автор: Дерик Тилсон
Впервые почти за 30 лет спрос на электроэнергию в Америке растет — в основном из-за роста центров обработки данных и электрификации. Однако коммунальные службы и операторы электросетей, похоже, не в состоянии удовлетворить этот спрос. Шестьдесят лет назад сеть развивалась быстрыми темпами, удовлетворяя потребности предприятий и потребителей по всей стране; послевоенная экспансия и экономический рост достигли своего пика. В 1960-х годах общая протяженность всех высоковольтных линий электропередачи увеличилась втрое и составила 60 000 миль, а спрос на электроэнергию ежегодно рос на 8%. Но за прошедшие с тех пор десятилетия американская электроэнергетическая система пришла в упадок, а корпорации и бюрократия, управляющие энергосистемой, впали в склероз. С 1970 по 2010-е годы рост инфраструктуры передачи электроэнергии составлял в среднем 1,5% в годовом исчислении, а спрос на электроэнергию оставался на прежнем уровне. Сегодня подключение новых электростанций занимает шесть или более лет, проекты не выходят за рамки очереди на подключение, а новые линии электропередачи не строятся.
Неспособность коммунальных служб, комиссий по коммунальному хозяйству, штатов и операторов реагировать на спрос и строить новые системы генерации и передачи электроэнергии является прямым следствием того, как стали регулироваться и управляться энергосистемы. Отсутствие межгосударственных и межрегиональных линий электропередачи коренится в законах, которые были приняты почти сто лет назад и которые ограничивали любые нефедеральные инвестиции в межгосударственную передачу. Понимание этой истории дает несколько возможных советов о том, как починить систему электроснабжения, которая не может вырабатывать достаточное количество электроэнергии или направлять ее в нужные места.
Рождение и расширение сети
В Соединенных Штатах действуют три электрические сети, которые также называются межсетевыми: Восточная, Западная и Техасская. Все три сети были созданы независимо друг от друга, но с тех пор расширились и охватывают территорию Соединенных Штатов.
Сети появились в крупных городах и промышленных центрах. Восточное объединение, название которого несколько неверно, поскольку сеть простирается от Атлантики до Скалистых гор, началось в Нью-Йорке и Чикаго, где частные электроэнергетические компании конкурировали за потребителей и инвестировали в развитие. На Западе электрическая сеть расширялась за счет плотин гидроэлектростанций. В 1887 году в Калифорнии начали использовать колеса Пелтона для выработки электроэнергии постоянного тока. В 1893 году гидроэлектростанция Милл-Крик № 1 в округе Сан-Бернардино стала первой коммерческой электростанцией в Соединенных Штатах, использующей трехфазный переменный ток (AC). Впервые не нужно было потреблять электроэнергию в радиусе пары километров от места ее выработки. Два года спустя гидроэлектростанция Фолсом обеспечила переменным током Сакраменто протяженностью более 21 мили, обеспечив энергией капитальные здания, освещение и трамваи. Электрическая сеть продолжала расширяться по всем западным штатам, а вместе с ней и коммунальные службы.
В рамках Техасского объединения в городах появились электростанции и линии распределения электроэнергии. В 1887 году в Галвестоне была построена первая электростанция в Техасе. В 1882 году на реке Колорадо была построена плотина гидроэлектростанции, которая обеспечивала электроэнергией Остин. К 1912 году линии электропередачи протянулись от Уэйко до Форт-Уэрта, а затем и до Далласа. Компании начали объединяться, но рост не увенчался успехом, когда Конгресс принял Закон о федеральной энергетике 1935 года (FPA), а техасские коммунальные службы отказались подключаться к сетям в других штатах с намерением обойти федеральный надзор. Энергосистема Техаса по-прежнему не подключена к энергосистемам других штатов. Энергетические центры, представляющие собой совокупность взаимосвязанных инженерных сетей, начали формироваться в 1920-х годах, когда в 1927 году Пенсильвания, Нью-Джерси и Мэриленд (PJM) объединились в качестве ранней модели для строительства плотины Коновинго и совместного использования ее мощности в 200 МВт. Эти энергоблоки сформировали своего рода торговые отношения; если генератор на предприятии А выходил из строя, то генератор на предприятии В мог быть запущен, чтобы компенсировать разницу. Энергоблоки повысили надежность обоих предприятий, и надежность этих систем возрастала по мере присоединения большего числа предприятий.
