Вопросы совершенствования технико-экономических характеристик перспективных АЭС с ВВЭР
Saved in:
| Published in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2007
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61333 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Вопросы совершенствования технико-экономических характеристик перспективных АЭС с ВВЭР / П.А. Кругликов, Ю.В. Смолкин, К.В. Соколов // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 111-116. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860013525215215616 |
|---|---|
| author | Кругликов, П.А. Смолкин, Ю.В. Соколов, К.В. |
| author_facet | Кругликов, П.А. Смолкин, Ю.В. Соколов, К.В. |
| citation_txt | Вопросы совершенствования технико-экономических характеристик перспективных АЭС с ВВЭР / П.А. Кругликов, Ю.В. Смолкин, К.В. Соколов // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 111-116. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| first_indexed | 2025-12-07T16:43:40Z |
| format | Article |
| fulltext |
В процессе разработки, строительства и
эксплуатации блоков ВВЭР;1000 наметились
направления по дальнейшему повышению
технико;экономических показателей АЭС с ре;
акторами этого типа.
Основными путями совершенствования теп;
ломеханической части энергоблока являются:
повышение средней температуры теплоносителя
первого контура; повышение параметров пара
второго контура; применение во втором контуре
тепловой схемы с использованием унифициро;
ванного оборудования с оптимальными парамет;
рами; увеличение срока службы основного обо;
рудования; повышение ремонтопригодности
оборудования с поэтапным внедрением систем
диагностики; обеспечение возможности работы
АЭС в полупиковом режиме регулирования
мощности и частоты в энергосистеме.
В серийной установке ВВЭР;1000 не все ука;
занные предложения могут быть реализованы.
Мировой опыт создания электростанций го;
ворит о том, что конкурентоспособность энерге;
тической установки достигается, в том числе за
счет тщательной технико;экономической опти;
мизации всех технических решений [1] Конечно,
конкурентоспособность зависит и от цен на
энергоносители. В частности, предварительная
оценка показывает, что стоимость электроэнер;
гии АЭС с ВВЭР;1000 и парогазовой установки
уравниваются при цене природного газа около
100 долл./ тыс.м3.
В сложившейся ситуации важной задачей яв;
ляется разработка перспективного конкуренто;
способного энергоблока, соответствующего со;
временному мировому техническому уровню.
Как показывает опыт разработки АЭС, основ;
ными направлениями улучшения экономичес;
ких характеристик являются:
;увеличение единичной тепловой мощности
реактора;
;оптимизация технических решений.
Для АЭС капиталовложения при прочих рав;
ных условиях могут быть представлены в виде
функции от тепловой мощности реактора:
,
где Со – коэффициент пропорциональности;
Qр – тепловая мощность реактора.
Для АЭС в диапазоне тепловых мощностей ре;
актора 2000...4300 МВт величина n = 0,6...0,8.
Отсюда следует, что удельные капиталовложения
в АЭС, а следовательно, капитальная составляющая
стоимости уменьшаются при увеличении единич;
ной мощности реактора. При увеличении мощнос;
ти реактора в 2 раза удельная стоимость АЭС может
уменьшиться на величину порядка 15...20%
Именно по этой причине единичная мощ;
ность энергоблоков АЭС возросла с 1000 МВт в
70;х годах до 1380...1450 МВт в 80;х годах(Коnvоi,
Германия; N 4 Франция) и в настоящее время до;
стигла 1600 МВт (ЕРR, совместный проект
Framatome;Siemens) [2, 3, 4]. Не случайно, при
рассмотрении предложений для АЭС ”Olkiluoto;
3” (Финляндия), среди которых были и энерго;
блоки электрической мощностью 1000МВт, был
принят вариант АЭС EPR c максимальной элек;
трической мощностью 1600 МВт.
Только за счет увеличения электрической
мощности АЭС с 1000 МВт до 1600МВт возможно
уменьшение удельных капитальных затрат на 10%.
n
рQАЭС оК С=
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7 111
УДК 621.311.25:621.643
КРУГЛИКОВ П.А.,
СМОЛКИН Ю.В., СОКОЛОВ К.В.
ОАО НПО ЦКТИ им. И.И.Ползунова
ВОПРОСЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
ТЕХНИКО)ЭКОНОМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ПЕРСПЕКТИВНЫХ АЭС с ВВЭР
Исследовательские работы по АЭС EPR про;
водились в течение длительного времени (5 лет)
на базе опыта разработки АЭС ”Konvoi” (Гер;
мания) и N 4 (Франция). При этом было разра;
ботано значительное количество принципи;
ально новых технических решений [4]. За счет
технико;экономического анализа и оптимиза;
ции принимаемых решений по тепловой схеме,
параметрам, конструкции оборудования в про;
екте EPR удалось уменьшить стоимость элект;
роэнергии на 10% по отношению к АЭС N 4
[3].
