proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2021 год
  Агентство  ПРоАтом. 24 года с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Обсудим?!
Способствует ли безопасности атомной отрасли закрытость (усиление режима)?
Да
Нет
Сильнее влияют другие факторы

Результаты
Другие опросы
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. Информация: (812) 438-32-77, E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[29/09/2005]     В роли Золушки пребывает в нашей стране малая энергетика

И.С.Кривицкий, инженер, ФГУП «Атомэнергопроект», Москва

Наиболее распространенным является представление, что АСММ предназначены почти исключительно для районов Крайнего Севера и Дальнего Востока, в то время как наиболее перспективным должно стать их использование в атомной теплофикации центра регионов России.

Региональные АС отличаются значительным разнообразием. Среди них по назначению можно выделить два основных типа:

– системообразующие автономные АС для изолированных районов, лишенных внешних поставщиков энергии и со сложными условиями снабжения энергетическим топливом;

– АС, предназначенные для реконструкции существующих систем энергоснабжения (электро- и/или теплоснабжения), направленные на сокращение потребления органического топлива (АТЭЦ в системе СЦТС) и улучшение экологической обстановки.

Вместе, а не вместо

Первый тип АС представлен в многочисленных проработках почти исключительно АТЭЦ малой мощности (АТЭЦ ММ). Он предназначен для энергоснабжения не только разрозненных очагов хозяйственного освоения обширных территорий Крайнего Севера, Дальнего Востока, но и ряда других районов, имеющих неэффективный собственный и ненадежный внешний источник энергоснабжения.

В период оптимистических взглядов на развитие атомной энергетики, основывавшихся на государственных заказах, намечались десятки пунктов, перспективных для размещения АСММ.

Почти во всех пунктах намечались АСММ с энергоблоками единичной электрической мощностью менее 20 МВт. На конкурсе «АСММ-91» различными организациями были представлены более 20 типов реакторных установок.

Практически все ТЭЦ, будучи самыми крупными энергоисточниками в районах своего размещения, являются как системообразующими электростанциями в пределах локальных энергосистем (энергоузлах), так и системообразующими теплоисточниками в системах централизованного теплоснабжения пунктов своего размещения. Таковы ТЭЦ в локальных энергосистемах: Анадырском, Совгаванском энергоузлах и др. Такую роль играет Билибинская АЭС в составе Чаун-Билибинского энергоузла на Чукотке.

Выделим основные требования, которые предъявляются к региональному автономному энергоисточнику малой мощности, кроме требований ядерной и радиационной безопасности и экономической эффективности.

На первое место выдвигаются требования надежности энергоснабжения потребителей, минимальной зависимости от транспорта топливных ресурсов и конъюнктуры на рынке топлива.

Недопустимо размещение в экстремально сложных природно-климатических условиях малоблочных АС с крупными энергоблоками.

Представляется оптимальным состав системообразующей региональной АСММ из 3–4 энергоблоков, обеспечивающих достаточное взаиморезервирование.

Масса потребляемого ядерного топлива и затраты на его транспортировку многократно ниже, чем на транспортировку органического топлива.

При удельной энерговыработке 42,8 МВт/сут. на один килограмм уранового топлива (1027,2х103 кВт•ч/кг) для атомного энергоблока ВВЭР-1000 с урановым топливом обогащением 4,0% эквивалентный расход органического топлива на ТЭС страны, при среднем расходе условного топлива за 2003 г. 335,9 г у.т./кг, составит около 345 т у.т., т.е. около 350 т высококачественного каменного угля или 235 т нефтепродуктов.

Специфическими особенностями должны отличаться региональные энергоисточники, предназначенные для энергоснабжения территорий с рассредоточенным характером тепловых нагрузок, расположенных на площади, превышающей зону целесообразного транспорта тепловой энергии. К таким территориям относятся некоторые горнопромышленные районы, где на больших площадях рассредоточены промышленные объекты с большими электрическими нагрузками. В этих случаях развитие энергетики идет по пути объединения в локальную энергосистему действующих электростанций при сохранении автономных котельных.

Примерами таких районов могут быть Депутатский горнопромышленный район в Республике Саха (Якутия), Дальнегорско-Кавалеровский район в Приморском крае. По-видимому, подобная локальная энергосистема может сформироваться в районе освоения месторождения золота Сухой Лог на севере Иркутской области. Учитывая сложные экономические условия регионов и высокие удельные затраты на сооружение АСММ, это направление, по мнению автора, на ближайшее время имеет весьма ограниченную перспективу.

