След проблемите в САЩ и Великобритания те дойдоха и до нашия континент
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“.
. . .
Oт години следя енергийния преход и чисто професионално, и като активен гражданин. Независимо дали го отдаваме на прехода или не, винаги е имало и ще има „производствени аварии“ като прекъсването на електричеството на Иберийския полуостров. Чисто професионално ме „радват“ подобни събития, защото това е най-добрият начин да се оценят слабостите в енергийната система, но по-важното е, че точно такива събития са най-големият ускорител на модернизацията на мрежите и ускоряване на трансформацията.
Сигурен съм, че много хора няма да се съгласят, но фактите са неумолими и точно така ще стане и сега. На скептиците ще припомня две събития от 2020 (Режимът на тока в Калифорния ускорява ВЕИ и батериите) и от 2021 (когато и Тексас беше принуден да ускори ВЕИ), които описах подробно тук и тук. И точно това стана.
Какво случи и кой е отговорен (отговорен не значи виновен)
Колкото и парадоксално да звучи, можем съвсем спокойно да кажем така:
Не знаем още точната причина, но знаем кой е отговорен. Това е един от редките случаи в живота.
Знаем и какви ще се заключенията на доклада.
Това събитие ще се използва, за да се решат много известни, но нерешени по една или друга причина до този момент проблеми точно както стана в Калифорния и Тексас. Вероятно ще се внесат и нови проблеми.
Нещо повече, това събитие ще има положителен ефект и върху всички оператори в Европа за същото – да привлекат внимание и инвестиции.
Отговорността
Има ли такова масово прекъсване на тока, отговорността ВИНАГИ е в управлението на мрежата. Винаги.
Ако има недостиг, диспечерите са тези, които трябва да осигурят допълнителни мощности от онези, които са декларирали готовност за това.
Ако има излишък, диспечерите са тези, които трябва да спрат или намалят съответните мощности. Затова и плащат примерно на соларни инсталация за регулация надолу.
Ако въпреки всички тези мерки не може да се осигури балансът, диспечерите решават кои ще остават без ток.
Под „диспечерите“ включвам съвкупността от персонал в диспечерското управление (със всичките отдели – планиране, пренос, IT, операторите на SCADA системата и т.н.) заедно с автоматизираните системи за управление и защити, защото много неща стават автоматично. Планирането, конфигурирането кой, кога, защо, как идва от тима, отговорен за управлението на мрежата.
Точно поради всички тези причини по-горе ЕСО предприема мащабни проекти за модернизация на електропроводи, подстанции, управление (СКАДА) и т.н. Защото това е институцията, която управлява ВСИЧКО – тя казва кой кога да генерира, тя казва кой колко да генерира и тя казва ако стане нещо, кой да поема товара или на кой да се спира токът.
Какво да очакваме от доклада
Наивно е да се очаква нещо много различно от подобни аварийни разследвания. При тях винаги причината е комбинация от технически проблеми, пропуски в контрола и недостатъчна подготовка за подобни събития. И тук ще е така, като ще се включат най-различни препоръки, които имат отношение. Ще последват инженерни работи, които да оформят техническите и финансовите параметри и ще са определят приоритетите. Със сигурност операторът вече работи по такива проекти, няма да се учудя и ако се окаже, че в този момент даже са извършвали някакви дейности по мрежата.
Търсенето на виновен и прехвърляне на вина няма да я има просто защото това е контрапродуктивно, а оказването на допълнителен натиск или страх създава още повече парализа във и без това сравнително консервативни участници.
Какво следва като действия
Точно както и в Калифорния, и в Тексас, и с гордост можем да посочим и нашето ЕСО ще следва само едно: увеличаване на ВЕИ мощностите, увеличаване на батериите в микса, увеличаване капацитета на преносната мрежа, модернизиране на системите за управление на мрежата, както и управление на търсенето чрез почасови тарифи и други техники от smart grid.
Какво крият и какво се мъчат да ви внушат
Винаги при подобни събития първото нещо, което виждаме, е лавина от всичко по много – от конспиративни теории и саботажи до абсолютно нелепи твърдения и колкото си по-незапознат с материята, толкова си по-активен и абсурден
И тук, както и в Калифорния и в Тексас, първи бяха ревовете и обвиненията, че ВЕИ са виновни. Намесиха и инерцията, намесиха и ниската свързаност с останалата част на Европейската мрежа, намесиха някакви уникални атмосферни явления, климатични промени, цялата какафония от изразни средства в дезинформационната война.