На стоимость производства электроэнергии
значительное влияние оказывает КПД нетто
АЭС, которое определяется, в основном, тепло;
вой экономичностью турбоустановки.
Можно выделить основные факторы, влияю;
щие на КПД турбоустановки:
; давление свежего пара;
; температура питательной воды;
; КПД проточных частей турбины
(ЦВД,ЦНД);
; параметры системы сепарации и промежу;
точного перегрева пара;ПСПП (разделительное
давление, влажность пара на выходе сепаратора,
число ступеней промперегрева, недогревы в сту;
пенях промперегрева, потери давления нагревае;
мого пара);
; характеристики низкопотенциальной час;
ти турбоустановки( тип и характеристики водо;
охладителя;градирни или водохранилища, рас;
ход охлаждающей воды, поверхность теплообме;
на конденсатора);
; параметры системы регенеративного по;
догрева питательной воды;
; характеристики питательного агрегата
(тип привода: турбинный или электрический,
единичная мощность).
В табл. 1 приведено усредненное влияние по;
казателей турбоустановки на ее тепловую эконо;
мичность.
Если исходить из усредненной оценки капи;
тальных затрат на АЭС с ВВЭР;1000 и стоимости
тепловой энергии АЭС , то увеличение КПД тур;
боустановки на 1% эквивалентно уменьшению
капитальных затрат на ~ 20 млн.долл.США.
При обосновании технических решений по
АЭС в качестве критерия оптимальности целесо;
образно применять величину годового экономи;
ческого эффекта, определяемого как
,
где ηнт – КПД нетто АЭС;
Сэ – стоимость отпускаемой электроэнергии;
h – число часов использования электрической
мощности;
ЗЭКСП – эксплуатационные расходы;
α – суммарный коэффициент отчислений от
капиталовложений;
КАЭС – суммарные капитальные вложения в АЭС.
Из приведенной зависимости следует, что на
выбор оптимального варианта оказывает влия;
АЭС эксплК З−эC − αhнтηгод pQЭ =
112 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
Та б л . 1 .
ние не только тепловая экономичность, но и ве;
личина капитальных затрат. В Германии, напри;
мер, принято, что технико;экономическому ана;
лизу с учетом изменения капиталовложений и
текущих затрат подлежат все мероприятия с по;
вышением КПД более, чем на 0,02%.
Оптимальное давление свежего пара и темпе;
ратура питательной воды зависят от температуры
теплоносителя реактора и конструктивного ис;
полнения парогенератора. В табл. 2 приведены
данные по параметрам теплоносителя реактора и
давлению генерируемого пара для АЭС ВВЭР;
1000, ВВЭР;1500 и зарубежных АЭС.
Потенциал возможного увеличения тепло;
вой экономичности АЭС с ВВЭР;1000 за счет
повышения давления свежего пара на 1,5 МПа
и температуры питательной воды до 230 оС
(аналогично АЭС с EPR) составляет 3,4 %, что
эквивалентно уменьшению капитальных затрат
на ~ 68 млн.долл. США.
Особенностью зарубежных АЭС является при;
менение парогенераторов с выделенным эконо;
майзерным участком. При прочих равных усло;
виях выведение экономайзерного участка в
парогенераторе позволяет увеличить давление
генерируемого пара на 0,6 МПа и соответственно
тепловую экономичность на 1,2 %.
Поскольку в существующем горизонтальном
парогенераторе АЭС с ВВЭР;1000 экономайзер;
ный участок отсутствует [5], то в этом случае тем;
пература питательной воды практически не вли;
яет на поверхность теплообмена парогенератора
и она может быть выше, чем в вертикальном па;
рогенераторе с экономайзерным участком и при;
ближаться к термодинамическому оптимуму.
Ввиду значительного влияния экономайзерного
участка на экономическую эффективность АЭС
целесообразно рассмотреть возможность его ор;
ганизации и в горизонтальном парогенераторе.
Вне зависимости от конструктивного исполне;
ния парогенератора обоснование давления гене;
рируемого пара должно выполняться с учетом из;
менения стоимости парогенератора и тепловой
экономичности турбоустановки.
