Содержание
Проблемы российской теплоэнергетики и их решения | C.O.K. archive | 2015
Для России — государства, в котором в силу особенностей географического и климатического положения средняя продолжительность отопительного сезона составляет около 200 дней, а в Сибири и на Севере приближается к 300 — теплоэнергетика и теплоснабжение приобретают ключевую роль в обеспечении нормального функционирования экономики, а также при создании и поддержании комфортных условий жизни населения.
Большинство действующих сетей теплоснабжения, общая протяжённость которых в двухтрубном исчислении оценивается в 170 тыс. км, проектировались в советский период и представляют собой системы централизованного тепло- и водоснабжения с необходимостью технологического подсоединения к ТЭЦ, ТЭС или районным котельным. Спроектированы эти сети были в соответствии с требованиями, стандартами и экономическими реалиями того времени.
Современные изменившиеся условия — рост стоимости топлива, квалифицированной рабочей силы и обслуживающего персонала, переход к инвестиционной схеме развития теплоснабжения, увеличение количества аварий в сфере теплоэнергетики в период 1990-2000 годов, обновлённые экономические реалии — стали стимулами к смене подхода к сфере теплоэнергетики и переходу на энерго- и ресурсосберегающие технологии.
Основными проблемными факторами в современной теплоэнергетике Российской Федерации можно назвать:
1. Физический и моральный износ оборудования, включая образование отложений в поверхностях нагрева, недостаточную теплоизоляцию, отсутствие экономайзеров, неплотность газоходов, низкую эффективность работы оборудования.
2. Несовершенство используемых горелочных устройств.
3. Неточная, неполная или несвоевременная настройка теплового режима котлов.
4. Неоптимальность использованных тепловых схем и решений по состоянию на сегодняшний день.
Приведённые выше факторы характерны для нереконструированных объектов, доля которых в общем количестве действующих котельных достаточно велика.
Регулярные серьёзные аварии на тепловых сетях в конце 1990-х и начале 2000-х годов стали дополнительным стимулом для массового строительства небольших газовых котельных. По данным Министерства энергетики РФ, с 2000 по 2013 годы общее количество отопительных котельных в стране возросло с 68 тыс.
до 74 тыс. единиц — почти на 9 %. Особенно значительно, с 47 тыс. до 57 тыс. единиц, выросло количество мелких котельных, что составляет прирост почти на 21 %. Число котельных, работающих на газе, увеличилось на 63 % (табл. 1). Несмотря на вводимые в эксплуатацию новые теплоэнергетические мощности, по оценкам экспертов физический и моральный износ характерен для 55 % котельных. Следовательно, потребность в реконструкции, модернизации или строительстве котельных остаётся по-прежнему на высоком уровне.
Современные жёсткие экономические условия и усиление требований к энергоэффективности со стороны государства ставят перед котлопроизводителями задачи инновационного развития ассортимента производимого оборудования.
Российский рынок промышленных водогрейных котлов, в том числе жаротрубных, в настоящее время изобилует предложениями как от отечественных производителей, так и иностранных. Причём доля последних в общей структуре рынка неуклонно снижается (рис. 1). Этому способствует, среди прочих факторов, и рост курсов валют, и качественное развитие отечественного котлостроения, и программа импортозамещения.
Структурные сдвиги в сегменте промышленного котлостроения очевидны, но в погоне за необходимым для качественного роста российской экономики развитием отечественной индустрии не следует отказываться от передовых мировых разработок.
Не все котлы, вопреки распространённому мнению, одинаковы. Сама технология производства жаротрубных котлов предполагает наличие жаровой трубы и дымогарных труб второго или, в случае трёхходовых котлов, третьего хода. У каждого производителя имеется своя уникальная, запатентованная технология изготовления, нюансы и «ноу-хау», копирование которых может обернуться претензиями со стороны законного правообладателя.
Рассмотрим для примера отличительные особенности водогрейных котельных установок Bosch. Начнём с того, что Bosch — производитель со 150-летней историей. Производство жаротрубных котлов Филиппа Лооса берет начало в далёком 1865 году, когда на заводе в немецком городе Нойштадт (область Пфальц, Германия) был произведён первый паровой котёл Loos.
В 1952 году компания Loos запатентовала горизонтальный трёхходовой жаротрубно-дымогарный котёл с внутренней огневой камерой дымовых газов с водяным охлаждением, в 1966 году первой в мире применила машину для кислородной резки металла, в 1980 году запустила в эксплуатацию оборудование для обработки листового металла с числовым программным управлением и электронный центр планирования производства, а в 2001 году установила первый сварочный робот для котлов с большим водяным объёмом, выполняющий полностью автоматизированную наружную сварку корпуса котла.
С 2009 года для компании Loos начался новый этап развития: 7 апреля 2009 года Bosch Thermotechnik GmbH подписала договор о приобретении 100 % акций Loos Deutschland GmbH. В результате интеграции появилось подразделение Bosch, специализирующееся на разработке, производстве и реализации системных решений в области промышленного котлостроения — Bosch Industriekessel, объединившее накопленные традиции, инновации и технологии двух известнейших брендов Loos и Buderus.