Во время Второй мировой войны запасы электроэнергии увеличились, поскольку спрос на производство и промышленность в связи с военными действиями возрос. Некоторые из них были сосредоточены вокруг крупных алюминиевых заводов и других предприятий тяжелой промышленности, которым требовалось огромное количество электроэнергии для производства товаров для войны. Даже Техас во время войны сформировал энергетический пул, известный как Texas Intercontinued System, который позже, после включения в него большего количества коммунальных служб, стал Советом по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT). К 1964 году в Соединенных Штатах насчитывалось более 200 электростанций. Надежность электроснабжения стала национальной проблемой после первого масштабного отключения электроэнергии 9 ноября 1965 года. Неисправное реле в Онтарио привело к каскадному сбою на северо-востоке США, юге Канады и в некоторых районах Центральной Атлантики, в результате чего 30 миллионов человек остались без электричества. Соединения разделяли не только мощность, но и системные сбои.
В результате 1 июня 1968 года в электроэнергетической отрасли был создан Национальный совет по надежности электроснабжения (NERC), призванный содействовать повышению надежности и адекватности систем передачи электроэнергии. Миссия NERC заключалась в “обеспечении надежности североамериканской системы общего электроснабжения”. NERC, позже переименованная в North American Electric Reliability Corporation без изменения своего акронима, следит за надежностью различных электрических соединений в Канаде, США и части Мексики. Она отчитывается о надежности соединений и отслеживает данные о производительности передачи и выработки электроэнергии. С созданием NERC надежность стала новым приоритетом в управлении сетью. Потенциальные проекты по производству электроэнергии должны обеспечивать повышение надежности локальных систем; в противном случае владельцам проектов, возможно, придется выделить дополнительные средства на приобретение и установку обновлений сети.
Агломерация и регулирование
Регулирование электросетевого хозяйства развивалось на протяжении последних 140 лет, но исходные условия имеют значение. Изменения в политике, сформировавшейся столетие назад, определяющие, кому платить, распределение затрат и детали контрактов, по-прежнему влияют на развитие рынка и инвестиционные решения, принимаемые сегодня. В городах началось регулирование электроэнергетики, и во многих из них появилось несколько генерирующих и распределительных компаний, конкурирующих друг с другом. Чикаго активно поощрял конкуренцию среди растущего числа своих электроэнергетических компаний. В результате цены упали. С годами электрические компании начали объединяться и приобретать друг друга, пока одна фирма не стала контролировать местную зону обслуживания. Как только это произошло, в отсутствие конкуренции цены на электроэнергию начали расти. Города и муниципалитеты были первыми государственными структурами, которые попытались регулировать коммунальные услуги и сдерживать так называемую монопольную власть, однако области коммунального обслуживания вышли за пределы городской юрисдикции. По всей стране коммунальные службы расширяли свои территории, скупая конкурентов и обанкротившиеся предприятия. Холдинговые компании обеспечивали механизм, с помощью которого небольшое число инвесторов могло получить в собственность множество энергетических компаний, многие из которых находились за сотни миль от них, не принимая на себя большого количества прямых рисков. В некотором смысле инфраструктура передачи и распределения электроэнергии тяготеет к монополии; в производстве и передаче электроэнергии достигается экономия за счет масштаба. В рамках одной и той же технологической категории крупные электростанции производят электроэнергию дешевле и эффективнее, чем несколько небольших. Вертикально интегрированные компании, по-видимому, особенно активно участвуют в цепочке поставок электроэнергии, от производства до передачи и распределения. Тенденция к масштабной вертикальной интеграции стала своего рода технологическим детерминизмом для последующего государственного регулирования.
