Потребление электроэнергии в США растет быстрее, чем за последние десятилетия. Этому способствуют бурный рост дата-центров, возрождение обрабатывающей промышленности и все более широкое распространение электромобилей.
Чтобы обеспечить этот рост, необходимо в рекордные сроки строить ветряные и солнечные электростанции, а также расширять сеть проводов, соединяющих эти объекты с общей системой.
Теплообмен
Однако главная проблема заключается в том, что получение разрешений на строительство новых линий электропередачи и их возведение по всей стране — это долгий и затратный процесс. Это препятствие тормозит ввод новых мощностей, блокирует инвестиции в электростанции и оставляет многие проекты в многолетних «очередях на подключение» к сети.
К счастью, существуют обходные пути, позволяющие увеличить пропускную способность существующей системы без необходимости прокладки совершенно новой инфраструктуры. Это комплекс аппаратно-программных средств, известных как передовые технологии передачи электроэнергии (ПТПЭ). Они способны повысить как пропускную способность, так и общую эффективность энергетического сектора.
ПТПЭ могут кардинально сократить сроки модернизации сети, помочь избежать сложных проблем с разрешительной документацией и принести потребителям в США миллиарды долларов ежегодной экономии. Они могут помочь нам быстро ввести в строй значительную часть из почти 2600 гигаватт заблокированных проектов генерации и хранения, которые ждут подключения к электросети.
Шанс использовать передовые технологии передачи для обновления того, как мы доставляем и потребляем электроэнергию в Америке, сродни двадцатидолларовой купюре, лежащей на тротуаре. Продвижение разработки и использования этих технологий должно стать главным приоритетом для политиков в Вашингтоне, а также для регуляторов энергетических рынков по всей стране.
Это включает и новую администрацию Трампа, которая четко заявила, что наращивание предложения электроэнергии и удержание низких цен для потребителей являются высокими приоритетами.
В последний месяц Вашингтон был поглощен усилиями команды Трампа по проверке границ исполнительной власти, увольнению госслужащих и подрыву базовых принципов работы федерального правительства. Но когда и если Белый дом и Конгресс займутся новыми энергетическими политиками, им стоит поднять эту «двадцатидолларовую купюру», приняв двухпартийные меры по ускорению внедрения этих инновационных сетевых технологий.
ПТПЭ обычно делятся на четыре категории: динамические рейтинги линий, которые используют актуальные метеорологические данные и измерения на самой линии или вблизи нее для безопасного повышения ее пропускной способности, когда это позволяют условия; высокоэффективные проводники — усовершенствованные провода с углеродным волокном, композитными сердечниками или сверхпроводящими материалами, способные передавать больше электричества, чем традиционные стальные. Третья категория — оптимизация топологии, использующая программное обеспечение для моделирования меняющихся условий в сети и определения наиболее эффективных маршрутов распределения энергии в каждый момент времени; и устройства расширенного управления потоками мощности, перераспределяющие электричество на линии с доступной мощностью.
«Это позволило бы коммунальным службам получать прибыль за экономию, а не только за расходы, и могло бы сэкономить потребителям миллиарды на счетах за электричество каждый год».
Другие страны, от Бельгии до Индии и Великобритании, уже активно используют эти технологии. Ранние проекты в Соединенных Штатах также показали впечатляющие успехи. Недавнее внедрение динамических рейтингов линий увеличило пропускную способность более чем на 50% всего за 45 000 долларов за милю — это примерно 1% от стоимости строительства новой линии электропередачи.
Так почему же мы не наблюдаем взрыва инвестиций и внедрения ПТПЭ в США? Потому что, несмотря на их потенциал для перехода к технологиям XXI века, структура энергетических рынков страны, сформированная в XX веке, препятствует внедрению этих решений.
