Wstępny raport opublikowany przez NationalGrid¹ wskazuje, że głównymi przyczynami black-out w dn. 9 sierpnia 2019r. było samoczynne odłączenie się od systemu generacji rozproszonej (głównie panele PV), elektrowni wiatrowej morskiej oraz elektrowni gazowej o podwójnym cyklu.

Ponad 1 milion odbiorców pozbawionych energii. Awaria systemu elektroenergetycznego we wschodniej Anglii w dn. 9 sierpnia 2019r spowodowała odłączenie od sieci i pozbawienie zasilania ponad 1 152 tys. odbiorców, w tym tak wrażliwych jak: Newcastle Airport czy Ipswich Hospital. Tysiące osób podróżujących koleją zostało uwięzione w wagonach, często w podziemnych tunelach. Pracę kolei udało się przywrócić dopiero następnego dnia Wielkość samoczynnie odłączonej generacji nie była zbyt duża – 1878MW na 32000MW pracujących w systemie. Jednak przebieg awarii, jak i jej dynamika wydaje się być zaskoczeniem dla operatora sieci. Zdarzyło się coś co nie powinno się zdarzyć biorąc pod uwagę niewielkie i typowe zakłócenia pracy sieci.

Generacja rozproszona i panele PV inicjują awarię. Ze wstępnego raportu NationalGrid wynika, że awarię zainicjowało samoczynne wyłączenie generacji rozproszonej (panele PV, małe źródła gazowe i silniki diesla), która ma być przyszłością energetyki – odłączyło się samoczynnie 500MW. Następne redukcje mocy i odłączenia wydają się być następstwem samoczynnego wyłączenia się generacji rozproszonej. Do rozwoju awarii kolejno przyczyniło się: zredukowanie mocy w elektrowni wiatrowej morskiej Hornsea One – zmniejszenie generacji z 799MW do 62MW, a następnie wyłącznie się generatora turbiny parowej elektrowni gazowej w Little Barford (STC1 – 244MW), po czym zabezpieczenia wyłączyły pierwszą turbinę gazową (GT1A – 210W) z powodu zbyt dużego ciśnienia pary (turbina parowa była już wyłączona), a następnie wyprzedzając działanie zabezpieczeń dyspozytorzy wyłączyli drugą turbinę parową (GT1B – 187MW).

Zakłócenia działania sieci. Jak wynika ze wstępnego raportu, tak gwałtowna i szybka reakcja na zakłócenie pracy sieci jest zaskoczeniem. Wyładowania atmosferyczne, które są zjawiskiem często spotykanym, spowodowały zwarcie niebieskiej fazy z ziemią w linii wysokiego napięcia pomiędzy Wymondley i Eaton Socon. Prąd zawarcia ze stacji Wymondley wyniósł około 21 000 amperów, a ze stacji Eaton Socon około 7 000 amperów. Zwarcie spowodowało spadek napięcia na fazie niebieskiej do wielkości 50% wartości znamionowej. Zabezpieczenia linii po około 70 milisekundach wyłączyły doziemioną fazę rozpoczynają działanie w trybie SPZ (Samoczynne Ponowne Załączenie), które załącza fazę w której było zakłócenie ponownie.

Dynamika awarii. Chwilowy spadek napięcia spowodował samoczynne i niekontrolowane wyłączenie instalacji generacji rozproszonej, w większości paneli PV, które pracują jako źródła prądowe potrzebujące do poprawnej pracy napięcia z systemu elektroenergetycznego. Napięcie to gwałtownie zmalało, co spowodowało odłączenie się źródeł prądowych oraz innych źródeł generacji rozproszonej wymagających zasilanie energią z systemu zewnętrznego. W sumie odłączyło się samoczynnie około 500MW. I chociaż samo odłączenie takich instalacji jest spodziewanym zjawiskiem przy zakłóceniach pracy sieci, to skutki tego odłączenia są zaskoczeniem. Dynamikę zjawisk pokazuje tabela oraz rysunek zaczerpnięty z raportu NatonalGridESO Interim Report into Low Frequency Demand Disconnection (LFDD) following Generator Trips and Frequency Excursion on 9 Aug 2019″, 16 Aug 2019. Awaria, od początku zakłócenia do wyłączenia odbiorców, rozwinęła się w ciągu około 1,5 sekundy (16:52:33 -> 16:53:49.398).

Podsumowanie. Chociaż wstępny raport NationalGrid stara się kłaść nacisk na szybkie działanie operatorów sieci przesyłowej i dystrybucyjnych w przywróceniu zasilania, które nastąpiło po około 30 minutach, to wnioski z analizy tej awarii wskazują, że przyczyną inicjującą awarię, a wydaje się także, że głównym powodem było samoczynne odłączenie się 500MW generacji rozproszonej, co spowodowało w następstwie znaczną redukcję mocy farmy wiatrowej morskiej i dalej wyłączenie elektrowni gazowo-parowej. Ta awaria podważa racjonalność założonych kierunków rozwoju systemu elektroenergetycznego, gdzie głównym źródłem energii elektrycznej mają być panele fotowoltaiczne, elektrownie wiatrowe morskie oraz elektrownie gazowe. To te trzy promowane technologie były przyczyną poważnej awarii. Jeżeli obecnie strata 500MW w niekontrolowanej generacji rozproszonej jest w stanie zachwiać pracą systemu o mocy ponad 32 000MW, to jak zachowa się system elektroenergetyczny w przyszłości, kiedy generacji rozproszonej i paneli PV będzie nie 500MW ale 5000MW lub więcej? Spadek napięcia o 50% w wyniku typowego zakłócenia powoduje odłączenie źródeł mocy pracujących jako źródła prądowe (panele PV). Czy to oznacza, że prawie każde zakłócenie napięcia w sieci spowoduje odłączenie niekontrolowanej generacji rozproszonej, która ma być podstawą wytwarzania energii elektrycznej. Na te i inne pytania warto sobie odpowiedzieć, i najlepiej przed kolejnym black-out.

Źródło: portal cire.pl