De toenemende ongeplande stroomonderbrekingen die tijdens Winterstorm Elliot werden veroorzaakt, piekten tot 90.5 GW – aanzienlijk meer dan de 61.8 GW tijdens Winterstorm Uri in 2021 – wat neerkomt op 13% van het Amerikaanse deel van de verwachte hulpbronnen in de Eastern Interconnection.

Deze bevinding, een van de vele verontrustende details die zijn onthuld door de Federal Energy Regulatory Commission (FERC) en North American Electric Reliability Corporation (NERC) als onderdeel van hun gezamenlijke onderzoek naar de verwoestende Winterstorm van december 2022wijst op een dringende behoefte aan herzieningen van de normen voor de betrouwbaarheid bij koud weer voor elektriciteits- en gassystemen, zo stelden de entiteiten op 21 september voor. Hoewel het eindrapport, waarin dieper op de gebeurtenis wordt ingegaan, dit najaar volledig zal worden gepubliceerd, een presentatie Donderdag probeerden FERC- en NERC-personeel, samen met personeel van de zes regionale entiteiten van NERC, de complexiteit van de impact van de storm te ontrafelen.

Het suggereert dat de ergste omstandigheden van de storm op 23 tot 24 december 2022 toesloegen toen de winterbelasting een piek bereikte en ongeplande stroomonderbrekingen naar historische niveaus stegen. Ongeplande stroomonderbrekingen tijdens Winter Storm Elliot – nu de vijfde winterstorm in de VS die de afgelopen elf jaar een betrouwbare betrouwbaarheid veroorzaakt – waren bijna 11% hoger dan tijdens Winter Storm Uri, de bevriezing van februari 40 die veroorzaakte het verlies van 68.1 GW aan opwekking in de Electric Reliability Council of Texas (ERCOT), Southwest Power Pool (SPP) en de Midcontinent Independent System Operator (MISO).

90.5 GW van Incrementele gelijktijdige ongeplande productie-uitval

Gecombineerd, tijdens Winterstorm Elliot, 1,702 individuele productie-eenheden ervaren 3,565 storingen, reducties of startfouten. Van deze, 825 eenheden – bijna de helft – waren aardgasgestookte generatoren.

FERC en NERC zeiden dat 55% van de uitval, verlagingen en startproblemen van de opwekkingseenheid voornamelijk werden veroorzaakt door bevriezings- en brandstofproblemen. Hoewel naar schatting 41% van deze gebeurtenissen wordt toegeschreven aan mechanische of elektrische problemen, ontdekte het gezamenlijke onderzoeksteam “dat ze verband hielden met temperaturen onder het vriespunt.” Een ander belangrijk onderzoek dat werd benadrukt, is dat generatoren met mechanische/elektrische problemen “toenamen naarmate de omgevingstemperatuur daalde.”

Ondertussen trad bijna 80% van de generatoren die last hadden van “bevriezingsproblemen” op bij omgevingstemperaturen die boven de gedocumenteerde minimale bedrijfstemperaturen lagen. Op een scherpere manier gezegd betekent dit dat “bijna 80% van de productie-eenheden presteerden niet bij temperaturen boven hun eigen gedocumenteerde minimale bedrijfstemperaturen”, onderstreepten FERC en NERC.

De omstandigheden waren voor verschillende balanceringsautoriteiten (BA's) in het oosten van de VS aanleiding om de energiecrisis af te kondigen, en sommigen om de lasten te verlichten. In totaal is er in verschillende perioden 5 GW aan vaste last verloren gegaan. De Tennessee Valley Authority (TVA) BA kreeg het zwaarst te verduren van de crisis en moest bijna acht uur lang ontlasten, wat neerkomt op 3 GW op het slechtste punt. Duke Energy Carolinas (DEC) en Duke Energy Progress (DEP) BA's werpen een gecombineerde belasting van drie uur af, een totaal van 1.9 GW op hun slechtste punten. Louisville Gas and Electric-Kentucky Utilities (LGE-KU) BA doorstond ongeveer vier uur belastingafschakeling en op het slechtste punt 300 MW.

