1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теплоэнергетика
  4. № 7, 2024

Теплоэнергетика, 2024, № 7, стр. 45-53

Направления повышения тепловой эффективности АЭС с ВВЭР

Ю. Г. Сухоруков a, *, Ю. В. Смолкин a, Г. И. Казаров b, Е. Н. Кулаков a, **, Е. П. Кондуров a, А. В. Попов a

a Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова
191167 Санкт-Петербург, Атаманская ул., д. 3/6, Россия

b Концерн “Росэнергоатом”
109507 Москва, Ферганская ул., д. 25, Россия

* E-mail: Teploobmen@ckti.ru
** E-mail: KulakovEN@ckti.ru

Поступила в редакцию 29.11.2023
После доработки 10.01.2024
Принята к публикации 25.01.2024

Аннотация

Строительство и эксплуатация атомных электростанций характеризуются значительными капитальными затратами, связанными с обеспечением выполнения жестких требований по ядерной безопасности. Для обеспечения низкой расчетной стоимости электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, особенно важно увеличить их КПД, который зависит от тепловой эффективности турбоустановки. На основе критерия экономической эффективности изучены направления повышения тепловой экономичности АЭС с водо-водяными энергетическими реакторами (ВВЭР): увеличение давления свежего пара, снижение давления пара в конденсаторе, оптимизация структуры и параметров схемы II контура, совершенствование КПД проточных частей турбины. Значительные экономические потери обусловлены применением оборотной системы технического водоснабжения, предусмотренной на всех проектируемых АЭС (согласно статье 60 Водного кодекса РФ). Отмечено, что запрет на применение прямоточных систем водоснабжения противоречит мировому опыту создания АЭС. Различие в эффективности систем охлаждения двух типов наглядно продемонстрировано на примере проектных показателей Ленинградской АЭС-2 (ЛАЭС-2) и Тяньваньской АЭС (энергоблоки № 7, 8), на которых применяются идентичные реакторные установки (РУ), но разные турбоустановки и системы технического водоснабжения, что обусловливает разницу в электрической мощности (до 66 МВт). С использованием данных информационной системы PRIS (power reactor information system) по энергетическим реакторам мира и результатов расчетов турбостроительных фирм оценен уровень тепловой экономичности тихоходных турбин за рубежом, достигнутый путем комплексной оптимизации технических решений. Определены резервы увеличения экономической эффективности отечественных АЭС с ВВЭР. Отмечено, что зарубежные фирмы не прекращают работы по улучшению показателей проточной части тихоходных турбоустановок: созданы модели с длиной лопатки последней ступени 1905 мм. Согласно оценкам, суммарный экономический эффект от повышения эффективности АЭС при реализации всех перечисленных мероприятий, выраженный через допустимые дополнительные вложения, составляет 14 млрд руб., что сопоставимо со стоимостью поставки всего ключевого оборудования машинного зала энергоблока.

Ключевые слова: турбоустановка АЭС, парогенератор, температура теплоносителя, параметры пара, техническое водоснабжение, электрическая мощность, тепловая экономичность, экономическая эффективность, капитальные затраты

Список литературы

  1. Economic assessment of the long term operation of nuclear power plants: approaches and experience. Vienna: International Atomic Energy Agency, 2018. Nuclear Energy Ser. No. NP-T-3.25.

  2. Lorenczik S., Keppler J.H. Projected costs of generating electricity – 2020. OECD Nuclear Energy Agency, 2020.

  3. Cost estimating guidelines for generation IV nuclear energy systems / Economic modeling working group: W. Rasin, K. Hirao, E. Bertel, P. Berbey, R. Duffey, H. Khalil, I. Kinoshita, M.K. Lee, F.-L. Linet, K. Miller, E. Onopko, G. Rothwell, J.-L. Rouyer, R. Tarjanne, K. Williams // Generation IV nuclear energy systems, 2005.

  4. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. М.: М-во финансов; М-во эконом. развития, 1999.

  5. Харитонов В.В., Костерин Н.Н. Критерии окупаемости инвестиций в ядерную энергетику // Изв. вузов. Ядерная энергетика. 2017. № 2. С. 157–168. https://doi.org/10.26583/npe.2017.2.15

  6. Критерии оптимизации технических решений АЭС / Ю.Г. Сухоруков, П.А. Кругликов, Ю.В. Смолкин, Е.Н. Кулаков // Атомная энергия. 2021. Т. 131. Вып. 4. С. 223–227.

