Выбор оптимального варианта строительства электростанции

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Выбор оптимального варианта строительства электростанции

Воронюк Д.Ю.

Введение

Постоянный рост потребности человечества в топливе и электроэнергии, а также уменьшение природных запасов органического топлива способствует развитию ядерной энергетики.

Увеличение единичной мощности реактора, унификация оборудования, совершенствование топливного цикла, частичная перегрузка топлива без остановки реактора, улучшение конструкции тепловыделяющих элементов и всей активной зоны, размещение всего радиоактивного контура в специальной камере и многие другие усовершенствования способствуют снижению стоимости электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, повышению надежности и безопасности.

Особенности экономики АЭС в основном связаны с использованием ядерного топлива:

* высокая теплотворная способность ядерного топлива приводит к тому, что АЭС потребляет весьма незначительную массу топлива, таким образом на АЭС значительно меньше затраты на транспортную доставку по сравнению с ТЭС;

* стоимость топлива, загружаемого в реактор нельзя отнести сразу на себестоимость электрической энергии, так как в активной зоне находится значительно больше топлива, чем в данный момент расходуется на производство электроэнергии, а также топливо выгорает не сразу;

* затраты на топливо АЭС покрываются из оборотных средств станции, однако стоимость ядерного топлива составляет основную часть оборотных фондов станции;

* топливная загрузка реактора в связи с большой стоимостью и длительностью ее функционирования в процессе эксплуатации относят к долговременным оборотным средствам;

* для АЭС характерны значительно большие (в 1,5 раза) капиталовложения, чем в ТЭС, что приводит к существенному увеличению фондоемкости, а также постоянной составляющей годовых затрат на производство электроэнергии на АЭС.

В данной курсовой работе производится расчет и сравнение технико-экономических показателей АЭС с двумя блоками ВВЭР-440 и КЭС с двумя блоками ПГУ-450.

1. Расчет аварийного режима

ликвидный стоимость амортизация электростанция

Рассмотрим белорусскую энергосистему.

Установленное оборудование Белорусской энергосистемы по состоянию на 01.01.2018г: 10143,4 МВт.

Таблица 1.1

Установленная мощность энергосистемы всего,		9109,06 МВт
в том числе:
- тепловые электростанции ГПО «Белэнерго»	42 ед.	8 985,1 МВт
- ГЭС/ВЭС ГПО «Белэнерго»	23 ед.	26,6 МВт
- ВЭС ГПО «Белэнерго»	1 ед.	9 МВт
- блок-станции	255 ед.	827,1 МВт

Установленная мощность энергосистемы 9109,06 МВт. После постройки рассматриваемой АЭС с 2 блоками ВВЭР-440 она составит 9989,06 МВт, а после постройки 2 блоков ПГУ-450 - 10009,06 МВт.

Мощность Лукомльской ГРЭС -- 2889 МВт с 8 блоками К-300 и ПГУ 400.

Мощность Березовской ГРЭС -- 1255 МВт с 2 блоками К-160, 1 блок К-175 и ПГУ 400.

Значения единичной мощности каждого агрегата вычисляем по формуле[1]:

где - номинальная мощность агрегата;

- максимальная нагрузка энергосистемы.

1.1 Расчет аварийного резерва для АЭС с ВВЭР-440

Единичная мощность блока К-300:

Принимаем q=6%, тогда из диаграмм [1]:

К?300=21%.

Единичная мощность блока К-160:

Принимаем q=4%, тогда из диаграмм [1]:

к?160=13%

Единичная мощность блока ПГУ-400:

Принимаем q=10%, тогда из диаграмм [1]:

пгу?400=34%.

Единичная мощность блока К-175:

Принимаем q=4%, тогда из диаграмм [1]:

к?175=12%.

Единичная мощность ТЭЦ:

Принимаем q=6%, тогда из диаграмм [1]:

ТЭЦ=14%.

Единичная мощность АЭС:

Коэффициент аварийности q=6%[1].

Величина удельного резерва определяется из номограммы [1]:

.

Общий аварийный резерв определяется как сумма резерва отдельных видов оборудования:

Расчет аварийного резерва дляПГУ-450

Единичная мощность блока К-300:

Принимаем q=6%, тогда из диаграмм [1]:

К?300=20,5%.

