非常规天气对能源基础设施的影响

2月中旬,前所未有的冬季风暴“乌里”(Uri)使数百万德州人断了暖气、电和水,扰乱了能源系统,导致天然气、石油和电力价格飙升。影响和连锁反应是深远的,并延伸到全国各地。

虽然像乌里这样的风暴很少发生在海湾地区,但它放大了这样一个事实,即那里的炼油厂、发电厂和其他能源基础设施的设计无法承受北方常见的气候条件(尽管立法者现在正面临压力,要求发电机和发电厂进行防寒处理。).在这样的情况下,我们的能源基础设施的相互联系的本质真正显露出来。虽然所有类型的天气——包括飓风、热浪和干旱——都会影响能源运营,但让我们把目光放在最近发生在德克萨斯州的非常规情况上。

冬季风暴乌里导致德克萨斯州停电

为(通常)条件建造

在北方各州,当热量或电力丢失时,在绝大多数情况下,是由大风、闪电、冻雨或雪造成的电力线中断——这些因素都是电网设计用来处理的。这些中断通常很快得到解决。在北方地区,能源设施通常被安置在封闭的建筑中——锅炉、涡轮机、发电机和其他设备——并受到保护,不受天气影响。暴露在外的部件——即使是那些没有直接暴露在外的部件,比如地下管道——也要经过加固,以抵御恶劣的冬季环境。然而,在温暖地区,资产和基础设施在很大程度上是不受保护的(尽管在电厂的情况下,缺乏封闭可以防止高温天的极端热量积聚)。与阿拉斯加或北达科他州相比,南部产油州的作业者缺乏在冰冻条件下作业的经验和装备。虽然南方的一些设施有一般的防寒计划或策略,但它们不足以承受天然气厂和炼油厂设备安全操作范围之外的极冷温度。

在Uri期间,几乎所有可能出错的事情都发生了。发电厂失败了(事实上,ERCOT据报道,仅大休斯顿地区就出现了24起故障,而全州范围内的故障超过20%)。由于低温(达拉斯报告的最低温度为-2华氏度)导致电厂运行问题,电力传输中断。天然气井冻结,管道压缩机断电,问题还不止于此。

许多炼油厂被迫停止运营。在美国墨西哥湾沿岸,石油基础设施很少在冰冻温度下运行。随着几家炼油厂全部或部分关闭,这是墨西哥湾沿岸炼油厂几年来最大的减产美国环境影响评估报告称,原因包括外部断电,天然气供应受限,后勤中断,或过程单元损坏。

为了进一步了解炼油厂的压力,基于每周石油状况报告截至2月19日当周,美国炼油厂的原油和其他原料总投入减少了270万桶/日,降幅为18%。美国墨西哥湾沿岸地区占美国炼油产能的一半以上,其中德克萨斯州占美国总产能的32%。

在冬季暴风雪“乌里”期间,冰雪覆盖了德克萨斯州的道路

互联性和连锁效应

在非常寒冷的天气期间,能源需求显著增加,这加剧了中断。进一步的影响包括与天气相关的更广泛的基础设施问题,包括水道的物流中断,原油管道系统的损坏道路封闭,以及随后的人员问题。在2月24日的报纸上,“石油本周”据报道,基础设施受损,一些炼油厂需要数周时间才能修复并恢复正常运营。结果,德克萨斯州的汽油价格飙升,有报道称汽油短缺。根据ICIS的数据,截至3月8日,德克萨斯州18家炼油厂中只有7家在运营。

在物流方面,冬季的路况也起了作用。据德克萨斯铁路委员会报道,卡车运输活动在关键地区暂停,特别是二叠纪盆地和潘汉德尔盆地,该委员会强调,由于前所未有的冰冻条件和间歇性停电,人们担心员工的安全,这也影响了生产。

至于没有清洁水或任何水的消费者,处理厂被关闭,因此无法完成他们的净化工作。有自来水的消费者被建议将水煮沸。此外,冰冻的温度导致水管破裂,在许多报告的情况下,在没有保温的房屋中缺乏热量导致管道破裂。

另一个影响是:使用移动技术向油井发送和获取数据的创新暂时消失了。

当然,冬季风暴“Uri”并不是冰冻天气对电网造成严重破坏的第一个例子——例如,在2018年1月的一个极冷的星期里,在大平原南部和密西西比河谷,超过180台发电机组经历了停电、降负荷或无法启动,约14000兆瓦,联邦能源和监管委员会报告。Midcontinent Independent System Operator Inc.是一家独立的系统运营商和传输组织,该公司宣布能源紧急情况,极端低温导致的天然气供应问题,包括供应中断、低压以及其他管道和供应问题。

冬季风暴乌里导致电力价格飙升

至于Uri的连锁反应,根据一些报道,德克萨斯州解除对电力市场的管制导致电价飙升10,000%或更多,成本转嫁给了消费者。在全国范围内,远至明尼苏达州,消费者的天然气账单都出现了飙升。

值得注意的是,受风暴影响的不仅仅是石油和天然气设施——煤炭、核能和风能的产量都出现了下降。

在冬季暴风雪乌里期间,电力维修卡车排起了长队

停机、检查和维护影响

随着受影响的作业继续进行维修、重新启动和提高产量,不可预见的影响可能开始浮出水面。正如一位能源专家所言石油与天然气杂志在冬季风暴Uri之后,由于COVID-19大流行期间需求减少,许多炼油厂推迟了计划中的停机和维护。这一决定可能会给恢复生产带来问题,因为风暴造成的潜在破坏,加上机器承受的压力增加,可能导致故障或计划外停机。

从长远来看,将专业检查整合到工厂的运维计划中,对于识别故障风险和节省资金非常有效。然而,在诸如Uri之类的破坏性事件发生后,当设施遭受重大压力并且已经离线时,运营商可能会从对资产、组件和连接设备的(计划外)检查中受益匪浅。他们不仅可以通过极其详细的数据集获得对资产健康状况的全面了解,这样做可以防止潜在的故障,否则可能导致更多的停机时间,并且可能比检查和初始修复成本更高。

对于必须立即恢复使用的资产,在设备运行时进行的现场检查可以确定某些磨损部件或周期性部件是否适合在维修足够或需要更换时继续运行。

最后,德克萨斯州立法机构面临越来越大的压力,要求对能源资产(如防冻和绝缘设备)进行防冻处理。设施运营商可以选择一种主动的方法来获取高分辨率、全功能的设备性能数据集,以评估资产性能并协助初始预算。

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