Технические особенности агрегатов Bosch
Bosch — это трёхходовые жаротрубные котлы с возможностью дополнительного оборудования их встроенным или отдельно стоящим экономайзером, а также конденсационным теплообменником.
Особенностями котлов Bosch являются следующие моменты:
- небольшие габариты (по сравнению с котлами других производителей) способствуют существенному сокращению капитальных затрат на строительство здания котельной;
- меньшее по сравнению с котлами других производителей водонаполнение способствует более быстрому выходу на номинальный режим, при холодном пуске котлы Bosch быстрее выходят из конденсационного режима, что исключает коррозию в дымогарных трубах и повышает долговечность котлов;
- высокая степень модулируемости нагрузки на котёл: допустимый минимальный уровень составляет 10 % от номинальной мощности котла, минимальная температура обратного потока составляет 50 °C, максимально допустимая разница между температурой обратного и прямого потока на входе и выходе котла — 50 °C;
- отсутствие турбулизаторов в дымогарных трубах: с одной стороны, наличие турбулизаторов способствует дополнительной передаче тепла дымовых газов теплоносителю, а с другой — существенно усложняет процесс регламентных технических работ и снижает срок службы оборудования, причём последнее происходит из-за того, что частички сажи оседают в местах соприкосновения турбулизатора и дымогарной трубы, что со временем приводит к сужению её диаметра, затрудняя тем самым проток теплоносителя и замедляя теплопередачу;
- уменьшение выбросов вредных веществ за счёт применения современных горелочных устройств и тщательного подбора сочетания котла и горелки;
- благодаря полностью открываемой дверце котла имеется возможность выполнения полного технического обслуживания, чистки и проведения ревизии;
- котлы дополнительно оснащены смотровыми люками, отверстиями контроля пламени, ответными фланцами, площадками обслуживания котла и взрывным клапаном.
Комплектация и качество оборудования Bosch
Bosch — это возможность поставки полностью укомплектованного модуля, включающего котёл, горелочное устройство, шкафы управления, системы обеспечения безопасности, теплообменник отработанных газов. Все компоненты проходят 100 % заводской контроль и идеально согласованы. Для улучшения экологических показателей возможна поставка котлов конфигурации LN, характерная особенность которых — предельно низкое значение выбросов оксидов азота вследствие увеличенных размеров топки котла.
С 2014 года Bosch является российским производителем котлов — на заводе, расположенном в городе Энгельс Саратовской области, выпускаются водогрейные жаротрубные котлы серии Unimat UT-L, которые имеют привлекательную конкурентоспособную цену. Производство оснащено новейшим технологическим оборудованием сварки и средствами автоматизации: изготовление котла начинается с процесса подачи листового металла со склада на плазменную резку. Данная операция выполняется с помощью магнитной траверсы, длина которой составляет 11 м.
Плазменная резка имеет автоматизированную систему управления, которая по координатам определяет местоположение листа металла на столе. Раскрой выполняется автоматически с помощью специализированной программы. Детали после плазменной резки направляются на вальцовку, а затем на автомат сварки под флюсом. Данное оборудование также имеет автоматизированную систему управления с видеоконтролем. Работы по сборке котлов выполняются с помощью различных кантовательных механизмов, позволяющих оптимально расположить изделие для сварки.
Квалификация сварщиков, прошедших стажировку на заводах Bosch в Германии, подтверждена сертификатами международного сертификационного концерна TUV (немецкого Объединения технического надзора) и аттестатами национального органа по контролю сварки (НАКС). Ежегодно сварщики проходят переаттестацию, как в России, так и в Германии — образцы сварки каждого сотрудника пересылаются из Энгельса в офис головного предприятия Bosch Industriekessel в Гунценхаузен (Германия), где проходят соответствующие испытания на качество выполненного сварного шва.
Все специалисты завода прошли многомесячную стажировку на заводах Bosch Industriekessel в Австрии и Германии, в том числе сотрудники, отвечающие за проверку качества выпускаемой продукции.
Контроль качества на заводе организован в соответствии с едиными стандартами группы Bosch, а также нормами законодательства РФ на всех этапах производства — от входного контроля до 100 % контроля качества готовой продукции. Контроль качества сварных швов выполняется сначала визуально, а затем рентгеновским и ультразвуковым методами в соответствии с директивой DGRL (97/23 EG), а также нормами российских ГОСТ, РД и ПБ.
Гидравлические испытания 100 % котлов осуществляются на заводе-изготовителе в соответствии с европейской директивой DGRL (97/23 EG), касающейся установок под давлением, а также нормативными документами РФ. Стенд гидравлических испытаний работает в полностью автоматическом режиме. Результаты испытания заносятся в паспорт изделия и в электронный архив, туда же заносятся данные о сотрудниках, выполнивших каждый шов.
Менеджмент качества завода построен на требованиях стандарта ISO 9001 и TUV. Выпускаемая продукция сертифицирована в соответствии с требованиями технических регламентов Таможенного союза и поставляется в комплекте со всеми необходимыми сопроводительными документами. Гарантия на котлы российского производства — три года.
