Замерзший Техас: чому впала електромережа

Фундаментальний недолік на вільному ході ринку електроенергії в Техасі залишив мільйони людей безсилими і замерзшими у темряві цього тижня під час історичного похолодання.

Основна проблема: енергопостачальники можуть отримувати винагороду, постачаючи електроенергію споживачам у Техасі, але вони не зобов’язані це робити і не зазнають штрафних санкцій за невиконання поставок під час тривалої надзвичайної ситуації.

Це призвело до фіаско, яке залишило мільйони людей у ​​другому за чисельністю населення штаті днями без влади. Сильний шторм паралізувала майже всі джерела енергії, від електростанцій до вітрогенераторів, оскільки їх власники не зробили інвестицій, необхідних для виробництва електроенергії за низьких температур.

Хоча постачальники електроенергії колективно провалилися, самі компанії не порушили жодних правил. Представники штату Техас не вимагають від власників заводів готуватися до найгіршого, витрачаючи зайві гроші, щоб гарантувати, що вони зможуть продовжувати працювати через сильний холод або спеку. Високі ціни, які оператори можуть отримати від таких періодів пікового попиту, мали бути достатнім стимулом для них інвестувати в захист свого обладнання від суворої погоди.

Білл Мегнесс, виконавчий директор Техаської ради з надійності або Ercot, яка управляє електромережею штату, пояснив під час прес-конференції в четвер, як повинна була працювати система: Високі пікові ціни стимулюють виробників продовжувати працювати за будь-якої погоди. Генератори, які не можуть виробляти електроенергію, коли це найбільше потрібно, ризикують втратити збут. “Вони зіткнуться з фінансовими наслідками на ринку”, – сказав він.

Губернатор Техасу Грег Ебботт, зіткнувшись з політичним галасом, коли штат з 29 мільйонів людей фактично зупинився, мовчки визнав у своєму виступі у всьому штаті в четвер, що ці ринкові стимули не є достатніми. Він закликав законодавців доручити генераторам електроенергії підготуватися до екстремальних зимових штормів. За його словами, держава також повинна забезпечити фінансування, щоб це здійснилося.

“Те, що сталося цього тижня з нашими колегами-техасцями, є абсолютно неприйнятним і ніколи не може бути повторене”, – сказав він. Його офіс не відповідав на запити про коментарі.

Система вийшла з ладу на цьому тижні, коли 185 енергоблоків, включаючи газові та вугільні електростанції, працювали в автономному режимі під час шторму. Вітрові турбіни в Західному Техасі також замерзли, а ядерний блок поблизу Мексиканської затоки не працював більше 48 годин. Виникла ще одна проблема: деякі електростанції втратили газопостачання і не могли виробляти електроенергію, навіть якщо хотіли зафіксувати високі ціни.

Таких механічних проблем можна було б уникнути, якби оператори вирішили обладнати свої заводи, як ті, що працюють в умовах традиційно холодної погоди.

Це був політичний провал, який державні та федеральні чиновники вже вивчають, оскільки електроенергія, суспільна необхідність, така важлива, як вода та тепло, стає ще важливішою, оскільки важливіші функції стають електрифікованими.

По всій країні мережа розвивається для підтримки більшої кількості відновлюваних джерел енергії та зростаючого попиту на електроенергію для електромобілів. Це робить балансування попиту та пропозиції більш складним. Багато кліматологів очікують збільшення екстремальних погодних явищ, що додатково перевірить вразливість системи.

США стають, як ніколи раніше, залежними від електроенергії, але не мають ідеальної моделі для управління енергетичним ринком у 21 столітті. До краху цього тижня ринок Техасу широко розглядався як один з найкращих. Зараз більшість людей погоджуються з тим, що для того, щоб вона працювала, потрібні серйозні зміни, включаючи більше регуляторних заходів.

