في صيف الحرارة القياسية ، صمدت شبكة الكهرباء الأمريكية حتى الآن

على الرغم من التحذيرات السابقة من مشغلي الشبكات وخبراء موثوقية شبكات الطاقة ، فإن موجات الحرارة غير المسبوقة هذا الصيف لم تتسبب في انقطاع التيار الكهربائي في الولايات المتحدة - على الأقل ليس حتى الآن.

بينما يقيمون في عدة ولايات منها تكساس, إنديانا, إلينوي و ولاية ايوا، تم تشجيعهم على تقليل استهلاكهم للطاقة خلال ساعات الذروة لتجنب انقطاع التيار الكهربائي ، إلا أن القليل منهم اضطر إلى تحملها في هذه المرحلة.

سكان جروس بوينت ، ميتشجان ، شمال ديترويت ، فقدوا الكهرباء في أواخر يوليو بسبب انقطاع الإرسال. DTE للطاقةDTE
وقال نائب الرئيس لعمليات التوزيع المحلية شركة ABC التابعة أن الانقطاع قد يكون ناتجًا عن تقادم البنية التحتية ولكن هذا "بالتأكيد ، كان من الممكن أن تلعب درجات الحرارة المرتفعة دورًا". في مكان آخر ، سكان مدينة نيويورك و وسط كاليفورنيا واجهت الانقطاعات الناجمة عن الحرارة.

لا تزال معظم حالات انقطاع التيار الكهربائي نتيجة لحدث محلي ، مثل اصطدام سيارة بعمود مرافق ، وفقًا للبروفيسور جاي أبت ، المدير المشارك لمركز كارنيجي ميلون لصناعة الكهرباء. وقال: "قلة حالات الانقطاع ناتجة عن عدم كفاية توليد الطاقة وفشل خطوط النقل ... والسبب الأكبر هو العواصف التي ستفجر شجرة في خط كهربائي".

"بشكل عام ، أود أن أقول إن الشبكة صمدت بشكل جيد ، لكن الوقت مبكر جدًا في الصيف ،" نورث أميريكان إلكتريكAEP,ru
قال الرئيس التنفيذي لشركة Reliability Corporation (NERC) والرئيس جيم روب في برنامج Public Power Now بودكاست في يوليو. ستأتي فترة الإجهاد الحقيقي للشبكة في أغسطس وأوائل سبتمبر ، لا سيما في الغرب. لذلك لن أقول بأي حال من الأحوال أننا خرجنا من الغابة ، ولكن حتى الآن ، تمكن مشغلو الشبكة من ترتيب أساطيل التوليد الخاصة بهم حتى يتمكنوا من تلبية الطلب الذي رأوه ".

An التقييم المناسبين بواسطة NERC في مايو وجدت أن مجلس موثوقية الكهرباء في تكساس ، وجميع الولايات الأمريكية الـ 14 التابعة لمجلس تنسيق الكهرباء الغربية والولايات المركزية الأمريكية في إطار Southwest Power Pool كانت في خطر موسمي مرتفع - مما يعني أنها واجهت "إمكانية التشغيل غير الكافي احتياطيات في ظروف [الطقس] فوق العادي ". كان مشغل النظام المستقل في منتصف القارة - الذي يدير توليد الطاقة ونقلها عبر 15 ولاية بما في ذلك إلينوي وميشيغان - في "مخاطر عالية" ويمكن أن يواجه "احتمال عدم كفاية احتياطيات التشغيل في ظروف الذروة العادية".

أخبر روب فوربس في بيان أن تقييم هذا الصيف "هو من بين أكثر تقييم نشرته NERC حتى الآن."

قال روب: "منذ عام 2018 ، شهدنا عددًا متزايدًا من المخاطر التي تهدد موثوقية أنظمة الطاقة الضخمة والتي تحدث بمعدل متسارع". "نظرًا لأن الشبكة تخضع لعملية تحول جذري ، فإن إدارة وتيرة التغيير هي التحدي الرئيسي لضمان الموثوقية والمرونة للأحداث المتكررة والمتطرفة بشكل متزايد."

كانت درجات الحرارة المرتفعة المتوقعة والجفاف عاملاً كبيرًا في التوقعات القاتمة لـ NERC ، حيث قالت دائرة الأرصاد الجوية الوطنية في مايو إن احتمال تعرض جميع الولايات المتحدة تقريبًا لدرجات حرارة أعلى من المعتاد هذا الصيف كان "يميل" أو "محتمل" فوق المعدل الطبيعي. ووجدت NWS أيضًا أن معظم مناطق الشمال الغربي ومعظم الولايات المتحدة الوسطى ومعظم ولاية تكساس كانت تواجه مستويات هطول الأمطار "المنخفضة" و "من المحتمل أن تكون أقل".

أثبتت تنبؤات الطقس صحتها: يعاني معظم الغرب والجنوب الغربي من الجفاف و عدة مدن سجلت في جميع أنحاء البلاد سجل درجات الحرارة.

هذا النوع من الطقس "يفعل شيئًا ما على جانب الطلب [و] يفعل شيئًا على جانب العرض" ، وفقًا لـ Apt. عادة ما يمكن التحكم في الطلب المتزايد من الموجات الحارة في الأيام القليلة الأولى من خلال برامج الاستجابة للطلب ، والتي تسمح للمؤسسات والشركات بكسب الإيرادات عن طريق تقليل استخدام الطاقة خلال فترات الذروة. لكن فعالية هذه البرامج تتلاشى بعد أيام قليلة بسبب "إجهاد الاستجابة للطلب". بعبارة أخرى ، بعد أيام قليلة ، تتعب الشركات من تحديد استهلاكها للطاقة في وقت مبكر.

ومع ذلك ، فإن التأثير الأكبر على الشبكة من ارتفاع درجات الحرارة وانخفاض هطول الأمطار ليس زيادة الطلب ، ولكن انخفاض القدرة. تنخفض الطاقة الكهرومائية عندما يتوفر قدر أقل من المياه ، و "عندما يكون لديك يوم شديد الحرارة ، يكون لديك قيود على محطات الفحم ومحطات الغاز الطبيعي" ، كما يقول Apt. "الهواء الذي يمد الأكسجين للاحتراق يكون أقل كثافة عندما تكون درجة الحرارة 100 درجة عنه عندما تكون خارج 20 درجة. ولذا فإن محطات الغاز الطبيعي ... يجب أن تقلل من إنتاجها لأنها لا تحصل على الكثير من ذرات الأكسجين كما هو الحال عندما يكون الجو باردًا. مع محطة الفحم ، فإن مياه التبريد التي تبرد غلاية الشاي الكبيرة ، مصنع الفحم ، ليست باردة كما كانت. لذا يتعين عليهم التراجع عن إنتاجهم حتى لا يذوبوا معداتهم ". وينطبق الشيء نفسه على العديد من المحطات النووية غير المتمركزة بالقرب من المحيط.

في حين أن السيناريو الأسوأ لحالات انقطاع التيار الكهربائي وانقطاع التيار الكهربائي على مستوى البلاد بسبب الحرارة لم يؤتي ثماره ، فقد استجاب المشرعون والمسؤولون لتحذيرات المرافق الرهيبة ودفعوا لتحديث الشبكة وزيادة الموثوقية بعدة طرق.

قال النائب جيري ماكنيرني (ديمقراطي من كاليفورنيا) ، عضو لجنة مجلس النواب للطاقة والتجارة ، إن أزمة الطاقة في تكساس في فبراير 2021 والتي مات فيها 200 شخص على الأقل جعلت العديد من المشرعين يدركون أن موثوقية الشبكة هي "مبادرة نحن كل ما يجب أن تقلق بشأنه. "

قدم ماكنيرني قانون مرونة الشبكة في يوليو ، والذي سيتطلب من الحكومة الفيدرالية إجراء دراسة حول الحاجة إلى وجدوى المعايير التي من شأنها ضمان قدرة محطات الطاقة الحرارية على العمل أثناء فترات الجفاف. أقر مجلس النواب كجزء من قانون الاستجابة لحرائق الغابات ومقاومة الجفاف في 29 يوليو بتصويت 218-199. يتضمن مشروع القانون هذا أيضًا تشريعات صانعين آخرين للاستثمار في تخزين الطاقة والشبكات الصغيرة بالإضافة إلى السماح للمناطق بتقاسم السلطة في حالة الطوارئ المتعلقة بالطاقة.

قال ماكنيرني إنه يدعم خطط إبقاء محطة ديابلو كانيون للطاقة النووية في جنوب كاليفورنيا مفتوحة. يمثل المصنع 9 ٪ من إنتاج الطاقة في الولاية وكان من المقرر إغلاقه في عام 2025 ، لكن الحاكم جافين نيوسوم (د) لقد دفعت من أجل تمديد الجدول الزمني في مواجهة الطلب المتزايد على الطاقة.

قال ماكنيرني: "مع الجفاف ، لا نواجه فقط حرائق الغابات والتهديدات لشبكتنا ، ولكننا نواجه قدرة أقل على إنتاج الطاقة الكهرومائية". "لدينا أحداث متطرفة ، لا يمكننا تعويض ذلك ... إبقاء ديابلو كانيون مفتوحًا له معنى كبير في هذه المرحلة ، على الأقل لبضع سنوات. الآن ، لدينا قضايا تتعلق بالطاقة النووية أعتقد أنها بحاجة إلى معالجة. لكنه مصدر طاقة منخفض الكربون ويمكنه إنتاج الكثير من الطاقة ، لذلك نحن بحاجة إلى أن نكون منفتحين بشأن كيفية إنتاج هذه الطاقة ".

بينما لا يزال يتعين على قانون الاستجابة لحرائق Wildfire ومقاومة الجفاف أن يشق طريقه عبر مجلس الشيوخ ، إلا أن هذه ليست المرة الوحيدة التي ينظر فيها الكونجرس في إجراءات مرونة الشبكة مؤخرًا. يحتوي قانون خفض التضخم ، الذي أقره مجلس الشيوخ يوم الأحد في تصويت على خط حزبي ، ومن المتوقع أن يمر عبر مجلس النواب الذي يسيطر عليه الديمقراطيون يوم الجمعة ، على العديد من الأحكام المناخية التي من شأنها دعم موثوقية الشبكة ، مثل دعم الطاقة الشمسية وغيرها من الطاقة المتجددة. . كما تضمنت اتفاقية البنية التحتية بين الحزبين ، التي وقعها الرئيس جو بايدن ، العديد من الأحكام المتعلقة بتعزيز البنية التحتية لشبكة الطاقة وإدارة الحمل.

كجزء من قانون البنية التحتية ، أعلنت وزارة الطاقة في يوليو عن برنامج منح بقيمة 2.3 مليار دولار مصمم لدعم جهود الدولة والقبائل لتحديث الشبكة. سيوفر برنامج المنح 459 مليون دولار سنويًا لمدة خمس سنوات متوقعة عبر الولايات والقبائل لدعم أشياء مثل دمج الشبكات الصغيرة وإضافة مكونات مقاومة للحريق ومعدات تحت الأرض.

قال ماكنيرني: "نحتاج إلى وضع أكبر عدد ممكن من خطوط الكهرباء تحت الأرض ، وهذا بالتأكيد سيحدث فرقًا من حيث الموثوقية في حرائق الغابات وغيرها من القضايا الرئيسية ذات الصلة". ويضيف أن درجات الحرارة المرتفعة تهدد استقرار خطوط الكهرباء وتؤدي ، من بين قضايا هيكلية أخرى ، إلى التدلى.

لكن McNerney و Apt وخبراء آخرين متفقون على أن 2.3 مليار دولار ليست قريبة من المبلغ المطلوب لإجراء ترقية حقيقية في البنية التحتية. يقول Apt: "2 مليار دولار ، على الرغم من كونها مفيدة ، إلا أنها قطرة في بحر". أشار ماكنيرني بالمثل إلى أن هذا المبلغ لن يكون كافيًا لترقية الشبكة في كاليفورنيا وحدها ، لكنه يأمل أن "يشجع الشراكات و [المرافق] بين القطاعين العام والخاص على التخطيط المسبق وفهم ما هو مطلوب قبل ذلك قبل فوات الأوان. "