Кроме того, у Bosch есть собственный сервис промышленного котельного оборудования, осуществляющий авторский надзор, технические консультации при пусконаладке, настройке оборудования, гарантийное и послегарантийное обслуживание.
Возвращаясь к теме российской теплоэнергетики, хотелось бы отметить, что она является одной из самых значимых отраслей страны, обеспечивающей нормальную жизнедеятельность населения и прогрессивную экономическую деятельность промышленных предприятий. Ориентированность на инновационные, энергосберегающие технологии способствует повышению эффективности теплоэнергетики в целом и использованию первичных ресурсов в частности.
Ежегодные потребности населения России в тепле и горячем водоснабжении обеспечивают около 30 тыс.
компаний, работающих в сфере теплоснабжения. Большая часть основных фондов изношена, нуждается в реконструкции, модернизации или полной замене. Выбирая надёжные технологии, мы делаем гарантированную инвестицию в будущее.
Проблемы теплоэнергетики — что? как? почему?
Проблемы теплоэнергетики на сегодняшний день стоят на одном из первых мест в мире по значимости и сложности решения. Многие страны, стремясь свести проблемы теплоэнергетики к минимуму, предпринимают комплекс мер в области энергетических технологий, в частности, активно переходят с централизованных на автономные системы теплоснабжения. Это значительно сокращает издержки и дает возможность лучше контролировать и сокращать нерациональный расход природных ресурсов. Все понимают, что вопрос истощения земных недр становится все более актуальным и государства с активно развивающейся экономикой не жалеют средств на разработку альтернативных источников энергии.
Под альтернативными источниками чаще всего понимают ветер и солнце, но в последнее время ученые разных стран занимаются изучением возможности направить на нужды человечества и тепловые процессы планеты.
Геотермия привлекает внимание тем, что этот ресурс тепла безграничен. При появлении возможности его использования в целях альтернативы современным атомным станциям решатся многие проблемы теплоэнергетики и, в первую очередь, колоссальная экологическая проблема, связанная с тем, что использование в виде топлива газа, угля и других природных ресурсов приводит к увеличению парникового эффекта.
В России проблемы теплоэнергетики появились достаточно давно, а в последние несколько лет этот вопрос встал особенно остро. Неэффективное использование топливных ресурсов приводит к огромным финансовым потерям в отрасли, что влечет за собой значительное удорожание цен на топливо. Из этого следует, что проблемы теплоэнергетики напрямую влияют на развитие нашей экономики в целом.
Специалисты выделяют некоторые основные проблемы теплоэнергетики в России:
1. Моральный и физический износ фондов. Будет справедливо отметить, что это наблюдается во всех отраслях отечественной экономики. На данном этапе периодически происходит локальная замена устаревшего оборудования и ремонт теплотрасс, зачастую под такое пристальное внимание попадают только самые аварийные участки.
При этом важно понимать, что замена изношенного оборудования на аналогичное новое не решает проблем теплоэнергетики, потому что, помимо физического износа, оборудование устарело морально. Оно недостаточно автоматизировано и является весьма малоэффективным.
2. Отсутствие четкого плана дальнейшего развития данной отрасли. По утверждениям специалистов, энергетический сегмент нашей экономики существует без какого либо долгосрочного планирования, и это главная проблема теплоэнергетики. Уход от плановой экономики, существовавшей в Советском Союзе, повлек за собой необратимые процессы в системе развития данного направления. Недостаток государственного финансирования отодвигает на неопределенный срок решение проблем теплоэнергетики в стране.
3. Кадровый вопрос. За последние десять-двадцать лет резко поменялись приоритеты населения в выборе профессиональной деятельности, что не могло не отразиться на качестве и количестве квалифицированных технических специалистов.
4. Проблемы теплоэнергетики, связанные с нерациональным использованием ресурсов.
Устаревшее оборудование и отсутствие теплоизолирующего покрытия трасс, отвечающего современным нормативам, приводит к массовому расточительному расходу топлива. Зачастую ТЭЦ абсолютно не обеспечены достойным современным оборудованием, и весь рабочий процесс сводится к бесконечному ремонту и наладкам устаревшего основного фонда.
При этом большинство экспертов вынуждено констатировать, что энергетическая сфера нашей страны вряд ли сможет в скором будущем похвастаться особыми достижениями, поэтому проблемы теплоэнергетики еще продолжительное время будут оставаться нерешенными.
Интересная статья? Поделитесь ей с друзьями:
3 проблемы, на которые стоит обратить внимание, поскольку жара нагружает энергосистему
От тихоокеанского северо-запада до побережья Новой Англии миллионы американцев в последние недели страдали от изнуряющих температур, что привело к рекордному потреблению энергии и дает представление о возникающих рисках, с которыми сталкивается национальная энергосистема.
