Репортаж от Wedoany，В полдень 6 июля произошло полное отключение национальной энергосистемы Кубы, затронувшее около 10 миллионов человек. Оператор электросети немедленно запустил процедуру восстановления, используя локальные микросети и малые генерирующие системы для первоочередного обеспечения основных услуг, таких как больницы, водоснабжение, связь и производство продуктов питания. К вечеру того же дня восстановленная мощность электроснабжения Гаваны всё ещё могла удовлетворить лишь около 1% потребностей города. Непосредственная причина первого отключения на тот момент не была объявлена, однако до аварии почти две трети территории Кубы уже находились в состоянии отключения электроэнергии, что свидетельствует о том, что национальная электросеть находилась в состоянии серьёзного дисбаланса спроса и предложения ещё до полного коллапса.
Восстановление электроснабжения ещё не было полностью завершено, когда 10 июля в 16:30 национальная энергосистема Кубы снова полностью отключилась. Официальные сообщения показывают, что в 15:55 того же дня произошла авария на линии электропередачи напряжением 220 кВ между Санта-Кларой и Санкти-Спиритусом, что привело к разделению сети, последовательному отключению нескольких тепловых энергоблоков и значительным колебаниям параметров системы, что в конечном итоге вылилось в общенациональное отключение. На этот раз авария имела чёткую причину в виде неисправности линии, но то, что неисправность линии смогла быстро разрушить всю систему, указывает на проблемы, выходящие далеко за рамки самого оборудования линии электропередачи.
На момент аварии 11 из 16 основных тепловых энергоблоков Кубы не могли работать из-за неисправностей или ремонта, а распределённые генерирующие установки, работающие на дизельном топливе и мазуте, также были близки к остановке из-за нехватки топлива. После отключения большого количества блоков в сети не хватало резервной мощности. Как только важная линия отключается или отключается основной блок, другим источникам энергии трудно быстро восполнить дефицит, и колебания частоты и напряжения могут распространиться по всей национальной сети, вызывая защитное отключение большего количества блоков. Отключение электроэнергии 10 июля, начавшееся с линии 220 кВ, на самом деле было результатом совместного действия недостаточной генерирующей мощности, отсутствия резервных источников питания и снижения стабильности системы.
Нехватка топлива истощает «подушку безопасности» электросети
Электроснабжение Кубы долгое время зависело от тепловых электростанций на мазуте и распределённых дизельных генераторов. Крупные тепловые блоки несут базовую нагрузку, а дизельные и мазутные установки обеспечивают дополнительную мощность в часы пик, при неисправностях оборудования или локальном дефиците электроэнергии. После нехватки топлива страдает не только общий объём выработки электроэнергии, но, что более важно, сеть теряет возможность оперативно использовать пиковые и аварийные источники питания, которые ранее могли быть задействованы в любой момент.
Когда крупные блоки находятся на ремонте, линии электропередачи выходят из строя или потребность в электроэнергии внезапно возрастает, нормальная энергосистема должна полагаться на резервные блоки для быстрого увеличения мощности. В настоящее время большое количество распределённых генерирующих установок на Кубе не могут стабильно работать, а основные тепловые блоки часто останавливаются, поэтому сеть может поддерживать баланс только в условиях низкого резерва и низкой избыточности. До общенационального отключения 6 июля уже продолжались масштабные веерные отключения; до второй аварии 10 июля некоторые районы всё ещё не полностью оправились от первого отключения. Между двумя авариями прошло всего четыре дня, что отражает тот факт, что восстановление сети было лишь восстановлением соединения, а не реальным восстановлением достаточной генерирующей мощности.
Старые блоки превращают обычные неисправности в системные аварии
Некоторые электростанции на Кубе работают уже более 30 лет. После длительной эксплуатации оборудования вероятность неисправностей котлов, турбин, устройств передачи и распределения электроэнергии и вспомогательных систем возрастает, и блоки требуют более частых остановок для ремонта. Из-за ограниченного количества доступных блоков выход из строя одного блока может напрямую увеличить нагрузку на другие, создавая противоречие между ремонтом оборудования и обеспечением электроснабжения: задержка ремонта увеличивает риск неисправностей, а плановый ремонт ещё больше расширяет дефицит электроэнергии.
