НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС
По пути к неизбежности Отказ мировой энергетической системы от углеводородного топлива неотвратим
Петр Степаненко
В
условиях, когда новые источники энергии достигли паритета по уровню затрат с традиционными ресурсами, все большее внимание обращается на риски в использовании новой системы энергообеспечения. Основные технологические проблемы — поддержание надежности источников питания и обеспечение отказоустойчивости сети. Чтобы быть надежной, сеть должна поддерживать постоянный баланс между количеством вырабатываемой энергии и потребляемой. Старые электростанции давали такие гарантии. Но ветровую и солнечную генерацию моделировать гораздо сложнее. А поскольку эти источники энергии начинают доминировать в генерации, управляющим корпорациям становится все труднее поддерживать баланс спроса и предложения. Далее, при старой централизованной модели — системы управления также были централизованными. Региональный оператор мог видеть генерацию на более крупных электростанциях, а локальные изменения в сети выравнивались за счет значительных размеров и инерции системы, что позволяло поддерживать высокий уровень надежности. Однако сегодня новые мощности подключаются в основном на границе сети — за пределами видимости для традиционных управляющих систем. Стали нужны новые технологии управления.
Не брать, а копить Один из «физических» ответов на проблему распределенности состоит в том, чтобы аккумулировать энергию — копить ее, когда она дешевая, и отдавать ее, когда она наиболее востребована. Именно хранение всегда было наиболее дорогим решением, особенно в сравнении с водой, которая ждет начала работы, «болтаясь» в своем водохранилище. Но и здесь прогресс оказался неумолим. Стремительно сокращающаяся The Chemical Journal Апрель 2019
стоимость батарей окончательно ме- Положительным моментом являетняет сложившуюся парадигму. ся то, что в случае отказа централиВдобавок, батареи обладают заме- зованной системы можно быстро разчательной особенностью: они могут бить ее на множество мелких частей быстро реагировать на команды опе- (микросетей) и восстановить их нератора или автоматизированной си- зависимо. Принципиально, возврат к стемы, обеспечивая или поглощая работоспособности осуществился бы энергию в считанные секунды, когда путем восстановления снаружи (от этого требуют сложившиеся условия. края сети) внутрь, а не изнутри наруОднако, чтобы иметь экономиче- жу, как это делается сегодня. ский смысл, мощность, используеС другой стороны, микросеть обесмая для перезарядки батареи, должна печивает меньшую инерцию и дивербыть дешевле, чем величина возвра- сификацию. щаемой мощности. Что касается кибер-безопасности, то распространение интеллектуальОтказоустойчивость ных сетевых устройств, которые могут осуществлять двунаправленную связь Под отказоустойчивостью сети по- с системами управления, увеличивает нимается способность выдерживать возможность интервенции. И это надва типа атак — со стороны погодных стоящая проблема. условий, природных катак лизмов, другой тип — со стороны людей, кото- Обратный отсчет рые организуют кибер-атаки. И снова — старая центра лизо- Как бы то ни было, силы, изменяюванная модель имела здесь доста- щие основные способы получения точно высокую степень надежности. энергии, уже не остановить. Трудно Во-первых, в случае стихийного бед- представить человека, который откаствия любая система могла пережить зался бы воспользоваться энергией внезапную потерю (обычно дву х) солнца или ветра, если это станет покрупнейших генерирующих ресурсов чти так же выгодно, как и применение или линий электропередачи. Во-вто- жидкого топлива. А когда чаша весов перетянет на рых, поскольку число коммуникационных устройств было невелико, было «зеленую» сторону, сработает эффект трудно взломать системы управления масштаба — и по совокупности экономических и производственных фактоэнергосетями. Однако, когда на систему обрушивал- ров традиционные генерации станут ся ураган, мог произойти катастрофиче- экзотическими и дорогими просто поский сбой снабжения на больших пло- тому, что перестанут осуществляться щадях, и, что еще хуже, восстановление текущие и сопоставимые с возобновогромной системы занимало много вре- ляемыми ресурсами вложения в них. В конечном итоге, как всегда, вымени после падения. Если же рассматривать человеческий фактор — всегда играет прогресс — ничто не сможет существовала опасность, что неквалифи- конкурировать с топливом, которое цированный оператор, получивший до- является бесплатным, неисчерпаеступ к центральной системе управления, мым и экологически чистым. мог инициировать значительные сбои. Таким образом, распространение ло- При подготовке материала использованы кальных систем управления влияет на исследования Пита Малтбека, генеральустойчивость сети как положительно, ного директора североамериканского отделения Smarter Grid Solutions. так и отрицательно. 17