Газета 'Промышленные ведомости'
Главная Подшивка Подписка Редакция Партнерство Форум
«ПВ» , 0  -  cодержание номера 

Почему не внедряется экологически чистая
и топливосберегающая атомная теплофикация?

Виталий Болдырев, к.т.н., заслуженный энергетик РФ

                                                «Строгость российских законов
                                                смягчается необязательностью их исполнения»
                                                                           М. Е. Салтыков-Щедрин
 
 
Первый заместитель генерального директора концерна «Росэнергоатом» Э. Ю.  Смелов в своём интервью, опубликованном в журнале «Росэнергоатом РЭА» (№ 2, февраль 2011 г.), говоря о  развитии экономики концерна, указал на необходимость существенного увеличения  продаж тепловой энергии, вырабатываемой АЭС. Действительно, отечественная атомная отрасль располагает необходимыми техническими средствами для масштабного вытеснения потребляемого органического топлива ядерным. Однако ощутимых сдвигов во внедрении атомной теплофикации в системах теплоснабжения страны не происходит. Почему?
 
Известно, что сжигание органического топлива при раздельном производстве электрической энергии на электростанциях и тепловой энергии в водогрейных котельных менее эффективно, чем при их комбинированной выработке на теплоэлектроцентралях. Сказанное справедливо и при использовании ядерного топлива для производства электрической энергии с одновременным производством тепловой. Поэтому для экономии углеводородного топлива и уменьшения теплового загрязнения окружающей среды целесообразно строить атомные электростанции с комбинированной выработкой электрической и тепловой энергией.
 
Для покрытия пиковых сезонных тепловых нагрузок в дополнение к теплоэлектроцентралям на органическом топливе используют пиковые водогрейные котельные на газе или мазуте, что экономически выгодно. При использовании ядерного топлива для теплофикации  в силу высокой капиталоемкости атомных котельных для покрытия пиковых сезонных тепловых нагрузок также выгоднее использовать пиковые котельные на органическом топливе.
 
 Атомная теплофикация для теплоснабжения потребителей уже сегодня технически возможна и реализуется на основе нерегулируемых отборов пара из турбин действующих в стране атомных конденсационных электростанций (АКЭС). В европейской части страны на близлежащих к АКЭС территориях «атомным» теплом можно обеспечивать до 85% годовой потребности в тепле этих территорий, покрывая сезонные пиковые потребности котельными на органическом топливе.
Однако имеющийся потенциал почти не используется, хотя, по оценкам, с его помощью можно сберегать ежегодно до 3 млрд. м3 природного газа.  При этом уменьшатся и выбросы АКЭС в окружающую среду тепловой энергии и пара, которые образуются  в результате испарения отработанной воды из прудов-охладителей и градирен, куда она поступает для охлаждения.
 
При отпуске тепла от ядерных энергоисточников, в том числе путем нерегулируемых отборов пара от АКЭС, предъявляются специальные требования к защите теплоносителя в системе теплоснабжения от радиоактивных продуктов. Для этого тепло от реакторного теплоносителя отводится через промежуточную греющую среду. Подогрев теплоносителей – промежуточного и в системе теплоснабжения потребителей – проводится только через герметичные теплопередающие поверхности. В случае аварийного попадания радиоактивных веществ в сетевой теплоноситель происходит немедленное автоматическое отключение теплосети от сетевого теплообменника (бойлера), который должен находиться на территории станции.  
 
Отпуск тепла от АКЭС осуществляется сейчас в соответствии с перечисленными требованиями по обеспечению радиационной безопасности сетевого теплоносителя. Независимо от тепловой схемы АКЭС (одно- или двухконтурная), нагретая на нужды теплоснабжения сетевая вода циркулирует только в третьем по отношению к активной зоне реактора контуре.
 