Второй тип региональных АС связан с крупномасштабным внедрением атомной энергетики в теплофикацию регионов России.

Реконструкция региональных систем энергоснабжения, ориентированная на сокращение объемов потребления органического топлива и улучшение экологической обстановки при сохранении надежности энергоснабжения, осуществима только с использованием атомных энергоисточников.

«Энергетическая стратегия России на период до 2020 года» предусматривает производство в 2020 году 30 млн Гкал тепловой энергии, для чего необходим ввод в эксплуатацию мощностей ТЭЦ по отпуску тепловой энергии на уровне 6 тыс. Гкал/ч. В то же время она предусматривает сооружение всего двух атомных ТЭЦ регионального значения: плавучей АТЭС с РУ КЛТ-40С малой мощности в Северодвинске и четырехблочной АТЭЦ средней мощности в районе г. Архангельска.

В существующих региональных энергосистемах непрерывно идет процесс обновления оборудования и ввода новых мощностей, направленных не только на поддержание энергетических возможностей системы, но и на повышение экономической эффективности ее функционирования. В этих условиях атомные станции должны работать во взаимодействии с существующими энергоисточниками.

Ввод мощностей на атомных станциях вовсе не обязательно приведет к замещению мощностей на действующих ТЭЦ и котельных установках. На первом этапе вытесняемые наименее экономичные или изношенные и не подлежащие реновации энергоисточники на органическом топливе, по-видимому, будут относиться к категории пиково-резервных энергоисточников.

Вместо традиционного представления о том, что атомные станции должны замещать тепловые электростанции на органическом топливе, необходимо на ближайшую и даже отдаленную перспективу руководствоваться положением «работать вместе, а не вместо».

Примером региональной (локальной) энергосистемы, подлежащей реконструкции, является Архангельский энергоузел, в состав которого входят три теплоэлектроцентрали.

В настоящее время по просьбе администрации Архангельской области ведется проработка вариантов сооружения атомной теплоэлектроцентрали. Предстоит корректно определить как местоположение АТЭЦ, ее полной мощности и мощности первой очереди, тип реакторной установки, единичные мощности энергоблоков, структуру энергетического комплекса, условия взаимодействия с существующими энергоисточниками и использования городской инфраструктуры.

Неопределенной представляется перспектива сооружения атомных станций теплоснабжения, характеризующихся значительными удельными капиталовложениями при невысоком КИУМ реакторной установки. В наибольшей степени они применимы в городах, не имеющих собственных ТЭЦ, но располагающие достаточной обеспеченностью электроэнергией, нуждающиеся в существенном улучшении экологической обстановки (сокращении потребления органического топлива).

Наиболее эффективно АСТ могут работать во взаимодействии с огневыми котельными, вытесняя их из зоны базовых нагрузок в зону пиковых нагрузок и используя их в качестве пиково-резервных теплоисточников.

При совместной работе АСТ и ТЭЦ вытеснение последней в зону пиковых нагрузок потребует перевода турбоагрегатов ТЭЦ на работу в конденсационном режиме, что повлечет за собой ухудшение экономических показателей ТЭЦ и потребность в компенсации (возмещении) ей убытков от недополучения выручки от продажи тепловой энергии, которая не компенсируется дополнительной выработкой электроэнергии.

В области атомного теплоснабжения от АСТ наибольшую вероятность востребованности можно ожидать у АСТ с блоками до 100 Гкал/ч. Учитывая низкие параметры тепловой энергии, вырабатываемой АСТ, целесообразно исследовать и испытать методы выработки электроэнергии с применением хладоновой технологии, обычно используемой для утилизации низкопотенциальной тепловой энергии.

В конечном итоге, это приведет к трансформации АСТ в АТЭЦ.

Из этого вытекает, что в области атомной теплофикации отрасль должна обладать прошедшими лицензирование базовыми проектами энергоблоков мощностью до 100 МВт с теплофикационными турбинами и их вариантов с турбинами типа ПТ и Р, которые можно использовать для коммерческих предложений.

Проектов много, лицензий мало

Рассматривая парк реакторных установок малой мощности, которые разрабатывались в нашей стране за последние 15–20 лет, видим очень длинный список разнотипных РУ в диапазоне от 1 МВт (РУ САХА-91) до 150 МВт (АТЭЦ-150, БРУС-150).