Единичная мощность блока К-160:

Принимаем q=4%, тогда из диаграмм [1]:

к?160=12,5%

Единичная мощность блока ПГУ-400:

Принимаем q=10%, тогда из диаграмм [1]:

пгу?400=33,5%.

Единичная мощность блока К-175:

Принимаем q=4%, тогда из диаграмм [1]:

к?175=11%.

Единичная мощность ТЭЦ:

Принимаем q=6%, тогда из диаграмм [1]:

ТЭЦ=13,5%.

Единичная мощность КЭС:

Коэффициент аварийности q=10%[1].

Величина удельного резерва определяется из номограммы [1]

.

Общий аварийный резерв определяется как сумма резерва отдельных видов оборудования:

Вариант, для которого аварийный резерв получается наибольшим, требует больших капиталовложений для своего осуществления. Для КЭС с ПГУ-450 аварийный резерв получился больше. Величина дополнительных капиталовложений в вариант с повышенной величиной резерва может быть найдена по формуле:

2. Расчет технико-экономических показателей АЭС с ВВЭР-440

2.1 Расчет себестоимости электроэнергии на АЭС с ВВЭР

АЭС состоит из 2 блоков ВВЭР-440.

Установленная мощность:

Число часов использования установленной мощности для АЭС с ВВЭР-440принимаем

Годовой отпуск электроэнергии составит:

где - мощность АЭС, - расход электроэнергии на собственные нужды.

Минимальные удельные капиталовложения для АЭС примем 4000 . Следовательно, полные капиталовложения для АЭС:

где k- удельные капиталовложения,

Штатный коэффициент для АЭС с реакторами ВВЭР примем равным:

Средняя заработная плата работника АЭС составляет 1000 $ в месяц.

Т.е.в год =1000·12=12000 $.

КПД по производству энергии для АЭС с реакторами ВВЭР-440 примем равным [1]:

Норма амортизации для АЭС:

где - срок полезного использования станции,который равен 45 лет,

где КПД по производству энергии для АЭС с реакторами ВВЭР-440[1].

Рассчитываем расход урана через глубину выгорания ядерного топлива [1]:

где - тепловая мощность, МВТ

- температура теплоносителя

Общая масса подпитки вычисляется по формуле (для обогащения 3,5%) [1]:

При обогащении урана в 3,5% стоимость 1 кг смеси, состоящей из U235 и U238, а также оболочек ТВЭЛов, составит 2010 (рассчитано методом итераций, исходя их данных [1]).

Удельный расход топлива на производство электроэнергии для АЭС:

Рассчитаем издержки для АЭС:

Топливные издержки для АЭС составят

где - общая маса подпитки для АЭС;

- цена1 кгсмеси урана U235 и U238, а также оболочек ТВЭЛов;

Издержки на амортизацию для АЭС:

где K - полные капиталовложения;

- норма амортизации;

Издержки на ремонт:



Издержки на заработную плату:

где - штатный коэффициент станции, ;

- среднегодовая заработная плата на АЭС, $;

- мощность АЭС;

Прочие издержки:

Сумма всех издержек:

Себестоимость электроэнергии:



где - годовой отпуск электроэнергии,МВт.ч;

И- сумма всех издержек.

Себестоимость топливной составляющей:

Себестоимость амортизационной составляющей:

Себестоимость ремонтной составляющей:

Себестоимость зарплатной составляющей:



Прочие составляющие себестоимости:

Таблица 2.1 - Структура себестоимости

			%
	84,88		36,6
			34,1
			17,1
			6,8
			8,5
И		4,1	100

2.2 Расчет приведенных затрат, КИУМ, фондоотдачи и рентабельности на АЭС с реакторами ВВЭР-440

Приведенные затраты рассчитываем по формуле:

где К- капиталовложения , млн. $; И - суммарные издержки, млн. $;

Ен - коэффициент эффективности (равен ставке рефинансирования).Примем Ен = 10%.

Удельные приведенные затраты расчитываются как отношение приведенных затрат к годовому отпуску электроэнергии:

Коэффициент использования установленной мощности:

где h - число часов использования установленной мощности,

Фондоотдача:

где - тариф на э/э, принимаем 0,10

Рентабельность:

2.3 Расчет NPV и IRR для АЭС с реакторами ВВЭР-440

NPV будем рассчитывать по следующей формуле:

где - капиталовложения в год строительства t, млн.$;

- прибыль в год эксплуатации t, млн.$;

- реальная ставка рефинансирования;

- время строительства станции;

- время начала эксплуатации станции;

- время полезного использования станции принимаем 45 лет.