Как отмечалось, использование тепла действующих АКЭС для нужд теплоснабжения сегодня далеко от возможного. Сложившаяся практика их строительства и эксплуатации показала, что если вопросы теплоснабжения самих АКЭС решаются при проектировании станции, то присоединение к ним внешних потребителей зачастую задерживается на неопределенный срок из-за отсутствия теплосетей. В результате сложилась парадоксальная ситуация: при наличии больших потенциальных возможностей по отпуску тепла действующими АКЭС,  для теплоснабжения близлежащих поселков и городов используется в больших объемах дефицитное органическое топливо.
 
До 1984 г. отпуск тепловой энергии внешним потребителям в хозяйственной деятельности АКЭС вообще не планировался, а в 2010 г. отпуск тепла всеми АКЭС ОАО «Концерн Росэнергоатом» составил всего 2908 тыс. Гкал. Реальную ситуацию на  АКЭС с отбором на них для внеплощадочных потребителей тепловой энергии можно увидеть по данным, приведенным  в таблице.
Ниже приводятся ориентировочные расчеты возможного увеличения   отпускаемого в системы теплоснабжения тепла от действующих АКЭС с оценками возможного сокращения антропогенных выбросов углекислого газа при замещении природного газа ядерным топливом.
 
 
Балаковская АЭС  - в эксплуатации находится 4 энергоблока с реакторами ВВЭР-1000. Суммарная расчетная мощность всех теплофикационных установок (ТФУ) составляет 800 Гкал/ч. При использовании указанной мощности 5100 часов в году отпуск тепловой энергии составит 4080 тыс. Гкал в год. При этом годовое замещение потребления природного газа составит 566,2 млн. м3, сокращение атмосферных выбросов СО2 - 1060 тыс. т/год.
 
Белоярская АЭС - в эксплуатации находится один энергоблок с реактором БН-600. Установленная мощность ТФУ - 230 Гкал/ч. При использовании указанной мощности 6000 часов в году отпуск тепловой энергии составит 1380 тыс. Гкал в год. При этом годовое замещение потребления природного газа составит 191,5 млн. м3, сокращение атмосферных выбросов СО2 - 358,8 тыс. т/год.
 
Билибинская АЭС - в эксплуатации находится 4 энергоблока с реакторами ЭГП-6. Установленная мощность ТФУ - 80 Гкал/ч. При использовании указанной мощности 7000 часов в году отпуск тепловой энергии составит 560 тыс. Гкал в год. При этом годовое замещение потребления природного газа составит 77,7 млн. м3, сокращение атмосферных выбросов СО2 - 145,6 тыс. т/год.
 
Калининская АЭС - в эксплуатации находится 3 энергоблока с реакторами ВВЭР-1000, суммарная расчетная мощность теплофикационных установок -  600 Гкал/ч. При отборе тепловой мощности  5600 часов в год отпуск тепла составит 3360 тыс. Гкал. При этом годовое замещение потребления природного газа составит 466,3 млн. м3, сокращение атмосферных выбросов СО2 - 873,6 тыс. т/год.
 
Ленинградская АЭС - в эксплуатации находится 4 энергоблока с реакторами РБМК-1000, суммарная расчетная мощность теплофикационных установок -  600 Гкал/ч. При использовании указанной мощности 6000 час в году отпуск тепловой энергии составит 3600 тыс. Гкал в год. При этом годовое замещение потребления природного газа составит 499,6 млн. м3, сокращение атмосферных выбросов СО2  - 936 тыс. т/год.
 
Нововоронежская АЭС - в эксплуатации находятся 2 энергоблока с реакторами ВВЭР-440 и 1 энергоблок с реактором ВВЭР-1000. Общая установленная мощность теплофикационных  установок составляет 300 Гкал/ч. Использование такой мощности 5600 часов в году потенциально может обеспечить отпуск тепла в объеме 1680 тыс. Гкал в год. При этом годовое замещение потребления природного газа составит 233,2 млн. м3, сокращение атмосферных выбросов СО2  - 436,8 тыс. т/год.
 
Курская АЭС - в эксплуатации находится 4 энергоблока с реакторами РБМК-1000, суммарная расчетная мощность теплофикационных установок -  600 Гкал/ч. При использовании указанной мощности 5600 часов  в году отпуск тепловой энергии составит 3360 тыс. Гкал в год. При этом годовое замещение потребления природного газа составит 466,3 млн. м3, сокращение атмосферных выбросов СО2 - 873,6 тыс. т/год.
 
