The Effects of Extreme Weather Events on Power System Stability and Resilience Strategies

Los costos económicos y humanos son asombrosos. Un informe de 2020 de la Oficina del Presupuesto del Congreso señaló que la temporada de huracanes de 2017 causó solamente un estimado $55 mil millones en daños relacionados con la energía en todo Estados Unidos y el Caribe. Más allá de las pérdidas financieras, los apagón prolongado ponen en peligro vidas perturbando los servicios de salud, tratamiento de agua y emergencia.

Impactos directos en la infraestructura del sistema de energía

Redes de Transmisión y Distribución

Las líneas de hielo más expuestas son los componentes más expuestos de cualquier sistema de energía.Los vientos de fuerza del huracán pueden romper conductores, torres de latiga de acero tope, y los residuos de hurl en líneas, causando fallas generalizadas.En 2017, el huracán María destruyó el 80 por ciento de la red de distribución y transmisión de Puerto Rico, dejando algunas comunidades sin energía durante casi un año.

Instalaciones de generación

Las centrales hidroeléctricas no son inmunes a los extremos del clima y pueden convertirse en puntos de fracaso únicos. Las plantas térmicas, carbón, gas natural y energía nuclear, están en constantes aguas refrigerantes. Durante las olas de calor, las temperaturas elevadas de agua y los flujos de río reducidos pueden obligar a las plantas a reducir la producción o cerrarse completamente, como ocurrió en Europa durante la sequía de 2018.

Subestaciones y Centros de Control

Las subestaciones sirven como el sistema nervioso de la red, y su vulnerabilidad a las inundaciones es especialmente preocupante. El ingreso del agua causa cortocircuito y destruye el conmutador, relés y transformadores -equipamiento que puede tomar meses para fabricar y reemplazar. Durante la Supertormenta Sandy en 2012, una subestación de Condison en el Bajo Manhattan se vio obstaculizada por una subida de tormenta de cuatro metros, sumergiendo severamente grandes partes de Nueva York

Desafíos operacionales y económicos

Demanda de Surges y Gestión de Carga

Los dispositivos de seguridad extremos de la ISO de California han emitido reiteradamente alertas durante las ondas de calor, instando a los consumidores a conservar la energía para evitar emergencias del sistema. En Texas, los márgenes de reserva de ERCOT han aumentado peligrosamente a medida que la demanda de electricidad se eleva al crecimiento económico del estado, destacando la dificultad de equilibrar la oferta y la demanda cuando el clima empuja la red a límites de visibilidad.

Mantenimiento y Reparación Logística

El tiempo extremo interrumpe no sólo las operaciones sino también la capacidad de mantener y reparar la red. Los vientos altos prohíben la operación de camiones de cubos; las aguas inundadas bloquean las carreteras de acceso; y los incendios crean condiciones peligrosas que retrasan la evaluación de daños. Después de un desastre importante, las tripulaciones de asistencia mutua de los servicios públicos vecinos a menudo viajan cientos de kilómetros, sólo para encontrar una devastación generalizada que requiere una reconstrucción prolongada en lugar fácil de reparaciones.

Costos económicos de los gastos de los gastos

Los sectores de seguridad de los seguros no pueden ser objeto de un cierre permanente.Los equipos de seguridad de las redes de seguridad de los sectores de seguridad de los seguros, no pueden ser utilizados por el sistema de seguridad de los sectores de seguridad.

Estrategias de Resiliencia para una Más Robusta Grid

Normas de endurecimiento y diseño de infraestructura

La primera línea de defensa es la robustez física. Las subestaciones son cada vez más elevadas sobre los niveles de inundación proyectados y la construcción de inundaciones alrededor de activos críticos. En Florida, Duke Energy ha invertido en polos de hormigón clasificados para resistir la Categoría 4 vientos, y en la costa del Golfo, Entergy ha reemplazado estructuras de transmisión de madera con torres de celo.