Существенным ресурсом улучшения техни;
ко;экономических характеристик энергоблока
является модернизация проточной части турби;
ны. При проведении комплекса расчетных и экс;
периментальных работ по совершенствованию
проточных частей ЦВД и ЦНД, возможно повы;
шение тепловой экономичности турбоустановки
не менее, чем на 2...3%[7]. Это эквивалентно по
капитальным затратам 40...60 млн. долл. США
для одного энергоблока ВВЭР;1000. В капиталь;
ных затратах должны учитываться также инвес;
тиции на разработку нового оборудования, при
этом их необходимо относить не на один энерго;
блок в случае реализации серии унифицирован;
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7 113
Та б л . 2 .
ных АЭС. В частности, если в качестве примера
принять, что вводится 5 энергоблоков электриче;
ской мощностью 1000 МВт с интервалом 1 год, то
при норме дисконта 0, 10 допустимо предельное
увеличение затрат на турбины при повышении
КПД на 3% около 250млн. долл. США. При этих
условиях вполне приемлемыми могут быть затра;
ты на совершенствование турбины, например, на
уровне 25...50 млн.долл США. Оптимизируя техни;
ческие решения по тепловой схеме турбоустанов;
ки: схему регенеративного подогрева питательной
воды, систему ПСПП, низкопотенциальную часть
турбоустановки можно существенно улучшить
экономические характеристики АЭС с ВВЭР.
В отличие от органической энергетики на
АЭС затраты на ядерное топливо относительно
малы (~15%), а основная часть издержек в атом;
ной энергетике – сооружение и обслуживание,
которые уменьшаются с увеличением единичной
мощности реакторов и АЭС. Это делает произ;
водство электроэнергии на крупных АЭС, в частно;
сти, на энергоблоках с водоохлаждаемыми реакто;
рами ориентировочной мощностью 1500 МВт эл.,
доминирующим направлением атомной энерге;
тики. Разработка и тиражирование нового энер;
гоблока с реактором ВВЭР;1500 предполагает не
только улучшение технико;экономических ха;
рактеристик АЭС, планируемых к внедрению в
РФ, но и предпосылки для широкого использо;
вания нового конкурентоспособного блока для
зарубежных поставок.
Масштабы российских энергосистем европей;
ской части и требование конкурентоспособности
с ТЭЦ на органическом топливе обосновывают
тенденцию увеличения единичной мощности
блока, а нацеленность на мировой рынок делает
необходимым иметь для отечественного и зару;
бежного применения проект энергоблока не ус;
тупающим западным по мощности и другим по;
казателям.
При создании энергоблока с ВВЭР;1500 был
принят перспективный путь повышения темпе;
ратур первого контура до 297,6 и 330 оС соответ;
ственно на входе и выходе из реактора. Это поз;
воляет существенно повысить оптимальные
параметры II контура, влияет на структуру тепло;
вой схемы и существенно облегчает решение
проблемы с разработкой оборудования и компо;
новкой машзала. В целом, повышение парамет;
ров теплоносителя ставит широкую оптимизаци;
онную задачу по определению основных параме;
тров и структуры тепловой схемы. Разработка
профиля энергоблока является многоитерацион;
ным процессом, в котором оптимизация основ;
ных параметров блока увязывается с конкретны;
ми проработками основного и вспомогательного
оборудования. Одним из принципиальных ре;
шений, определяющим, в частности, уровень ка;
питальных вложений и компоновочных решений
по машзалу, а также профиль системы ПСПП,
является выбор скорости вращения турбоаграга;
та.
В каждом конкретном случае возможны не;
стандартные технические решения, базирующиеся
на опыте отработки новых типоразмеров послед;
ней ступени ЦНД, показателях экономичности и
надежности освоенных ЦВД и ЦНД турбин и со;
ответствующем технико;экономическом обос;
новании.
Опыт оптимизационных исследований пока;
зывает, что с учетом стоимостных показателей
мощных энергоблоков полученные на предпро;
ектной стадии даже не очень значительные выиг;
рыши по тепловой экономичности или сокраще;
нию удельных капиталовложений (до 1%)
позволяют достичь экономии, исчисляемой де;
сятками миллионов долларов.
Поэтому оптимизация характеристик таких
энергоблоков и использование всех возможнос;
тей для улучшения их технико;экономических и
эксплуатационных показателей приобретают
особое значение
Одним из существенных факторов, заметно вли;
яющих на надежность работы и экономические
показатели АЭС с ВВЭР;1500, является выбор типа
привода питательных насосов турбоустановок.
Принципиально возможные типы привода пи;
тательных насосов: электрический и турбинный.
Технико;экономическая эффективность при;
вода питательного насоса определяется: тепло;
вой экономичностью; необходимыми инвести;
циями для реализации варианта; показателями
надежности работы.