Смоленская АЭС -  в эксплуатации находится 3 энергоблока с реакторами РБМК-1000, суммарная расчетная мощность теплофикационных установок -  450 Гкал/ч. При использовании указанной мощности 5600 часов в году отпуск тепловой энергии составит 2520 тыс. Гкал в год. При этом годовое замещение потребления природного газа составит 349,8 млн. м3, сокращение атмосферных выбросов СО2 - 655,2 тыс. т/год.
 
Кольская АЭС - в эксплуатации находятся 4 энергоблока с реакторами ВВЭР-440, установленная мощность теплофикационных теплообменников  200 Гкал/ч. При использовании указанной мощности 6500 часов в году отпуск тепловой энергии составит 1300 тыс. Гкал в год. При этом годовое замещение потребления природного газа составит 180,4 млн. м3, сокращение атмосферных выбросов СО2 - 338 тыс. т/год.
 
Ростовская АЭС – в эксплуатации находится два энергоблока с реактором ВВЭР-1000, установленная мощность теплофикационных установок – 400 Гкал/ч. При выборе площадки для строительства станции предполагалось, что централизованным теплоснабжением от АЭС будут охвачены промышленные и коммунальные потребители Волгодонска. При отборе тепловой мощности 5100 часов в год (соответствует климатическим условиям  Баку) годовой отпуск тепла потребителям составит 2040 тыс. Гкал. Сокращение потребления природного газа составит 283,1 млн. м3, атмосферные выбросы СО2 сократятся на 530,6 тыс. т.
 
Итого, благодаря использованию для теплоснабжения внешних потребителей тепловой энергии только от АКЭС потребление природного газа в год может сократиться на 3 млрд. м3. Но чтобы передать такое количество тепловой энергии,  в соответствующих регионах потребуется реконструировать теплосетевое хозяйство и построить дополнительные теплосети, подключив их к АКЭС. Средства для этого могут быть получены и за счет использования механизмов Киотского протокола. При ограниченности ресурсов на развитие атомной энергетики, более полное использование тепловых мощностей АКЭС позволит увеличить замещение газа ядерным топливом.
 
В настоящее время в ОАО «ОКБМ Африкантов» сконструирована реакторная установка ВБЭР-300, которая рассматривается в качестве основной для будущих специализированных атомных теплоэлектроцентралей (АТЭЦ). Ее конструктивные решения основаны на апробированных и хорошо зарекомендовавших себя реакторах, которые были созданы для судов военно-морского флота, и проработавших без аварий уже свыше 6000 реакторолет.
 
При высокой степени заводского изготовления она не требует такой машиностроительной базы, которая необходима для сооружения традиционных атомных конденсационных электростанций с водо-водяными реакторами, и может быть реализована на других производственных мощностях. В настоящее время предприятием «Казатомпром» и российским ЗАО «Атомстройэкспорт» создано СП «Атомные станции» для строительства в Казахстане референтного энергоблока мощностью 300 МВт.
 
Представляется интересным рассмотреть ту роль, которую такие энергоблоки смогут выполнять в энергосистемах для покрытия переменной части графиков электрической нагрузки. В «ОКБМ Африкантов» разработаны модификации ВБЭР-300 в двух-, трех- и четырехпетлевом вариантах. Для дальнейшего рассмотрения примем четырехпетлевой вариант установки.
 
 В конденсационном режиме такой энергоблок будет иметь электрическую мощность 310 МВт. В теплофикационном режиме с отбором части пара для нужд теплоснабжения отпуск тепла, в зависимости от нужд потребителей, может меняться от 300 до 460 Гкал/ч. Соответственно электрическая мощность будет снижаться на 50-95 МВт, т. е. на 16-31%.  Тем самым можно будет уменьшать электрическую мощность в обмен на соответствующее увеличение отпуска тепловой энергии в систему теплоснабжения, причем без снижения тепловой мощности самой реакторной установки (900 МВт).
 
