Нормальную работу энергосистемы Пиренейского полуострова удалось восстановить только через 10 часов. Общее число затронутых аварией людей превысило 58 млн человек. Инвестиционный банк RBC Capital Markets по горячим следам оценил экономические потери от техногенной коллизии только в Испании в диапазоне 2,25‒4,5 млрд евро. Уже очевидно, что это самый масштабный блэкаут в Европе в нынешнем веке.

Испанский оператор электросети Red Eléctrica DDoS España (REE) сообщил, что страна столкнулась с автоматическим отключением от европейской системы из-за «сильных колебаний» частоты, что привело к «энергетическому нулю» — автоматическому отключению питания сети, предотвращающему физическое разрушение инфраструктуры.

Как же могло случиться, что две считающиеся развитыми страны с совокупным населением под 60 млн человек погрузились во тьму? Официальных исчерпывающих разъяснений от REE либо от испанских властей пока не последовало. Национальная судебная коллегия Испании начала расследование с целью определить, могло ли отключение электроэнергии быть «актом саботажа», то есть враждебного внешнего воздействия. По запросу прокуратуры материалы разбирательства сразу же засекретили.

Тем не менее некоторые открытые данные от REE все же есть, в частности подробный, с шагом 15 минут, график работы испанской энергосистемы в разрезе основных типов генерирующих мощностей, а также оперативные комментарии местных технических специалистов по поводу этого графика. Это позволяет попытаться восстановить картину случившегося, хотя ряд белых пятен на ней все еще остается.

Для самых нетерпеливых огласим вердикт нашего экспресс-расследования. Пиренейская авария необычна тем, что случилась не от недостатка, а от избытка генерации, а именно неустойчивой солнечной генерации, масштаб использования которой в испанской энергосистеме явно опередил технические возможности надежной интеграции такого специфического источника в национальную энергосистему.

Испанию снова подвело слишком безоблачное небо. Вынесенная в заголовок статьи фраза послужила кодовым сигналом к началу франкистского мятежа против Второй республики в июле 1936 года. Сегодня безжалостное пиренейское солнце обрушило испанскую энергосистему, высветив ее слабые места, ускользавшие от внимания местных политиков, чересчур увлекшихся модными ВИЭ.

Диктат зеленой повестки

Еще пару десятилетий назад электроэнергетика Испании стояла на трех основных китах.

Первый — это угольная генерация. Россыпь относительно крупных (по европейским меркам) угольных электростанций разместилась преимущественно на северо-западе страны, в Галисии и Астурии, где изначально опиралась на местные запасы углей (см. карту). Еще в 1980-е годы Испания представляла собой довольно крупного производителя угля, годовые объемы добычи доходили до 40 млн тонн (см. график 1). В 1990-е годы местная угледобыча стала сдавать позиции, а после кризиса 2009 года пустилась в галопирующий обвал. К 2019 году промышленно значимая добыча здесь прекратилась вовсе, хотя доказанные запасы угля в стране на тот момент оценивалась в 1,2 млрд тонн. Остатки угольной генерации (1,2% энергобаланса) работают на привозном угле.

Вторым китом является газовая генерация. Своего газа на полуострове нет, он импортируется. Газ поставлялся как по двум подводным газопроводам из Алжира (Medgaz, 8 млрд кубометров в год, и MEG, 12 млрд кубометров в год). Газовые ТЭС размещались преимущественно на юге страны, ближе к окончаниям транссредиземноморских труб. Постепенно Испания стала также одним из крупнейших в мире импортеров СПГ — до 25 млрд кубометров, или 4,5% мирового импорта в 2023 году. В 2000-е на Испанию в отдельные годы приходилось и до 11% мирового импорта СПГ (см. график 2).

Третьим китом испанской энергетики был мирный атом. В стране в 1980-е годы были введены в эксплуатацию семь АЭС, три — в двухреакторном исполнении. Правда, впоследствии две были отключены от сети, пять остаются действующими.

