改用固定合同可以防止美国发电厂的天然气燃料短缺

在 2012 年 1 月至 2018 年 3 月期间，由于计划外的燃料短缺和燃料节约中断，北美大型燃气发电厂平均每年发生 1,000 起故障。这是一个问题，因为电网依赖于来自这些发电厂的可靠天然气输送才能运行。美国三分之一以上的电力来自天然气。现在的新研究表明，这些燃料短缺不是由于管道故障，而且在该国某些地区，改变天然气购买方式可以显着减少发电机停电。

论文“是什么导致美国发电厂的天然气燃料短缺?”由卡内基梅隆大学和北美电力可靠性公司的研究人员发表在《能源政策》上。

发电机的天然气短缺导致几家发电厂同时发生故障。天然气管道网络的物理故障和中断很少见;作者发现，在所考察的六年中，它们占因燃料短缺而损失的发电厂发电量不超过 5%。由于燃料不可用而导致的绝大多数天然气发电机停电是由于供应紧张时减少天然气。在中西部和中大西洋各州，天然气是可用的，但没有购买固定合同的发电厂被商业和工业客户优先考虑。

“虽然使用现货市场或可中断管道合同的工厂比拥有固定合同的工厂更有可能遇到燃料短缺，这并不奇怪，但这些合同仍然可以在某些地区对可靠性产生很大影响，”Jay Apt 说，卡内基梅隆大学电力工业中心的教授和联合主任，他是该论文的共同作者。“不过，对于新英格兰等天然气管道很少的地区，固定合同并不是解决方案，应该进一步讨论其他缓解策略。”

美国越来越多地使用天然气发电，北美电力可靠性公司 (NERC) 预计，未来十年天然气发电量将进一步扩大 12 吉瓦，增幅约为 5%。燃料短缺一直是专门在需求高峰期使用的发电厂的问题，例如在极端寒冷和炎热的天气，以及使用更频繁的天然气发电厂。这表明燃料短缺会影响电网的运行能力，无论是响应紧急情况还是仅在正常运行期间服务负载。

以前的研究主要集中在可靠性组织或区域传输组织的技术报告上。本文的研究人员首次使用 NERC 收集的历史数据来检查 2012 年至 2018 年间北美天然气发电厂的燃料短缺，以确定其原因。研究人员的主要目标是确定这些燃料短缺故障中有多少是由气流的物理中断引起的，而不是管道网络上的操作程序，例如天然气服务削减优先级。他们还试图回答有关发电机是否可以通过转向坚定的管道合同来缓解燃料短缺故障的政策问题。

除了分析 2012 年至 2018 年的 NERC 数据外，研究人员还开发了一种系统方法，将 NERC 故障数据与美国能源信息署发电机特性数据进行匹配，以评估天然气管道系统特性在历史上如何影响天然气燃料短缺故障。他们计算了由于燃料短缺而导致的计划外、不可用容量的时间序列，并将燃料短缺发电厂故障事件的开始时间与管道故障的时间窗口进行时间匹配，以确定管道故障是否可能导致发电厂的燃料短缺中断。然后，他们完成了发电厂与天然气交易中心的类似空间匹配过程，以评估发电厂交易中天然气的历史可用性。

最终，研究人员观察到，有固定合同的工厂和没有固定合同的工厂都经历了燃料短缺和保护中断，但非固定工厂在燃料短缺故障数据中的比例过高。这表明管道网络的削减优先级是大多数相关故障的可能原因。然而，数据还表明，公司合同并不能解决所有问题，应该探索其他策略，特别是在管道网络历来受到限制的新英格兰等地区。