Калифорния – една година след режима на тока

По казуса, който може да е пример за Европа, е свършена много работа, но предизвикателствата се увеличават

За автора

Симеон Белорешки е инженер по автоматизация, EMBA, от Американския университет в Благоевград с дългогодишен управленски опит в Близкия изток, а преди това консултант по енергийни проекти в EMEA и ръководител проекти в ТЕЦ "Бобов дол", модернизацията на блокове 1, 3, 4 в "Марица-изток 2" и редица проекти в "Лукойл Нефтохим".
Текстът се публикува в партньорство с www.gorichka.bg.

През август миналата година в Калифорния имаше сериозни смущения в енергоподаването, довели до планови спирания на тока. Естествено, нещата веднага се политизираха и се появиха статии, посочващи всевъзможни причини за това. Противно на повечето първоначални мнения, че в основата е масовото навлизане на ВЕИ, посочих в статията, че Калифорния не само ще продължи, но и ще ускори внедряването на ВЕИ и батерии.

Да припомним обаче някои общовалидни факти при прекъсване и режим на тока. Когато има такова събитие, то ВИНАГИ е резултат на проблем в управлението на мрежата, дали ще е неправилно планиране, неправилно сработили защити, дали ще е нещо непредвидено и непредсказуемо, и никога не е резултат от едно-единствено нещо. Така е и в този случай.

Докладът за събитията в Калифорния посочи три основни причини:

  • съществуващата система за планиране не отчита толкова екстремни режими на работа, които се наблюдават вследствие на промените в климата;
  • в прехода към надежден, чист и достъпен микс (да, това е малко обтекаемо по принцип) планирането на ресурсите не е било достатъчно, за да осигури необходимите генериращи мощности в ранните вечерни часове;
  • някои пазарни практики за ден напред допълнително влошават осигуряването на ресурси в моменти със стресово натоварване.

Какви бяха препоръките от доклада

Ето накратко най-важните три:

  • Иска се гаранция и потвърждение, че предвидените и изпълнявани в момента нови генератори и системи за съхранение (батерии и хибридни системи за съхранение с мощност 2100 MW) и допълнителни 300 MW соларни и вятърни мощности ще работят през 2021 г. и няма да има забавяния в реализацията (уязвимостта на енергийната система вследствие на големите ВЕИ мощности е известна отдавна и редица проекти са в процес на изпълнение).
  • Осъвременяване на моделите за планиране с оглед очакваните екстремни условия и новите експлоатационни режими на генериращите мощности.
  • Настройка на част от пазарните механизми.

Една година след това събитие системата в Калифорния се справи с тазгодишните предизвикателства и се видя, че предприетите мерки работят.

В средата на юни имаше високи температури (над 38 градуса), подобно на август 2020 и местният мрежови оператор издаде предупреждения, а медиите започнаха да подгряват публиката за възможни прекъсвания на тока. Всъщност максималната консумация не достигна 47 GW, а 41 GW, като част от това се приписва на успешната кампания на оператора да управлява търсенето. За съжаление на сайта на мрежовия оператор липсват конкретни данни за този ефект.

Допълнителният фактор обаче е наличието на допълнителна мощност във вечерните часове. И тук не става дума за много нови газови пикови генерации, а за батерии. От документи на California ISO се вижда, че 675 MW от планираните батерии са пуснати в експлоатация между 1 юни 2020 и 1 юни 2021 и допълнително 343 MW от 1 юли. Това не включва домашните батериите и тези в по-малки и средни производства. Резултатът се вижда прекрасно от графиката - разреждане на батериите от порядъка на 773 МВ на 18 юни 2021, което е доста повече от 310 МВ на 15 август 2020.

Нужно е повече

Данните по-горе, макар да са впечатляващи, трябва да се представят в перспектива, тъй като разликата между консумацията от батерията на тези две дати е десет пъти по-малка от разликата в потреблението. Видно е от графиката по-долу, че "лъвският пай" по осигуряването на товара е за сметка на газа и вноса от съседни щати. Отделно максималната консумация от батериите на 18 юни е 15 пъти по-малка от пиковата мощност на соларите, така че има достатъчно място за много повече батерии за зареждане през деня и осигуряване на вечерните пикове, защото те нямат горивна компонента в цената на тока.