Эту тройку дополняли мощности гидроэнергетики — ГЭС и гидроаккумулирующие станции (ГАЭС) в относительно водных гористых регионах северо-запада и северо-востока страны. Но роль этого источника всегда была ограничена: Испания — засушливая страна, свыше 70% ее территории, по оценкам географов, находится в зоне риска опустынивания.

Были и остаются еще мазутные и дизельные ТЭС, но они не играют сколь-нибудь заметной роли в испанской энергетике.

В нынешнем веке абсолютным приоритетом левых испанских властей стала зеленая повестка в энергетике. Выработка электроэнергии альтернативными источниками в Испании в 2000-е годы выросла почти на порядок, с 6,2 ТВт⋅ч в 2000 году до 54,6 ТВт⋅ч в 2010-м, а к 2023 году еще удвоилась (116,5 ТВт⋅ч, см. график 3).

По оценке британского Energy Institute (EI) в 2023 году в Испании при общем объеме выработки электроэнергии в 282 ТВт⋅ч на солнце и ветер пришлось в сумме 41%, что почти соответствовало суммарной доле выработки на газовых (22%) и атомных (20%) электростанциях (см. график 4).

Итак, ружье было заботливо повешено на сцене, оставалось лишь дождаться, когда оно выстрелит. Были и дополнительные факторы, поспособствовавшие техногенному событию.

Во-первых, начались проблемы с водой. ГЭС в Испании в силу засушливости местного климата и так не могли служить опорой местной энергетики (дают не более 10% выработки электричества). Но в этом году погода была особенно неблагосклонной, уровень заполненности водохранилищ в отдельных регионах (Каталония, Андалусия) упал до 25%, власти даже принудительно ограничили водопотребление. В регионах с наиболее выраженным дефицитом воды был введен запрет на мытье автомобилей, полив садов, наполнение бассейнов. Отключили воду даже в душевых на пляжах. Власти Андалусии решили отключать воду в определенные часы.

Во-вторых, во Франции ушли на плановый ремонт сразу 12 ГВт мощностей АЭС (примерно пятая часть национальной атомной нетто-мощности). Это создавало риск перегрузки сетей, о чем заранее предупреждала европейская сетевая ассоциация ENTSO-E, выставив оранжевый уровень угрозы. Таким образом, французская энергосистема как сосед-демпфер здесь и сейчас была не в лучшей форме.

Хроника техногенного события

А теперь давайте попробуем проследить, как проходила работа испанской энергосистемы в первой половине дня 28 апреля. Будем опираться на графики REE и комментарии к ним Гийермо Санчеса Леона из Института фундаментальной физики и математики Университета Саламанки, которые он оставил на сетевом ресурсе The Conversation.

Начало дня не предвещало ничего необычного. Ночью и утром выработка электроэнергии плавно спускалась с вечернего пика предыдущих суток, следуя за сокращающимся спросом, примерно к 5:30 утра они достигли совместного минимума в 21 ГВт (см. график 5). Из них больше половины, почти 12 ГВт обеспечили ВИЭ (включая гидроэнергию и все типы гибридных станций), и это при том, что солнышко еще не встало.

В следующие без малого три часа, примерно до 8:15, наблюдается интенсивный рост потребления электроэнергии, за которым собственная текущая генерация не поспевает — атомные станции дают постоянную выработку, они не приспособлены к оперативному маневрированию мощностью, увеличивается выработка на газовых и мазутных ТЭС, а вот ветряки крутятся медленнее — бодрый утренний бриз затихает. Солнечные электростанции все еще «спят». Дефицит выработки в эти часы покрывается импортом энергии из Франции и прекращением накопления энергии на ГАЭС. Система остается в штатном режиме работы.

А вот дальше начинается самое интересное. С 8:15 до 11:30 вступает в свои права главный персонаж испанской энергетической сцены — солнечная фотовольтаика. За три с небольшим часа мощность, выдаваемая солнечными электростанциями, увеличивается почти с нуля до без малого 20 ГВт (см. график 6).

