Атомные электростанции обычно работают на полную мощность или вообще не работают. Тем не менее, у растений есть техническая способность приспосабливаться к меняющемуся спросу на электроэнергию и тем самым лучше использовать источники возобновляемой энергии, такие как энергия ветра или солнечной энергии.
Исследователи из Национальной лаборатории аргоновского Министерства энергетики США (DOE) и Массачусетского технологического института недавно изучили преимущества этого. Исследователи говорят, что если бы атомные электростанции генерировали электроэнергию более гибким образом, заводы могли бы снизить затраты на электроэнергию для потребителей, позволить использовать более возобновляемые источники энергии, улучшить экономию ядерной энергии и сократить выбросы парниковых газов.
Новое исследование «дает нам инструменты для дальнейшего изучения потенциальных преимуществ гибких ядерных операций для совместной работы с большими долями переменных источников возобновляемой энергетики ...» - Джесси Дженкинс, аспирант Инициативы по энергетике Массачусетского технологического института
Группа изучила технические ограничения на гибкие операции на атомных электростанциях и представила новый способ моделирования того, как эти проблемы влияют на работу энергосистем. «Гибкие ядерные энергетические операции являются« беспроигрышными », снижая операционные издержки энергосистемы, увеличивая доходы владельцев атомных станций и значительно сокращая сокращение использования возобновляемых источников энергии», - написала команда в статье «Прикладная энергия», опубликованной онлайн 24 апреля.
Аудун Боттеруд, главный инженер энергетических систем в подразделении Energy Systems в Аргонне, воодушевлен тем, как в первый раз «это исследование оценивает и демонстрирует потенциальную ценность гибких ядерных операций в реалистичной энергетической системе в Соединенных Штатах, оспариваемой высокой изменчивостью в производстве возобновляемых источников энергии ».
Исследование помогает развеять давние взгляды на то, что атомные электростанции должны работать в режиме «базовой нагрузки», обеспечивая мощность при максимальной номинальной мощности, когда они находятся в сети. Команда атомных станций может даже динамично реагировать на почасовые рыночные цены на электроэнергию и потребности в частотном регулировании от второй до второй. Энергетические системы, которые включают возобновляемые источники энергии, должны быть более гибкими, чтобы сбалансировать спрос и предложение в любое время. Ядерные операторы во Франции, Германии и других странах знакомы с этим подходом, но тем более в Соединенных Штатах.
Исследователи разработали математическое представление вызванных физикой операционных ограничений, возникающих в результате динамики ядерного реактора и цикла облучения топлива в статье «Прикладная энергия», и сопутствующего документа, опубликованного в Nuclear Technology. Затем междисциплинарная группа объединила новый подход с имитационными моделями энергосистемы для оценки общей стоимости производства электроэнергии, рыночных цен и получаемых доходов для электростанций, предполагая различные уровни ядерной гибкости.
«Атомные электростанции руководствуются другим набором принципов по сравнению с другими генераторами, и наш подход позволяет представить эти отношения при анализе энергетических систем и рынков электроэнергии», - сказал Франческо Ганда, главный исследователь проекта и директор ядерный инженер в подразделении ядерной науки и техники Аргонне.
Благодаря гибкости операторы установки могут снизить общие эксплуатационные расходы в энергосистеме. Например, операторы могут генерировать меньше ядерной энергии, когда широко используется возобновляемая энергия. Затем атомные станции могли использовать свои резервные мощности для продажи ценных «эксплуатационных резервов» или возможности быстрого изменения мощности, чтобы помочь операторам сетей перебалансировать предложение и спрос при возникновении непредвиденных событий, таких как сбои электростанции или ошибки в прогнозах спроса.
Такая гибкость может повысить рентабельность атомных станций за счет увеличения доходов от рынков электроэнергии и снижения переменных эксплуатационных расходов и расходов на техническое обслуживание. В целом, гибкость атомных электростанций также может помочь интегрировать больше ветровых и солнечных ресурсов и сократить производство энергии на основе ископаемого топлива и связанных с этим выбросов углекислого газа.
Джесси Дженкинс (Jesse Jenkins), аспирант из Инициативы по энергетике Массачусетского технологического института (MIT Energy Initiative), отмечает, что подход и исследование моделей для исследователей «дают нам инструменты для дальнейшего изучения потенциальных преимуществ гибких ядерных операций для совместной работы с большими долями переменных источников возобновляемой энергетики на пути к низкоуглеродному электроснабжению ».
Другие авторы исследования Аргонн включают Ричарда Вилима, Чжи Чжоу и Роберто Пончироли. Исследование финансировалось, в частности, программой Argonne Laboratory Directed Research and Development.