In het zuidoosten van de VS hadden de BA's van Dominion Energy South Carolina (DESC) en South Carolina Public Service Administration/Santee Cooper (SC PSA) te maken met kortstondige maar impactvolle ontladingen van respectievelijk 94 MW en 86 MW. Hoewel deze gevolgen PJM, Southern, MISO, SPP en ISO-NE ertoe aanzetten de noodtoestand op energiegebied af te kondigen, bleven de entiteiten gespaard van een stevige ontlading.

Een flagrante gasvoorzieningscrisis

Uit de presentatie blijkt ook dat de verlammende gebeurtenis bij extreem koud weer zich afspeelde als dDe productie van aardgas in de onderste 48 staten daalde op 82.5 december naar een dieptepunt van 24 miljard kubieke voet (Bcf).-een daling van 16% (16.1 Bcf) vergeleken met 21 december. De infrastructuur voor de productie van aardgas had te kampen met bevriezing van de boorputten en bevriezing van apparatuur, evenals met slechte wegomstandigheden. Ook de verwerkingsfaciliteiten hadden te kampen met verstoringen, uitval en operationele problemen, wat de productievolumes beïnvloedde. Deze werden verergerd door bevriezing en mechanische problemen, aldus het personeel. Bevriezing en mechanische problemen met de pijpleidinginfrastructuur veroorzaakten ook problemen.

In een verklaring donderdag onderstreepten FERC en NERC dat De druk op de aardgaspijpleidingen “nam grotendeels af als gevolg van bevriezingsgerelateerde productiedalingen in de productie van Marcellus (23%) en Utica (54%) schalieschalie, evenals andere problemen met de bevriezing van de aardgasinfrastructuur en apparatuur. Elk onderzoeksrapport over koud weer dat de aardgasproductie heeft bestudeerd, heeft koudegerelateerde dalingen in de aardgasproductie gevonden, in sommige gevallen met wel 70%.” Ondertussen werd Consolidated Edison, dat het grotere New York Metropolitan-gebied bedient, “geconfronteerd met een betrouwbaarheidsbedreigende lage druk op zijn leveringspijpleidingen, waardoor het land gedwongen werd de noodtoestand af te kondigen en zijn eigen faciliteit voor vloeibaar aardgas te gebruiken om de dienstverlening in stand te houden”, merkten ze op.

Deze verstoringen waren slopend voor het energiesysteem. De presentatie zegt dat 63 uitval of reducties van aardgascentrales – een verbluffende 10 GW – “te wijten waren aan strenge beperkingen op het gastransport tijdens het evenement.”

Maar tegelijkertijd zorgden de hogere transmissiestromen voor beperkingen, hoewel veel daarvan werden verzacht door acties van de netbeheerder. PJM heeft bijvoorbeeld op 23 december een stroomoverdracht aan TVA ingeperkt om een ​​real-time beperking op te lossen. MISO riep twee lokale transmissie-noodgevallen (LTE's) uit, één om toegang te krijgen tot extra waterkrachtcapaciteit.

Een ‘ontnuchterend’ rapport dat om actie vraagt

Een belangrijke tegenvaller kan zijn geweest dat de meeste BA's de belasting op 23 en 24 december 2022 “onderschatten”. “De onderschatting van één BA bedroeg maar liefst 11.6% voor hun ‘day-ahead’-voorspelling voor 23 december”, aldus de presentatie notities. “De onderschattingen van twee BA’s bedroegen maar liefst 5% voor hun ‘day-ahead’-voorspellingen voor 24 december.”

