Блэкаут в Испании: урок для эпохи возобновляемой энергетики

Крупнейшее за последнее время отключение электроэнергии в Европе, затронувшее Испанию и Португалию в конце прошлого месяца, вновь активизировало призывы к увеличению инвестиций в устойчивые электроэнергетические системы. Особое внимание уделяется модернизации сетей и хранению энергии, поскольку отрасль анализирует последствия первого серьезного сбоя в электроснабжении в эпоху энергетического перехода.

Возникает ключевой вопрос: смогут ли более умные сети и управление генерацией из возобновляемых источников помочь предотвратить следующие крупные блэкауты на фоне быстрого роста ветровой и солнечной энергетики? Или же такие факторы, как потеря инерции в энергосистемах по мере их отхода от угля и газа, останутся труднопреодолимыми препятствиями? Этот вопрос становится центральным по мере того, как страны и компании активно внедряют возобновляемые источники энергии (ВИЭ), стремясь сократить свой углеродный след и достичь нулевых выбросов.

Хотя первопричина отключения остается неизвестной, Испания потеряла около 60% своей генерирующей мощности. По данным испанского сетевого оператора Red Electrica, в худший момент блэкаута генерация на Пиренейском полуострове упала до нуля. Потребовалось 23 часа, чтобы объявить о восстановлении нормальной работы сети. Предполагается, что первоначальное «событие» произошло на юго-западе Испании, где расположена самая мощная в стране атомная электростанция, несколько крупнейших гидроэлектростанций и ряд солнечных ферм.

В день отключения премьер-министр Испании Педро Санчес сообщает СМИ, что у правительства нет «исчерпывающей информации» о его причине. Хотя сами события, приведшие к отключению, развернулись менее чем за 10 секунд, могут пройти месяцы, прежде чем истинная причина катастрофического сбоя будет полностью установлена. Первоначальные отчеты Red Electrica о причинах были скудными, но еврокомиссар по энергетике Дэн Йоргенсен сообщает BBC, что ЕС начнет «тщательное расследование» причин отключений электроэнергии.

Некоторые аналитики и эксперты указывают на возможную роль возобновляемых источников энергии, однако Имонн Ланнуа, управляющий директор Европейского научно-исследовательского института электроэнергетики (EPRI Europe), сообщает Associated Press, что обычно одновременно происходит множество событий, и очень трудно для любого инцидента сказать: «вот это было первопричиной».

Хотя многие детали остаются неизвестными, несколько объяснений сосредоточены на роли, которую возобновляемые источники энергии могли сыграть в отключениях. Эти предположения возникают в контексте агрессивного курса Европы на внедрение ВИЭ: Испания, например, ставит цель достичь 81% ВИЭ к 2030 году и 100% к 2050 году. На момент отключения солнечная энергия обеспечивала 59% электроснабжения Испании, ветровая – почти 12%, атомная – 11%, а газовая – около 5%. Кроме того, испанские СМИ цитируют главу службы системных операций Red Electrica Эдуардо Приету, который говорит, что «весьма возможно, что затронутая генерация [в первоначальных «событиях»] могла быть солнечной».

Однако министр окружающей среды Испании Сара Аагесен оспаривает эти утверждения и говорит: «Система прекрасно работала [в прошлом] при схожей ситуации со спросом и при схожем энергетическом балансе, поэтому указывать пальцем на возобновляемые источники, когда система функционировала идеально в том же контексте, кажется не очень уместным».

При обсуждении блэкаута часто упоминается инерция. Массивные вращающиеся генераторы на традиционных электростанциях, работающих на угле и природном газе, имеют свойство продолжать вращение в течение нескольких секунд даже без источника энергии. Это генерирует ценную энергию, особенно при отказе крупной станции. Эта «инерция» дает механическим системам управления электростанциями время для временной стабилизации сети и компенсации потерянной мощности. В то время как инерция была само собой разумеющимся фактором при эксплуатации электростанций, работающих на традиционных ископаемых, ядерных и гидроэнергетических генераторах, ресурсы на базе инверторов, такие как солнечные фотоэлектрические панели, ветрогенераторы и аккумуляторные хранилища, следуют за частотой сети, не обеспечивая инерции.

Однако в данном случае аналитики, такие как Адам Белл, директор по политике в Stonehaven, указывают на то, что потеря инерции не могла быть основным триггером отключений в Испании. Этот аргумент игнорирует инерцию, обеспечиваемую атомными, гидро- и тепловыми электростанциями, работавшими в сети на момент события. Кроме того, испанский сетевой оператор сообщает, что он построил «синхронные компенсаторы» для повышения инерции и стабильности сети. После самого события в сети не осталось работающей углеводородной генерации, хотя ветровые, солнечные и гидроэлектростанции продолжали функционировать.

Отключения в Испании происходят в критический момент для энергетического перехода, характеризующегося неравномерным и фрагментированным внедрением ВИЭ и трудностями масштабирования новых технологий. Учитывая, что спрос на электроэнергию будет резко расти из-за глобального экономического развития и роста центров обработки данных, управляемых искусственным интеллектом, срочность инвестиций в умную и устойчивую электроэнергетическую инфраструктуру становится как никогда актуальной.

Генеральный директор WindEurope Джайлс Диксон говорит, что «нам необходимо срочно инвестировать в устойчивость сетей, интеллектуальную инфраструктуру и хранение энергии… С правильными инструментами и дизайном рынка они могут помочь обеспечить бесперебойное электроснабжение». Еврокомиссар Йоргенсен вторит этому призыву после блэкаута: он говорит, что «энергетическая безопасность должна оставаться нашим приоритетом. Связанность, солидарность и чистая отечественная энергия являются ключом к повышению устойчивости нашей энергетической системы».

Все более сложная энергосистема требует более инновационных ресурсов, способных реагировать на внезапные колебания. Инструментарий для масштабирования умных сетей и снижения рисков для стабильности электроэнергетических систем включает: компенсаторы и стабилизаторы (стабилизаторы энергосистемы, синтетическая инерция и сетеобразующие инверторы являются важными, операторы сетей также обращаются к аккумуляторным хранилищам и синхронным компенсаторам); критическую роль батарей (сеть с растущей долей ВИЭ требует различных типов хранения энергии, таких как батареи, которые быстро корректируют любые проблемы с частотой; крупные хранилища особенно полезны, так как им не нужно время на разогрев, в отличие от газовых станций); сбалансированный энергетический микс (наряду с традиционными источниками, ветер также может играть ведущую роль; современные турбины могут поддерживать частоту и напряжение, а в некоторых случаях обеспечивать синтетическую инерцию, используя кинетическую энергию своих лопастей, по данным WindEurope; гибридные проекты, сочетающие ветер, солнце и хранение, предлагают еще большую гибкость и устойчивость).

Политики могут способствовать расширению и цифровизации сети для безопасного и доступного энергетического будущего, развивая рыночные правила. Необходимо поощрять крупномасштабное хранение энергии и совмещенные проекты ВИЭ, где ветер, солнце и/или хранение работают вместе.