Все эти факторы должны учитываться в общем
критерии выбора оптимального варианта. Со;
гласно принятым в настоящее время методам
114 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
анализа эффективности инвестиций критерием
оптимальности могут быть, например, чистый
дисконтированный доход за определенный пери;
од времени или срок окупаемости капитальных
вложений (инвестиций).
На стадии проектирования, когда достоверно
неизвестны реальные затраты и выручки на шка;
ле времени, можно применять усредненные за
период эксплуатации критерии, отнесенные к
одному году.
При сравнении вариантов удобнее использо;
вать разность годового экономического эффекта
между вариантами. Очевидно, что если Δ Эг > 0, то
рассматриваемый вариант эффективнее базового.
Сопоставление вариантов привода питатель;
ного насоса выполнено по формуле
,
где Сэ – тариф на отпускаемую электроэнергию;
h – число часов использования установлен;
ной мощности АЭС;
– увеличение электричес;
кой мощности нетто турбоустановки;
– изменение капитальных за;
трат рассматриваемого варианта относительно
базового;
– дополнительная недовыработка
вследствие изменения надёжности питательного
агрегата;
– дополнительные издержки на обслу;
живание.
Сопоставление тепловой экономичности тур;
боустановок с турбо; и электроприводом питатель;
ных насосов показало, что вариант с турбоприво;
дом обеспечивает увеличение электрической
мощности на ≈ 2,5 МВт. В то же время при при;
нятых исходных данных по критерию экономи;
ческого эффекта, учитывающему экономичность,
надежность работы и капитальные затраты, наи;
более эффективным становится вариант с элект;
роприводом питательного насоса в соответствии
с принятой концепцией резервирования.
Для улучшения технико;экономических пока;
зателей варианта с электроприводом питатель;
ных насосов целесообразно рассмотреть возмож;
ность увеличения производительности насосов. С
точки зрения оптимального компромисса дости;
жения надежной работы системы питательной
воды и необходимыми капитальными затратами
представляется предпочтительным создание трех
питательных электронасосов (2 рабочих и 1 ре;
зервный) производительностью по 5500 м3/час
(60% номинальной производительности).
В НПО ЦКТИ проведены комплексные опти;
мизационные исследования по выбору парамет;
ров второго контура, типоразмерам и конструк;
ции оборудования, включая парогенератор и
турбоустановку, определению структуры тепло;
вой схемы. Результаты этих исследований позво;
ляют сделать вывод о чрезвычайной важности
корректного формирования технических зада;
ний на проектирование оборудования и влиянии
различных оптимизируемых параметров на об;
щую экономичность энергоблока АЭС большой
мощности. Естественно, что при создании эко;
номически эффективного энергоблока мощнос;
тью 1500 МВт необходимо проведение комплек;
са НИОКР, требующих для своего решения
соответствующих средств и времени[6].
В связи с постановкой новой задачи создания
унифицированного энергоблока электрической
мощностью 1100...1200 МВт (“АЭС;2006”) и его
серийного внедрения можно отметить следующее.
Несмотря на то, что время на разработку на;
мечаемых к вводу в ближайшие годы энергобло;
ков АЭС с ВВЭР электрической мощностью
1100...1200 МВт ограничено, тем не менее, не;
обходимо и для них провести технико;экономи;
ческое обоснование основных технических ре;
шений по турбоустановке. Это позволит
заметно улучшить экономические показатели
АЭС и повысить ее конкурентоспособность по
сравнению с другими типами электростанций.
Отечественное энергомашиностроение в состо;
янии решить технические проблемы создания
унифицированного энергоблока АЭС, обладаю;
щего улучшенными технико;экономическими
характеристиками. В частности, производствен;
ные мощности ОАО ”Силовые машины” могут
обеспечить поставку оборудования машзала,
включая турбоустановку с комплектующим теп;
ломеханическим оборудованием и электрогене;
ратором.
Вместе с тем необходимо учитывать, что макси;
мальная экономическая эффективность может
быть достигнута при создании АЭС электрической
обЗΔ
н
элWΔ
i бK K KΔ = −
нт нт нт
эл i бN N NΔ = −
н
эл обW ЗΔ − ΔэK СΔ −нт
элN aΔ −hг эЭ СΔ =
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7 115
мощностью 1500...1600 МВт при условии проведе;
ния необходимого объема расчетных, эксперимен;
тальных и технологических работ по совершенст;
вованию энергетического оборудования.
Для того чтобы приблизить показатели энер;
гоблоков АЭС с ВВЭР электрической мощнос;
тью 1100...1200 МВт к современному уровню, це;
лесообразно:
; повысить температуру теплоносителя ре;
актора;
; разработать конструкцию парогенератора
с выделенным экономайзерным участком;
; провести оптимизацию технических ре;
шений по турбоустановке и комплектующему
оборудованию.