Рассчитаем время строительства.

Ввод головного блока для АЭС с ВВЭР-440:

Время строительства:

где n - количество блоков;

- время строительства последующих блоков;

Первый энергоблок будет сдан в эксплуатацию через 4 года после начала строительства, второй - через 5 лет.

На рисунке 2.1 представлен график распределения капиталовложений по годам строительства.

Рисунок 2.1 - Распределение капиталовложений

Прибыль за год работы первого блока на полной мощности:

Прибыль за год от двух блоков :

где - тариф на электроэнергию, принимаем 0,10$/ кВт.ч.;

- годовой отпуск энергии, МВт.ч.;

,,,- соответственно издержки на топливо, заработную плату, ремонт и прочие издержки.

Прибыль за год работы первого блока на полной мощности:



Прибыль за год от двух блоков:

Ликвидная стоимость основных средств определяется по формуле:

.

Рисунок 2.2 - График изменения чистой прибыли

Cтанция будет сдана в эксплуатацию через 5 лет и принимаем .

На рисунке 2.3 представлен график зависимости NPVот времени эксплуатации.



Рисунок 2.3 - Зависимость NPVот времени

Анализируя рисунок 2.3 видно, что станция начнет приносить прибыль через 16 лет.

В таблице 2.2 приведены значения NPVв зависимости от ставки рефинансирования.

Таблица 2.2 - Зависимость NPVот ставки рефинансирования

r, %	10	12	15	17	20	23
NPV, млрд.$	1,25	0,73	0,2	-0,0039	-0,23	-0,48

На рисунке 2.4 представлен график зависимости NPVот ставки рефинансирования.



Рисунок 2.4 - Зависимость NPVот ставки рефинансирования

IRR = r, при котором NPV = f(r) = 0. Получается, что в данном случаеIRR=17%.

3. Расчет технико-экономических показателей КЭС с ПГУ-450

3.1 Расчет себестоимости электроэнергии на КЭС с ПГУ

КЭС состоит из 2 блоков ПГУ-450.

Установленная мощность:

Число часов использования установленной мощности для КЭС с ПГУ-450 принимаем равным:

Годовой отпуск электроэнергии составит:

где - мощность КЭС,

- расход электроэнергии на собственные нужды.

Минимальные удельные капиталовложения для КЭС примем 1600 . Следовательно, полные капиталовложения для КЭС:

k=1600 - удельные капиталовложения,

Штатный коэффициент для КЭС примем равным:

Средняя заработная плата работника КЭС составляет 7000$ в год.

КПД по производству энергии для КЭС с ПГУ примем равным [1]:

Норма амортизации для КЭС:

где - срок полезного использования станции,который равен 30 лет [1],

Удельный расход топлива на производство электроэнергии для КЭС:

Стоимость природного газа для расчета примем, в пересчете на условное топливо (опираясь на среднюю теплотворную способность 1000 м3 природного газа), 200 $/т у.т.

Рассчитаем издержки для КЭС:

Топливные издержки для КЭС составят

где - удельный расход топлива;

- ценатонны условного топлива;

- мощность АЭС;

- число часов использования установленной мощности;

Издержки на амортизацию для АЭС:

где K - полные капиталовложения;

- норма амортизации;

Издержки на ремонт:

Издержки на заработную плату:

где - штатный коэффициент станции, ;

- среднегодовая заработная плата на КЭС, $;

- мощность КЭС;

Прочие издержки:



Сумма всех издержек:

Себестоимость электроэнергии:

где - годовой отпуск электроэнергии, МВт.ч;

И- сумма всех издержек.

Себестоимость топливной составляющей:

Себестоимость амортизационной составляющей:



Себестоимость ремонтной составляющей:

Себестоимость зарплатной составляющей:

Прочие составляющие себестоимости:

Таблица 3.1 - Структура издержек

			%
			70,77
			15,38
			7,56
			1,54
			3,69
И			100

3.2 Расчет приведенных затрат, КИУМ, фондоотдачи и рентабельности на КЭС с ПГУ-450

Приведенные затраты рассчитываем по формуле:

где К- капиталовложения , млн. $;

И - суммарные издержки, млн. $;

Ен - коэффициент эффективности (равен ставке рефинансирования).Примем Ен = 10%.

