Содержание:
1. Стратегия развития АЭС в России
2. Особенности режима работы АЭС
4. Суть идеи производства водорода на базе атомной генерации
5. Перспективы использования ГАЭС
5.1 Принцип работы ГАЭС (кратко)
5.2 Главные проблемы ГАЭС
6. Конкурентоспособная альтернатива
Выводы
1. Стратегия развития АЭС в России
Стратегия атомной энергетики России предписывает наращивание доли АЭС в энергетике страны. К 2050 г. ожидается увеличение доли АЭС до 22-23% (табл. 1)
Стратегия развития атомной энергетики предусматривает внедрение АЭС как традиционного типа серии ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор), так и серии БН (реактор на быстрых нейтронах). В таблице 2 представлен план ввода новых АЭС и расширение действующих площадок.
Таким образом впервые в России будут внедрены следующие типы реакторов:
- БН-800,
- БН-1200,
- ВВЭР-600,
- ВВЭР-1200,
- ВВЭР-1300-ТОИ,
- БРЕСТ-ОД-300.
2. Особенности режима работы АЭС
Как известно, АЭС должны работать в режиме с постоянной загрузкой и не допускать разгрузки, т.е., в базовой части графика электрических нагрузок и в этом есть конкретные условия:
- Высокие капиталовложения при низких затратах на топливо.
- Проблемность разгрузки и последующего набора мощности, связанные с особенностями активной зоны ядерного реактора.
Кроме того, работа в базовом режиме способствует:
- обеспечению надежности АЭС;
- обеспечению длительности рабочего ресурса оборудования, которое на АЭС является вполне дорогостоящим;
- повышение коэффициента использования установленной мощности, т.е., КИУМ - процент фактически выработанной электроэнергии по отношению к максимальному количеству за конкретный период времени.
Таким образом, в условиях наращивания мощностей атомных станций в энергосистемах необходимо их обеспечить базовой нагрузкой без наличия разгрузочного режима, поскольку разгрузка не эффективна. Поэтому весьма актуальной является проблема повышения эффективности работы АЭС с точки зрения обеспечения базовой электрической нагрузкой, с учетом возможности аккумулирования ночной провальной электроэнергии, т.е., в период ночного снижения нагрузки в энергосистеме, так называемый «провал» в графике электрической нагрузки (рис.1).
Провальный период электрической нагрузки является наиболее вероятным, когда АЭС могут принудить к разгрузке. Более того, уже есть такие планы. прописанные в энергетической стратегии развития России до 2035г. Кроме того, не исключается разгрузка и в течении суток при участии АЭС в первичном регулировании частоты. Более подробно об этом в новых публикациях на канале.
4. Суть идеи производства водорода на базе атомной генерации
Водородная энергетика принята в энергетическую стратегию развития России до 2035г.
Кроме того, водородная энергетика стала приоритетной задачей Концерна «Росэнергоатом» и поэтому на действующих АЭС будет осваиваться производство водорода. В России есть атомные мощности, работающие с недогрузкой до номинальной мощности. Они представляют собой реальные объекты для отработки задачи по производству водорода электролизом воды, что продиктовано энергетической стратегией развития России до 2035г, где упоминается о безуглеродных методах получения водорода.
5. Перспективы использования ГАЭС
5.1 Принцип работы ГАЭС (кратко)
В основе работы гидроаккумулирующей электростанции (ГАЭС) лежит использование обратимых гидротурбин, конструктивно представляющие собой ротор с насаженными на него рабочими лопатками (по аналогии как и с паровыми турбинами) способные вращаться под воздействием напора воды и попеременно в двух режимах:
- режим зарядки, т.е., когда вода из нижнего бассейна перегоняется в верхний. В этом режиме потребляется электроэнергия.
- режим разрядки, т.е., когда вода из верхнего бассейна перетекает в нижний. В этом режиме генерируется электроэнергия.
5.2 Главные проблемы ГАЭС
ГАЭС могли бы эффективно сочетаться в связке с АЭС, НО у них есть существенные недостатки, которые не позволяют реализовать эту стратегию:
- удовлетворение конкретным природным условиям для размещения;
- невозможность сооружения вблизи АЭС, что приводит к невозможности создания единого энергокомплекса, вследствие чего зарядка ГАЭС при потреблении электроэнергии из энергосистемы вместо себестоимости электроэнергии от АЭС, которая значительно ниже тарифа энергосистемы;
- удельные капиталовложения порядка 2000 долл/кВт. И это при том, что удельные капиталовложения в АЭС (при расширении действующих площадок) оцениваются в 2500 долл./кВт.
- существенное влияние тарифа на электроэнергию на экономическую эффективность.
Как вывод, перечисленные факторы значительно снижают и существенно ограничивают экономическую эффективность, конкурентоспособность и перспективу использования ГАЭС в связке с АЭС.
6. Конкурентоспособная альтернатива
Получение водорода и кислорода электролизом воды за счет потребления электроэнергии от АЭС рассматривается в качестве конкурентоспособной альтернативы. Весомым особенностями являются:
- возможность в режиме зарядки потреблять электроэнергию от АЭС по себестоимости;
- отсутствие зависимости от конкретных природных условий, а также возможность размещения под землей вблизи АЭС как единый энергокомплекс.
По моим оценкам подземное размещение основного оборудования водородного комплекса способствует повышению безопасности в случае аварийной ситуации, сопровождаемой взрывом или пожаром.
Произведенный водород (и кислород) электролизом могут использоваться:
- для повышения мощности и КПД АЭС;
- товарная продукция.
Выводы
- Атомная энергетика в России развевается беспрецедентными темпами и выйдет на новый уровень технологий, не имеющих аналогов в мире. Вместе с тем, имеются и проблемы связанные с обеспечения базового режима работы АЭС.
- ГАЭС весьма проблематично реализовать в связке с АЭС, кроме того ГАЭС имеет ряд критических недостатков, что ставит под сомнение перспективу их использование.
- Конкурентоспособной альтернативой является связка АЭС с водородным комплексом на основе электролизного производства водорода и кислорода с дальнейшим их полезным использованием в виде тов.продукции, а также для повышения КПД АЭС в режиме выработки пиковой мощности.
