Повышение маневренности АЭС с помощью аккумуляторов энергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья по теме:

Повышение маневренности АЭС с помощью аккумуляторов энергии

В.М. Боровков, А.В. Кушаков, Санкт-петербургский государственный политехнический университет

В данной статье рассматриваются варианты увеличения маневренности атомных электростанций в соответствии с энергетической стратегией России на период до 2020 года. Приводится технико-экономический расчет одного из возможных способов аккумулирования.

Ключевые слова: АЭС, САТЭ, аккумулятор энергии, маневренность АЭС.

ЭнергетическаястратегияРоссиинапериоддо2020годатребуетувеличенияэнергетическойбезопасности,энергетическойэффективности,бюджетной эффективности и экологической безопасности для существующих ивновьстроящихсяобъектовэнергетики.ВевропейскойчастиРоссиипредполагаетсятехническоеперевооружениеТЭСнагазесзамещениемпаросиловыхтурбинна парогазовыеимаксимальноеразвитиеАЭС[1].

Встратегииразвития[1]такжесчитаетсянеобходимымликвидироватьперекрестноесубсидированиеиобеспечитьдифференциациютарифоввзависимостиотсуточногоисезонногографиковпокрытиянагрузки.Данноеположение повлекло за собой введение РАО ЕЭС России отдельных тарифов наэлектроэнергиюприпиковыхнагрузкахивостальноевремя.Крометого,всентябре2006годаввелипонижающийкоэффициентотстоимостиэлектроэнергиидляэлектростанций,неучаствующихврежимеобщегопервичного регулирования частоты (ОПРЧ) сети[2].

Дляатомныхэлектростанцийтакиенововведениясущественноснижаютприбыль предприятия, так как атомный реактор имеет низкую маневренность.Выходомизсложившейсяситуацииявляетсяиспользованиеаккумуляторовэнергии, которые накапливают энергию в период низкого потребления и отдаютэнергиювпериодвысокогопотребления,чемсущественносглаживаютпикипотребленияэлектроэнергии.Крометого,установкааккумуляторовэнергиипозволитАЭСучаствоватьврежимерегулированиячастотывсети.

электростанция атомный аккумулятор

Рис. 1 - .Принцип работы аккумулятора энергии

Вкачествепримера,нарис.1нагляднопоказано,какпроисходитнакоплениеэнергииваккумуляторевовремясниженияпотребления электроэнергииииспользованиенакопленнойэнергиивовремяпиковпотребленияэлектроэнергии.Видеальномслучаемощностьвтечениисутокможетоставаться постоянной.

Внастоящейработерассмотреныспособыаккумулированиятепловойэнергии для атомного энергоблока в часы суточного минимума графика нагрузокиоцененаэффективностьтакогоаккумулированиясиспользованиембаков-аккумуляторов.

Способыаккумуляциитепловойэнергии

НаинновационномфорумеРосатома[3,4]былипредставленыразличныеспособыаккумулирования энергии:

гидроаккумулирующиестанции;

тепловыеаккумуляторы;

аккумулированиеэнергииспомощью сжатоговоздуха;

батареи;

маховики;

аккумуляторы насверхпроводниках;

суперконденсаторы;

плазмоидныеаккумуляторы.

Наиболее эффективными и не требующими больших капитальных затратбылиопределенысистемыаккумулированиятепловойэнергии(САТЭ).

На западе применение аккумуляторов тепловой энергии началось в начале20 века. Так, в 1920г. были сооружены аккумуляторы тепловой энергии в Мальме(Швеция) иМангейме (Германия). ВРоссииаккумуляторытепла используютсяна ТЭЦ для выравнивания тепловыхнагрузок.

Рассмотримпринципиальнуюсхемуаккумулирования(рис.2).

Рис. 2 - Принципиальная схема САТЭ

За основу была взята упрощенная тепловая схема атомного блока 1000 МВт.К данной схеме была добавлена система аккумулирования тепла (САТЭ), котораясостоит из бакахолодной воды (БХВ), бака горячей воды (БГВ), пароводяноготеплообменникаиарматуры.САТЭработаетвдвухрежимах,аименно:врежиме накопленияэнергииирежимеиспользованиянакопленнойэнергии.Принципдействия САТЭ заключается в следующем: в первом режиме аккумулированиетепловой энергии происходит за счет отбора пара из части низкого давления впароводяной подогреватель,гдехолодная вода из БХВнагревается в ПВТО ипоступает в БГВ, вследствие дополнительного отбора пара из проточной частитурбинывыработкамощностиуменьшается.ВрежимеиспользованиянакопленнойэнергиигорячаяводаизБГВподаетсявлиниюосновногоконденсатаинагреваетконденсат,чтопозволяетуменьшитьотборпараизпаровойтурбинынаПНДи,какследствие,увеличитьвыработку мощности.