В такой структуре неисправность линии электропередачи, которая должна быть лишь локальной аварией, может привести к разделению системы, отключению блоков и общенациональному отключению. Суть проблемы уже не в том, «какой блок сломался» или «какая линия вышла из строя», а в том, что вся система неспособна выдержать единичную точку отказа. На стороне генерации недостаточно резервов, на стороне передачи не хватает буферного пространства, и любая новая неисправность может превысить критическую точку стабильной работы сети.
Восстановление электроснабжения сложнее, чем повторное подключение линий
После полного отключения национальной сети тепловые блоки не могут быть немедленно возвращены в нормальный режим работы. Розжиг котлов, запуск вспомогательного оборудования, работа насосов и системы управления требуют внешнего источника питания, поэтому необходимо сначала использовать малые блоки, способные к самостоятельному запуску, для создания локальных микросетей, а затем постепенно подавать питание на крупные электростанции для завершения запуска блоков, синхронизации и восстановления нагрузки.
После отключения 6 июля на Кубе в нескольких местах были созданы микросети для первоочередного обеспечения больниц, насосных станций водоснабжения и объектов связи. В некоторых районах малые теплоэлектростанции были объединены с фотоэлектрическими системами для обеспечения ограниченного электроснабжения ключевых общественных объектов. После второго отключения 10 июля в Гаване было восстановлено 96,5 МВт·ч, что могло покрыть лишь около 10,8% потребностей города в электроэнергии; в первую очередь были восстановлены 15 больниц и 5 объектов водоснабжения. Процесс восстановления требует постоянного балансирования генерации и нагрузки; если нагрузка подключается слишком быстро или блок снова отключается, только что сформированная локальная сеть может снова рухнуть.
Отключения электроэнергии распространяются на водоснабжение, продовольствие и городское функционирование
Влияние энергетического кризиса выходит за рамки энергетического сектора. Городское водоснабжение зависит от насосов, подающих воду в жилые дома и резервуары; при длительном отключении электроэнергии, даже если источники воды существуют, жители могут не получить водопроводную воду из-за остановки насосных станций. Базовые станции связи, холодильное оборудование для продуктов, работа магазинов, медицинское оборудование и общественные услуги также зависят от стабильного электроснабжения.
Некоторые жители Гаваны во время отключений электроэнергии несколько дней подряд испытывали нехватку воды, отчасти из-за того, что внутренние насосы в зданиях не могли работать; после длительного отключения холодильников домохозяйства и предприятия общественного питания были вынуждены сократить хранение продуктов и нести убытки от порчи продуктов. При восстановлении электроснабжения больницы и объекты водоснабжения были определены как приоритетные нагрузки, что также косвенно указывает на то, что электроэнергия стала ключевым ограничением для поддержания базового функционирования города.
Куба в настоящее время сталкивается не с единичным случайным отключением, а с системным энергетическим кризисом, охватывающим поставки топлива, генерирующее оборудование, передающую сеть и городские общественные услуги. Нехватка топлива снижает доступную генерирующую мощность, старые блоки увеличивают количество внеплановых остановок, а снижение резервной мощности делает неисправности линий и блоков более склонными к вызыванию цепной реакции. Даже если национальная сеть будет снова подключена, она всё равно будет работать в условиях серьёзного дефицита электроэнергии.
Для реального смягчения кризиса недостаточно полагаться только на аварийный ремонт после каждого отключения. В краткосрочной перспективе необходимо восстановить поставки топлива и мощность ключевых блоков, обеспечив способность распределённых источников энергии и аварийных генерирующих установок выполнять задачи по покрытию пиковых нагрузок; в среднесрочной перспективе необходимо провести централизованный ремонт основных тепловых блоков, обновить линии электропередачи, трансформаторные подстанции и системы управления сетью; в долгосрочной перспективе необходимо увеличить количество стабильно управляемых источников энергии, накопителей энергии и распределённых энергоресурсов, повысив способность важных нагрузок, таких как больницы, водоснабжение и связь, работать независимо.
Два общенациональных отключения за пять дней показывают, что кубинская электросеть потеряла избыточность, присущую нормальной энергосистеме. На какой линии или каком блоке произойдёт следующая неисправность, не является самым критическим вопросом. Пока не будут устранены пробелы в топливе, оборудовании и резервной мощности, любая обычная неисправность всё ещё может стать отправной точкой для следующего системного коллапса.