Tecnologías inteligentes y digitalización

La inteligencia digital puede mejorar dramáticamente la capacidad de una red para anticipar, soportar y recuperarse del clima extremo. Los sensores avanzados y los sincrofasores dan a los operadores visibilidad en tiempo real en la salud de la red, mientras que los interruptores automatizados pueden aislar fallas y redirigir energía en segundos.

Recursos de energía distribuidos y microgridos

El sistema de almacenamiento de energía se mantiene en un sistema de energía de alta calidad, y se mantiene en el país. Los microrretecciones de energía se han convertido en un sistema de energía de alta calidad, como los microrretibles, y se han convertido en un sistema de energía de alta calidad.

Gestión de la vegetación y conciencia de la situación

Los árboles y las ramas son una de las causas más comunes de los desfavorables relacionados con el clima. Programas mejorados de manejo de la vegetación: exploración de LiDAR, imágenes de satélite y modelos de crecimiento predictivo; ayuda a identificar y trimar la vegetación peligrosa antes de que se produzcan tormentas.

Soluciones basadas en la naturaleza y adaptación de la infraestructura

Las tecnologías de energía son cada vez más eficientes para la industria del agua[los activos de la industria del agua].Las tecnologías de energía son cada vez más resistentes a la intemperie.Las tecnologías de agua son más resistentes a la inundación y pueden ser más vulnerables.

Respuesta de política, planificación y emergencia

Marco normativo e incentivos de inversión

La resiliencia requiere una inversión sostenida, y los marcos regulatorios deben evolucionar para permitirlo. La regulación tradicional de costos de servicio suele premiar el gasto de capital en generación en lugar de medidas de resistencia que no pueden impulsar inmediatamente la tasa de retorno. Los reguladores progresivos están cambiando hacia la determinación de la tasa basada en el rendimiento, donde los servicios ganan rendimientos basados en las métricas de fiabilidad y los resultados de la resiliencia, como el número de los estados de energía eléctrica.

Preparación para Emergencias y Restauración Rápida

Incluso la red más endurecida sufrirá daños durante eventos extremos, haciendo una restauración rápida. Las utilidades ahora desarrollan planes detallados de respuesta de emergencia que incluyen caches de equipo pre-estudiados, acuerdos de asistencia mutua que abarcan varios estados o incluso países, y subestaciones móviles que pueden ser implementadas rápidamente. Después del huracán Ida en 2021, Entergy movilizó a más de 28.000 trabajadores de 40 estados para reconstruir líneas de transmisión y reemplazar miles de inspección redundantes

Participación comunitaria y educación pública

Las soluciones técnicas por sí solas no pueden garantizar la resiliencia; la participación pública es igualmente vital. Los programas de respuesta a la demanda incentivan a los clientes a reducir el uso durante períodos máximos, aliviar el estrés de la red y prevenir fallos de cascada. Centros comunitarios de energía solar y resiliencia: centros de vecindario con potencia de respaldo y aire acondicionado, proporcionar refugio durante los desvíos prolongados y crear cohesión social.

Integración de la energía renovable y el almacenamiento como multiplicador de resiliencia

Fuentes de energía renovables, al combinarse con almacenamiento, ofrecen una ventaja única de resistencia. A diferencia de las centrales térmicas centralizadas que dependen de cadenas de suministro de combustible vulnerables a las perturbaciones del tiempo, los recursos solares y eólicas se distribuyen y reponen por los sistemas meteorológicos que causan problemas: las bandas externas de un huracán aportan vientos fuertes que pueden ser reducidos y almacenados, mientras que las islas de calor coinciden con la máxima energía solar.

Mirando hacia adelante: El imperativo de la resiliencia adaptativa

La resistencia en los sistemas de energía no es un objetivo estático sino un proceso adaptable. Los modelos climáticos siguen revelando nuevos riesgos de cola, y lo que se consideró una tormenta de un siglo puede ser un evento de una vez en curso dentro del futuro previsible. Los planificadores de presión deben utilizar evaluaciones de riesgo probabilistas que incorporen una gama de escenarios climáticos, no sólo datos históricos.