| |
|
return_links(1); ?>
|
return_links(); ?>
|
|
| |
|
|
| |
Гидроатомная генерация - новое слово в энергетике
|
|
| |
Глобальный финансово-экономический кризис во всем мире стимулирует поиски путей его преодоления на основе цивилизационных структурных преобразований в отраслях реального производства, и прежде всего в самой большой системообразующей отрасли - электроэнергетике.
|
|
| |
Владимир МАРКОВ,
ведущий эксперт Ассоциации производителей и услуг для
атомной энергетики
|
|
| |
ОСОБЕННОСТИ РОССИЙСКОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ И ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ
В промышленно развитых странах современная электроэнергетика сформировалась как
бисистема (по А. Альтшуллеру), отражающая конкурентное взаимодействие автономной
и централизованной подсистем электроэнергетики.
В автономном энергетическом районе активы электроэнергетики являются долевой
собственностью муниципалитетов (местных элит, значительной части местного
населения), стимулируя капитализацию местных природных активов и основных
фондов, земельных и других природных ресурсов, нематериальных активов (патентов,
авторских прав, брэндов). Такая система обеспечивает финансовые накопления у
населения и частного сектора, гарантируя оптимальный для этого горизонт
планирования, генерируя так называемые длинные кредитные возможности (деньги)
финансовых институтов.
В бисистемной электроэнергетике по мере роста рыночного спроса происходило
становление так называемой большой (промышленной) централизованной
электроэнергетики, имеющей тренд центробежного развития, с охватом регионов и
территорий целых стран или континентов.
В отличие от промышленно развитых стран, российская электроэнергетика в прошлом
столетии развивалась как закрытая система, реализующая инерционный тренд
централизованного (центробежного) развития проекта ГОЭЛРО.
На территории европейской части страны инфраструктура централизованной
электроэнергетики ограничена магистральными сетевыми системами (ЛЭП). Более 60%
территории, где проживает 25% населения страны, находится в зоне автономной
электроэнергетики, где такие ЛЭП отсутствуют.
По этой причине значительная часть этой территории функционирует в условиях
жестких энергетических ограничений (энергомора), исключающих нормативное
обеспечение их социально-экономического развития, а основная часть ресурсного
потенциала (примерно 90%) недоступна для участия в экономическом обороте
(капитализации). Практика энергомора в данном случае генерирует нищету,
ограничивает нетто-активы российских финансовых институтов, которые не способны
обеспечивать и гарантировать инвестирование масштабных и продолжительных
проектов.
В Объединенной энергосистеме (ОЭС) европейской части страны в
теплично-благоприятных условиях газовой паузы стерилизуется любая конкуренция, а
функционирующие здесь энергопромышленные комплексы не способны воспринимать
инновации. По показателям энергоэффективности Россия занимает одно из последних
мест в мире.
ПОЛЕЗНЫЕ СИГНАЛЫ ТЕКУЩЕГО КРИЗИСА
Кризис пока затруднил реализацию высокозатратных инвестиционных проектов
госплановского механического наращивания мощности крупноблочных тепловых
(ГОЭЛРО-2) и атомных генераций (ФЦП Росатома - «атомный ренессанс»), выдвинул на
первый план задачи ресурсного и производственного обеспечения. Кроме того,
кризис остановил увеличение дефицита природного газа, который фиксировался в
2007 г. на уровне 8 млрд м3, а в 2010 г. предполагалось его увеличение до 100
млрд кубометров.
Низкоэффективная российская электроэнергетика может продолжать функционировать в
посткризисное время, продлевая газовую паузу, продолжая эксплуатировать морально
и физически изношенные паротурбинные энергоблоки. Наращивая мощности
регулирования суточных графиков нагрузки, потребляя в возрастающих количествах
самый эффективный и самый дешевый (по внутренним ценам) энергоноситель-природный
газ, - продавая при этом электроэнергию и тепло по самым высоким тарифам.
В результате экономика страны может получить тренд развития по нисходящей
спирали, затрудняющей (исключающей) ее последующий выход на более высокий
уровень эффективности, конкурентоспособности, инновационного развития.
ГЕНЕРАЦИЯ НОВЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ
В промышленно развитых странах резервы мощности, надежность регулирования
графиков нагрузки, нормативное качество электроэнергии по частоте и напряжению,
синхронизация работы ОЭС обеспечиваются маневренными быстродействующими ГЭС и
ГАЭС, нормативная доля которых должна составлять не менее 15-25 процентов.