Массачусетс был первым штатом, создавшим комиссию по регулированию коммунальных услуг в 1887 году. Двадцать лет спустя губернатор Висконсина Роберт Ла Фоллетт-старший создал первую комиссию по коммунальным услугам, пообещав держать монополии в узде. В том же году его примеру последовал Нью-Йорк. Комиссия по общественному обслуживанию штата Висконсин стала образцом для регулирования коммунальных услуг и предоставила механизм установления цен, которые коммунальные службы могли бы взимать с потребителей. За тринадцать лет после создания Комиссии по общественному обслуживанию штата Висконсин более тридцати штатов создали собственные комиссии по коммунальному обслуживанию. Многие из них копировали законодательство и правила оптовой торговли штата Висконсин. Как только регулирование на уровне штатов набрало силу, федеральное правительство приняло Закон о холдинговых компаниях коммунального хозяйства 1935 года (PUHCA), чтобы помочь штатам поддерживать регулирующий контроль. PUHCA, благодаря тому, что стало известно как “Смертельная оговорка”, покончила с разрастающимся децентрализованным характером коммунальных служб и превратила их деятельность в единую интегрированную систему. Коммунальные службы были ограничены одним географическим районом, многие из которых находились в пределах одного штата, и не могли координировать передачу электроэнергии на больших территориях. В обмен на эти ограничения, федеральный надзор и требование обслуживать всех потребителей по регулируемым тарифам коммунальные службы получили эксклюзивные территории обслуживания и право получать справедливую отдачу от своих инвестиций. Коммунальные службы рассматривали регулирование как способ защиты своих собственных интересов. Если фирма получала от правительства монопольный статус, то ей больше не нужно было беспокоиться о конкуренции или угрозе появления новых участников. Более того, регулирование гарантировало инвесторам и акционерам доходность, которая оказалась бы под угрозой, если бы конкуренция снизила цены. В период с 1935 по 1958 год количество холдинговых компаний сократилось с С 216 по 18.
FPA еще больше ограничило деятельность вертикально интегрированных коммунальных компаний, стремясь регулировать межгосударственные потоки электроэнергии, расширяя возможности Федеральной энергетической комиссии (FPC). FPA определило регулирующие полномочия: штаты могли регулировать производство, местную дистрибуцию и розничные цены, но продажа оптовой генерации и передача электроэнергии между штатами находились под юрисдикцией федерального правительства. Модель двойной юрисдикции по сей день остается основной основой для регулирования энергосистемы и является одним из основных барьеров на пути создания межрегиональных сетей электропередачи.
Путь к “дерегулированию”
Крупные вертикально интегрированные коммунальные предприятия, деятельность которых регулировалась непосредственно штатами, были нормой в Соединенных Штатах вплоть до 1970-х годов. Но энергетический кризис изменил систему регулирования. Учитывая очевидную коррумпированность коммунальных служб — исследования показали, что штаты, в которых действуют комиссии по коммунальным услугам, были неэффективны в снижении цен по сравнению с нерегулируемыми компаниями, а регулируемые коммунальные службы продолжали требовать все более высокие тарифы, — в сочетании с исторически высокими ценами на энергоносители 1970—х годов федеральное правительство сочло, что штаты слишком сильно привязаны к действующим тарифам. коммунальные услуги справляются с растущими ценами. В конце концов, именно государственные управляющие компании, работающие с коммунальными службами, утвердили новые крупные генераторы за счет плательщиков тарифов. (В то время в штатах было создано Бюро по защите прав потребителей, которое должно было защищать потребителей от новых инфраструктурных проектов и повышения тарифов). Чтобы снизить цены, необходимо было “дерегулировать” коммунальные услуги.