 Рассмотрение указанных возможностей обусловлено тем, что атомные энергоблоки необходимо эксплуатировать как можно большее число часов, т.е. в базисе графиков электрических нагрузок энергосистем, т.к. регулирование их мощности допустимо лишь в соответствии с регламентом работы их паропроизводительных установок. Это снижает возможности покрытия ими полупиковых и пиковых нагрузок.
 
Помимо рационального покрытия полупиковых нагрузок, при значительной доле неманевренного оборудования возникает также потребность покрытия пиковых нагрузок энергосистем в европейской части страны. Это не всегда возможно только за счет гидроэлектростанций и гидроаккумулирующих электростанций. Поэтому надо рассчитывать на вводы пиковых газотурбинных энергоустановок и использование недогруженных ГРЭС и ТЭЦ. Однако нет уверенности в том, что газоснабжающая система страны сможет полностью удовлетворить пиковые потребности электростанций в газе. Поэтому представляет интерес использования будущих АТЭЦ также и в обеспечении пиков графиков электрических нагрузок энергосистем.
 
При сооружении АТЭЦ для обеспечения требуемого теплопотребления предполагается сохранить в районе ее строительства в качестве резервных ранее сооруженные водогрейные котельные и при необходимости построить новые. В случае создания новых котельных их стоимость может войти в общие затраты строительства АТЭЦ. Допустим, тепловая мощность потребления в данном населенном пункте обеспечивается АТЭЦ только на 67% по отношению к максимальной потребляемой мощности. Тогда для АТЭЦ с двумя реакторами ВБЭР-300 суммарная мощность отбора тепла с турбин составит 920 Гкал/ч, а общая расчетная тепловая нагрузка АТЭЦ вместе с пиковой водогрейной котельной – 1380 Гкал/ч.
 
Приняв резервную тепловую мощность одного атомного энергоблока в размере 460 Гкал/ч, получим, что общая производительность пиково-резервных котельных составит 920 Гкал/ч. Поэтому даже полное прекращение отбора тепла от АТЭЦ может быть компенсировано за счет этих котельных, а электрическая нагрузка турбин АТЭЦ при этом повышается на 190 МВт. Тем самым при комбинированной выработке тепловой и электрической энергии придется учитывать и график потребления электроэнергии в энергосистеме.
 
Для  обеспечения потребителей от АТЭЦ не только электрической, но и тепловой энергией потребуется провести еще большую организационно-правовую работу.  
Президент РФ Д. А. Медведевым в конце июля 2010 г. подписал Федеральный закон «О теплоснабжении», в соответствии с которым до конца 2010 г. должны были быть утверждены все подзаконные нормативно-правовые акты, необходимые для того, чтобы закон можно было применять. Однако по состоянию на 1 марта 2011 г. пока не утверждено ни одного акта. А до конца 2011 г. должны быть утверждены схемы теплоснабжения поселений, городских округов, определенны единые теплоснабжающие организации и зоны их деятельности.
 
В законе «О теплоснабжении» сказано: «Решение органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации в области государственного регулирования цен (тарифов) об установлении тарифов на тепловую энергию на 2011 г. должны соответствовать утвержденным федеральным органом исполнительной власти в области государственного регулирования тарифов в сфере теплоснабжения… предельным (минимальным и (или) максимальным) уровням тарифов на тепловую энергию на 2011 год».
 
Однако, к примеру, в соответствии с приказом Комитета по тарифам и ценовой политике Правительства Ленинградской области № 185-п от 12.11.2010 г. тариф на тепловую энергию, отпускаемую филиалом концерна «Росэнергоатом» Ленинградской АЭС, установлен на этот год в размере 202,22 руб./Гкал. А приказом Федеральной службы по тарифам «О предельных уровнях тарифов на тепловую энергию, производимую электростанциями, осуществляющими производство в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии, на 2011 год» предельные минимальные и максимальные уровни тарифов на тепловую энергию для Ленинградской области установлены 607,37 и 637,77 руб./Гкал (без НДС) соответственно. Так 202,22 или 607,37 -  637,77 руб./Гкал?! Такая же практика тарифных «ножниц» наблюдалась и в предыдущем году (см. табл.).
 