Удельные приведенные затраты расчитываются как отношение приведенных затрат к годовому отпуску электроэнергии.

Коэффициент использования установленной мощности:

где h - число часов использования установленной мощности,

Фондоотдача:

где - тариф на э/э, принимаем 0,10

Рентабельность:

3.3 Расчет NPV и IRR для КЭС сПГУ-450

NPV будем рассчитывать по следующей формуле:

где - капиталовложения в год строительства t, млн.$;

- прибыль в год эксплуатации t, млн.$;

- реальная ставка рефинансирования;

- время строительства станции;

- время начала эксплуатации станции;

- время полезного использования станции принимаем 30 лет.

Рассчитаем время строительства.

Ввод головного блока для КЭС с ПГУ-440:

Время строительства:

где n - количество блоков;

- время строительства последующих блоков;

Первый энергоблок будет сдан в эксплуатацию через 3 года после начала строительства, второй - через 4 года.

На рисунке 3.1 представлен график распределения капиталовложений по годам строительства.

Рисунок 3.1 - Распределение капиталовложений

Прибыль за год работы первого блока на полной мощности:

Прибыль за год от двух блоков :

где - тариф на электроэнергию, принимаем 0,10$/ кВт.ч.;

- годовой отпуск энергии, МВт.ч.;

,,,- соответственно издержки на топливо, заработную плату, ремонт и прочие издержки.

Прибыль за год работы первого блока на полной мощности:

Прибыль за год от двух блоков:

Ликвидная стоимость основных средств определяется по формуле:

.



Рисунок 3.2 - График изменения чистой прибыли

Cтанция будет сдана в эксплуатацию через 4 года, принимаем.

На рисунке 3.3 представлен график зависимости NPVот времени эксплуатации.

Рисунок 3.3 - Зависимость NPV от времени

Анализируя рисунок 3.3 видно, что станция начнет приносить прибыль через 14 лет.

В таблице 3.2 приведены значения NPVв зависимости от ставки рефинансирования.

Таблица 3.2 - Зависимость NPVот ставки рефинансирования

r, %	10	15	17	20	23	25
NPV, млрд.$	0,86	0,15	0,05	0,023	-0,024	-0,086

На рисунке 3.4 представлен график зависимости NPVот ставки рефинансирования.

Рисунок 3.4 - Зависимость NPV от ставки рефинансирования

IRR = r, при котором NPV = f(r) = 0. Получается, что в данном случае IRR=22%.