Поломка Еркота торкнулася мільйонів техасців, багато з яких вдалися до відчайдушних заходів, щоб зігрітися. Перебої закрили сотні магазинів та підприємств, обмеживши поставки їжі та води. Міста, включаючи Остін, Х’юстон та Сан-Антоніо, отримують повідомлення про відсутність води до понеділка, після того як хвиля прорваних водопроводів спричинила дефіцит.

Хоча Техас зараз є найбільш відомим провалом ринку енергетики в США, за останні роки інші зіткнулися з серйозними проблемами. Минулого літа в Каліфорнії мережевий оператор вдався до поглинань, коли сильна спека охопила Захід, зменшивши здатність держави імпортувати електроенергію та поштовх до вечірніх годин після падіння сонячного виробництва.

Енергетичні ринки відійшли від монопольних систем енергопостачання, які колись були поширеними. Нинішня система сягає корінням у 1990-ті та на початку 2000-х, коли викопне паливо постачало більшу частину електроенергії в країні, і надзвичайні погодні ризики були більш передбачуваними.

“Зміст цієї парадигми змінився”, – сказав Бернард МакНамі, колишній член Федеральної комісії з регулювання енергетики, який зараз є партнером юридичної фірми McGuireWoods LLP. Поновлювані джерела енергії не можна вмикати і вимикати, як електростанція, що ускладнює забезпечення достатнього постачання в будь-який час. “Ось чому розробникам державної політики та чиновникам з електроенергетики потрібно усунути деякі недоліки”.

Вільям Хоган, економіст з енергетики Гарвардського університету, який допомагав розробляти ринок Техасу, заявив, що відключення на цьому тижні не свідчать про серйозну ваду в конструкції, а навпаки, про неминучі недоліки, що виникають внаслідок надзвичайних погодних проблем.

• “Я не знаю жодного ринкового варіанту, який би десь існував, який би передбачав і був готовий до чогось такого масштабу”, – сказав він.

Техаська електромережа – це, по суті, електричний острів. Тобто за задумом. Оскільки вона не передає електроенергію через державні лінії, мережа не підпадає під федеральний контроль.

Ercot працює на погодинному ринку, щоб встановлювати ціни на електроенергію та забезпечувати достатню генерацію. Це регулюється Техаською комісією з комунальних послуг, органом із трьох членів, який призначається губернатором і контролюється законодавчим органом штату. Еркот, оператор мережі, повинен підтримувати баланс між попитом та пропозицією електроенергії, але не має регулюючих органів.

Деякі критики державної системи кажуть, що алфавітний суп техаських органів з нагляду за енергетикою, до якого входять інші відомства, що регулюють роботу нафти та природного газу, призвів до бездіяльності.

“Реальний фактор не передбачає, що потрібно зробити з інфраструктурою”, – сказала представник штату Техас Донна Говард, демократ з Остіна. “Це було пов’язано з тим, що декілька агентств не вирішили, як все працює на дерегульованому ринку”.

Техас давно пишається своїм оптовим ринком електроенергії. Він народився завдяки законодавчим зусиллям у 1990-х роках, які розбили державні монополії на комунальні послуги, створивши конкуренцію серед великого світобудови виробників електроенергії та роздрібних постачальників електроенергії.

Результатом цього стало ринкове оформлення, яке винагороджує тих, хто може продати електроенергію недорого і все одно відшкодувати свої капітальні витрати. Це підтримує низькі ціни, коли попит стабільний. Однак, коли попит зростає, зростають і ціни, які можуть піднятися до 9000 доларів за мегават-годину, щоб стимулювати електростанції будь-якого виду до запуску.

Якщо виробник електроенергії погоджується поставити електроенергію на ринок, а потім не може її поставити, він повинен оплатити вартість його заміни. Але якщо завод не працює в автономному режимі і триває поза межами ринку протягом тривалого періоду, як це сталося цього тижня, крім втраченого доходу не передбачається штраф.