Так называемое дерегулирование было неправильным; федеральное правительство стремилось отобрать контроль над потоками электроэнергии у штатов и передать их под федеральную юрисдикцию. Дерегулирование началось с принятия двух законодательных актов. Во-первых, FPC была заменена Федеральной комиссией по регулированию энергетики (FERC) в соответствии с Законом об организации Министерства энергетики 1977 года. После реструктуризации Министерства энергетики и выделения FERC в качестве независимого агентства государственная энергетическая политика и действия коммунальных служб были отнесены к федеральной энергетической политике. Основные полномочия Задача FERC состоит в том, чтобы “определить, были ли оптовые цены на электроэнергию несправедливыми и неразумными, и, если это так, отрегулировать ценообразование и распорядиться о возмещении завышенных цен плательщикам тарифов”. Во-вторых, в 1978 году Конгресс принял Закон о политике регулирования коммунальных услуг (PURPA), согласно которому коммунальные предприятия не могли отказываться от покупки электроэнергии у небольших генераторов и должны были разрешать ее передачу по своим линиям электропередачи без какой-либо дискриминации. Эти два федеральных изменения заложили основу для принятия Закона об энергетической политике 1992 года (EPAct). EPAct предусматривал открытый доступ к передаче электроэнергии, что означало, что генератор мог продавать свою электроэнергию по линии электропередачи другого предприятия. Владелец линии электропередачи получал небольшую плату, но это не могло помешать генератору получить доступ к линии. Соглашение EPAct позволило разделить производство и передачу электроэнергии, впервые с 1900-х годов создав конкуренцию, и позволило оптовым рынкам электроэнергии распределять электроэнергию между коммунальными предприятиями.
После вступления в силу EPAct шестнадцать штатов отменили регулирование своих оптовых рынков. Операторы этих рынков называются Независимыми системными операторами (ISOs) или региональными организациями по передаче электроэнергии (RTO), в зависимости от системы. ISO и RTO независимы от коммунальных служб, торговых операторов и владельцев систем передачи данных на своей территории. Системные операторы используют торговую систему, основанную на “достоинствах”, которая сопоставляет спрос на энергию с самым дешевым доступным генератором электроэнергии, а затем со следующим генератором с самой низкой стоимостью и так далее по мере увеличения или уменьшения спроса. Несмотря на то, что операторы определяют производство электроэнергии в нескольких штатах, политика каждого штата влияет на инвестиции в производство и передачу электроэнергии в пределах его границ.
Проблемы Сохраняются, Несмотря на Дерегулирование
С появлением ISO и RTOs вертикально интегрированные коммунальные службы и упреждающее планирование передачи были вытеснены. Дерегулирование изменило круг лиц, которые платили за новую передачу. Раньше коммунальные службы брали на себя расходы или делили их с другими коммунальными службами в случае межрегиональной передачи. С отключением генерации и передачи электроэнергии вопрос о том, кто несет расходы на модернизацию передающей сети, известный как распределение затрат, стал источником разногласий. На многих нерегулируемых рынках модернизация сети рассматривается только при добавлении новой генерации. Новые участники завершают исследование взаимосвязи с системным оператором, выявляются недостатки, предлагаются решения, и владелец генератора становится ответственным за эти обновления, если он все еще хочет продолжить реализацию проекта. Переход к нерегулируемой рыночной структуре был сопряжен со многими трудностями роста. В отсутствие строгого надзора со стороны регулирующих органов некоторые компании, такие как Enron, воспользовались лазейками и начали манипулировать рынком. Компания Enron планировала передачу энергии по линиям в определенное время, чтобы создавалось впечатление, что возникают перегрузки. Затем компания Enron получала деньги за устранение этих перегрузок на рынке в режиме реального времени, хотя на самом деле никаких действий не предпринимала. Компания использовала стратегию “рикошета”, согласно которой она экспортировала дешевую калифорнийскую электроэнергию в дочернюю компанию в другом штате, а затем импортировала эту электроэнергию обратно в Калифорнию по более высокой цене, избегая предельных цен на электроэнергию внутри штата. Enron продавала электроэнергию и вспомогательные услуги, которых у нее на самом деле не было, а в других случаях представляла искусственно завышенные графики потребления электроэнергии, что вызывало путаницу и хаос на рынках. Манипуляции нанесли ущерб энергосистеме Калифорнии, вызвав многочисленные крупные отключения электроэнергии. Манипуляции на рынке все еще происходят сегодня, но операторы нанимают наблюдателей за рынком, которые отслеживают подозрительное поведение и правонарушения и сообщают о них сетевым операторам и FERC.