В то время как сетевые операторы говорят, что система электроснабжения этим летом в значительной степени не справлялась, Техас, где сеть остается под пристальным наблюдением после отключений электроэнергии в прошлом году, столкнулся с рекордным спросом на электроэнергию во время последней волны тепла и выпустил два предупреждения по энергосбережению. потребителей в июле. В некоторых частях страны жара также связана с засухой, что создает проблемы для гидроэлектростанций и тепловых электростанций, которые используют воду для регулирования температуры.
«Многие формы термоэлектрической генерации, такие как уголь и ядерная энергия, которые используют воду для охлаждения, могут сильно пострадать от засухи и температуры горячей воды. Эффективность установки также снижается, если она недостаточно охлаждается», — написала в электронном письме Кири Бейкер, доцент инженерных наук Университета Колорадо в Боулдере.
Реклама
Как и другие экстремальные погодные явления, длительные периоды сильной жары стали более частым явлением во всем мире из-за изменения климата.
Но аналитики отмечают, что эти события сами по себе могут увеличить выбросы парниковых газов, поскольку электростанции работают чаще, чтобы удовлетворить потребность в энергии для кондиционирования воздуха.
Экстремальные погодные условия также могут иметь политические последствия для перехода на возобновляемые источники энергии. По словам Пола Паттерсона, аналитика Glenrock Associates LLC, по мере того, как стареющие заводы, работающие на ископаемом топливе, уходят в отставку, должно быть достаточно нового поколения, чтобы заменить их, чтобы поддерживать свет в потеплении.
В то же время экстремальные погодные условия привлекают внимание к существующей энергетической системе и ее уязвимости, добавил Паттерсон. Например, на многих газовых электростанциях отсутствуют хранилища топлива. Тепло также может создавать нагрузку на энергетическую инфраструктуру, создавая риск сбоев в работе или расплавления или выхода из строя деталей.
«Если на систему оказывается большее давление, любая слабость, скорее всего, станет более очевидной», — сказал он.
Воздействие тепла на энергосистему США может значительно различаться в зависимости от региона.
По данным Национальной службы погоды, по состоянию на пятницу более 11 миллионов человек в Вашингтоне, Орегоне, Калифорнии и Айдахо находились под угрозой чрезмерной жары. Бостон также был одним из десятков городов США, в которых в июле были зафиксированы рекордно высокие температуры, по данным Национального центра экологической информации NOAA. В Новой Англии электростанции в этом регионе обычно сжигают больше газа и нефти во время летней жары, в то время как возобновляемые источники энергии и атомная энергетика, как правило, продолжают работать «если они доступны», — сказал Мэтью Какли, представитель ISO New England, который курирует сеть.
В противоположность этому, выработка солнечной энергии этим летом в последнее время была выше, чем в предыдущие лета на Среднем Западе — в частности, в регионе энергосистемы с 15 штатами, которым управляет Независимый системный оператор Мидконтинента (MISO).
23 июня MISO пережила новый пик солнечной мощности в 2007 мегаватт, частично обусловленный погодой, но также и увеличением ресурсов солнечной генерации в целом, сказал Брэндон Моррис, представитель MISO.
PJM Interconnection, крупнейший регион энергосистемы по численности населения, охватывающий часть восточной части Соединенных Штатов, приблизился к прогнозируемому пиковому летнему спросу в июле, но в регионе по-прежнему вырабатывается достаточно энергии, чтобы поддерживать подачу электроэнергии. Недавно PJM смогла поддержать другие сетевые регионы, экспортируя электроэнергию в жаркую погоду, сказал представитель организации Джефф Шилдс.
Тем не менее, периоды сильной жары иногда могут иметь «эффект корреляции» между штатами и регионами сети, из-за чего операторам сетей становится все труднее полагаться на своих соседей, сказал Бейкер из Университета Колорадо.
«Если в Калифорнии очень высокие температуры, то, скорее всего, и в Неваде тоже, поэтому в Неваде не будет столько энергии, которую можно было бы отправить в Калифорнию», — сказала она.
«Калифорния импортирует около 25 процентов своей электроэнергии, поэтому на них может сильно повлиять повсеместная жара».
Воздействие аномальной жары на домохозяйства с низким доходом также вызывает растущую озабоченность у защитников прав потребителей и администрации Байдена. Вчера президент Джо Байден объявил о шести новых инициативах, направленных на снижение счетов за электроэнергию в условиях экстремальных температур, в том числе о программе, позволяющей тем, кто живет в арендном жилье, поддерживаемом государством, подписываться на общественные солнечные проекты ( Greenwire , 27 июля).
В течение лета в энергетическом секторе США нужно следить за тремя проблемами:
Ископаемое топливо по сравнению с возобновляемыми
Необычно высокие температуры снижают эффективность электростанций, включая те, которые работают на возобновляемых источниках энергии, ископаемом топливе и атомной энергии, считают эксперты.
Операторы электростанций, работающих на ископаемом топливе, и атомных электростанций, например, могут испытывать проблемы с охлаждением площадок, поскольку им приходится использовать более теплую воду.
А ветер может перестать дуть во время аномальной жары, в результате чего турбины будут производить меньше энергии.