Бедой отрасли является большое разнообразие реакторных установок (более 40 типоразмеров), из которых только две получили лицензии Госатомнадзора: КЛТ-40С водо-водяного типа с водой под давлением для плавучей АЭС и АТУ-2 уран-графитового канального типа для 2-й очереди Билибинской АЭС. Разработки по другим установкам были начаты, не завершены и заменены новыми вариантами РУ с большей мощностью, но также незавершенными (серия РУТА: 10 МВт, 20 МВт, 55 МВт, 70 МВт, – серия Пахра (СВБР)): Ангстрем, Круиз, БРУС-150, СВБР-75/100; серия водо-водяных реакторов: Крот, Ласка, Кедр, Унитерм).

Имея массу разработок РУ в широком диапазоне мощностей и различных типов, отрасль не смогла сконцентрировать усилия и ресурсы на доведении части из них до лицензирования, что дало бы возможность выхода с коммерческими предложениями по сооружению АС.

Глубокой степенью проработки отличаются лишь РУ АБВ-6У водо-водяного типа тепловой мощностью 48 МВт и СВБР-75/100 с реактором на быстрых нейтронах с тяжелометаллическим свинцово-висмутовым теплоносителем тепловой мощностью 280 МВт.

Похожая ситуация складывается и с реакторными установками средней мощности. Перспективные реакторные установки (ВК-300, ВБЭР-300 и др.) также не завершены разработкой.

Во многом это определяется недостатками планирования, а также тем, что разработчики РУ (научно-исследовательские институты и конструкторские бюро) исходили из своих соображений (возможностей), не увязывая их с реальными потребностями со стороны энергопотребителей.

Налицо два принципиально противоположных подхода к определению параметров АС. Что первично? Параметры РУ, находящейся в незавершенной разработке, или запросы потребителя, который должен стать Заказчиком АС? Проблема технического совершенствования АС и реакторных установок представляет предмет особого рассмотрения и ниже не рассматривается. Отметим, что с учетом фактора времени, перспективными можно считать лишь те из них, которые будут в наибольшей степени соответствовать требованиям, предъявляемым к реакторам 4-го поколения (G4).

Основные требования к техническому совершенствованию формируются в зависимости от мощности АЭС или энергоблоков.

Эти требования сводятся к технической надежности оборудования, высоким эксплуатационным возможностям (интервал и скорость изменения мощности), высокому коэффициенту готовности и технической готовности, технологичности сооружения (максимально допустимое по транспортным условиям укрупнение поставочных модулей заводского изготовления со стендовыми испытаниями оборудования).

Спектр потребительских требований, предъявляемых к АТЭЦ, довольно широк. Он охватывает следующие показатели:

– проектную мощность АС и единичную мощность энергоблоков;

– надежность энергоснабжения;

– экономическую эффективность;

– сроки реализации проекта (от начала стадии обоснования инвестиций до пуска первого блока);

– экологическую безопасность;

– максимальное приближение к потребителю тепловой энергии;

– минимизацию аварийного резерва и пиковых мощностей;

– маневренные возможности участия в регулировании суточного графика электрических нагрузок;

– возможность привлечения местного (регионального, областного) промышленного потенциала, трудовых и финансовых ресурсов.

Роль последнего фактора особенно важна при появлении правовых оснований привлечения частных инвестиций в строительство АСММ. Это обстоятельство требует соответствующего совершенствования законодательной базы атомной энергетики.

Региональная заинтересованность в сооружении АСММ заключается не только в энергоснабжении и решении экологических проблем, но и в создании новых рабочих мест для местного населения с повышенными требованиями к квалификации работников.

Вероятно, в перечень перспективных для использования в атомной теплофикации реакторных установок, подлежащих конструкторской доработке и лицензированию, должны войти (по нарастающей мощности): «Ангстрем» (тепловая мощность 30 МВт), АБВ-6у (48 МВт), СВБР-75/100 (280 МВт) и АТЭЦ-150 (500 МВт). Среди них ближе всего к требованиям, предъявляемым к реакторным установкам 4-го поколения (G4), приближается РУ СВБР-75/100.

Базовые проекты АТЭЦ с этими РУ, а также готовые проекты АТЭЦ с КЛТ-40С и АТУ-2 могут послужить основой для разработки коммерческих предложений по сооружению региональных АТЭЦ.

И в интересах «Газпрома»

Весьма перспективным является третье направление развития атомной энергетики – сооружение энергоисточников (электростанций, теплоэлектроцентралей и котельных) для удовлетворения преимущественно нужд крупных по местным масштабам промышленных потребителей (промышленные АС). Это направление непосредственно связано именно с малой атомной энергетикой, которая в наибольшей степени способна удовлетворить самые разнообразные индивидуальные запросы потребителей, обусловленные разнообразием промышленных технологических процессов.

