ВОПРОСЫ ДЛЯ РАССМОТРЕНИЯ
ЭКОНОМИКА
Экономические соображения когенерации варьируются в зависимости от каждого процесса или проекта. Когенерация может уменьшить количество энергии, вырабатываемой атомной станцией, когда подвод тепла к когенерационной установке достигается за счет извлечения пара из ядерной турбины, как в случае конструкции SMART, в которой когенерация опреснения снижает электрическую мощность на 1 МВт (e) на каждые 4000 тонн воды в день. Экономика когенерации, таким образом, будет варьироваться в зависимости от местных цен на эти продукты и других факторов, таких как кредиты на энергию и выбросы, которые могут быть получены путем повышения общей эффективности использования энергии на АЭС. С другой стороны, очевидная экономическая выгода демонстрируется системой GTHTR300, где централизованное теплоснабжение или опреснение морской воды выполняется с использованием рекуперированного тепла отработавших газов из цикла газовой турбины АЭС без ущерба для его характеристик выработки электроэнергии. Когенерация зависит от конкретной местности и конкретной страны. Следовательно, техническая и экономическая осуществимость когенерации должна быть должным образом оценена, чтобы определить, является ли такой вариант оптимальным по сравнению с другими потенциальными вариантами. Как обсуждалось, должна быть проведена надлежащая оценка технико-экономической осуществимости когенерации для обоснования рассматриваемых альтернатив.
Для системы централизованного теплоснабжения инвестиционные затраты обычно выше, чем эксплуатационные расходы. Общая стоимость может быть разделена на три части: производство тепла, транспортировка и распределение. Транспортные и распределительные расходы напрямую связаны с вторичной сетью централизованного теплоснабжения и не зависят от источника тепла. Они могут варьироваться в зависимости от количества и плотности клиентов, географического положения и исторического положения сети. С другой стороны, затраты на производство тепла включают в себя все модификации АЭС, включая команду управления и подключение к системе MHT. Эти затраты были оценены в недавнем отчете МАГАТЭ по ядерной когенерации в главе, содержащей экономическую оценку. Затраты на производство будут определять цену продажи от производителя (владельца АЭС) к оператору системы MHT. Строительство линии MHT является основной частью инвестиционных затрат. Строительство трубопровода может составить до 10 млн. Евро / км, что приведет к общим инвестиционным затратам на 100-километровую линию теплопередачи в пределах миллиарда евро. Этот уровень инвестиций подходит только для тепловых нагрузок большой мощности. Окончательная стоимость тепла будет равна сумме инвестиционных и эксплуатационных (в том числе эксплуатационных) затрат на производство, транспортировку и распределение поставленного тепла. Чтобы быть конкурентоспособными на рынке тепла, ядерная когенерация должна стремиться к тому, чтобы общая стоимость тепла была ниже 50 евро / МВтч, учитывая, что средняя цена на тепло в Европе в 2009 году составляла приблизительно 60 евро / МВтч.
Надежное производство тепла является еще одной проблемой в централизованном теплоснабжении. Высокая готовность АЭС (более 80%) не исключает потенциальную потерю полной выработки электроэнергии. Хотя это больше беспокоит оператора тепловой системы, чем проблему безопасности как таковую, проблему можно решить двумя способами. Во-первых, на данном ядерном объекте обычно работает более одного реактора. Если два реактора должным образом оборудованы для чередования подачи в тепловую сеть, второй реактор можно включить, если первый выйдет из строя. Вероятность того, что оба потерпят неудачу одновременно, довольно низкая. Во-вторых, резервные котлы или ТЭЦ могут быть установлены либо на ядерной площадке, либо на каждой вторичной станции, чтобы обеспечить тепло во время плановых или незапланированных отключений. Стоимость резервной установки должна быть соответствующим образом учтена в стоимости доставки тепла.