При этом по достижении утреннего пика, около 8 утра, совокупное энергопотребление начинает снижаться (снова взглянем на график 5). Теперь уже у операторов REE стоит задача «убрать» перепроизводство энергии, ведь баланс генерируемой и потребляемой (с учетом потерь) мощности должен быть соблюден. Мощностью АЭС, повторим, особо не поиграешь, она сохраняется на уровне около 3,4 ГВт, мощность ГЭС гасится чуть ли не втрое (с 2,5 до 1 ГВт), самые маневренные ТЭС на газе, угле, мусоре и мазуте гасят выработку с 6 до 2 ГВт. Операторам помогает ветер — он продолжает успокаиваться, и выработка на ветряных станциях снижается вполовину — с 5 до 2,5 ГВт. Выработка на всех прочих генерирующих мощностях, включая гибридные, когенерацию и распределенные источники, снижается с 8 до 3 ГВт. Но вся эта подстройка позволяет компенсировать в общей сложности лишь 12 ГВт. «Навес» из примерно 8 ГВт «лишней» солнечной энергии нужно куда-то пристроить. На полную мощность включаются — в режиме аккумулирования — ГАЭС, они забирают чуть более 3 ГВт, еще 4,3 ГВт уходит на экспорт в энергосистемы соседей — 2,65 ГВт получает Португалия, 868 МВт — Франция и 782 МВт — Марокко. К 12:30 система почти сбалансирована — суммарная выработка за вычетом экспорта и накопления на ГАЭС составляет 26 434 МВт, фактический спрос — на 5% меньше, 25 184 МВт. Разница вполне укладывается в текущий процент потерь. Но понятно, что система работает «на тоненького» — малейший сбой грозит неприятностями.

А дальше на нашем графике 5 мы видим нечто невероятное. Ровно в 12:30 практически одновременно вертикально падают и выработка, и спрос на энергию, останавливаясь на отметке около 12 ГВт, в дальнейшем, до 13:35 идет их плавное снижение до 8,7 ГВт и 10,5 ГВт соответственно. График 6 уточняет, что тепловые, атомные и гидроэлектростанции были отключены от системы полностью, а отбираемая мощность с солнечных электростанций за секунды схлопнулась с 18 до 8 ГВт.

Что именно послужило триггером этих пертурбаций, пока доподлинно неясно. Гийермо Леон рассматривает в качестве возможных непосредственных причин коллизии скачок ветрогенерации, действительно отраженный в протоколах REE за считаные минуты до злополучных 12:30, а также выход из строя в результате пожара одной из высоковольтных ЛЭП на границе между Испанией и Францией, что могло снизить возможность вынужденного сброса избыточной энергии северному соседу. Как бы то ни было, в сети начались отклонения частоты тока от стандартных 50 Гц, а дальше — дабы не сжечь все технические устройства «по обе стороны проводов» — вступила в свои права автоматика — системы релейной защиты. Причем, так как принудительно были отключены и потребители энергии, и генерирующие мощности, частота скакала в обе стороны от заветных 50 Гц.

Вот небольшой ликбез от знакомых российских сетевиков-релейщиков.

При снижении частоты в сети автоматика ограничения снижения частоты (АОСЧ) и ее составляющая, автоматика частотной разгрузки (АЧР), отключают часть нагрузки (то есть потребителей), для того чтобы остановить это снижение.

При избытке генерации срабатывает автоматика ограничения повышения частоты (АОПЧ), которая воздействует на отключение части генераторов: происходит ограничение генерации (ОГ). Кроме того, АОПЧ имеет возможность реализовывать деление системы посредством отключения выключателей в сети для выделения из общей энергосистемы стабильного «острова», где поддерживается баланс генерируемой и потребляемой (с учетом потерь) мощности.