  7. Кулаков Е.Н., Попов А.В., Кругликов П.А. Оптимизация параметров системы поддержания температуры воды на входе парогенератора энергоблока с реактором БРЕСТ-ОД-300 // Технологии обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок. 2021. № 3 (25). С. 23–35. https://doi.org/10.52069/2414-5726_2021_3_25_23

  8. Технико-экономическая оптимизация параметров системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановок АЭС с ВВЭР / Е.Н. Кулаков, В.А. Дуб, Ю.В. Смолкин, А.Н. Коваленко // Теплоэнергетика. 2022. № 5. С. 40–48. https://doi.org/10.1134/S0040363622050022

  9. Черняховская Ю.В. Методология оценки стоимости электроэнергии от различных генерирующих источников: анализ зарубежного опыта (докл.). Росатом, 2017.

  10. Активные зоны ВВЭР. Опыт эксплуатации и перспективы развития / И.Н. Васильченко, С.А. Кушманов, В.В. Вьялицын, А.В. Туркин // Сб. трудов 7-й междунар. науч.-техн. конф. “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”. Подольск: Гидропресс, 2011.

  11. Kadak A.C. A comparison of advanced nuclear technologies. N.Y.: Columbia University, 2017.

  12. Водный кодекс Российской Федерации от 03.06.2006 № 74-ФЗ (ред. от 01.05.2022).

  13. Кольская АЭС: начало строительства Кольской АЭС-2 намечено на 2028 год / Росатом, 2021. [Электрон. ресурс.] https://rusatom-energy.ru/media/rosatom-news/kolskaya-aes-nachalo-stroitelstva-kolskoy-aes-2-namecheno-na-2028-god/

  14. Градирня реактора БРЕСТ-ОД-300 подрастает: смонтирован пятый ярус из семи. Атомная энергия, 2022. [Электрон. ресурс.] https://www.atomic-energy.ru/photo/130151

  15. Нигматулин Б.И. Методология сравнения цен товаров и услуг в разных странах, на примере стоимости электроэнергии для конечных потребителей в России и США // Изв. РАН. Энергетика. 2020. № 1. С. 50–71. https://doi.org/10.31857/S0002331020010082

  16. Повышение эффективности использования тепла конденсата пароперегревателей турбоустановок новых и действующих АЭС / Е.Н. Кулаков, В.Д. Гаев, Г.И. Казаров, Ю.Г. Сухоруков, А.В. Повов // Теплоэнергетика. 2023. № 1. С. 30–39. https://doi.org/10.56304/S0040363623010034

  17. Operating history. IAEA. Power reactor information system. [Электрон. ресурс.] https://pris.iaea.org/PRIS

  18. Сайт Shanghai Electric Power Generation Equipment. Industry status. [Электрон. ресурс.] https://www.shanghai-electric.com/group_en/c/2019-10-23/546902.shtml

  19. Roeder A. Die Endschaufel der grössten volltourigen Norm-Niederdruckturbine // Brown Boveri Mitteilungen. 1976. V. 63. P. 115–122.

  20. Гаев В.Д., Иванов С.А., Тюхтяев А.М. Современные отечественные паровые турбины мощностью свыше 1200 МВт для АЭС // Электрические станции. 2021. № 7 (1080). С. 2–8.

  21. Филиппов Г.А., Юрчевский Е.Б. Возможности повышения экономичности и надежности паровых турбин АЭС // Теплоэнергетика. 2018. № 9. С. 5–13. https://doi.org/10.1134/S0040363618090035

  22. The world nuclear industry: Status report. Paris; Budapest: A Mycle Schneider Consulting Project, 2019.

  23. Economics of nuclear power plant investment: Monte Carlo simulations of generation III/III+ investment projects / B. Wealer, S. Bauer, L. Göke, C. von Hirschhausen, C. Kemfert. DIW Berlin Discussion Paper No. 1833, 2019. https://doi.org/10.2139/ssrn.3494247

  24. Бежать как минимум вдвое быстрее // Страна Росатом. Газета атомной отрасли. 2023. № 6 (566). С. 14–15. [Электрон. ресурс.] https://strana-rosatom.ru/wp-content/uploads/2023/02/rsa_566_final_____.pdf

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теплоэнергетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал