Независимый системный оператор Великобритании опубликовал итоговый Технический отчет об аварии в энергосистеме 9 августа 2019 г.

Британский независимый системный оператор National Grid ESO (NGESO) опубликовал подготовленный по указанию отраслевого регулятора Office of Gas and Electricity Market (Ofgem) итоговый Технический отчет об аварии в энергосистеме 9 августа 2019 г. (Technical Report on the events of 9 August 2019).

По информации NGESO авария развивалась следующим образом.

В пятницу, 9 августа, до 16:52 энергосистема Великобритании работала в обычном режиме. К северу от Лондона шел сильный дождь и наблюдались грозы, было ветрено и тепло, но в целом погода была обычной для этого времени года. Ожидалось, что спрос на электроэнергию в этот день, будет таким же, как неделю назад. Нагрузка генерации в энергосистеме распределилась следующим образом: около 30% – ветровая, 30% – газовая, 20% – атомная генерация и 10% – поставки по трансграничным соединениям.

В 16:52 на ЛЭП Итон Сокон -Уаймондли Майн (Eaton Socon -Wymondley Main) был зафиксирован разряд молнии. Системы защиты ЛЭП сработали корректно и последствия удара молнии были устранены менее чем за 0,1 с. ЛЭП вернулась к работе в нормальном режиме в течение 20 с. Уровень напряжения в электрической сети находился в пределах нормального диапазона. В результате срабатывания защиты генераторов по скачку вектора напряжения (vector shift protection)¹ был отключен ряд маломощных объектов распределенной генерации (в объеме 150 МВт), подключенных к распределительной сети, что было вполне ожидаемым.

Неожиданно, сразу же после удара молнии, офшорная ВЭС Hornsea и паросиловая турбина на ПГЭС Литл-Барфорд снизили выдаваемую в сеть мощность на 737 МВт и на 244 МВт соответственно. Отключение или снижение мощности нагрузки указанных объектов генерации вследствие разряда молнии не ожидалось, так как является чрезвычайно редким событием.

Совокупная потеря 1 131 МВт генерирующей мощности привела к резкому падению частоты в энергосистеме, что, в свою очередь, привело к отключению еще 350 МВт распределенной генерации защитой по скорости отклонения частоты (rate of change of frequency, RoCoF)². В это время NGESO поддерживался объем автоматических резервов мощности в объеме, соответствующем мощности самого крупного объекта генерации (1 000 МВт), что соответствует требованиям утвержденных регулирующими органами стандартов надежности и качества поставок электроэнергии (Security and Quality of Supply Standards, SQSS). Однако суммарная потеря генерации в энергосистеме составила 1 481 МВт и была выше, чем объем резервов мощности, поддерживаемых в соответствии с требованиями SQSS. Это привело к резкому падению частоты (до уровня 49,1 Гц) и выходу ее за пределы нормального диапазона 50,5 Гц - 49,5 Гц.

NGESO были задействованы все резервы генерирующей мощности и инструменты, которые системный оператор обычно использует в целях регулирования частоты (включая активацию 472 МВт мощности накопителей энергии), чтобы остановить падение частоты и восстановить ее значение до 50 Гц.

Однако, как только частота начала восстанавливаться (и достигла значения в 49,2 Гц), произошло снижение на 210 МВт мощности генерации газовой турбины на ПГЭС Литл-Барфорд (из-за высокого давления в системе выпуска пара после сбоя в работе выпускного клапана). Это привело к совокупному дефициту мощности в объеме 1 691 МВт.

Вся доступная «резервная» («backup») мощность уже была развернута, и совокупная потеря генерирующей мощности привела к дальнейшему падению частоты (до значения 48,8 Гц), когда действием системы автоматической частотной разгрузки (Frequency Demand Disconnection, LFDD, scheme) было отключено приблизительно 5% потребителей. Это позволило восстановить до номинального уровня значение частоты и обеспечить надежность работы и целостность энергосистемы, несмотря на то, что после запуска системы LFDD отключилась вторая газовая турбина на ПГЭС Литл-Барфорд, которая в это время несла нагрузку в 187 МВт, что означает общую потерю генерирующей мощности в объеме 1 878 МВт.

Система LFDD автоматически отключает потребителей, присоединенных к распределительной сети контролируемым образом и в соответствии с параметрами, предварительно установленными операторами распределительной сети (Distribution Network Operators, DNOs). 9 августа мощность отключенных потребителей составила порядка 1 ГВт, что является крайне редким событием и не наблюдалось в энергосистеме Великобритании более десяти лет. Это привело к тому, что около 1,1 млн клиентов были отключены от электроснабжения на период от 15 до 45 минут.

Отключение нагрузки наряду с действиями диспетчерского персонала NGESO по активации дополнительной генерации позволили восстановить нормальный режим работы энергосистемы с частотой 50 Гц к 16:57. Впоследствии DNOs начали повторное подключение потребителей, и электроснабжение всех клиентов было полностью восстановлено к 17:37.