Что касается ядерных опреснительных установок, соображения, касающиеся площадки, были подробно изложены при участии государств-членов и представлены МАГАТЭ. Существуют два важных фактора в отношении систем забора и отвода морской воды:
- Идентификация источника: поверхность / скважина, тип прохождения / рециркуляции, доступность, сезонные колебания, направления естественного потока и т. Д .;
- Специфичные для местности особенности: прибрежные правила, рыболовство и навигация в морском источнике и вокруг него, наличие первичной инфраструктуры (например, дороги, электричество, вода, медицинские центры, школы, рынки, транспортные средства).
Источник морской воды должен находиться рядом с опреснительной установкой, чтобы снизить стоимость системы впуска и приблизить сырую морскую воду к внутренним пределам батареи (ISBL) установки. Для любых заводов коммерческого размера, которые должны работать круглосуточно, сырая морская вода должна быть доступна в течение всего года в любых условиях прилива и прилива. Это помогает снизить стоимость отбраковки / сброса концентрированной воды, защищая окружающую среду. Кроме того, для ядерных опреснительных установок также потребуется подача пара из АЭС в систему связи. Вторичный низкий / высокое давление должен подаваться в секцию нагрева (нагреватель рассола) многоступенчатой установки мгновенного (MSF) или многоэтапного опреснения (MED), а небольшое количество пара высокого давления должно поступать в вакуумную систему.
Чтобы подчеркнуть, требования к пару и качество пара, поступающего с индийской атомной электростанции (MAPS) в систему MSF когенерации, заключаются в следующем:
- Пар требуется для процесса MSF при абсолютном давлении 0,25 МПа для нагрева рассола до температуры 121 ° С и для пароструйного эжектора при 1,5 МПа;
- Пар генерируется в промежуточных теплообменниках низкого и высокого давления;
- Пар вытягивается из MAPS в первичном контуре теплообменников;
- Пар низкого давления извлекается из линии холодного подогрева (то есть выходного коллектора турбины высокого давления перед влагоотделителем);
- Пар высокого давления извлекается при давлении около 4 МПа из коллектора живого пара в эжекторный (или пусковой) эжектор MAPS.
В дополнение к запасам сырой морской воды и пара, емкость хранилища воды и ее система распределения одинаково важны для рассмотрения объекта. Мало того, что это требует, чтобы главный распределительный резервуар был поблизости, также требуется определить промежуточную емкость резервуара для воды. Этот резервуар, как правило, находится внутри лимитов батарей ядерной опреснительной установки, чтобы обеспечить надлежащий контроль качества и производительности для выставления счетов за выручку в соответствии с регулярной отправкой с завода. Минимальная производственная мощность в течение одного часа обычно определяется для емкости промежуточного хранилища на основе проектной мощности опреснительной установки.
Хотя тепловое излучение с относительно низкой температурой может передаваться по трубопроводу удаленным пользователям за много километров, затраты на это будут чрезмерно высокими в случае высокотемпературного тепла из-за дорогих строительных материалов, необходимых для трубопровода, и значительного количества паразитного тепла потеря, которая происходит на расстоянии. Чтобы быть экономичным, во-первых, можно рассматривать производство и использование на месте, где ядерный реактор и потребители тепла находятся в пределах сотен метров друг от друга в целях безопасности (см. Следующий раздел). Во-вторых, выбор конструкции для теплопередающего оборудования может сыграть большую роль в определении стоимости поставляемого тепла. В качестве примера, промежуточный теплообменник (IHX) обычно используется для передачи тепла от первичной стороны (реактор) к вторичной стороне (трубопровод для теплопередачи). Сравниваются три противоточных гелий-гелиевых спиральных трубчатых теплообменника типа IHX, предназначенных для подачи тепла для производства водорода. Дорогие суперсплавы, такие как Hastelloy-XR или Inconel 617, требуются для теплообменных труб из-за рабочей температуры 950 ° C. Главным образом из-за последовательной (т. Е. Топальной) компоновки когенерации, приводящей к большой логарифмической разности средних температур (LMTD), для конструкции A требуется менее половины удельных теплообменных площадей (площадь трубопровода на единицу передаваемого тепла), чем для двух других конструкций, которые выберите параллельное расположение (HTTR IHX) или одиночный контур (дизайн B) для подачи тепла. Более подробная информация об этих конструкциях сообщается в другом месте.