De meeste van deze problemen weerspiegelen de uitdagingen die aanwezig waren tijdens koude weersomstandigheden in het verleden, aldus FERC en NERC. In een verklaring, NERC-president en CEO Jim Robb noemde het rapport ‘ontnuchterend’. Het “onderstreept de noodzaak om dringend actie te ondernemen op het gebied van de onderlinge afhankelijkheid tussen de bulk elektrische en aardgassystemen, inclusief de behoefte aan voldoende en betrouwbare gas- en elektrische infrastructuur om de energiebetrouwbaarheid te behouden”, zei hij.

FERC en NERC hebben elf onmiddellijke maatregelen aanbevolen. “Het rapport stelt dat er robuust toezicht moet zijn op de manier waarop de industrie de huidige betrouwbaarheidsnormen voor koud weer implementeert om te bepalen of er sprake is van betrouwbaarheidslacunes. Ook zou NERC een onafhankelijk technisch onderzoek moeten laten uitvoeren naar de oorzaken van uitval van mechanische en elektrische opwekkingsgerelateerde koudegerelateerde maatregelen om preventieve maatregelen te identificeren, waaronder het bepalen of aanvullende betrouwbaarheidsnormen nodig zijn”, voegde ze eraan toe.

Bovendien suggereert het rapport dat het Congres en de staatswetgevers betrouwbaarheidsregels voor de aardgasinfrastructuur moeten vaststellen om de betrouwbaarheid bij koud weer te garanderen. “Momenteel is geen enkele regelgevende instantie belast met het waarborgen van de betrouwbaarheid van de aardgasinfrastructuur waarvan het elektriciteitsnet afhankelijk is”, merkten FERC en NERC op.

Om al lang bestaande problemen met de onderlinge afhankelijkheid van gas en elektriciteit op te lossen, beveelt het rapport aan dat de North American Energy Standards Board [NAESB] een bijeenkomst belegt van gas- en elektriciteitsnetbeheerders en gasdistributiebedrijven om verbeteringen in de communicatie tijdens extreem koude weersomstandigheden te identificeren. (NAESB, met name, bracht in juli 2023 een belangrijk rapport uit waarin oplossingen worden geschetst om de ‘systemische zwakheden’ in het verband tussen aardgas- en elektriciteitsnetwerken aan te pakken.) Dat zou “het bewustzijn in de hele aardgastoevoerketen kunnen vergroten”, aldus FERC en NERC. “Bovendien stelt het rapport voor om een ​​onafhankelijke onderzoeksgroep in te huren om te analyseren of er extra gasinfrastructuur nodig is om de betrouwbaarheid van het elektriciteitsnet te ondersteunen en aan de behoeften van gasbedrijven te voldoen.”

“NERC, de regionale entiteiten en FERC zijn volledig toegewijd aan het vinden van effectieve, gezamenlijke oplossingen die in lijn zijn met deze bevindingen”, aldus Robb. “Het rapport bevestigt ook de even sterke inzet van NERC om het werk aan de betrouwbaarheidsnormen te voltooien om ervoor te zorgen dat de industrie voorbereid is op extreem koud weer.”

FERC-voorzitter Willie Phillips onderstreepte in een verklaring ook dringende actie. "Het is overduidelijk dat we grote verbeteringen moeten aanbrengen in de betrouwbaarheid bij koud weer van zowel de aardgas- als de elektriciteitsproductie en de netwerksystemen", zei hij. 'Ik heb herhaaldelijk gezegd: iemand – het hoeft niet FERC te zijn – moet de bevoegdheid hebben om normen voor de betrouwbaarheid van aardgas vast te stellen en af ​​te dwingen. En sommige aanbevelingen uit het Uri-rapport uit 2021 zijn nog steeds niet geïmplementeerd.”

Phillips smeekte: ‘Zorg ervoor dat dat gedaan wordt. Er zouden geen vijf winterstormen in elf jaar nodig moeten zijn om ons de ernst te laten zien van de situatie waarin we ons bevinden.”

-Zoon Patel is een POWER senior associate editor (@sonalcpatel, @POWERmagazine).