Готовность объектов возобновляемой энергетики к экстремально низким температурам

12 декабря 2025

Разрушительное воздействие зимнего шторма «Юри» в феврале 2021 года коренным образом изменило подход электроэнергетической отрасли к подготовке к холодным погодным условиям. Шторм выявил критические уязвимые места в энергосистеме и послужил катализатором масштабных изменений в законодательстве, включая введение новых обязательных стандартов NERC, которым теперь должны соответствовать объекты возобновляемой энергетики.

Разрушительное воздействие зимнего шторма Uri в феврале 2021 года коренным образом изменило подход электроэнергетической отрасли к обеспечению готовности к холодам. Это беспрецедентное событие, которое привело к крупнейшему в истории США снижению нагрузки на контролируемую фирму, выявило критические уязвимости в системе массового электроснабжения (BES) и послужило катализатором радикальных изменений в законодательстве, с которыми теперь должны справляться предприятия возобновляемой энергетики.

Шторм затронул владельцев и операторов генераторов, владельцев и операторов электропередач, Балансирующие органы и координаторов по надежности во многих регионах. Комплексный ответ FERC и НКРЭ привел к появлению новых стандартов для повышения доступности генерирующих мощностей во время экстремальных погодных явлений при одновременном повышении надежности сетей электропередачи. Для объектов возобновляемой энергетики эти стандарты сопряжены с уникальными проблемами и обязательствами по соблюдению, которые требуют пристального внимания.

Нормативно-правовая база

Эксплуатационные требования

Первоначальная реакция регулирующих органов была выражена в рамках проекта 2019-06, в котором были добавлены критически важные требования к стандарту надёжности EOP-011-2. Владельцы электростанций теперь должны определять ограничения по эксплуатации в условиях низких температур, составлять комплексные планы подготовки к работе в условиях низких температур, поддерживать эти планы в актуальном состоянии и проводить обучение персонала, отвечающего за эксплуатацию и техническое обслуживание. Изменения в стандартах IRO-010 и TOP-003 устанавливают требования к обмену информацией об ограничениях по эксплуатации в условиях низких температур между владельцами электросетей, органами балансировки и координаторами надёжности. Эти изменения вступили в силу 1 апреля 2023 года.

Проект 2021-07: работа энергосистемы в условиях экстремально низких температур

Основываясь на первоначальных результатах, проект 2021-07 был посвящён «работе энергосистем в условиях экстремально низких температур, готовности к ним и координации». Этот проект стал результатом комплексного совместного отчёта FERC и NERC о сбоях в энергосистемах в феврале 2021 года, в котором были сформулированы двенадцать ключевых рекомендаций по улучшению ситуации в масштабах всей отрасли. Девять из этих рекомендаций были включены в стандарты NERC на основании запроса на авторизацию стандартов (SAR), а в феврале 2022 года была сформирована специальная группа по разработке стандартов.

Аварийные операции

В результате пересмотра EOP-011-2 был создан стандарт EOP-011-3, в котором были отменены обязательства владельца и оператора генератора и перенесены в новый стандарт EOP-012-1. Важно отметить, что в стандарте EOP-011-3 были изменены требования, чтобы свести к минимуму перекрытие назначенных цепей ручного отключения нагрузки с цепями отключения критической нагрузки и цепей отключения нагрузки при пониженной частоте (UFLS) / при пониженном напряжении (UVLS). Стандарт также требует наличия положений для определения влияния на надежность низких температур и экстремальных погодных условий.

Экстремально холодная погода

Этот новый стандарт представляет собой наиболее важное требование к объектам возобновляемой энергетики. Стандарт EOP-012-1 устанавливает проектные и эксплуатационные параметры для генерирующих установок, позволяющие учитывать низкие температуры, а также влияние ветра и осадков — факторов, особенно важных для ветряных и солнечных электростанций.

В стандарте вводятся три новых термина, которые уточняют, вплоть до уровня компонентов, применимые элементы установки и расчётные температуры, которые должны соблюдаться операторами генераторов. Для объектов возобновляемой энергетики это означает понимание того, как инверторы, панели, компоненты турбин и системы управления реагируют на экстремально низкие температуры.

Одним из наиболее важных дополнений в стандарте EOP-012-1 является требование о разработке планов корректирующих действий (ПКД) после любого сбоя в работе энергосистемы в условиях низких температур. В соответствии с этим требованием владельцы электростанций должны проводить документированный анализ после соответствующих событий, связанных с низкими температурами, с официальным составлением, отслеживанием и реализацией ПКД.

Стандарт EOP-012-2, являющийся усовершенствованной версией планов по обеспечению готовности к экстремальным холодам, основан на стандарте EOP-012-1. В нём уточнена применимость и отдельные требования, а также внесены улучшения, предложенные Федеральной энергетической комиссией. Ключевым дополнением к стандарту являются разъяснения об обязательствах владельцев электростанций по расчёту экстремально низких температур для каждого генерирующего объекта, сбору соответствующих данных о низких температурах и пересмотру этих расчётов каждые пять лет, а также сохранению существующих положений стандарта EOP-011-1, согласно которым владельцы электростанций должны разрабатывать планы подготовки к низким температурам и проводить ежегодное обучение. В обновлённом стандарте разъясняется, какие генерирующие объекты подпадают под требования к работе в зимних условиях. Кроме того, в нём указаны сроки выполнения планов корректирующих действий и порядок информирования о ограничениях, связанных с низкими температурами.

