Прогнозная экономическая эффективность комбинирования АЭС с автономным водородным энергокомплексом

В настоящее время в Единой энергетической системе (ЕЭС) России прослеживается тенденция роста дефицита пиковых и полупиковых мощностей с одновременным ростом количества атомных станций, что потребует участия АЭС в переменной части графика электрических нагрузок. Помимо экономической необходимости поддержания коэффициента использования установленной мощности на высоком уровне, для АЭС имеются технологические ограничения маневренных характеристик. Авторами разработан подход к решению этой проблемы на основе комбинирования с экологически чистым энергоисточником – автономным водородным комплексом, включающим в себя тепловые аккумуляторы и дополнительную многофункциональную маломощную паротурбинную установку. Разработанный энергокомплекс может также обеспечить надежное резервирование электроснабжения потребителей собственных нужд АЭС на случай полного обесточивания станции. Проведена оценка технико-экономических параметров основного оборудования автономного водородного комплекса, необходимого для комбинирования с двухблочной АЭС с ВВЭР-1000. На базе оценки инфляционных показателей экономики РФ за последние 11 лет определены три варианта динамики стоимости топлива и тарифных ставок на электроэнергию (мощность), а также размера эксплуатационных затрат, включая амортизационные отчисления в основное оборудование, с учетом действующих принципов формирования цен. В результате получены значения накопленного чистого дисконтированного дохода в зависимости от соотношения стоимости полупикового и внепикового тарифа на электроэнергию при различном показателе инфляции. Учтен положительный экономический эффект от снижения риска повреждения активной зоны реактора, замещения строительства ГТУ как маневренного источника электроэнергии в энергосистеме и увеличения дохода федерального бюджета РФ от экономии природного газа. Определены экономические условия конкурентоспособности предлагаемого подхода к повышению маневренности и безопасности АЭС. Наибольшая экономическая эффективность достигается при максимальной прогнозируемой инфляции, что связано с максимальной нормой дисконтирования и высоким темпом роста тарифов на электроэнергию. Снижение риска повреждения активной зоны позволяет обеспечить конкурентоспособность предлагаемого подхода во всех рассматриваемых вариантах инфляции и соотношения тарифов на электроэнергию

1. Шпильрайн, Э.Э. Введение в водородную энергетику / Э.Э. Шпильрайн, С.П. Малышенко, Г.Г. Кулешов. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 264с.

2. Ristinen, R.A. Energy and the Environment / R.A. Ristinen, J.J. Kraushaar. – NY: John Wiley & Sons, 1999. – 384 p.

3. Пономарев-Степной, Н.Н. Атомно-водородная энергетика. Системные аспекты и ключевые проблемы. Монография. / Н.Н. Пономарев-Степной, А.Я. Столяревский, В.П. Пахомов. – М.: Энергоатомиздат, 2008. – 108 с.

4. Малышенко, С.П. Исследования и разработки ОИВТ РАН в области технологий водородной энергетики / С.П. Малышенко // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2011. – № 3 (95). – С. 10–34.

5. Ericson, D.M. Probablistic safety ansessment reaches maturity / D.M. Ericson // Nuclear Engineering International. – 1989. – Vol. 34. – Is. 422. – P. 66–69.

6. Saban, J. Large diesel generators for nuclear power stations and processing industry / J. Saban, D. Zaharija-Tiska, Z. Strbuncelj // Koncar journal. – 1988. – Vol. 1. – P. 41–47.

7. The Safety of Nuclear Power: Strategy for the Future. – Vienna: IAEA, 1991. – 272 p.

8. Tanaka, T. Development of next generation PWR (APWR+). Examination of Natural Circulation and Heat Removal by Steam Generator / T. Tanaka [et al.] // Proc. of the 6th International Conference on Nuclear Thermal Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-6). – 2004. – Vol. 36. – Is. 41. – P. 183–188.

9. Oikawa, H. Safety System Improvement for the Next Generation BWR / H. Oikawa [et al.] // Proc. Fifth Internal Conference on Nuclear Engineering (ICONE-5). – 1997. – Vol. 2538. – P. 123–131.

10. Vijayan, P. Safety features in nuclear power plants to eliminate the need of emergency planning in public domain / P. Vijayan [et al.] // Academy Proceedings in Engineering Sciences. – 2013. – Vol. 38. – Is. 5. – P. 925–943.