Другая сложность заключается в том, что дерегулирование не означает, что рынок не регулируется. Возьмем, к примеру, независимого оператора услуг Среднего континента (MISO); это нерегулируемый оптовый рынок, но в пятнадцати штатах, входящих в MISO, в каждом есть регулируемый розничный рынок. Это означает, что MISO определяет порядок выработки электроэнергии, используя предельные цены, но тарифы, которые платят потребители, устанавливаются отдельными штатами. Это также означает, что коммунальные предприятия сохраняют свой монопольный статус, предоставленный правительством, на своей территории. Во многих из этих штатов действует так называемая система возмещения затрат; когда коммунальные предприятия модернизируют свой парк генераторов или систему передачи электроэнергии, эти затраты могут быть возмещены за счет более высоких тарифов, выплачиваемых потребителями. В MISO штаты сохранили старую структуру регулирования, передав компонент надежности на аутсорсинг третьей стороне. На уровне коммунальных служб и штата стимулы не изменились. Вот почему у МИСО был за последние 15 лет количество коммерческих генераторов сократилось: регулируемые генераторы вытесняют их с рынка.
Политика на государственном уровне, от модных тенденций до долгосрочного планирования, влияет на инвестиции во внутригосударственную сеть. FPA лишило штаты каких-либо стимулов и юридических возможностей участвовать в межрегиональном планировании передачи электроэнергии. Штатам разрешено размещать новые линии электропередачи и утверждать новое поколение; однако, за некоторыми исключениями, подробно изложенными в Законе об энергетической политике от 2005 года, штаты нельзя принудить к утверждению и размещению новых линий электропередачи. Когда предлагается новая межгосударственная линия электропередачи, она должна быть одобрена PUC каждого штата, через который она проходит. Штаты могут блокировать линии, которые, по их мнению, не приносят прямой выгоды их жителям, даже если на практике это действительно так и они имеют решающее значение для региона в целом. Выработка электроэнергии, которая иногда может быть заменена передачей, полностью определяется на государственном уровне без учета потребностей более широкого региона. Государства часто в большей степени сосредоточены на своем собственном потреблении энергии и потребностях в ней, чем на энергосистеме в целом, хотя более надежная и устойчивая энергосистема была бы выгодна и отдельным государствам. Как и в штатах, коммунальные предприятия заинтересованы в строительстве новых межрегиональных линий электропередачи и оптовой генерации. Новая линия электропередачи может обеспечить более дешевую электроэнергию в зоне обслуживания коммунального предприятия. PURPA не позволяет коммунальному предприятию отказаться от более дешевой электроэнергии. В среднесрочной перспективе будет задействовано меньшее количество генерирующих активов предприятия, что приведет к снижению доходов. Конкуренция противоречит интересам предприятия и его прибыльности, независимо от того, работает ли предприятие на регулируемом или нерегулируемом рынке. Коммунальные предприятия оказывают сопротивление различными способами: от лоббирования в PUCs и законодательных органах штатов до подачи нормативных актов и правил, касающихся их активов, в FERC, что является правом, предоставленным им FPA. Коммунальные службы имеют большее влияние на проектирование сетей и структур управления, чем это кажется на первый взгляд.
Что мы можем сделать?