يقول بول ألفاريز ، الرئيس التنفيذي لشركة استشارية لتخطيط شبكة التوزيع واستشارات الاستثمار تدعى Wired Group ، إن بعض السلالات التي تواجهها الشبكة خلال أوقات الذروة يمكن موازنتها بإدارة مناسبة لاستخدام الطاقة ، على سبيل المثال من خلال العدادات الذكية. ومع ذلك ، يعتقد أن بعض المرافق قد تكون غير محفزة للترويج للعدادات الذكية لأن انخفاض استخدام الكهرباء قد يترجم إلى أرباح أقل. "بدلاً من مجرد بناء النظام دائمًا لتلبية الذروة ، حسن التصوير ، ماذا لو تمكنا من إدارة الذروة لتلبية النظام؟ إنه أمر منطقي للغاية ، يجب أن يكون قادرًا تمامًا على تقليل عدد المكالمات لأولئك الذين يعانون من انقطاع التيار الكهربائي والانقطاع ، ويجب أن يحسن قدرتنا على تحمل المزيد من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح على النظام. لكن مرافق التوزيع حقًا ليس لديها الدافع للقيام بذلك ، لذلك نحن في مأزق قليل هنا ".

مع استمرار الاستثمار في الشبكة ، يمكن للمرء أن يتوقع تحسين الموثوقية - لكن ألفاريز وأبت اقترحوا أن الكثير من القضايا المحيطة بتحديث الشبكة ستبقى ما لم تتحسن حوافز السوق والإشراف على إنفاق المرافق.

في حين أن ألفاريز لا يعارض بعض الاستثمارات ، مثل استيعاب طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، فإنه يحذر من أن المرافق لديها الدافع لمواصلة البحث عن رأس المال ، مما قد يؤدي إلى زيادة الاستثمار. قال: "نحتاج إلى مزيد من المقاومة ، نحتاج إلى مزيد من الفحص المؤهل لما تخبرنا به المرافق" ، مشيرًا إلى أنه يمثل تحديًا بشكل خاص نظرًا لنقص المعرفة المتكرر من المشرعين والعدد القليل من الخبراء المؤهلين الذين لا يعملون في خدمة.

ينظر Apt إلى نقص حوافز السوق كعقبة طريق محتملة لتحسين الموثوقية ، مشيرًا إلى أن الشركات لم تكن متحمسة مالياً لبناء مصانع للغاز الطبيعي في الغرب الأوسط الأعلى بعد عدة خطط لها تقاعد محطات الفحم على مدى السنوات القليلة الماضية.

قال: "الآن هذا الصيف ، لدينا وضع تكون فيه هوامش الاحتياطيات في الغرب الأوسط الأعلى متدنية نوعًا ما ، إنها منخفضة نوعًا ما". "إلى أن نحصل على إشارات أسعار كافية لإغراء الآخرين بدخول السوق ، فهذه نقطة ضعف ، تمامًا مثل حقيقة أن السوق لم يرسل أي إشارات في تكساس لتجهيز مصانعهم الشتوية وفصل الشتاء في البنية التحتية للغاز الطبيعي. لم يكن هناك سبب سعري للقيام بذلك ، لذلك لم يفعله الناس ".

جزئيًا بسبب نقص حوافز السوق وجزئيًا بسبب تغير المناخ ، فإن الحديث حول موثوقية الشبكة أبعد ما يكون عن الجديد - ولكن هذا الصيف جلب مزيدًا من الاهتمام لهذه المشكلة. قال مارك دينزلر ، الرئيس التنفيذي لاتحاد مصنعي إلينوي: "لقد أصدرنا تحذيرات بشأن الشبكة لعدد من السنوات" لواشنطن بوست. لكن السرعة التي حدث بها هذا الأمر فاجأت الناس. لم يعتقدوا أننا سنواجه هذه المشكلات لبضع سنوات ".

في حين أن المخاوف التي تم الإعراب عنها في وقت سابق من هذا العام بشأن تحديث الشبكة قد هدأت إلى حد ما ، حيث نجحت الولايات المتحدة في الوصول إلى يوليو دون أي مشكلات تتعلق بالموثوقية ، إلا أن المشكلات التي تثير المخاوف في المقام الأول ظلت قائمة. وبافتراض بقاء الشبكة خلال فصل الصيف سليمة ، فإن الشتاء قاب قوسين أو أدنى.