Обозначим только некоторые направления промышленного использования АСММ.

Способность выдавать потребителям не только тепло для отопительных целей, но и тепловую энергию высокого потенциала для использования в технологических процессах была реализована при строительстве АЭС в г. Шевченко с реактором БН-350.

В течение длительного времени эта станция была источником тепловой энергии для работы крупной опреснительной системы на берегу Каспийского моря, обеспечивающей пресной водой население и промышленные объекты крупного промышленного района.

Потенциал использования АСММ для опреснительных установок весьма велик в силу возможностей их создания в наземном, транспортабельном и плавучем исполнении.

Отчетливая перспектива имеется у АСММ там, где имеется стабильное равномерное потребление электрической и тепловой энергии.

Большое количество тепла используется в нефтедобывающей и горнодобывающей промышленности.

Классическим примером теплоемкого производства является разработка месторождения тяжелой нефти Ярегским нефтешахтодобывающим предприятием в Республике Коми, где в течение длительного времени непрерывно в нефтеносный горизонт закачивается горячий теплоноситель.

В условиях многолетней мерзлоты разработка россыпных месторождений осуществляется с искусственной оттайкой грунтов – сооружение АС достаточной мощности существенно облегчит условия труда в сложных природных условиях. Значительное количество органического топлива расходуется при его транспорте от мест добычи к потребителям, прежде всего на магистральном трубопроводном транспорте.

В газовой промышленности России, по состоянию на 01.01.2000 г., эксплуатировалось 1710 электростанций (основные, резервные, аварийные) с единичной мощностью энергоблоков от 100 кВт до 12 МВт;

С учетом недостаточного уровня надежности энергоснабжения со стороны внешних систем (РАО «ЕЭС России») Газпром вынужден ускоренными темпами развивать собственную энергетику. Были намечены 183 площадки возможного размещения электростанций с суммарной установленной мощностью до 5000 МВт (средняя мощность электростанции – 27 МВт).

Только в системе «Тюменьтрансгаза» расход газа на собственные нужды составляет более 22 млрд. м3 в год.

Большим энергопотреблением отличаются магистральные нефтепроводы. На них через каждые 80–120 км сооружаются нефтеперекачивающие станции. Мощность единичных перекачивающих агрегатов достигает 16–25 МВт.

Для перекачки высоковязких парафинистых нефтей магистральные нефтепроводы, как правило, оборудуются устройствами для подогрева нефти, которые находятся на нефтеперекачивающих станциях и на пунктах подогрева, располагаемых на трассе в соответствии с тепловым расчетом нефтепровода. Подогрев нефти производится в теплообменниках или в печах, работающих на жидком или газообразном топливе.

Разработка высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов позволит расширить область применения атомных станций малой мощности в третьем направлении – создании промышленных АС.

По-видимому, для третьего направления развития атомной энергетики, наиболее востребованными могут оказаться многоблочные АТЭЦ с единичной номинальной мощностью теплофикационных энергоблоков до 25–30 МВт.

В настоящее время отрасль располагает реакторной установкой КЛТ-40С, имеющей лицензию Госатомнадзора РФ и предназначенной для установки на плавучей АС. Представляется целесообразным иметь аналогичную проработку по ее наземному варианту, что позволит предложить ее для использования на трубопроводном транспорте.

По-видимому, такую же роль могут играть АС с РУ СВБР-75/100 с энергоблоками дубльблочной композиции.

Отсутствие разработанных проектов РУ и базовых проектов АС существенно сдерживает перспективу развития атомной энергетики в этом направлении.



Количество энергоблоков на 100 ТЭЦ России (по данным А.М.Мастепанова Ю.К.Шафраника)

Иностранцы не дремлют

В мировой атомной энергетике заметное внимание уделяется развитию малой энергетики. Появляются перспективные разработки реакторных установок и атомных станций малой мощности, изучаются условия размещения таких станций как в развитых, так и развивающихся странах.

В свете инициативы, с которой выступил на Саммите тысячелетия в 2000 г. Президент РФ Путин В.В., Россией был предложен Международный проект по инновационным реакторам и топливным циклам (программа ИНПРО), одной из главных задач которого является способствование доступности атомной энергии для устойчивого удовлетворения энергетических потребностей в XXI веке.

Высокий научно-технический потенциал России позволяет ей стать равноправным участником мирового рынка, предложив некоторые из новейших разработок.

Основным критерием участия является наличие действующих энергоблоков, позволяющих продемонстрировать их технические возможности и области возможного применения.