Для объектов, использующих возобновляемые источники энергии, это требование сопряжено с уникальными трудностями. Техническое обоснование необходимости защиты от замерзания существенно различается в зависимости от технологии производства и географического положения. Ветряная электростанция в Северной Дакоте нуждается в подготовке к зиме иначе, чем солнечная электростанция в Техасе. Владельцы электростанций должны понимать, как эти требования применимы к их конкретному парку оборудования и отдельным электростанциям.

Рекомендации этапа 2

Текущий этап реализации направлен на решение нескольких важнейших задач, которые будут способствовать дальнейшему формированию требований к готовности к холодным погодным условиям. Одной из основных задач является разработка новых или пересмотр существующих обязательных стандартов надёжности для защиты генераторов и линий электропередачи от воздействия низких температур. Эти стандарты будут устанавливать требования к проверке и обслуживанию средств защиты от замерзания до и во время зимнего сезона, а также механизмы финансирования для поддержки мер по защите от низких температур в отрасли.

Координация работы газовой инфраструктуры представляет собой ещё один важнейший компонент рекомендаций второго этапа. Взаимосвязанность газовой и электрической систем стала очевидной во время зимнего шторма «Ури», что привело к необходимости усиления подготовки газовой инфраструктуры к зиме, особенно систем добычи и доставки. Теперь требуется более тесная координация между газовой и электроэнергетической отраслями во время чрезвычайных ситуаций, а также более эффективное выявление и информирование о рисках, связанных с контрактами на поставку газа, и их потенциальном влиянии на решения о сокращении нагрузки. Такая координация особенно важна для объектов возобновляемой энергетики с возможностью резервного производства.

Планирование и оптимизация работы составляют третий столп рекомендаций второго этапа. При расчёте зимнего запаса прочности теперь необходимо учитывать более экстремальные погодные сценарии, поскольку исторические закономерности могут не давать адекватного представления о будущих условиях. Протоколы отключения нагрузки требуют пересмотра, чтобы обеспечить защиту критически важной инфраструктуры, в том числе газовых объектов, поддерживающих производство электроэнергии, во время экстремальных явлений. Кроме того, улучшение координации между координаторами по обеспечению надёжности при ручном и автоматическом отключении нагрузки поможет предотвратить каскадные сбои во время чрезвычайных ситуаций, связанных с холодами.

Объекты возобновляемой энергетики сталкиваются с особыми проблемами в холодное время года, которые требуют индивидуального подхода:

Ветроэнергетика

Обледенение лопастей и его влияние на производство
Отключение турбин при низких температурах
Подготовка компонентов гондолы и систем управления к работе в зимних условиях
Требования к смазке в условиях низких температур

Солнечная генерация

Накопление снега на панелях снижает производительность
Работа инвертора в условиях экстремально низких температур
Управление температурой аккумуляторной системы накопления энергии (BESS)
Сокращение светового дня во время зимних штормов

Гибридные объекты

Согласование между технологиями разных поколений
Эффективность хранения энергии в холодную погоду
Сложные операционные решения в экстремальных ситуациях

Новые правила

Во время арктических холодов в январе 2025 года энергосистема США продемонстрировала удивительную устойчивость, а возобновляемые источники энергии сыграли решающую роль в поддержании надёжности. Операторы энергосистем в таких регионах, как PJM, ERCOT и SPP, сообщили о бесперебойном обслуживании, несмотря на рекордный спрос и отрицательные температуры. Ветряные и солнечные электростанции, а также усовершенствованные протоколы прогнозирования и интеграции внесли значительный вклад в обеспечение пиковых нагрузок. Эти успехи стали возможны благодаря стандартам эксплуатации в условиях низких температур, введённым после зимнего шторма «Юри». Эти стандарты предусматривали повышенную готовность, защиту от замерзания и межотраслевую координацию, что обеспечивало надёжную работу возобновляемых источников энергии даже в экстремальных условиях.

Это событие стало поворотным моментом в отношении к возобновляемым источникам энергии в условиях чрезвычайных ситуаций зимой. Реформы, проведенные FERC и NERC после урагана «Ури», в том числе стандарты EOP-011-3, EOP-012-1 и их последующие изменения в соответствии с текущими стандартами EOP-011-4 и EOP-012-3, требовали от производителей электроэнергии (как возобновляемой, так и традиционной) внедрения планов подготовки к холодным погодным условиям и проведения ежегодного обучения. В результате ветряные турбины стали лучше защищены от обледенения, а солнечные электростанции улучшили прогнозирование выработки энергии. Показатели за январь 2025 года продемонстрировали, как дальновидность в сфере регулирования и технологическая адаптация могут обеспечить надёжную работу возобновляемых источников энергии в энергосистеме даже в самую суровую погоду.

Оскар Вайта — инженер по соблюдению нормативных требований и управлению рисками в Radian Generation с опытом работы в сфере энергетической инфраструктуры и нормативных стандартов. Он участвовал в разработке стратегий подготовки электростанций к зиме и обеспечивает соблюдение требований NERC в различных операционных средах.