Ріст споживання електроенергії, як правило, відбувається під час екстремальних перепадів температур, коли клієнти прогрівають тепло або кондиціонер. Це робить критичним для електростанцій можливість роботи в сувору погоду.

У Техасі система в основному працювала під час жарких літніх місяців, коли кондиціонери працювали в посиленному режимі. Але це не завжди спрацьовувало взимку, оскільки обладнання залишається вразливим до рідкісних похолодань.

У лютому 2011 року сильний зимовий шторм проник в Техас і вибила майже 200 електростанцій, багато з яких працювали на вугіллі. Еркот закликав до затемнень, що вплинуло на мільйони техасців протягом приблизно восьми годин. У 2014 році ще одне січневе похолодання примусило електростанції опинитись поза мережею. Надзвичайна ситуація – і постійні затемнення – тривала близько чотирьох годин.

Еркот розробив набір кращих практик для власників електростанцій, щоб підготуватися до можливості надзвичайних холодів. Але настанови залишаються пропозиціями. Оператор електромережі не має повноважень надати їм прямі вказівки, хоча він виконує деякі виїзні перевірки. Державна комісія з питань комунальних послуг навіть не наймає інспекторів для відвідування станцій та перевірки, чи не перемерзли вони.

Пан Мегнес, виконавчий директор Ercot, зазначив, що регуляторні повноваження частково належать Північноамериканській корпорації з електричної надійності, некомерційній організації, що контролюється Федеральною комісією регулювання енергетики, яка розробляє стандарти для комунальних підприємств та виробників електроенергії. Минулого року організація розпочала розробку вимог до власників електростанцій щодо підготовки до полярних вихорів, але не виконала їх.

Стів Волнс, колишній представник Демократичної держави, який допомагав керувати зусиллями з дерегуляції техаської енергетичної системи, сказав, що законодавці несуть відповідальність за втручання у вирішення проблем, що виникають на створеному ними ринку.

• “Їх обов’язок – з’ясувати, чому це сталося, і не допустити, щоб це повторилося, і забезпечити, щоб Техас був готовий до майбутнього зростання, що означає величезні потреби в електроенергії”, – сказав він.

На конкурентному ринку електроенергії в Техасі існує сильний стимул для виробників зменшувати витрати, щоб окупити свої інвестиції. Швидке нарощування вітрової та сонячної енергії, які зараз є одними з найдешевших джерел електроенергії, в останні роки призвело до ще нижчих цін, що ускладнює конкуренцію газових та вугільних станцій.

Для власників електростанцій це парадокс: чи варто їм додавати до своїх капітальних витрат, готуючись до сильних похолодів, які трапляються лише зрідка, або пропускати підготовку та ризикувати відключенням в автономному режимі, втрачаючи високі ціни та посилюючи потенційний дефіцит пропозиції?

• “Всюди є компроміс”, – заявив Арі Пескоє, директор Ініціативи законодавства про електроенергію в Гарвардській юридичній школі. «Більша стійкість потенційно дорожча, але електроенергія є важливою послугою. Це важкі рішення “.

Техас дерегулював свій ринок електроенергії в той час, коли політики по всій країні розглядали шляхи зменшення витрат на електроенергію шляхом модернізації існуючої моделі. Більшу частину 20 століття комунальні послуги були вертикально інтегровані, контролюючи всі аспекти постачання електроенергії від генерації до доставки.

Це залишається моделлю на більшій частині південного сходу, де служби комунальних послуг залишаються відповідальними за надійність мережі. Державні регулятори контролюють їх інвестиції в електростанції та вдосконалення мереж і дозволяють їм компенсувати витрати за рахунок споживачів. Це іноді призводило до перевитрат, що збільшувало ціну на електроенергію.

