koja pomaže klijentima da razumeju mogućnosti i prepreke za integraciju čiste energije u električnu mrežu.

facebook twitter linkedin email