В итоговом Техническом отчете уделяется большое внимание ответственности и действиям в ходе ликвидации аварии 9 августа ключевых отраслевых организаций, в состав которых, помимо системного оператора, входят: Департамент бизнеса, энергетики и промышленной стратегии Великобритании (Department for Business, Energy & Industrial Strategy, BEIS); отраслевой регулятор Ofgem; Национальная электросетевая компания (National Grid Electricity Transmission, NGET); операторы распределительной сети (DNOs); а также собственники объектов генерации, присоединенных к передающей сети. Также приводится анализ взаимодействия диспетчерского персонала NGESO с диспетчерским персоналом DNOs и NGET и обмена информацией между NGESO, BEIS и Ofgem.

Кроме того, в отчете отмечены критически важные инфраструктурные объекты, которых затронули перебои в электроснабжении 9 августа, такие как объекты железнодорожной инфраструктуры, находящиеся в управлении Network Rail³, Ипсвичский госпиталь (Ipswich Hospital), аэропорт в Ньюкасле (Newcastle Airport). На основании проведенного анализа NGESO определены следующие области, в которых можно применить извлеченные из анализа аварии уроки:

• коммуникационные процессы и протоколы, в частности в течение первого часа ликвидации технологического нарушения, должны быть пересмотрены для обеспечения своевременного и эффективного взаимодействия при ликвидации любого технологического нарушения в будущем;
• перечень объектов, подключенных к системе LFDD, должен быть пересмотрен, чтобы убедиться, что никакие критически важные инфраструктурные объекты или службы не подвергаются чрезмерному риску непреднамеренного отключения;
• следует пересмотреть параметры систем внутренней защиты для железнодорожного транспорта, чтобы убедиться, что электропоезда могут продолжать движение при неаварийных нарушениях («normal» disturbances) в электрической сети.

Несмотря на то, что процессы и процедуры, реализованные 9 августа, в целом сработали хорошо и смогли защитить подавляющее большинство потребителей от перебоев в электроснабжении, наблюдались значительные сбои в подаче электроэнергии. Так, более 1 миллиона клиентов были отключены от электроснабжения в течение 45 минут, наблюдались серьезные сбои в работе железнодорожного транспорта, были отключены от электроснабжения некоторые критически важные объекты.

Поэтому, учитывая обеспокоенность общества, обусловленную масштабным характером сбоев в электроснабжении, есть некоторые области, в которых, по мнению системного оператора, целесообразно провести более широкий обзор политики, процессов или процедур, связанных с обеспечением надежности энергоснабжения, в том числе:

• пересмотр стандартов надежности и качества поставок электроэнергии (SQSS) в целях определения целесообразности проведения мероприятий, направленных на обеспечение более высокого уровня устойчивости энергосистемы. Это должно быть сделано структурированным способом, чтобы обеспечить надлежащее соотношение между хеджированием рисков потери устойчивости и соответствующими затратами.
• оценку целесообразности установления стандартов обеспечения надежности энергоснабжения для критически важной инфраструктуры и служб (например, для больниц, транспорта, аварийных служб) с указанием перечня нормативных возмущений и условий, сложившихся в энергосистеме, в которых должны быть предусмотрено требование о наличии внутренних источников электроснабжения.
• пересмотр сроков подготовки Программы основных изменений в сети, обусловленных внезапными отключениями (Accelerated Loss of Mains Change Programme), чтобы снизить риск непреднамеренного отключения и отсоединения от электрической сети распределенной генерации по мере увеличения ее доли в энергосистеме Великобритании.

Рекомендации, которые даются в итоговом Техническом отчете на основе проведенного NGESO анализа хода развития и ликвидации аварии, в части касающейся системного оператора, будут встроены в деловые процессы NGESO для поддержки мер по предотвращению и ликвидации технологических нарушений, связанных с отключением электроснабжения в будущем.

Рекомендации, касающиеся более широкого круга заинтересованных организаций, например, в части пересмотра отраслевых стандартов, процессов и программ, должны быть рассмотрены BEIS, Ofgem и широким кругом отраслевых организаций в контексте как анализа, представленного в итоговом Техническом отчете, так и рекомендаций, представленных в других текущих обзорах по надежности энергоснабжения, в том числе проводимых Ofgem и Исполнительным комитетом по чрезвычайным ситуациям в энергетике (E3C).

Официальный сайт NGESO

1. Защита по скачку вектора напряжения – один из видов защиты от потери сети, которая безопасно отключает генератор от энергосистемы при возникновении повреждения в приемной электрической сети, и которая реагирует на смещение фазового угла вектора напряжения, а не скорость изменения частоты в энергосистеме.
2. Защита отключает объекты распределенной генерации от электрической сети при скорости изменения частоты, превышающей 0,125 Гц/с.
3. Network Rail — британская компания, владелец и оператор железнодорожной инфраструктуры в Великобритании (за исключением Северной Ирландии). Обслуживает компании на рынке пассажирских и грузовых железнодорожных перевозок. Создана в 2002 г. вместо ликвидированной государственной компании Railtrack. Штаб-квартира — в Лондоне