«Все указывает на проблемы с синхронизацией сети — все источники, подающие питание в сеть, должны быть синхронизированы на одинаковой частоте, 50 Гц. Для облегчения этой синхронизации требуется стабильная базовая мощность, обычно обеспечиваемая ядерными и другими крупными установками — газовыми ТЭС и ГЭС, — пишет Гийермо Санчес Леон. — Но в данном случае таких источников в достаточном объеме не оказалось, кроме того, работающие атомные электростанции были отключены из-за перегрузки в сети. В этом случае, как мы видели, перегрузка была вызвана избытком предложения».

«Если высока доля возобновляемых источников — солнце, ветер, которые зависят от природных условий, — то управлять такой разрозненной системой гораздо сложнее, чем, к примеру, пятью газовыми большими станциями, — отметил президент Института энергетики и финансов Марсель Салихов. — Возникают вопросы диспетчеризации, перетоков электроэнергии, замещения. То, что произошло в Испании, Португалии, — это проблема управления подобными сетями и решения сложностей, которые там возникают».

Скользкая дорожка

Интересно, что локальные блэкауты в Испании приключались и буквально неделей ранее. Например, 22 апреля из-за резкого локального повышения частоты тока (избыток электричества от СЭС и ВЭС) отключилась часть подстанций на ВСМ в районе Мадрида, и десяток высокоскоростных поездов встали прямо в пути. Министр транспорта Испании Оскар Пуэнте тогда заявил, что чрезмерное напряжение в электросети привело к отключениям для защиты подстанций. В тот же день на НПЗ в Картахене по той же причине частично остановили работу.

Будут ли сделаны выводы из произошедших событий? Честно говоря, вряд ли.

Не успела еще испанская энергосистема восстановиться, как премьер-министр Испании Педро Санчес и глава REE Беатрис Корредор поспешили заявить, что рекордные уровни использования возобновляемых источников энергии в отключении электроэнергии не виноваты. А что виновато — не ясно и вообще засекречено решением суда.

Зеленая повестка — одна из важнейших политических линий современных западных левых, и в частности испанских, давно господствующих в местной политике. Педро Санчес, глава правительства от правящей испанской Социалистической рабочей партии и по совместительству глава Социнтерна, преемника I и II интернационалов, от зеленого европейского курса отступать не намерен. Испания планирует к 2035 году закрыть все свои атомные реакторы, а заодно и полностью избавиться от использования ископаемого топлива в электроэнергетике.

Гийермо Леон отмечает, что энергетика Испании крайне политизирована. На руководящие посты в отрасли попадают выходцы из политики, а не технические специалисты. Г-жа Корредор, например, дипломированный юрист и бывший министр жилищного строительства. Решения принимаются исходя из политической целесообразности и лоббизма инвесторов, а не надежности энергосистемы. Например, уголь политически токсичен, атом как минимум спорен, газ просто стал очень дорогим из-за конфликта с Россией. А ВИЭ условно бесплатны, топлива не жгут.

К тому же инвесторы, вложившиеся в солнечные панели и ветряки, очень не любят, когда они отключены от сети и не получают доходов, которые могли бы получать. Отсюда лоббизм: ВИЭ оставлять включенными в первую очередь. Но это означает либо создание перманентных рисков блэкаутов в энергосистеме (потенциал мощностей ГАЭС в стране сильно ограничен дефицитом воды, химические аккумуляторы тоже политически токсичны), либо необходимость компенсировать недополученную прибыль ради возможности отключить вовремя избыточные мощности. Что экономически абсурдно (платить за неполученный товар) и крайне непопулярно у избирателей. Вот и выходит такой энергетический тяни-толкай.

«Ситуация, подобная нынешней, может повториться. Крайне важно, чтобы политические решения, как и все возобновляемые источники энергии, принимались независимой технической службой, которая тщательно и прозрачно анализирует и информирует общественность о них», — резюмирует Леон.