4. Сводная таблица технико-экономических показателей

Таблица 4.1 - Технико-экономические показатели

Наименование показателей	Обозначение	Размерность	ВВЭР-440	ПГУ-450
Установленная мощность	N	МВт	880	900
Число часов использования установленной мощности	h	ч/год	7000	5500
Годовой отпуск энергии	Э	млн. МВт·ч	5,72	4,78
Расход э/э на собственные нужды	ДЭсн	%	7,15	3,5
Полные капиталовложения	К	млрд. $	3,52	1,44
Удельные капиталовложения	k	$/кВт	4000	1600
Штатный коэффициент	kшт	чел./МВт	1,3	0,7
Среднегодовая заработная плата	Зсг	$/год	12000	7000
Норма амортизации	На	%	2,2	3,3
КПД	?ээ	%	32	55
Удельный расход условного топлива на производство э/э	b	ун.т./кВт·ч	0,384	0,224
Обогащение топлива	-	%	3,5	-
Цена натурального топлива	Ц	$/кг	2010	0,27
Наименование показателей	Обозначение	Размерность	ВВЭР-440	ПГУ-450
Цена условного топлива	Цтут	$/ту.т.	3,9	200
Топливные издержки	Ит	млн.$/год	84,88	221,8
Издержки на амортизацию	Иа	млн.$/год	77,44	47,5
Издержки на ремонт	Ир	млн.$/год	38,7	23,8
Издержки на заработную плату	Изп	млн.$/год	15,84	4,4
Прочие издержки	Ипр	млн.$/год	19,8	11,36
Сумма всех издержек	И	млн.$/год	236,66	308,86
Себестоимость э/э	Cээ	цент./кВт•ч	4,1	6,5
Топливная составляющая себестоимости э/э	Cээт	цент./кВт•ч(%)	1,5 (36,6)	4,6 (70,77)
Амортизационная составляющая себестоимости э/э	Cээа	цент./кВт•ч(%)	1,4(34,1)	1 (15,38)
Ремонтная составляющая себестоимости э/э	Cээр	цент./кВт•ч (%)	0,7 (17,1)	0,49 (7,56)
Зарплатная составляющая себестоимости э/э	Cээзп	цент./кВт•ч (%)	0,28 (6,8)	0,1 (1,54)
Наименование показателей	Обозначение	Размерность	ВВЭР-440	ПГУ-450
Удельные приведенные затраты	Зпру	$/кВт.ч	10,3	9,5
Прочие составляющие себестоимости э/э	Cээпр	цент./кВт•ч (%)	0,35 (8,5)	0,24 (3,69)
Приведенные затраты	Зпр	млн.$	588,66	452,9
Коэффициент использования установленной мощности	КИУМ	-	0,7991	0,63
Фондоотдача	Ф0	-	0,16	0,33
Рентабельность	Р	-	0,098	0,12
Внутренняя норма доходности IRR	IRR	%	17	22
Чистая приведенная стоимость NPV (r=10 %)	NPV	млн.$	1260	860
Динамический срок окупаемости		лет	16	12

Заключение

В данной курсовой работе проводился сравнительный расчет технико-экономических показателей атомной станции с двумя блоками ВВЭР-440 мощностью 880 МВт и КЭС с двумя блоками ПГУ-450 мощностью 900 МВт.

Проведен расчет годового отпуска электроэнергии, капиталовложений при строительстве АЭС и КЭС, годовые показатели издержек и себестоимость электроэнергии. Также приведен расчет количественных и процентных составляющих себестоимости по типам издержек.

Рассчитаны такие экономические показатели, как приведенные затраты, удельные приведенные затраты, КИУМ, фондоотдача и рентабельность.

Также произведен расчет NPVи IRR, построены зависимости NPV от времени строительства и эксплуатации АЭС и КЭС, а также зависимость показателя IRR от ставки рефинансирования r.

Строительство АЭС с ВВЭР-440 целесообразно только при ставке рефинансирования 17,0% или ниже, строительство КЭС с ПГУ-450 при ставке рефинансирования 23,0% или ниже. Станция с ВВЭР-440 начнет приносить прибыль спустя 16 лет после начала строительства, а с ПГУ-450 спустя 12 лет.

Значение себистоимости электроэнергии для ВВЭР-440 составляет 4,7 , для ПГУ-450 - 6,5Приведенные затраты для АЭС с ВВЭР-440 588,66 млн.$, для КЭС с ПГУ-450-452,9млн.$.

Цена т у.т. для АЭС с ВВЭР-440 3,6 $/т у.т.; для КЭС с ПГУ-450 - 200 $/т у.т..Динамический срок окупаемости Тд для АЭС с ВВЭР-440 составил 16 лет, а для КЭС С ПГУ-450 - 12 лет. Внутренняя норма доходности для АЭС составила 17%, а для КЭС - 22%.

По результатам проведенных расчетов можно отметить, что АЭС с реакторами типа ВВЭР-440 в целом имеет лучшие экономические показатели, чем у КЭС с ПГУ-450. АЭС превосходит в аварийном резерве, себестоимости электроэнергии и чистой приведенной стоимости. Также АЭС с мощностью 880 МВт лучше вписывается в энергосистему страны. На основании этого можно считать, что строительство АЭС будет более экономически выгодным.

Литература

1. Нагорнов, В.Н. Методические указания к курсовой работе по курсу: “Экономика энергетики”/В.Н. Нагорнов. Минск, 2017.

2. Конспект лекций по курсу “Экономика ядерной энергетики и организация производства”.

3. Клименко А.В., Зорин И.М. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник/Клименко А.В., Зорин И.М. - 3-е изд. Перераб. И доп. - М.: Издательство МЭИ 2003 - 648 с.

Размещено на Allbest.ru