Да отсеем плявата от зърното
Енергийната система е изключително сложна и с много взаимосвързани параметри и понеже събитията по мрежата (напреженията и токовете) се развиват на практика със скоростта на светлината, понякога е трудно да се прецени кое е причината и кое следствието. Затова е нужно доста повече време (по принцип , SCADA системите имат журнал с хронологията на събитията, но нещата невинаги са толкова очевидни). И както казахме вече, докато знаем кой е отговорен, но не знаем какво точно е станало, можем да прегледаме част от заподозрените.
Какво е състоянието преди инцидента:
Много добър и здрав микс от генериращи мощности (фиг.1) – игнорирайте ограденото, много хора не разбират инерцията.
И атомните, и водните, и когенерациите, и слънчевите централи са синхронни машини с нужната инерция. Няма официални данни, но вероятно част от големите соларни паркове имат формиращи инвертори, осигуряващи цифрова инерция.
Има внос от Португалия и износ към Франция от порядъка на 2 GW.
Синхронни и несинхронни машини Преглед на оригинала
Производство и товар в Испания – 28-29 април Преглед на оригинала
Ето какво прави впечатление:
огромен пад на товара, който може да се обясни с масово аварийно изключване на консуматори (поради грешно работеща защита) и последвало изключване на генератори или по-малко вероятното – масово изключване на генератори (поради грешни действия или кибератака);
все пак системата е спасена от пълен колапс и това е за сметка на соларите, вятърните и съвсем малко газ. Това е изключително важен момент. Виждали сте хиляди постове как въглищата спасяват системата у нас през зимата, а соларите ще спасяват системата през деня. Денят е по-често от зимата;
прави впечатление, че атомната не само изключва, но и 24 часа след събитието не е пуснат НИТО един блок. Няма как да знаем причините, но нали се твърди, че това е базова диспечеризирана мощност, която работи, когато ти е най-нужна. Чак на 30 април започва доста бавен пуск, и то само на един блок.
Защо смятам, че ако изключим кибератаката (дори да е това, едва ли ще се признае официално поради ред причини и всичките са нормални в такива случаи) или ужасна човешка грешка, най-вероятната причина е, че нещо не е сработило както трябва поради грешен дизайн или повреда.
Има вече няколко предположения и нека разберем защо те не могат да бъдат причина, ако всичко е работело както трябва.
ВЕИ са много и правят системата нестабилна
Това е винаги основният заподозрян и даже не заподозрян, а директно обвиняем. Така беше в Калифорния и в Тексас, сега и тук. Нека да сме наясно – инверторите, особено когато не са формиращи честота, могат да подпомагат „разлюляване“ на мрежата и наистина да засилят неустойчивостта. Това са известни неща, обикновено операторите имат стриктни изисквания към генериращите мощности. Те не би трябвало да бъдат причината, защото пък и най-лесно и бързо могат да се изключват при проблем. Нещо повече, предната седмица в Испания имаше абсолютен връх на соларната енергия – стигна 21.47 GW на 25 април спрямо 19.7 GW в деня на аварията (фиг. 3).
Винаги когато има свръхпроизводство на солари, има съответният износ. Това е в цяла Европа. Защото соларната енергия е най-евтината и така ще бъде и занапред. Вероятно е важно и това, че аварията става около 12:30, а в този момент всички в Европа имат пик на производството и също изнасят.
Производство и товар в Испания 21-27 април Преглед на оригинала
ВЕИ нямат инерцията на въртящите турбини
Тази част е най-трудно разбираемата, дори за специалистите, работили в енергетиката. Дори колкото повече са работили в класическата енергетика, толкова по-трудно е обяснението.
Проблемът с инерцията се опитах да обясня малко по-подробно в „Физиката на електрическите мрежи“ vs. „Синдикатите и мрежите за лов на шарани“.