Следует заметить, что до сих пор в практику не введены термодинамические оценки тепловой энергии, характеризующие ее потенциальные возможности превращения в электроэнергию. А они необходимы при определении затрат, учитывающих уменьшение выработки электроэнергии при отборе тепловой энергии на нужды теплоснабжения от атомной станции. При указанном выше тарифе 202,22 руб./Гкал только затраты на компенсацию недовыработки электроэнергии ЛАЭС составят около 65% тарифа (130 руб./Гкал). Спрашивается, кому нужна такая атомная теплофикация?
 
Распоряжением Правительства Российской Федерации от 30 декабря 2010 г. утверждён план первоочередных мероприятий по реализации положений Федерального закона «О теплоснабжении». Может быть в нынешнем  году будет, наконец,  внесена ясность в сложившуюся ситуацию с тарифами в атомной теплофикации?
 
Филиалы
концерна «Росэнергоатом»
Объем реализации тепловой энергии
в 2010 г.,
тыс. Гкал
Тарифы в 2010 г.
на отпускаемую тепловую энергию
от АЭС,*
руб./Гкал
Предельные минимальные и максимальные тарифы
на тепловую энергию в 2010 г.,
производимую
в режиме комбинированной выработки,**
руб./Гкал
Средний тариф в 2010 г.
на тепловую энергию
по субъекту РФ,
руб./Гкал
Использование для
внеплощадочных потребителей
гарантированной мощности
отборов
на теплофикацию
в 2010 году,
в %
Балаковская АЭС (Саратовская обл.)
54,08 160,18 458,32 - 479,86 823,37 12
Белоярская АЭС (Свердловская обл.)  241,48 171,77 417,09 - 434,54 627,24 12
Билибинская АЭС
(Чукотский АО)
167,02 1110,1 1789,17- 1815,19 2107,36 23,8
Калининская АЭС
(Тверская обл.)  
599,61 104,79 450,87 - 457,35 1105,84 11,6
Ленинградская АЭС
(Ленинградская обл.)
755,3 193,61 561,33 - 581,03 1050,82 14,3
Нововоронежская АЭС
(Воронежская обл.) 
280,98 407,07 591,56 - 598,02 1030 10,7
Курская АЭС
(Курская обл.) 7,5
395,38 143,49 430,24 - 441,56 871,45 7,5
Смоленская АЭС (Смоленская обл.)  287,63 128,39 452,5 - 456,9 1522,73 7,3
Ростовская АЭС
(Ростовская обл.) 
    0         - 495,81 - 521,85      -      0
Кольская АЭС
(Мурманская обл.)
126,15 275,43 999,17¸1254,28 2004,24 7,2
 
* Тарифы утверждены устанавливающими документами РЭК для АЭС
** Предельные минимальные и максимальные уровни тарифов, утверждены приказом ФСТ России № 217-э/3 от 22.09.2009 г.
 
Предыдущие статьи В. М. Болдырева по атомной теплофикации:
 
Дополнительный отбор тепла на действующих АЭС позволит экономить до 2 млрд. кубов газа в год. -  «Промышленные ведомости» № 11-12, ноябрь-декабрь 2006 г.
 
Атомные теплоэлектроцентрали: возможности их использования для покрытия переменной части графиков электрической нагрузки. -  «Промышленные ведомости» № 5-6, май-июнь 2007 г.
 
Энерго- и топливосберегающее централизованное теплоснабжение с использованием АЭС. -  «Промышленные ведомости» № 8-9, сентябрь-октябрь 2008 г. 
 
 Почему для коммунального теплоснабжения не востребованы атомные энергоисточники? -  «Промышленные ведомости» № 10-11, октябрь-ноябрь 2008 г.

Другие статьи номера «ПВ» , 0

Главная Подшивка Подписка Редакция Партнерство Форум
  © Промышленные ведомости  
Rambler's Top100