Улучшение электроэнергетической сети США: устранение уязвимостей и улучшение работы

May 17, 2023

Электрическая сеть США имеет множество уязвимых мест, но энергетические компании при дополнительной поддержке правительства инвестируют в систему и улучшают ее работу с помощью новых инновационных технологий.

Электрическая сеть, пожалуй, самая важная инфраструктура, существующая в США. Почти все в стране зависит от наличия надежного электроснабжения для правильного функционирования. Правительство, промышленность, коммерческие организации, группы реагирования на чрезвычайные ситуации, военные операции и т. д. — все они будут серьезно ограничены без электричества.

Министерство энергетики США (DOE) сообщило, что возраст более 70% линий электропередачи и трансформаторов страны превышает 25 лет (рис. 1). В этом заключается одна из самых больших уязвимостей, поскольку оборудование не работает вечно. Старые компоненты более склонны к выходу из строя.

Многие компоненты сети подвергаются воздействию суровых условий окружающей среды. Со временем факторы окружающей среды, такие как изменения температуры, влажность и воздействие погодных условий, а также другие нагрузки и нагрузки на систему, могут вызвать износ, приводящий к поломкам. Изоляция может ослабнуть, а металлические компоненты подвергнуться коррозии, что сделает оба устройства более склонными к выходу из строя. Чем дольше трансформаторы, выключатели и кабели находились в эксплуатации, тем больше вероятность того, что они подверглись той или иной форме перегрузки, которая может привести к перегреву и повреждению. Это также может привести к сбоям, особенно когда компоненты эксплуатируются за пределами проектных параметров в течение длительного времени.

Правительство США признает, что энергосистема требует внимания. «Экстремальные погодные явления, такие как лесной пожар Дикси, ураган Ида и заморозки в Техасе в 2021 году, ясно дали понять, что существующая энергетическая инфраструктура Америки не выдержит продолжающегося воздействия экстремальных погодных явлений, вызванных изменением климата», — заявили в Министерстве энергетики. Устаревшие компоненты требуют замены.

Между тем, коммунальные предприятия также должны расширять системы, чтобы учесть ожидаемый рост. Министерство энергетики, ссылаясь на независимые оценки, ожидает, что системы передачи электроэнергии в США увеличатся на 60% к 2030 году, и заявило, что к 2050 году размер сети, возможно, придется утроить. Большая часть роста будет результатом повсеместной электрификации, в том числе в транспортном секторе.

«Поскольку спрос на электроэнергию растет, а жизненно важные функции зависят от надежного снабжения, энергосистема меняется, и ей необходимо иметь возможность генерировать и распределять гораздо больше энергии, чем это было в прошлом», — Кумар Чандран, старший директор Коммерческая стратегия с S&C Electric Co., рассказали POWER. «В то же время возросшая частота и интенсивность штормов и других погодных явлений представляет собой большую угрозу для сети. Распределительная часть сети, которая имеет минимальную автоматизацию, особенно уязвима для значительных воздействий во время погодных явлений, а затем когда восстановление поврежденной инфраструктуры требует значительного времени».

В статье, опубликованной несколько лет назад в The Bridge, издании Национальной инженерной академии, Теодор У. Марстон, директор Marston Consulting, написал: «Основная задача энергосистемы США заключается в том, как сохранить или заменить устаревшую инфраструктуру, учитывая разнообразный набор владельцев/операторов и механизмов финансирования.В отличие от сектора высоких технологий, где оборот технологий измеряется месяцами и характеризуется высокой гибкостью и потенциально высокой нормой прибыли, электроэнергетическая система характеризуется оборотом основного капитала темпы, измеряемые десятилетиями, низкая гибкость и небольшая регулируемая норма прибыли. Успешная связь этих очень разных секторов требует тесного сотрудничества».

Многое было сделано с тех пор, как была опубликована статья Марстона. Электрический институт Эдисона (EEI), ассоциация, которая представляет все электрические компании США, принадлежащие инвесторам, сообщает, что за последнее десятилетие электрические компании инвестировали более 1 триллиона долларов в критически важную энергетическую инфраструктуру. EEI утверждает, что только в 2022 году электроэнергетические компании потратили более 154 миллиардов долларов на то, чтобы сделать сеть «более сильной, умной, чистой, динамичной и безопасной». В нем также говорится, что в 2022 году компании инвестировали почти 30 миллиардов долларов в «инициативы по адаптации, укреплению и устойчивости (AHR)» для укрепления национальной инфраструктуры передачи и распределения электроэнергии.