Их ресурсный потенциал для насосного аккумулирования - избыточная выработка и
мощность крупноблочных тепловых и атомных генераций в часы провалов суточных
графиков нагрузки - устойчиво возрастает, что делает возможным и необходимым
ежегодно сооружать по 3- 5 млн кВт на ГАЭС. В электроэнергетике промышленно
развитых стран в настоящее время эксплуатируется 433 ГАЭС суммарной мощностью
131 млн киловатт.
В США работа АЭС неявно оснащается сопровождающими ГАЭС, которые в некоторых
случаях сооружаются с АЭС на одной строительной площадке. Правда, за истекшие
четверть века (после чернобыльской аварии) здесь не построили ни одного нового
атомного блока.
Основное внимание было уделено инновационному увеличению коэффициента
использования установленной мощности (КИУМ) 106 действующих атомных блоков
суммарной мощностью 98,8 млн киловатт. В результате за этот период годовая
выработка АЭС США увеличилась с 280 до 800 млрд кВтч (почти в 3 раза).
Одновременно годовое потребление в энергетике природного газа в США
(дегазификация) снизилось на 20%.
В прошлом столетии в нашей стране доля маневренной мощности ГЭС в структуре
установленной мощности ОЭС европейской части страны не превышала 7% и постоянно
сокращалась по мере наращивания суммарной мощности крупноблочных ТЭС и АЭС,
уступая регулирование графиков нагрузки расточительным и неманевренным тепловым
блокам. Для наращивания маневренной мощности в бывшем СССР была принята
«Программа строительства гидравлических и гидроаккумулирующих электростанций на
1981-1990 годы». Планировалось сооружение в европейской части страны
гидроаккумулирующего энергопромышленного комплекса. В короткие сроки
предусматривалось сооружение 16-18 ГАЭС общей мощностью 20-35 млн кВт. Пока по
этой программе в России, уже в текущем столетии, было завершено строительство За
горской ГАЭС мощностью 1,2 млн кВт, а в Литве - Кайшядорской ГАЭС, мощность
которой 1,6 млн киловатт.
Атомная энергетика в бывшем СССР, а также в США и других ядерных странах
развивается и используется в первую очередь в качестве технологии наработки
оружейного плутония (плутониевые заводы), энергетическая составляющая считается
полезным дополнением этого процесса.
Для преодоления текущего кризиса, в рамках новой парадигмы мирового
экономического роста no waste (без отходов) и осуществления декарбонизации
(дегазификации) производства энергии, разработана настоящая Концепция
инновационного развития российской электроэнергетики (ОЭС европейской части
страны).
Концепция объединяет конкурентные преимущества технологии гидроаккумулирования с
традиционными технологиями атомной электроэнергетики. Предлагается объединить
технологии атомной энергетики в новую разновидность - гидроатомную генерацию, -
которая должна занять доминирующие позиции, реализуя дегазификацию производства
электроэнергии и мощности, открывая возможность эволюционного вытеснения из
топливного баланса ископаемых энергоносителей.
Ожидаемый инновационный результат гидроатомной генерации - расширение
ассортимента и повышение ликвидности товарного производства: кроме выработки
базисной электроэнергии организуется и увеличивается выработка пиковой
электроэнергии, маневренной быстродействующей гидравлической мощности и попутно
очищенной воды, накопленной в бассейнах ГАЭС и прудах-охладителях АЭС.
СМЕНА ПОКОЛЕНИЙ
Гидроатомную генерацию первого поколения предлагается создать, используя
авторскую (инноваторскую) разработку «Гидроузел в карьере». Эта разработка, так
же как другое изобретение - «Гидроатомный модуль в карьере», - представляют
собой новый инновационно-интеллектуальный продукт, способный к правовой защите в
качестве пакета патентов на изобретение, полезную модель и промышленный образец,
претендующих на приоритет федерального или конвенциальногоуровня (Парижская,
Евразийская конвенции).
На территории ОЭС европейской части страны предварительно выявлено более 200
техногенных топогеологических конструкций (ТТК) на месте открытой разработки
полезных ископаемых. По статическим напорам между топогеологическими
поверхностями отвала и донной части карьера такие конструкции пригодны для
размещения ГАЭС-ТТК, суммарный гидроэнергетический потенциал которых оценивается
в 230 млн киловатт.