Другото интересно е, че въпреки огромното търсене през този ден е имало ограничаване на мощността от ВЕИ. Това може да е показател за проблем, свързан с мрежата, но може и да е във връзка с договорни отношения, тъй като вноса започва да расте точно в този момент. От друга страна, огромни количества енергия (както се вижда на графиката по-долу) се ограничават поради ред причини, а това е на практика енергия с нулева стойност, която в момента не се използва, защото не е намерен начин за употреба. Разбира се, с навлизането на електрическите автомобили и по-нататъшната електрификация ще се намерят допълнителни консуматори, но става въпрос за колосални количества енергия, например 325 GWh за месец март 2021. Да, много хора казват, че ВЕИ генерира енергия тогава, когато не ти трябва и дават този пример за ограничения, което е дълбоко погрешно - през деня е голямата консумация, през деня се генерира най-много от солари, а се ограничава защото има и други фактори на пазара. Какво обаче да се прави с тази "излишна" на пръв поглед енергия, ще е обект на отделна статия.

Управление на търсенето

Една от областите, които не сработиха добре през 2020 г., беше именно управлението на потреблението, което е една изключително ефективна мярка за намаляване и регулиране на пиковете в потреблението във вечерните часове и въобще при недостиг. Ето защо ролята на енергийните компании тук е изключително важна. Като илюстрация на това може да се посочи сделката между OhmConnect и East Bay Clean Energy, целяща управлението на 150 000 потребителя, които имат възможност да ограничат потреблението си във вечерните часове. OhmConnect планира също да инсталира за своя сметка 1 милион интелигентни устройства своите потребители в Калифорния, за да могат и те за допринесат за баланса на мрежата. Разбира се, това води със себе си допълнителни финансови стимули за потребителите и точно затова тази мярка е лесна за възприемане и внедряване.

Предизвикателствата нямат край

Разбира се и батериите, и управлението на потреблението ще бъдат необходими за балансирането на мрежата заедно с всички налични източници - газ, солари, вятър, атомна, въглища, водни централи и внос от други щати. Анализ на California ISO предсказва шанс 1 към 5 търсенето да надвиши 47.7 GW и 1 към 10 да достигне 51 GW. Най-сложното предизвикателство пред оператора е всъщност невижданото засушаване, което силно намалява разполагаемата мощност от водните централи.

Усилията на Калифорния да внедрява нови ВЕИ и батерии е една надпревара с времето и проблемите, свързани с промяната на климата. В допълнение, и операторът на атомната централа Diablo Canyon ще я спре завинаги през 2024 г. и 2.2 GW мощности трябва да бъдат заменени.

За нуждите на балансирането на мрежата се изграждат и 5 малки временни (с лиценз за 5 години) пикови газови централи, всяка по 30 МВ, които са в отговор на проблемите с доставките на ток от Орегон във връзка с пожарите там.

Интересно е и развитието покрай най-голямата батерия за момента в света - Moss Landing, където се използва мегапак на "Тесла". През август тя беше разширена от 300 MW/1200 MWh на 400MW/1600 MWh. На 4 септември в една част от батерията от първата фаза се получи прегряване на елементи и се наложи тя да се изключи, за да не се стигне до пожар. Обследването на причините продължават и батерията и до днес е извън мрежата. По-сериозен инцидент с мегапак на Tesla имаше през юли в Австралия при разширението на първата голяма батерия на "Тесла", когато се стигна дори до пожар.

Факт е обаче, че с климатичните промени покриването на нощните товари в Калифорния при екстремни температурни периоди ще е проблематично, особено след отпадането на 2.2 GW атомни мощности след 2024 и очаквано намаление на водните ресурси. Огромният скок на цената на газа ще ускори въвеждането на допълнителни соларни и вятърни централи и още батерии. Надпреварата с времето, кога и как ще се случи това, напрегнатата обстановка на федерално ниво по въпросите на енергетиката вещаят проблеми и изискват по-решителни действия.

Този практически опит на Калифорния не остана незабелязан и Тексас върви по същите стъпки. Колкото и парадоксално да звучи за много хора, които продължават грешно да смятат, че февруарският режим бе причинен от ВЕИ заради апокалиптичните статии със снимки на замръзнали перки, точно Тексас бе щата в Америка с най-много инсталирани солари за първото тримесечие, и то близо ТРИ пъти повече от следващите Калифорния и Флорида. С новата администрация във Вашингтон и нейният фокус върху климатичните промени, оставането на губернатора на Калифорния на поста си, както и високите цени на газа от това лято ще означава, че Калифорния ще ускори още повече енергийната трансформация. Разбира се, ще има много уроци да се учат и от тях, и от нас, но процесът вече е необратим и е въпрос само на това колко бързо ще става. И това важи не само за Калифорния и САЩ, но и за целия свят.

Все повече компании, свързани с фосилната индустрия, се присъединяват и използват тяхното ноу-хау за нуждите на ВЕИ, каквито са плаващите платформи за дълбоководни вятърни централи, сондирането за нуждите на геотермалната енергия, а в последно време и опита, натрупан с водорода.

С очакваните нови 26.4 GW солари през 2021 г. в САЩ ВЕИ революцията не само не залязва, както някои предсказваха през 2018, но се ускорява с всяка измината година.