Содержание:
Введение
- Принятые условия для сравнения вариантов производства водорода
- Результаты расчета
Выводы
Введение
Как было показано в статье
разгрузка АЭС связана с многомиллионными затратам и что ее избежание, очевидно, приведет к существенной экономии затрат.
В этой статье я покажу результаты выполненной мной сравнительной оценки для двух главных методов получения водорода по критерию себестоимости:
- электролиз воды
- паровая конверсия природного газа.
Вариант с получением водорода электролизом воды предполагает потребление электроэнергии от АЭС напрямую как единый энергетический комплекс. А кроме того, наглядно можно увидеть экономический эффект от предотвращения разгрузки АЭС в пересчете на себестоимость водорода.
И далее, я поясню условия для сравниваемых вариантов при исходных ценах на электроэнергию и природный газ (внутренняя), как на текущий период, так и на перспективу 2035г, изложенные в первой части:
Следует отметить, что под текущим периодом подразумевается 2020г, т.к., расчеты выполнялись в период с 2018 по 2019г.
2. Принятые условия для сравнения вариантов производства водорода
Число часов работы в сутки для электролизных мощностей принята на примере 7ч/сут. Это примерная продолжительность ночного провала электрической нагрузки в энергосистеме, т.е., когда атомную станцию могут принудить к разгрузке.
Более подробно о режимных проблемах атомных станций в энергосистеме смотрите здесь
В остальной период времени электролизные установки выключаются до следующего пуска в очередной провальный период.
Годовое число рабочих суток составило 335 с учетом останова энергоблока АЭС в ремонт продолжительностью в 30 сут. Для установки паровой конверсии принимается непрерывный режим, т.е. 24ч/сут.
Производительность по водороду и удельные капиталовложения для рассмотренного диапазона мощности электролизеров 50-500 МВт с потреблением электроэнергии напрямую от АЭС (по себестоимости) производительность составила 1180-11800 кгН2/ч соответственно. При этом удельные капиталовложения составили 6,42-1,32 тыс.долл./(кгН2/ч) соответственно. КПД щелочных электролизеров принят равным 80%. По последним мировым сведениям это самый высокий достигнутый КПД для усовершенствованных щелочных электролизеров.
Для конверсионной установки производительность 344-3440 кгН2/ч при удельных капиталовложениях 17,5 – 3,11 тыс.долл./(кгН2/ч) соответственно.
Таким образом, сравнение выполняется при одинаковой годовой производительности.
3. Результаты расчета
На рисунке ниже приведены результаты расчета на текущий период (2020г) и на перспективу 2035г.
Зависимости 1 и 2 показывают себестоимость получения водорода электролизом воды с потреблением электроэнергии от АЭС при учете и без учета экономического эффекта от предотвращения разгрузки АЭС, соответственно.
Зависимость 3 - метод конверсии природного газа при внутренне цене на природный газ.
Выводы
- Экономический эффект от предотвращения разгрузки АЭС в диапазоне до 50% от номинальной мощности по моим оценкам достигает до 700 миллионов рублей в год при условии ежесуточного предотвращения разгрузки станции. В пересчете на себестоимость получения водорода учет данного эффекта приводит к существенному ее снижению по сравнению с вариантом без учета данного эффекта.
- На текущий период себестоимость электролизного водорода при учете экономического эффекта от предотвращения разгрузки АЭС незначительно превышает себестоимость по методу конверсии природного газа. В перспективе очевидна конкурентоспособность электролизного водорода.