Изтиповогосуточного графика нагрузки энергосистемы,показанного нарис.3,видно,чтопровалыпотребленияэлектроэнергиипроисходятвночнойпериод,продолжительностьюоколо8 часов.Абазовоепотреблениеэлектроэнергиисоставляетпорядка65%.Исходяизэтихданных,намибылипроведены тепловые расчеты блока 1000 МВт с применением САТЭ. На режименакопления энергии во время ночного провала холодная вода в размере 3750 м3/чнагревается в ПВТО и поступает в БГВ. По результатам теплового расчета наданномрежимемощностьблокаснижаетсяна10%посравнениюсрежимомработыблокабезиспользованияСАТЭ.Порезультатамрасчетанарежимеиспользования накопленной энергии при добавлении горячей воды в основнойконденсатвразмере1500 м3/чмощностьблокаувеличиваетсяна5%посравнениюсрежимомработы блокабез использованияСАТЭ.

Рис. 3 - Типовой суточный график нагрузки энергосистемы

Выполненные расчеты показывают, что применение САТЭ позволяет увеличить маневренность блока минимум на 15% дополнительно к маневренности атомного реактора.

Для предварительной оценки экономического эффекта от использования САТЭ использовались тарифы Московской области. По данным МосэнергосбытастоимостьночноготарифавМосковскойобластисоставляет60,145 коп/кВтч,стоимостьполупиковоготарифасоставляет85,541 коп/кВтч,астоимостьпиковоготарифасоставляет110,937коп/кВтч.Тоестьразницамеждуполупиковыминочнымтарифомсоставляет25,396коп/кВтч.

Таким образом, применение системы аккумулирования энергии (САТЭ) для блока 1000 МВт, участвующего в покрытии полупикового режима потребления мощности, за счет разницы тарифов позволяет дополнительно заработать100000 кВтх8часовх25,396= 203 168 рвсуткиилиболее6 млн. рублей в месяц.

Предварительныерасходынаустановкудополнительногооборудованияприведеныв таблице.

Таблица 1 - Стоимость установки дополнительного оборудования

Окупаемостьустановкисистемыаккумулированиятепловойэнергиинаблоке1000МВттолькозасчетразницы тарифов составит7месяцев.

Кроме того, за счет участия в регулировании мощности и первичного регулирования частоты сети можно также получить дополнительную прибыль.

Выводы

Вработепоказанапринципиальнаявозможностьреализациисистемыаккумулированиятепловойэнергии(САТЭ),котораяпотребуетустановкидополнительного оборудования, а именно: бака холодной воды (БХВ) 30 000 м3,бакагорячейводы(БГВ)30 000 м3,пароводяноготеплообменника,насосаиарматуры.

Вслучаедостижениянеравномерностисуточного графика нагрузок10%эффективностьданногомероприятияможетдостигнутьболее6 млн.рублейвмесяцприразницетарифов 25,4коп/кВт*ч.

Summary

The present article considers the options for improvement of nuclear power plantflexibility according to the Energy Strategy of Russia until 2020. The article also providestechnicaland economiccalculationforoneofthepossiblewaysofenergystorage.

Keywords:nuclear power plant, thermalenergy storage system, energystoragedevice,nuclearpowerplantflexibility.

Литература

1. Энергетическая Стратегия Россиинапериоддо2020года.

2. Постановление Правительства Российской Федерации от 31 августа 2006 г. №529 г. Москва «О совершенствовании порядка функционирования оптового рынка электрической энергии (мощности)».

3. Системааккумулированиятепловойэнергии(САТЭ)повыситконкурентоспособность АЭС в условиях суточного регулирования электрических нагрузок / К.И. Сопленков, В.М. Чаховский, А.Л. Воронин: Материалы инновационного форума РОСАТОМА.ОАО«ВНИИАЭС»,июнь2007г.

4. Наиболееэффективныеспособыаккумулированияэнергиииперспективыиспользованиятехнологииаккумулированияэнергииватомной отрасли / В.Н. Нуждин, А.А. Просвирнов: Материалы инновационного форума РОСАТОМА. ВНИИАЭС,июнь2007г.

Размещено на Allbest.ru