10 апреля 2009 года

Американская энергосистема начинает долгий переход к “умной электросети”

(На пути модернизации в масштабах страны встают управленческие и технические проблемы)

Диспетчер на пульте управления электросистемы Southern California Edison в 2007 г.

Вашингтон. Вслед за некоторыми странами Европы и Тихоокеанского региона технические и регулирующие органы правительства США, электрические компании, поставщики энергии и частные фирмы стремятся превратить построенную сто лет назад энергосистему страны в “умную сеть” 21-го века.

Чтобы решить эту задачу, необходимо преобразовать состоящую из разнородных элементов инфраструктуру, построенную по большей части еще до перехода отрасли на микропроцессоры, в совместимую распределительную сеть, способную взаимодействовать с потребителями, выявлять и исправлять собственные проблемы, объединять в целостную систему источники солнечной, ветровой и другой возобновляемой энергии.

На подобную трансформацию уйдет 20-25 лет. Предстоит полностью перестроить инфраструктуру американской электроэнергетики. Но работа уже началась, и администрация Обамы выделяет на эти перемены 4,5 млрд. долларов в соответствии с подписанным 17 февраля Законом об оздоровлении американской экономики и реинвестициях, предусматривающим финансирование в объеме 787 млрд. долларов.

“Сегодняшние инвестиции, – заявил, подписывая закон в штате Колорадо, президент Обама, – позволят создать новую, лучше управляемую энергосистему, которая позволит более широкое использование альтернативной энергии”.

КИЛОВАТТ-ЧАСЫ

Решить поставленную задачу будет непросто. Об этом рассказали корреспонденту веб-сайта America.gov несколько специалистов в области энергетики, участвующих в крупномасштабном проекте. Американская энергосистема – самая крупная взаимосвязанная сеть на Земле, одно из величайших инженерных достижений 20-го века – превратится в инфраструктуру с централизованным планированием и управлением, охватывающую все 50 штатов, в каждом из которых действуют свои нормативы и технические процессы.

На протяжении многих лет, и особенно в последнее десятилетие, физические компоненты сети были частично обновлены и соединены кабелями. На технику, созданную в 1960-е и 1970-е годы, теперь налагаются растущая информационно-технологическая инфраструктура и интернет-технологии. Они повышают производительность сети, но в то же время делают ее уязвимой для кибернетических атак.

Сегодня в Соединенных Штатах электроэнергия, как правило, вырабатывается на крупных централизованных станциях с паровыми или водяными турбинами. Для ее передачи на большие расстояния напряжение в сети поднимается. Высоковольтные линии передают электроэнергию на подстанции, где напряжение понижают, чтобы энергию можно было использовать в жилых домах и других зданиях.

Затем электроэнергия через ряд распределительных устройств поступает в распределительные системы и доставляется потребителям по местным линиям. Энергетические компании измеряют объем потребляемой энергии и на основе этих данных выставляют счета потребителям.

В среднем, по данным Министерства энергетики США, типичное американское домохозяйство потребляет 920 киловатт-часов в месяц (киловатт-час – единица энергии, эквивалентная мощности в один киловатт, расходуемой за один час). Средняя стоимость электроэнергии в Соединенных Штатах составляет около 0,10 доллара за киловатт-час, но эта сумма растет, поскольку топливо дорожает, а перебои в электроснабжении стали более частыми.

Монтер в люльке подъемника ремонтирует кабели

Вследствие старения американской энергосистемы “продолжительность отключений возросла на 3 процента в год, а их частота за последние пять лет увеличивалась на 4 процента в год”, сообщил 25 февраля на заседании комитета Конгресса Роберт Гиллиган, занимающий должность вице-президента по передаче и распределению энергии в компании GE Energy Infrastructure – подразделении General Electric. “Перебои и ухудшение качества энергии обходятся американским предприятиям более чем в 100 млрд. долларов в год”, – отметил он. А в итоге эти убытки ложатся на плечи потребителей.

“Если мы не изменим курса, – сообщил веб-сайту America.gov президент компании Horizons Energy Group Стив Пуллинз, – то в обозримом будущем стоимость электроэнергии, скорее всего, будет возрастать на 50-100 процентов каждые семь лет ”.

ДАТСКИЙ ПРИМЕР

В Дании, по словам Пуллинза, в середине 1980-х годов стоимость электроэнергии была одной из самых высоких в Европе – 0,12 – 0,13 доллара за киловатт-час. Прогнозировалось, что к 2005 году цена достигнет 1 доллара, а это привело бы страну к банкротству.

В то время Дания, как сегодня Соединенные Штаты, использовала крупные централизованные электростанции и импортировала электроэнергию и природный газ из Германии и Швеции. Эта небольшая скандинавская страна также начинала строить промышленные ветровые электростанции.

“Датчане решили, что надо действовать совсем по-другому”, – рассказал Пуллинз. Они связали воедино свои ветровые ресурсы, имеющие неравномерную производительность, с относительно небольшими комбинированными теплоэлектроцентралями (ТЭЦ) – станциями на природном газе, производящими электроэнергию и пар или горячую воду для отопления.

“Если ветер стихал, они могли повышать выходную мощность своих ТЭЦ, – сообщил Пуллинз. – За последние 20 лет они перешли от использования нескольких крупных централизованных электростанций к рассредоточенной системе. Они используют ТЭЦ мощностью по 4, 10 и 25 мегаватт, географически распределенные по всей стране, подобно географическому распределению ветра”.

Датчане также распределили комплексы ветровых установок и ТЭЦ по уровню напряжения – высоковольтные и низковольтные. Это позволило им сочетать ветровые и теплоэнергетические источники в блоках, которые могут объединяться в кластеры в соответствии с размерами и потребностями каждого района.

Сегодня в Дании потребители платят за киловатт-час примерно 0,20 доллара. Страна все еще зависит от внешних источников природного газа, но уже экспортирует электроэнергию в Германию и Швецию.

Пуллинз считает происшедшую в Дании эволюцию одним из лучших примеров того, как правительство и частный сектор могут сообща совершенствовать электроэнергетику. “Думаю, это хороший пример для Соединенных Штатов, – добавил он, – поскольку мы отстали на 20 лет и сейчас испытываем такие же мучительные трудности, с какими Дания столкнулась в середине 1980-х”.

По словам Пуллинза, американская структура регулирования и несовпадающие нормы в 50 штатах осложнят такой переход в Соединенных Штатах, но при этом откроются большие возможности.

“Ни одно из этих преобразований не будет легким, – сказал он. – Они будут трудными с точки зрения регулирования, политики и технологии, но если этого не сделать, мы не сможем реализовать намеченные общенациональные цели. Мы просто обязаны это сделать”.