Несмотря на то, что структуры коммунальных предприятий и рынков со временем менялись, нормативные решения, принятые более 90 лет назад, по-прежнему влияют на решения, принимаемые сегодня. PUHCA ограничила сферу коммунальных услуг региональными организациями и усилила монопольные структуры. FPA определило юрисдикционные полномочия между штатами и федеральным правительством. Эти два закона лишили любую организацию, кроме федерального правительства, стимулов и возможностей участвовать в планировании передачи электроэнергии между штатами. Штаты могут быть недальновидными в своем энергетическом планировании и могут блокировать более крупные проекты по передаче электроэнергии, которые не приносят пользы их жителям. Усилий по дерегулированию в конце 20-го века было недостаточно для стимулирования роста инвестиций в новую инфраструктуру; многие штаты сохраняют за собой право выбирать, какие инвестиции в производство электроэнергии могут быть осуществлены, или новые инвестиции могут не пройти мимо PUCs или защитников прав потребителей, в то время как в других регионах участники рынка заинтересованы в модернизации линий электропередачи, что значительно увеличивает стоимость проектов. Управление сетью привело к многочисленным случаям наложения вето и возникновению трений еще до того, как проект достиг стадии согласования. Есть некоторая надежда; одним из путей продвижения вперед может быть принятие экстренных мер. Количество незавершенных работ в очереди на подключение PJM было настолько велико, что PJM запросила ускоренное подключение более чем для пятидесяти проектов в рамках новой программы под названием Resource Reliability Initiative (RRI). Это вызвало серьезное сопротивление со стороны разработчиков возобновляемых источников энергии и групп защитников окружающей среды, которые сочли, что RRI предвзято относится к проектам в области ветроэнергетики и солнечной энергетики. Однако время ожидания новой инфраструктуры приближалось к десятилетию. Десять лет — это слишком мало, когда потребности в надежности проявляются в настоящее время.
Техас стоит особняком в этом вопросе, поскольку за последние несколько лет его электроэнергетическая инфраструктура развивалась более быстрыми темпами, чем у других системных операторов. Он использует политику подключения, называемую “подключи и управляй”, и использует ценовые сигналы для принятия упреждающих решений по модернизации линий электропередачи. Несмотря на то, что Техас является «красным» штатом и не имеет каких-либо стандартов в области возобновляемых источников энергии, Техас смог добавить больше возобновляемых источников энергии и линий электропередачи, чем любой другой штат. Возможно, ERCOT мог бы стать образцом для реформы регулирования и создания энергетической инфраструктуры? Компромисс, связанный с переходом на техасский подход, заключается в том, что в Техасе нет рынка мощности; его отсутствие привело к тому, что во время зимнего шторма Uri цена составляла 9000 долларов за МВт. Можно было бы использовать гибридный подход, сочетающий технологию подключения и управления с рынками мощности, но никто еще не создал такую систему. Кто-то может спросить: “Должно ли федеральное правительство взять на себя роль в планировании модернизации линий электропередачи?” У какой-либо коммунальной службы или штата нет стимулов для этого. Надежность в национальном масштабе является общественным благом. В ИСО, объединяющей множество государств, нелегко обеспечить надежность из-за различий в интересах разных государств. Централизованные структуры не всегда являются лучшими для принятия решений, но государства недостаточно заинтересованы в собственных интересах в рыночном смысле, чтобы обеспечить надежность сети в целом.
В долгосрочной перспективе Соединенным Штатам, возможно, просто понадобится новый режим регулирования. Тот, который мы имеем сейчас, был создан, когда крупные электростанции, работающие на ископаемом топливе, и гидроэлектростанции обеспечивали всю электроэнергию. С тех пор были изобретены новые формы производства энергии, которые борются за место в энергосистеме. В некоторых предложениях рассматриваются автономные решения. Потребности потребителей и промышленности растут и меняются; старая система, похоже, не справляется с этим, особенно с учетом того, что децентрализованные источники энергии усложняют работу энергосистемы. Возможно, потребуется отменить старые правила и установить новую, более гибкую систему.