В сильную жару линии электропередач и распределительные сети часто начинают терять больше электроэнергии в процессе ее перемещения.
Эти факторы могут создать дополнительную нагрузку на сети, которые уже с трудом справляются с высоким спросом на кондиционеры. Как правило, производство ископаемого топлива также резко возрастает во время аномальной жары из-за общего высокого спроса на электроэнергию с параллельным увеличением выбросов парниковых газов.
«Выбросы растут. Потому что мы используем больше всех видов ресурсов — и, в частности, тех типов ресурсов, которые создают выбросы», — сказала Элисон Сильверштейн, независимый консультант по энергетике в Остине, штат Техас.
Это может произойти, даже если в некоторых сетях используется более высокий, чем обычно, процент возобновляемой энергии — как в регионе MISO.
Однако увеличение использования прерывистых возобновляемых источников энергии в энергосистеме США не обязательно приводит к снижению надежности во время аномальной жары, сказал Сильверстайн.
— Ни один источник энергии не идеален, — сказала она.
«Мы должны разумно диверсифицировать наш портфель электрических ресурсов. И это не означает, что нужно строить огромное количество только ветряной и солнечной энергии. Это означает больше места для хранения и реагирования на спрос», среди прочих ресурсов, добавил Сильверстайн.
Эти приготовления к будущим аномальным аномальным аномам могут также согласовываться с сокращением выбросов в энергосистему, сказала Эрин Бейкер, директор факультета Инициативы по переходу к энергетике Массачусетского университета в Амхерсте.
Программы накопления энергии и реагирования на спрос, как правило, имеют большое значение для энергосистемы во время аномальной жары, потому что они могут помочь справиться с экстремальными пиками спроса на электроэнергию, сказала она. Эти же инструменты также помогают сбалансировать электроснабжение от прерывистых технологий, таких как ветер и солнечная энергия.
«Есть своего рода взаимодополняемость», — сказала она.
«Планирование на случай аномальной жары и планирование более чистой сети похожи».
Однако новые источники потребления, в том числе за счет прогнозируемого роста населения в некоторых регионах, усложняют воздействие периодов сильной жары.
Например, одним из источников нестабильности сети при высоких температурах является майнинг криптовалют.
Этот энергоемкий процесс, в ходе которого компьютеры «добывают» стоимость криптовалюты, решая сложные головоломки, в прошлом вызывал беспокойство после того, как наплыв майнеров вызвал скачок спроса на электроэнергию.
Эти опасения могут вновь всплыть на поверхность этим летом или в будущем, говорят наблюдатели.
После того, как в начале этого года Китай запретил эту практику, криптомайнеры искали другие места. По данным Кембриджского центра альтернативных финансов, около 37 процентов глобального «хешрейта», который относится к количеству вычислительной мощности , , в настоящее время приходится на операции в США.
В Техасе, например, 27 гигаватт «гибкой» нагрузки от крупных потребителей, включая, помимо прочего, майнеров криптовалюты, ожидают подключения в течение следующих четырех лет, по данным Совета по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT), главный сетевой оператор штата. В настоящее время подключено или утверждено чуть более 1 гигаватт.
Джошуа Роудс, научный сотрудник Техасского университета в Остине, сослался на сообщения о том, что до 17 гигаватт новой нагрузки может быть получено от крипто-майнеров, хотя это показалось ему подозрительно высоким.
«Я отношусь к цифрам с недоверием, — сказал он.
Но он добавил, что если оценки верны, сеть ERCOT может столкнуться с перегрузкой из-за нового спроса на электроэнергию, что будет особенно чревато в эпоху частых волн тепла.
Эд Хирс, научный сотрудник Университета Хьюстона по энергетике, сказал, что компании по добыче криптовалют « окажутся солитерами ERCOT».
Если компании продолжат стекаться в Техас, сказал Хирс в интервью, они «в конечном итоге станут настолько важным компонентом спроса на сеть ERCOT, что сети придется развернуться, чтобы обслуживать их в качестве приоритета».
Недостаточное техническое обслуживание генерирующего оборудования может стать угрозой для сети в краткосрочной перспективе, добавил Хирс. После того, как ERCOT отменил запланированные отключения на техническое обслуживание в мае и июне, неясно, сколько тепловых электростанций фактически прошли плановое ежегодное техническое обслуживание, что вызывает особую озабоченность у электростанций, приближающихся к пенсионному возрасту.
Представители ERCOT заявили, что консультативный орган — Целевая группа по большой гибкой нагрузке — поможет операторам сетей поддерживать надежность, в то же время привлекая новые крупные источники спроса со стороны крипто-майнеров.
«ERCOT ожидает, что выработка будет достаточной для удовлетворения прогнозируемого спроса», — сказала представитель Труди Вебстер в электронном письме.
Ли Братчер, представитель Техасского совета по блокчейну, сказал, что его группа ожидает, что к концу 2023 года в сети появится более скромный объем криптографической нагрузки — около 3–5 гигаватт9.