Інші зразки ринку з’явилися деінде. PJM Interconnection, ринок електроенергії, що обслуговує 13 штатів від Вірджинії до Іллінойсу, працює на “ринку потужностей”, який має забезпечити достатню кількість енергії для задоволення пікового попиту через три роки в майбутньому. Це страховий поліс від невизначеності та крайнощів. Виробники електроенергії, які обіцяють з’явитися, отримують за це зобов’язання і отримують штраф, якщо вони не виконають.

Критики цієї моделі кажуть, що вона дорожча за інші, оскільки вона платить за енергію, яка може ніколи не знадобитися. А PJM має на своїй території менше вітрових та сонячних електростанцій, ніж деякі інші ринки, що полегшує укладання контрактів на ресурси, які можуть згоряти на вимогу. Газові установки можуть запрацювати на вимогу, але виробництво вітру та сонячної енергії залежить від погоди, часу доби та зберігання.

Техас має так званий ринок “лише енергії”. Виробникам платять лише за потужність, яку вони генерують. Якби їм платили за перебування в режимі очікування за будь-яких погодних умов, це заохочувало б інвестиції, щоб гарантувати, що вони готові до роботи, кажуть ветерани ринку електроенергії.

Незалежно від моделі, усі енергетичні ринки стикаються із спільною проблемою: як підготуватися до можливості надзвичайних подій, які статистично малоймовірні та важко передбачити.

• Аварія цього тижня в Техасі розпочався ввечері в неділю, коли потужний зимовий фронт почав рухатись по всьому штату, зануривши температуру значно нижче 20 градусів у штаті, де багато будинків та підприємств не ізольовані від сильних холодів.

• Жителі ввімкнули обігрів. Попит на електроенергію перевищив 69 гігават, що є зимовим рекордом, сказав Ерко. Для оператора мережі найбільшою метою було підтримання попиту та пропозиції на рівні. Великий дисбаланс може пошкодити критично важливі частини обладнання та призвести до непрацездатності електромережі впродовж тижнів.

• Швидко послідовно електростанції спрацьовували в автономному режимі, багато кого скувало замороженими деталями. Попит загрожує перевищенням пропозиції. О 1:25 ранку в понеділок оператор мережі закликав постачальників електроенергії штату почати чергу відключень, щоб зменшити навантаження на мережу.

• Близько 5:30 ранку один із двох блоків Південно-Техаського проекту, атомної електростанції біля Мексиканської затоки, зупинився. За словами представників Комісії з ядерного регулювання та оператора станції, водопостачання блоку замерзло, внаслідок чого два насоси вийшли з ладу. Насоси подавали воду, яка перетворюється на пару і використовується для виробництва електроенергії.

• За ними послідувало більше об‘єктів, паралізованих морозними температурами. Трубопроводи природного газу замерзали на верхівках свердловин, зменшуючи кількість палива, доступного для постачання електростанцій. Вітрові турбіни, побудовані для спеки Західного Техасу, замерзали під крижаними шарами.

• Еркот закликав до нових відключень, в результаті чого мільйони будинків залишились без електромережі. Постачальники електроенергії, як правило, чергують перебої між споживачами, щоб ніхто не був у темряві занадто довго. Але вони незабаром виявляться нездатними обертатися.

Еркот наказав постачальникам електроенергії втратити цілих 14 гігават, достатньо для обслуговування близько 2,8 мільйонів домогосподарств. Оператор мережі сказав, що близько 46 гігават природного газу, вугілля та вітру не працюють – приблизно 40% від того, що він очікував.

• У четвер компанії почали відновлювати енергію, оскільки Техас почав танути, але мільйони залишились без води через замерзлі труби та пошкоджені комунальні водопроводи. Коли мешканці почали оцінювати збитки та шукати провіанти, Комісія з комунальних послуг Техасу видала розпорядження, згідно з яким постачальники електроенергії зроблять більше для скасування майбутніх відключень.

За повідомленням агентства, споживачі електроенергії не могли бути без електроенергії більше 12 годин. На той момент деякі техасці майже 72 години не мали світла та тепла.