Годовая выработка действующих АЭС в часы провала нагрузки обеспечивает насосное
аккумулирование сетевых ГАЭС-ТТК, что позволяет вырабатывать пиковую мощность в
турбинном режиме в объеме 18 млн кВт, удваивая имеющуюся на территории ОЭС
европейской части страны суммарную мощность ГЭС (17,4 млн кВт).
Для строительства сетевых ГАЭС-ТТК необходимо реализовать кадровую
логистику-оптимизацию графика строительных работ, позволяющую сооружать мощности
в 1 млн кВт от фундамента до ввода в эксплуатацию за 30-40 месяцев при удельной
стоимости строительства не выше 800 долл./кВт.
Подключение ГАЭС-ТТК даст возможность увеличить КИУМ действующих АЭС на 15-25% и
полностью вытеснить регулирование нагрузки за счеттепловых станций. Это позволит
существенно понизить ежегодный «пережог» топлива, который оценивается в
эквиваленте 30-40 млрд м3 природного газа. Годовая выработка электроэнергии
действующими АЭС и ГАЭС-ТТК увеличится эквивалентно дополнительному подключению
8 млн кВт новых АЭС (оценка автора. - Прим. ред.).
В период рецессии 2009-2015 гг. требуется форсировать демонтаж устаревших и
амортизированных тепловых блоков, составляющих 25-35% действующего парка, и
приступить к их модернизации. Чтобы сократить затраты и ускорить модернизацию
или строительство новых эффективных парогазовых установок (П ГУ), целесообразно
сохранить предпочтительное потребление природного газа, в обязательном порядке
оснастить их расширительными турбодетандерами, повысить годовую выработку
электроэнергии еще на 3-5 процентов.
Годовая выработка гидроатомных генераций первого поколения позволит вытеснять из
топливно-энергетического баланса 82 млрд м3 природного газа ежегодно.
Параметры энергоклиматической программы ЕС в приложении к стабилизации
производства гидроатомной генерации первого поколения в ОЭС европейской части
страны в 2020 году оцениваются следующим образом: 30% - 40% - 50%(*) (рамочные
авторские оценки. - Прим. ред.).
Гидроатомную генерацию второго поколения предлагается создать, используя
авторскую (инноваторскую) разработку- изобретение «Гидроатомный модуль в
карьере». Гидроатомная генерация второго поколения - конструкционное и
технико-технологическое объединение в виде гидроатомного модуля (ГАМ),
включающего АЭС и ГАЭС на общей техногенной строительной площадке, в карьере на
месте завершенной открытой разработки полезного ископаемого.
Начиная с 2030 г. гидроатомная генерация второго поколения будет вырабатывать
53% годового производства электроэнергии, включая 98 млн кВт мощности АЭС и 83
млн кВт - ГАЭС-ТТК.
В европейской части страны, в глубоких и сверхглубоких карьерах, имеющих
статические напоры от 300 до 600 м, предусматривается поэтапное наращивание
установленной мощности ГАМ за счет сооружения Федеральных гидроатомных
энергетических комплексов (ФГАЭК - по аналогии с Hydro-Quebec).
В зоне автономной электроэнергетики автономные мини-ГАМ с энергоблоками типа
Hyperion Power Module мощностью 25 МВт будут использоваться в качестве кластеров
развития изолированных энергетических районов, стимулируя освоение
нетрадиционных энергоресурсов - ветровых, солнечных, геотермальных и других
источников.
В период 2030-2040 гг. годовая выработка электроэнергии гидроатомными
генерациями второго поколения в ОЭС европейской части страны превысит 53%,
ежегодно вытесняя из топливно-энергетического баланса 370 млрд м3 природного
газа.
Энергоклиматические параметры электроэнергетики ОЭС европейской части страны в
2040 г. будут выглядеть следующим образом: 50% - 60% - 70%.
Гидроатомная генерация третьего поколения создается также на основе авторской
разработки «Гидроатомный модуль в карьере», только вместо традиционного
теплового атомного реактора в составе ГАМ используется быстрый реактор
(работающий на быстрых нейтронах).