Целесообразность проведения работ по оп;
тимизации технических решений обуслoвлива;
ется значительной экономической эффектив;
ностью этих работ и необходимостью усиления
позиций России на зарубежном энергетичес;
ком рынке.
Выводы
1. Стратегическим направлением создания
АЭС на современном техническом уровне долж;
на быть разработка энергоблока предельной
мощности ВВЭР;1500...1600 МВт.
2. Для того чтобы приблизить показатели
АЭС электрической мощностью 1100...1200 МВт
к современному техническому уровню, необхо;
димо проведение НИОКР по совершенствова;
нию реакторного и турбинного оборудования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мейер Х.И., Тумановский А.Г., Котлер В.Р.
Проект эффективного энергоблока мощностью
600 МВт на каменном угле // Электрические
станции. – 2005. – № 3. – С. 67–71.
2. Тюнин И.Б. Эволюционные и иновацион;
ные ядерные реакторы для ближайшей и отда;
ленной перспективы // Атомная техника за рубе;
жом. – 2005.–№ 1. – С. 3–10.
3. Махова В.А., Преображенская Л.Б., Куди[
нов В.В. Основные задачи и перспективы разви;
тия ядерной энергетики в ХХI веке // Энергети;
ка за рубежом. – 2002, Вып. 5. – С. 3–21.
4. Wichtmann F/ Raising steam on an unprecedent;
ed stale// Modern Power Systems Vol. 24.No 8. S. 43–46.
5. Драгунов Ю.Г., Денисов В.П., Ряскин Б.Ф.
Особенности реакторной установки – ВВЭР;
1000 для Тяньваньской АЭС // Тяжелое машино;
строение. – 2004. – № 8. – С. 10–14.
6. Драгунов Ю.Г., Лукасевич Б.И., Трунов Н.Б.,
Харченко С.А., Сотсков В.В. Парогенератор ПГВ;
1500. Новые задачи и решения // Атомная энер;
гия 2005. – Т. 99, Вып. 6. –С. 416–425.
7. Хоменок Л.А., Ремезов А.Н., Ковалев И.А. и др.
Повышение эффективности эксплуатации паро;
турбинных установок ТЭС и АЭС. СПб, 2001.
116 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61333 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:43:40Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кругликов, П.А. Смолкин, Ю.В. Соколов, К.В. 2014-04-30T16:36:48Z 2014-04-30T16:36:48Z 2007 Вопросы совершенствования технико-экономических характеристик перспективных АЭС с ВВЭР / П.А. Кругликов, Ю.В. Смолкин, К.В. Соколов // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 111-116. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61333 621.311.25:621.643 ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Вопросы совершенствования технико-экономических характеристик перспективных АЭС с ВВЭР The ways of enhance technical-economic features perspective nuclear power plants with VVER-type reactors Article published earlier |
| spellingShingle | Вопросы совершенствования технико-экономических характеристик перспективных АЭС с ВВЭР Кругликов, П.А. Смолкин, Ю.В. Соколов, К.В. |
| title | Вопросы совершенствования технико-экономических характеристик перспективных АЭС с ВВЭР |
| title_alt | The ways of enhance technical-economic features perspective nuclear power plants with VVER-type reactors |
| title_full | Вопросы совершенствования технико-экономических характеристик перспективных АЭС с ВВЭР |
| title_fullStr | Вопросы совершенствования технико-экономических характеристик перспективных АЭС с ВВЭР |
| title_full_unstemmed | Вопросы совершенствования технико-экономических характеристик перспективных АЭС с ВВЭР |
| title_short | Вопросы совершенствования технико-экономических характеристик перспективных АЭС с ВВЭР |
| title_sort | вопросы совершенствования технико-экономических характеристик перспективных аэс с ввэр |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61333 |
| work_keys_str_mv | AT kruglikovpa voprosysoveršenstvovaniâtehnikoékonomičeskihharakteristikperspektivnyhaéssvvér AT smolkinûv voprosysoveršenstvovaniâtehnikoékonomičeskihharakteristikperspektivnyhaéssvvér AT sokolovkv voprosysoveršenstvovaniâtehnikoékonomičeskihharakteristikperspektivnyhaéssvvér AT kruglikovpa thewaysofenhancetechnicaleconomicfeaturesperspectivenuclearpowerplantswithvvertypereactors AT smolkinûv thewaysofenhancetechnicaleconomicfeaturesperspectivenuclearpowerplantswithvvertypereactors AT sokolovkv thewaysofenhancetechnicaleconomicfeaturesperspectivenuclearpowerplantswithvvertypereactors |