Накратко нещата стоят така:
Класическата енергийна система има критична нужда от инерция, защото при смущение, механичните системи на турбините сработват сравнително бавно (примерно 1-1.5 сек), а защитите по честота действат по-бързо и точно затова е важно турбината да продължи да се върти и да се противопоставя на промяната.
Хората си мислят, че понеже това са огромни метални тела, съхранената енергия е огромна. А тя е от порядъка на 100 kWh за 100 MW турбина. С други думи, турбината ще отдаде тази енергия за 3.6 секунди, което е напълно достатъчно да сработи т.нар. първично регулиране на честотата.
И след тези 3.6 секунди честотата започва да се променя
Колкото повече такива машини има, толкова по-устойчива е системата на промени.
Какво се случва, когато имаш солари и батерии и т.нар. синтетична инерция. Инверторите могат да реагират изключително бързо – примерно в рамките на 100 ms. По този начин първичното регулиране на честотата става много по-бързо и на практика класическата инерция може да се премахне напълно (в един момент). Това ще отнеме време, разбира се, и ще сме в преходен процес, в който колко точно инерция имаме и колко ни трябва ще е трудно да се разбере. Нещо повече, никъде не се мери съществуващата инерция. Системният оператор на Австралия провежда такъв пилотен проект в момента.
Големите соларни паркове по принцип би трябвало да имат синтетична инерция, но за това няма данни и доколко това работи както се очаква. Допълнително усложняващо в случая е, че Испания няма все още батерии, при все че е сравнително изолирана от европейската мрежа, което е проблем за оператора.
В този контекст е важно, че след аварията, в 1:15 от 8.6 GW мощности, работят предимно ВЕИ и само 444 MW газови и на практика няма НИКАКВИ инерционни машини, но системата успешно се възстановява.
Интерконекторите са проблем
Появиха се и такива спекулации, че системата не била разчетена на такива огромни смущения и изключвания. Ту беше проблемът в подстанция в Южна Франция, ту интерконекторът с Португалия. Това трябва да се отхвърли, тъй като е една от първите и най-често срещаните аварии.
Най-интересната част
Една от най-интересните хипотези са състои в това, че подобно „разлюляване“ на системата се е случило на 1 деквмри 2016 г., при много сходни „входни данни“ – внос от Португалия, износ за Франция, изключване на прекъсвач. Възникват осцилации на честотата, които са присъщи само и единствено на синхронните машини и които се потискат от специални устройства (PSS – power stability systems). Това е добре известен феномен и събитието е подробно описано в доклад на ENTSO-E.
Малко преди разпада има осцилации в противофаза между честотата в Испания и Латвия, както е показано на долната графика. А защо са в противофаза? Защото разстоянието между Испания и Латвия е около 3000 км, което е точно половината на вълната при 50 Hz честота.
Хипотезата, която се изследва е, че след като балтийските републики се отключиха от руската енергийна система и се включиха към европейските, някои от настройките на PSS системите ще трябва да се променят. Отново това е хипотеза, която хората, които се занимават с това, тепърва ще изучават детайлно. За да въведем още съспенс, не е за изскубване и възможността точно затова да не бързат да пускат атомните блокове, защото те са точно с най-големите генератори и може и да правят експерименти. Дори и да е това, едва ли ще го видим в доклада за аварията.
Осцилации на честотата в Испания и Латвия Преглед на оригинала
В него ще има примерна комбинация от рода на неправилно сработили защити, ниска инерция, високо производство от солари в пиков час, недооценени рискове и допускания при симулацията, ще се приемат препоръките, ще се начертаят плановете, ще се укрепва мрежата, ще се увеличават ВЕИ-тата.
Ще останат обаче без отговор следните въпроси:
Защо не се проучи досега опита на Тексас, който е в подобна, но още по-сложна ситуация. Още по-изолиран е, пак с малко атомна и газ, същия географски пояс При тях проблемът с инерцията и навлизането на ВЕИ е още по-сложен. Поради тази причина и ниската свързаност, Тексас има най-голямото допустимо отклонение от честота в цял свят. Как го решават?
Защо няма все още батерии при очевидната нужда от това? Кой и защо е спирал развитието на мрежата и батериите толкова години, след като това се знае отдавна
Кой и защо не обузда безумната медийна кампания при очевидно липсваща информация?