0003
«Майнинг биткойнов на самом деле является частью решения проблем с ежедневной утиной кривой спроса на электроэнергию», — написал он в комментариях по электронной почте. Он утверждал, что майнеры могут отключать потребление энергии, когда спрос в сети высок, а также стимулировать выработку электроэнергии.
«Это гибкая нагрузка, которую мы никогда раньше не видели. Аккумулятор на стороне спроса, если хотите», — написал Братчер.
Другой вопрос заключается в том, будут ли темпы отказа от ископаемого топлива соответствовать потребностям в потреблении энергии в ближайшие годы.
В Нью-Йорке, например, лица, определяющие политику в области энергетики, пытаются спланировать, как резко сократить использование ископаемого топлива в соответствии с законами штата о климате, обеспечив при этом, чтобы кондиционеры продолжали гудеть во время жарких периодов.
Независимый системный оператор Нью-Йорка (NYISO) этим летом предупредил, что запасы надежности уже близки к минимальным требованиям в некоторых частях штата.
Если эти запасы будут исчерпаны, говорится в письме NYISO от 1 июля специалистам по климатическому планированию, это может подвергнуть сеть риску отключения электроэнергии.
Совет штата по борьбе с изменением климата, который является главным органом по планированию соблюдения климатических законов штата Нью-Йорк, также подчеркнул важность надежности во время периодов сильной жары.
В опубликованном в прошлом году проекте предварительного плана — плана энергетического будущего штата — надежность энергосистемы связана со смертностью, связанной с жарой, и говорится, что кондиционирование воздуха является «основным средством предотвращения» их.
«Повышая надежность энергосистемы, штат может предотвратить ущерб на миллионы долларов и предотвратить преждевременную смертность», — говорится в документе.
Проблемы с водой
Засушливые условия, охватившие США, проливают яркий свет на серьезную и появляющуюся угрозу долгосрочному энергоснабжению страны: нехватку воды.
«Эта связь между водой, энергией и климатом очень тесная, эти связи очень тесные, и проблемы будут усугубляться по мере того, как изменение климата продолжает ускоряться и пока мы полагаемся на водоемкие электростанции, работающие на ископаемом топливе. », — сказал Питер Глейк, ученый в области водных ресурсов и климата и соучредитель Тихоокеанского института, ведущего беспристрастного аналитического центра, ориентированного на водные ресурсы.
Опасность наиболее очевидна на выжженном западном побережье, где в Калифорнии, измученной растущими температурами, выработка гидроэлектроэнергии в прошлом году упала на 48 процентов ниже среднего за 10 лет, а производство электроэнергии также сократилось на северо-западе Тихого океана. Почти половина Тихоокеанского северо-запада страдает от усиливающейся засухи, усугубляемой уменьшением осадков зимой, что усугубляет ситуацию в районах, уже пострадавших от засушливых условий в 2021 году. большая часть калифорнийской гидроэнергетики вышла из строя, добавил Глейк.
Глейк сказал, что гидроэнергетика, вероятно, будет производить только около 7 или 8 процентов электроэнергии штата в этом году, а не более чем в два раза, сказал Глейк, добавив, что когда это происходит, «приходят плохие вещи».
«Потребители платят гораздо больше за электроэнергию, потому что гидроэнергетика является одним из самых дешевых источников энергии, мы сжигаем больше природного газа, который обычно является для нас следующим маргинальным источником энергии», — сказал он. «Это стоит больше денег и, по иронии судьбы, увеличивает выбросы парниковых газов и усугубляет проблему климата».
Но риск не ограничивается Западным побережьем.
Федеральные ученые в прошлом году предупредили, что водоснабжение угольных и атомных электростанций может сократиться в будущем с потеплением. Угольные, газовые и ядерные установки используют пресную воду для охлаждения и конденсации пара, который приводит в движение силовые турбины, и их работа может быть остановлена, если уровень воды в водохранилищах, озерах или реках упадет слишком низко или сбросы нагретой воды с электростанций также повысят температуру воды.
высокий ( Energywire , 28 июня 2021 г.).
В мае в отчете сообщалось, что засуха в бассейне реки Миссури может повлиять на работу газовых, угольных или атомных электростанций в Юго-Западном энергетическом бассейне, которые используют реку в качестве источника охлаждающей воды ( Energywire , 19 мая).
Проблемы обостряются и в Европе. Во Франции компания Électricité de France SA была вынуждена сократить или остановить производство атомных электростанций, чтобы вода, используемая для охлаждения электростанций, не наносила вреда окружающей среде, когда ее возвращают в водные пути ( Energywire , 6 июля). Сильная засуха также снизила выработку гидроэлектроэнергии в Италии, в то время как низкий уровень рек ограничил поставки угля на электростанции в Германии, даже несмотря на то, что страна изо всех сил пыталась поддержать уменьшающиеся потоки газа ( Climatewire , 21 июля).
Но эксперты говорят, что Соединенные Штаты, учитывая их огромное географическое присутствие и обширные речные системы, пока в некоторой степени защищены от худших последствий засухи.