Во-первых, согласно действующей системе регулирования, коммунальные службы, как правило, зарабатывают, перекладывая затраты на крупные новые проекты на потребителей (получая фиксированную годовую прибыль от инвестиций). Это выражается в повышении тарифов на электроэнергию, которые местные комиссии по регулированию коммунальных услуг часто одобряют после того, как энергокомпании предлагают такие проекты.
Это означает, что у коммунальных служб есть финансовые стимулы делать крупные и дорогостоящие инвестиции, а не экономить деньги потребителей. Когда вместо строительства новой провозной способности устанавливается оборудование ПТПЭ, меньшие капитальные затраты приводят к снижению прибыли коммунальных служб. Например, при строительстве новой мили линии электропередачи компании могли получать годовую прибыль в размере 600 000 долларов, а при установке оборудования и ПО для рейтингов линий — около 4 500 долларов в год. Хотя эти государственные регулирующие органы призваны обеспечивать защиту интересов потребителей, им часто не хватает необходимой информации для выбора наилучшего подхода.
Преодоление этих структурных барьеров потребует действий как на уровне штатов, так и на федеральном уровне, и это должно быть интересно как демократам, так и республиканцам. Мы уже видим, как некоторые штаты, включая Миннесоту и Монтану, двинулись в этом направлении, но принятых мер пока недостаточно. В недавней статье мы предлагаем новый подход к раскрытию потенциала этих технологий.
Во-первых, мы предлагаем обязать операторов передачи использовать ПТПЭ в некоторых контекстах, где риски минимальны или отсутствуют («no regrets»). Например, Федеральная комиссия по регулированию энергетики (FERC) уже рассматривает возможность обязательного использования динамических рейтингов линий на некоторых сильно загруженных участках. Учитывая низкую стоимость динамического рейтингования и его очевидную выгоду в условиях перегрузки, мы считаем, что FERC должна быстро продвинуть и ужесточить такое правило. Аналогичным образом Министерство энергетики или Конгресс должны принять стандарт энергоэффективности для проводов, по которым передается электричество по всей стране. Ежегодно около 5% выработанной электроэнергии теряется в процессе передачи и распределения. Применение высокоэффективных проводников может сократить эти потери на 30%.
Кроме того, федеральные ведомства и законодатели штатов должны обязать операторов передачи оценивать потенциал использования ПТПЭ в своих сетях или предоставить им поддержку в этом. FERC недавно предприняла шаги в этом направлении и должна продолжать укреплять свои действия.
Регуляторам следует также предусмотреть финансовые стимулы для операторов передачи, чтобы побудить их к установке ПТПЭ. Наиболее многообещающим является подход «совместного сбережения» (shared savings), подобный тому, что предложен в недавнем предложении коалиции Watt. Это позволит коммунальным службам зарабатывать прибыль за экономию, а не только за расходы, и может сэкономить потребителям миллиарды на счетах за электроэнергию ежегодно. Подобный подход закреплен и в Законопроекте о продвижении GETS.
Наконец, нам следует инвестировать в создание цифровых инструментов, чтобы владельцы сетей могли выявлять возможности применения этих технологий, а регуляторы могли привлекать их к ответственности. Разработка таких систем потребует, чтобы операторы передачи делились информацией о предложении и спросе на электроэнергию, а также об инфраструктуре сети. В идеале, располагая такими данными, исследователи смогут создать «цифровой двойник» текущей системы передачи, чтобы тестировать различные конфигурации ПТПЭ и помогать повышать производительность и эффективность наших сетей.
Мы прекрасно осознаем, что мир часто сталкивается со сложным выбором в политике. Но законы или постановления, способствующие использованию ПТПЭ, могут быстро расширить пропускную способность сети и сэкономить деньги потребителей. Это должно стать легким решением для обеих партий.
Брайан Диз — научный сотрудник Массачусетского технологического института, занимал пост директора Национального экономического совета Белого дома с 2021 по 2023 год. Роб Грэмлих — основатель и президент Grid Strategies, занимал пост экономического советника председателя Федеральной комиссии по регулированию энергетики во времена администрации Джорджа Буша-младшего.