11. Aminov, R.Z. Comparison and analysis of resi-dual heat removal systems of reactors in station blackout accidents / R.Z. Aminov, A.N. Egorov // Atomic Energy. – 2017. – Vol. 121. – Is. 6. – P. 402–408.

12. Aminov, R.Z. Multifunctional backup for NPP internal needs / R.Z. Aminov [et al.] // Atomic Energy. – 2017. – Vol. 121. – Is. 5. – P. 327–333.

13. Aminov, R.Z. A comprehensive analysis of emergency power supply systems at NPPs with WWER-1000 type reactors based on additional steam turbines in the context of Balakovo NPP / R.Z. Aminov, A.N. Egorov, V.E. Yurin // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series. – 2018. – Vol. 1111. – P. 012026.

14. Патент 2640409 Российская Федерация, МПК G21D 1/00 (2006.01). Способ повышения маневренности и безопасности АЭС на основе теплового и химического аккумулирования / Юрин В.Е., Егоров А.Н.; заявители и патентообладатели Егоров А.Н., Юрин В.Е. – №2017106398; заявл. 27.02.2017; опубл. 09.01.2018. Бюл. № 1.

15. Аминов, Р.З. Комбинирование водородных энергетических циклов с атомными электростанциями / Р.З. Аминов, А.Н. Байрамов. – М.: Наука, 2016. – 254 с.

16. Malyshenko, S.P. High-pressure H2/O2 – steam generators and they possible applications / S.P. Malyshenko, A.N. Gryaznov, N.I. Filatov // International Journal of Hydrogen Energy. – 2004. – Vol. 29. – P. 589–596.

17. Аминов, Р.З. Комбинирование АЭС с много-функциональными энергетическими установками / Р. З. Аминов, В. Е. Юрин, А. Н. Егоров. – М.: Наука, 2018. – 240с.

18. Касатов, А.Д. Развитие экономических методов управления интегрированными корпоративными структурами в промышленности: инвестиционный аспект. – М.: Изд. Дом «Экономическая газета», 2010. – 324 с.

19. Об оценке эффективности инвестиционных проектов: Методические рекомендации. – М.: Экономика, 2000. – 417 с.

20. Байрамов, А.Н. Эффективность интеграции АЭС с водородным энергетическим комплексом: дис. … канд. тех. наук. – Саратов, 2010. – 142 с.

21. Аминов, Р.З. Оценка удельных капиталовложений в цилиндрические ѐмкости для хранения газо-образного водорода / Р.З. Аминов, А.Н.Байрамов // Известия Высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2007. – № 5–6. – С.69–77.

22. ГОСТ СССР 9617-76. Сосуды и аппараты. Ряды диаметров. – Введ. 1978–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 1976. – 4 с.

23. Тахтамышев, А.Г. Примеры расчета стальных конструкций.– М.: Стройиздат, 1978. – 239 с.

24. Gas Turbine World Handbook. Fairfield. – Pequot Publishing Inc. – 2018. – Vol. 33. – 148 p.

25. Текущий ремонт газотурбинных установок ГТУ ст. № 6–9 СП «Майская ГРЭС» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.b2b-center.ru/market/tekushchii-remont-gazoturbinnykh-ustanovok-gtu-st-6-9-sp-maiskaia-gres/tender-784674/ – (Дата обращения: 05.04.2019).

26. Прокопенко А.Г. Стационарные, переменные и пусковые режимы энергоблоков ТЭС / А.Г. Прокопенко, И.С. Мысак. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 320 с.

27. Столяревский, А.Я. Хемотермические циклы и установки аккумулирования энергии / А.Я. Столяревский //Международный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология" (ISJAEE).– 2005. – №3 (23). – С. 45–58.

28. Средняя цена реализации газа в России [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gazprom.ru/about/marketing/europe – (Дата обращения: 05.04.2019).

29. Прогноз развития энергетики мира и России до 2040 года [Электронный ресурс]. – М.: ИНЭИ РАН – АЦ при Правительстве РФ. – 2014. – Режим доступа: https://www.eriras.ru/files/prognoz-2040.pdf – (Дата обращения: 05.04.2019).

30. Распоряжение Правительства Российской Федерации № 705-р от 18 апреля 2016 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://government.ru/docs/22720 – (Дата обращения: 05.04.2019).