«В Европе есть реки меньшего размера, водосбор рек очень мал по сравнению с Соединенными Штатами, и когда у вас такая засуха, уровень падает настолько, что вам приходится отключать электроэнергию, то же самое для Индии и другие регионы», — сказал Лоренцо Роза, главный исследователь Института науки Карнеги в Департаменте глобальной экологии в Стэнфорде, изучающий климатические решения и устойчивость.
«Одно из преимуществ США, за исключением Запада, такого как Калифорния и Аризона, заключается в том, что у вас такой большой водосбор, что в ближайшем будущем у вас, вероятно, будет вода для производства энергии», — добавил он.
Но Роза сказал, что конкуренция за воду усиливается, отметив, что сельское хозяйство является крупнейшим потребителем подземных и поверхностных вод в США. Он добавил, что со временем температура будет повышаться с изменением климата, равно как и испарение и изменения в осадках, вызывая усиление засушливости на западе и усиление ливней на востоке.
Эти сдвиги, по его словам, подчеркивают необходимость соответствующего планирования энергетического сектора с учетом потребностей в воде для размещения новых электростанций, в том числе для связывания углерода или новых технологий, таких как водород.
«Нельзя думать об энергетических системах, не думая о наличии воды, в том числе о переходе на энергию», — сказала Роза.
Человеческое поведение
В то время как нынешние волны тепла привлекают внимание к энергосистеме и электричеству, проходящему через нее, менее ясно, что это означает для политики возобновляемых источников энергии и ископаемого топлива.
«Эти тепловые волны привлекают больше внимания к энергетическим системам и электросетям», — сказала Мелисса Лотт, директор по исследованиям Центра глобальной энергетической политики Колумбийского университета. «Люди в разгар жаркого лета задают вопросы о том, могут ли они полагаться на свою силу».
С одной стороны, аномальная жара — особенно если она приводит к перебоям в подаче электроэнергии — может повысить общественную поддержку политики сокращения выбросов, сказал Лотт.
Но экономические вопросы часто имеют приоритет в умах избирателей, согласно многим опросам.
«Главное, о чем люди думают, это то, как будет выглядеть их счет за электроэнергию в этом месяце, в следующем месяце», — сказал Лотт.
Влияние экстремальных погодных условий на потребителей с низким доходом является ключевым вопросом для защитников прав потребителей, поскольку жара расширяет границы энергосистемы.
Во время аномальной жары люди с низким доходом могут бояться слишком часто включать свои кондиционеры, что вынуждает их выбирать между сохранением комфорта и еще большими расходами на счета за электроэнергию, сказала Дженифер Боско, штатный юрист Национального центра защиты прав потребителей. .
Еще до начала лета цены на электроэнергию росли, в основном из-за роста цен на природный газ. Кроме того, не во всех штатах действуют правила, запрещающие отключение услуг во время жары, сказал Боско.
Адриан Шелли, директор техасского офиса Public Citizen, сказал, что без улучшений в сети волны тепла, вызванные изменением климата, «продолжат устанавливать рекорды летнего пикового спроса и приведут к более частым призывам к сохранению».
«Мы многое можем сделать для решения проблемы неравенства, от помощи в оплате счетов до доступа к программам повышения энергоэффективности для малоимущих бытовых потребителей», — сказала Шелли в электронном письме.
В дополнение к решению проблемы растущих счетов, один вопрос для коммунальных служб и регулирующих органов заключается в том, как эффективно поощрять людей использовать меньше энергии.
В прошлом месяце ERCOT выпустил призывы к сохранению электроэнергии на 11 и 13 июля, призывая «техасцев и предприятия добровольно экономить электроэнергию» в течение нескольких часов. По словам представителя ERCOT, на эти призывы откликнулись техасцы.
«В понедельник, 11 июля, с 13:56 до 14:00, когда мы призывали к сохранению, мы увидели, что клиенты приняли меры, и почти 500 [мегаватт] нагрузки упали», — сказал Вебстер из ERCOT в электронном письме.
Тем не менее, Bosco отмечает, что не все домохозяйства могут сократить энергопотребление.
«Мы должны быть уверены, что существует множество домохозяйств, где есть пожилые люди, семьи с низким доходом и семьи с маленькими детьми, для которых нагревание вашего дома выше, чем должно, в периоды, когда вы может быть дома, — сказала она.
Родс, научный сотрудник Техасского университета, сказал, что, хотя ERCOT и раньше призывала к экономии электроэнергии, этим просьбам об экономии электроэнергии уделяется все больше внимания после разрушительных массовых отключений электроэнергии, связанных с Зимним штормом Ури в феврале 2021 года.
«Попросить людей использовать меньше несколько раз может быть немного дешевле», чем строительство большего количества электростанций, сказал Родс, отметив, что по мере того, как все больше людей переезжает в Техас, это увеличивает количество людей, использующих кондиционер.
Если большему количеству частей страны придется устанавливать кондиционеры в домах, это увеличит спрос на сеть, сказал он.
«Большинство других сетей, кроме южных сетей, которые вроде как… уже загружены кондиционерами, имеют пиковую нагрузку зимой, и поэтому у них, по-видимому, есть место летом, чтобы обеспечить больше энергии, поскольку они традиционно обеспечивали наибольшую мощность. зимой», — добавил Родс.