Парадигма no waste стимулирует форсированную разработку новых инновационных
технологи и промышленной переработки ОЯТ. Для разработки линейки быстрых
реакторов по конструкции, по мощности, по видам потребляемого топлива, по
технологиям модульной заводской сборки и модульной утилизации потребуется
подготовить 50 тыс. человек высококвалифицированного и мотивированного
персонала. Использовать опыт эксплуатации быстрых реакторов БН-600, все виды
научно-производственной кооперации с General Electric, Areva, Siemens, Alstom,
Westinghouse, Toshiba и др.
В зоне автономной электроэнергетики ожидается использование малых модульных
свинцово-висмутовых быстрых реакторов (СВБР), работающих в замкнутом ядерном
топливном цикле в режиме топливного самообеспечения, мощностью от 100 до 600
МВт, реакторов проектов GNEP и INPRO, а также отечественных проектов типа БРЕСТ.
Покрывая внутренний спрос, мини-, микро-атомные блоки в автономной
электроэнергетике займут такое же важное место, как персональные компьютеры в
системах информации.
В период до 2050 г. годовая выработка электроэнергии гидроатомными генерациями
достигнет 63%, позволит увеличить дегазификацию топливной корзины на 135 млрд м3
природного газа
ЧТО В ИТОГЕ?
Гидроатомная генерация для России - это драйвер инновации, преобразующий
электроэнергетикуОЭС европейской части в открытую бисистему, обеспечивающую ее
глобальную конкурентоспособность. Преимущества электроэнергетики, обусловленные
инновационным трендом ее гидроатомного развития, предлагается использовать для
создания производственной инфраструктуры национальной инновационной системы -
НИС.
Мультипликационные и синергетические процессы, которые связываются с повышением
капитализации нематериальных и материальных свободных активов на 10-15%, по
экспертным оценкам, должны обеспечить поступление в финансовую систему длинных
денег в объеме 70-120 трлн рублей (Эксперт Ру, 2008 г.).
В 2050 г. в годовой выработке ОЭС европейской части страны эти гидроатомные
генерации будут производить 63% электроэнергии (по минимальному сценарию
МЭРТ2007 г.). Примерно 30% годовой выработки будут давать автономные ГАМ.
Суммарная мощность ГАЭС-ТТК на территории ОЭС европейской части страны достигнет
153 млн кВт, что в 8,5 раз больше, чем мощность крупнейшей в мире ГЭС Санься
(«Три ущелья») в Китае. Суммарная годовая дегазификация производства
электроэнергии и мощности гидроатомными генерациями трех поколений оценивается в
530 млрд м3 природного газа. Годовое воспроизводство воды местного стока
гидроатомными генерациями последовательно будет увеличиваться с 9 (эквивалент
естественного стока Москвы-реки) до 72 км3 (эквивалент годового стока
Аму-Дарьи).
Реализация цивилизационного тренда развития гидроатомной энергетики России
открывает перспективу организации эффективного производства и экспорта
высокотехнологичного продукта - электроэнергии, мощности и чистой воды - на
межрегиональных рынках сопредельных стран СНГ и Балтии (ЕЭС/ОЭС), государств
Западной Европы (UCTE), а также скандинавских стран (Nordel). В настоящее время
на территории Европы в этих энергосистемах эксплуатируется 969 млн кВт (ЕЭС/ОЭС
- 338; UCTE - 631), которые ежегодно производят 3630 млрд кВт «ч.
Российская гидроатомная генерация, решая проблему маневренной и резервной
мощности, позволит организовать надежную и эффективную синхронизацию
(объединение) в режиме реального времени энергосистем Восток - Запад. В
результате на территории ОЭС Европы можно было бы создать гигантский (не имеющий
аналогов) рынок для 750 млн потребителей в 37 странах.
(*) Под данной пропорцией понимаются энергоклиматические параметры Киотского
протокола, предусматривающие: снижение выбросов парниковых (углекислого)
газов/доля использования нетрадиционных (альтернативных, бестопливных)
энергоносителей (в РФ - вместе с атомным топливом)/снижение энергоемкости ВВП. К
2020 г. страны ЕС намечают довести это соотношение до уровня 20% - 20% - 20%; на
территории ОЭС европейской части России к 2020 г. параметры могут быть
следующими: 30% - 40% - 50%.
|
|
| |
|
|
| |
|
|
|
|