К сожалению, кроме ПлАЭС с РУ КЛТ-40С, предложить рынку нечего.

Представляется важным выйти на рынок с теми наработками, в которых страна имеет определенный приоритет. Необходимо его закрепить опережающими темпами разработок и сооружением демонстрационных блоков.

Бесспорно, к числу приоритетных направлений относится разработка быстрых реакторов с тяжелометаллическим теплоносителем в модульном исполнении, сведениями о которых мы достаточно щедро делимся с зарубежными специалистами на международных конференциях. Их свойства, во многом подтвержденные эксплуатацией прототипных установок, удовлетворяют современным требованиям и приближаются к тому уровню, который намечен для реакторов 4 поколения (G4). Наши приоритеты

Развитие малой атомной энергетики возможно при целенаправленной деятельности по двум направлениям:

– совершенствованию правовой базы атомной энергетики;

– созданию технической базы малой атомной энергетики.

Имеющаяся законодательная база атомной энергетики разрабатывалась применительно к генеральному направлению развития атомной энергетики – сооружению АС федерального и межрегионального значения. При этом весьма специфичная малая атомная энергетика самостоятельно не выделялась.

Необходимость развития малой атомной энергетики в сложной экономической ситуации, сложившейся в стране, настоятельно требует совершенствования правовой базы развития атомной энергетики, которая открыла бы возможность участия в ней частных инвесторов с предоставлением им права собственности на часть производимой продукции на основе соглашения о разделе продукции.

Задачей первостепенной важности для решения проблем малой атомной энергетики, и прежде всего атомной теплофикации, является завершение проработок и лицензирование по ограниченному количеству реакторных установок в классе мощностей (по установленной электрической мощности) до 100 МВт. На базе лицензированных реакторных установок должны быть разработаны базовые проекты энергоблоков различной мощности и назначения, позволяющие переход к коммерческим предложениям.

Наиболее перспективными на ближайшие 15–20 лет для использования в составе региональных атомных станций малой мощности по соответствию современным требованиям с учетом глубины их проработанности можно считать реакторные установки СВБР-75/100, КЛТ-40С и АТУ-2 для АТЭЦ малой и средней мощности (в зависимости от количества энергоблоков), а также АБВ-6у для АТЭЦ малой мощности. Представляется вероятной востребованность как в области атомной теплофикации, так и при сооружении промышленных АСММ (а также для экспортных предложений), реакторной установки с реактором на быстрых нейтронах, охлаждаемым тяжелометаллическим теплоносителем – эвтектическим сплавом свинец-висмут, СВБР-75/100 тепловой мощностью 280 МВт. По имеющимся расчетам, «размер санитарно-защитной зоны АТЭЦ с РУ СВБР-75/100 совпадает с границами промплощадки, но не менее 100 м от реакторного здания».

В варианте теплоэлектроцентрали она может быть оборудована теплофикационной турбиной максимальной мощностью порядка 100 МВт и номинальной мощностью (при отпуске порядка 150-170 Гкал/ч) – около 50–60 МВт. Реакторная установка СВБР-75/100 позволяет сооружение атомных станций различного энергетического назначения: конденсационных электростанций, теплоэлектроцентралей, промышленных теплоисточников.

Особую роль РУ СВБР-75/100 может сыграть при ее использовании в качестве замещающей выработавшие свой ресурс РУ с водо-водяными реакторами.

Модульное исполнение реакторной установки и небольшие массогабаритные параметры модулей делают возможным ее размещение даже в труднодоступных местах.

Основной проблемой малой атомной энергетики, бесспорно, является резко ограниченное финансирование работ, к тому же без четкого представления о приоритетности того или иного типа РУ. Сегодня малая атомная энергетика, словно Золушка, ожидающая появления доброй феи с приглашением на бал во дворец. Она этого достойна.

Значение малой атомной энергетики заключается в том, что она способна стабилизировать в регионах на социально-приемлемом уровне тарифы на отпускаемую энергию, делая ее более доступной для широких масс населения и промышленности, а также сократить или предотвратить рост экологической нагрузки энергетики на окружающую среду и местное население и даже сократить абсолютную величину этой нагрузки.

Журнал «Атомная стратегия» № 16, апрель 2005 г.  

 
Связанные ссылки
· Больше про Малая энергетика
· Новость от PRoAtom


Самая читаемая статья: Малая энергетика:
Ядерные энергетические установки в космосе

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 5
Ответов: 1


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 0 Комментарии
Спасибо за проявленный интерес





Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.07 секунды
Рейтинг@Mail.ru