В некоторых штатах коммунальные службы изучают новые способы поощрения снижения энергопотребления при перегрузке сети.
Duke Energy Corp., например, разрабатывает новые структуры тарифов, которые стимулируют меньшее потребление в определенное время, «предоставляя стимул за счет более низких тарифов в периоды более низкого спроса, чтобы стимулировать изменение их использования», — сказала Салли Телен, представитель компании. Компания.
Один из способов, которым политики и коммунальные предприятия могут помочь потребителям и обеспечить надежность, — это инвестировать в энергоэффективность, сказал Майк Джейкобс, старший аналитик по энергетике из Союза обеспокоенных ученых. Однако на протяжении многих лет преимущества энергоэффективности часто упускались из виду, но с повышением температуры она становится все более важной, сказал Джейкобс.
«Когда вы пытаетесь поддерживать температуру в доме на 30 градусов выше температуры наружного воздуха, изоляция является большей частью всего энергоснабжения.
Вы получаете больший эффект от этого», — сказал Джейкобс.
Репортеры Миранда Уилсон, Дэвид Иаконанджело, Ханна Норти, Карлос Анчондо и Камилла Бонд.
CAISO предупреждает, что чрезмерная жара вызовет нагрузку на энергосистему
Кейси Виан
ENERGIZED by Edison Writer
Авторы
Видео Кредит: Джозеф Фоулк
Подписаться
ВИДЕО: Как высокая температура может вызвать нагрузку на электроснабжение штата.
Учитывая, что в течение следующих нескольких дней на большей части территории обслуживания SCE прогнозируются экстремальные температуры, бригады Edison в Южной Калифорнии работали заблаговременно, чтобы быть готовыми отреагировать на перебои в подаче электроэнергии, вызванные потенциально рекордными температурами.
«Каждый раз, когда у нас возникает проблема, связанная с отключением электроэнергии или угрозой общественной безопасности, мы реагируем так быстро, как только можем», — сказал Роджер Хелдорн, главный менеджер SCE по распределению в регионе Metro East, который включает Онтарио, Монтебелло и восточное предгорье.
Экстремальная жара может влиять на электроснабжение несколькими способами.
Интенсивное использование кондиционеров часто является самым важным фактором, приводящим к дефициту доступной энергии. Калифорнийский независимый системный оператор может выпустить оповещение Flex Alert, призывающее к добровольному сохранению электроэнергии ближе к вечеру и ранним вечером, когда солнечная генерация отключается в то же время, когда потребители возвращаются домой, а затем включаются кондиционеры и бытовая техника. . CAISO выпустила предупреждение о гибком графике в среду и ожидает других в течение выходных, посвященных Дню труда.
Линейный рабочий SCE осматривает оборудование во время предыдущей жары.
Несколько последовательных дней сильной жары, наряду с более высокими, чем обычно, ночными температурами, могут привести к выходу из строя трансформатора, поскольку электрораспределительное оборудование не имеет возможности достаточно охладиться между периодами интенсивного использования.
«Сочетание сильной жары, пиковой нагрузки и более высоких ночных температур тяжело сказывается на трансформаторах. Мы определенно наблюдаем увеличение числа отключений трансформаторов во время длительных тепловых явлений», — сказал Хелдорн. Особую тревогу вызывают районы, где ночная температура не опускается ниже 80 градусов.
В отличие от простоев, связанных с техническим обслуживанием, которые иногда могут быть приостановлены во время сильной жары, ремонт поврежденного оборудования, приводящий к отключению электроэнергии, не может ждать более низких температур. Для бригад SCE, которые взбираются на столбы для ремонта или проводят пешие проверки оборудования в зонах повышенной пожароопасности, работа не останавливается из-за жары.
«Всегда говорят, что к этому приспосабливаешься. К сожалению, я не верю, что это действительно так», — сказал Шон Корвиз, специалист по проблемам SCE, проработавший в районе Палм-Спрингс 15 лет. «Жара действительно тянет тебя вниз». 900:03 Бригады SCE готовы отреагировать на возможные перебои, связанные с отоплением, в течение выходных, посвященных Дню труда. Фото: Эрнесто Санчес
Чтобы защититься от этого, ветераны, такие как Корвезе, разработали стратегии, позволяющие избежать обезвоживания во время жары.
«Вы должны хорошо знать свое тело, потому что тепловое истощение или тепловой удар могут настигнуть вас еще до того, как вы это заметите», — сказал Корвезе. «Утром вам нужно пить воду, потому что, как только вы обезвожены, восстановить уровень гидратации довольно сложно».
Это означает, что нужно пить много воды и есть пищу, которая помогает поддерживать гидратацию и пополнять электролиты.
«Арбуз — хороший источник воды, соленые огурцы и рассолы помогают заменить соль, которую вы теряете здесь, и я обнаружил, что ем больше семечек подсолнуха, потому что, когда ваше тело теряет много соли, у вас начинаются судороги.