№ 3
ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК ЭНЕРГЕТИКА
2014
УДК 338.46:621.311
АНАЛИЗ ПОРОГОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АТОМНЫХ СТАНЦИЙ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
© 2014 г. БИЛАШЕНКО В.П., КАЛАНТАРОВ В.Е., СМОЛЕНЦЕВ Д.О.
Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН (ИБРАЭ РАН), г. Москва
e-mail: dsmol@ibrae.ac.ru
В мире возрастает интерес к атомным станциям малой мощности(АСММ), как одному из наиболее перспективных представителей класса энергоустановок малой мощности. Технико-экономические характеристики АСММ позволят расширить сферу применений малой атомной энергетики. В то же время показатели экономической эффективности АСММ обладают высокой чувствительностью к их технико-экономическим характеристикам. Отклонения технико-экономических характеристик от базовых значений могут привести к изменению статуса сравнительной эффективности АСММ. Произведен анализ чувствительности показателей экономической эффективности АСММ к технико-экономическим характеристикам. Выбраны три проекта АСММ, находящиеся на относительно высокой стадии реализации и представляющие различные классы мощности. Для каждого проекта АСММ определены пороговые значения технико-экономических характеристик, при которых они конкурентоспособны по сравнению с доминирующими энергетическими альтернативами в целевых регионах использования.
Ключевые слова: малая энергетика, атомные станции малой мощности, экономическая эффективность, конкурентоспособность, сравнительный анализ.
ANALYSIS OF THRESHOLDS OF LOW-POWER NUCLEAR POWER PLANT PERFORMANCE CHARACTERISTICS
Bilashenko V.P., Kalantarov ^Е., Smolentsev D.O.
Nuclear Safety Institute of the Russian Academy of Sciences (IBRAE RAN), Moscow e-mail: dsmol@ibrae.ac.ru
Interest in Low-Power Nuclear Power Plants (LPNPP) as one of most promising categories of low-power electric power installations is constantly increasing worldwide. The performance characteristics of LPNPP allow extending the applicability of small nuclear power. At the same time, LPNPP cost-effectiveness indicators are highly sensitive to their performance characteristics. A deviation of performance characteristics from basic values may result in a change in the status of LPNPP comparative effectiveness. A sensitivity analysis of LPNPP economic efficiency indices to their performance characteristics was performed. Three LPNPP projects being at a relatively advanced stage of implementation and representing different power categories were selected. For each LPNPP design the thresholds of performance characteristics under which they are competitive against dominant energy alternatives in the target regions were determined.
Key words:low-power energy, low-power nuclear power plant, economic efficiency, competitiveness, comparative analysis.
Введение. Актуальность вопросов развития малой энергетики упоминается практически во всех официальных документах, регламентирующих развитие энергетики России, в т.ч. в Энергетической стратегии России на период до 2030 г. [1]. В настоящее время малая энергетика не лидирует в энергетике России и по установленной мощности, и по объему вырабатываемой электроэнергии. Данный факт, особенно в атомной энергетике, обусловлен тенденцией укрупнения единичной мощности электростанций и централизацией их применения. Общая установленная мощность малой генерации в России составляет ~10ГВт (тепловые электростанции (ТЭС), гидроэлектростанции (ГЭС) мощностью менее 25 МВт, атомные станции малой мощности (АСММ), станции на возобновляемых источниках энергии) [2]. Доля малой энергетики в общей установленной мощности генерации страны составляет ~5%. С учетом низкой эффективности использования мощностей малой генерации, связанной с режимами работы при пиках потребления электроэнергии и в качестве резервирующих мощностей, их доля в выработке электроэнергии составляет ~2,3%. Основу малой энергетики составляют ТЭС, их вклад в структуру мощности — более 90%. По данным отчета ОАО "СО ЕЭС" о функционировании энергосистемы РФ в 2012 г. [3], в отчетном году было введено 6134 МВт мощностей, из них 129 МВт (2%) приходятся на объекты малой энергетики, таким образом, продолжается тенденция слабой интеграции объектов малой генерации в национальную энергетику.
Несмотря на невысокие темпы развития малой энергетики, в мире возрастает интерес к АСММ, как одному из наиболее перспективных представителей класса энергоустановок малой мощности, в т.ч. для регионов децентрализованного энергоснабжения. В отличие от традиционной энергетики, где малой считается мощность менее 25 МВт, или возобновляемых энергоисточников, которые практически полностью являются представителями малой энергетики, Международное Агентство по Атомной Энергии (МАГАТЭ) относит к АСММ станции с реакторными установками единичной электрической мощностью менее 300 МВт.
Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2020 г. в рамках развития генерирующих мощностей электроэнергетики предусматривает возможность сооружения энергоблоков АЭС единичной мощностью 300 МВт и плавучих атомных электростанций мощностью 70 МВт [4]. Перечень модернизируемых, расширяемых и вновь сооружаемых АСММ (наименование, место размещения, тип РУ, количество блоков, установленная мощность, год ввода): 1. Северодвинская ПАТЭС, Архангельская обл., г. Северодвинск, КЛТ-40С (2), 70 МВт, 2006—2010 гг.; 2. Певекская плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС), Чукотский автономный округ, г. Певек, КЛТ-40С (2), 70 МВт, 2016-2020 гг.; 3. Приморская АЭС, Приморский край, ВБ-ЭР-300 (2), 600 МВт, 2016-2020 гг. Доля установленных мощностей указанных АСММ в прогнозируемом объеме ввода генерирующих мощностей в период до 2020 г. по базовому сценарию составляет не более 4%. Сроки ввода в эксплуатацию Северодвинской ПАТЭС не выполнены и активные работы по сооружению Приморской АЭС на базе реакторных установок ВБЭР-300 не проводятся.
Программа деятельности Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом" на долгосрочный период [5] предусматривает проведение мероприятий в части разработки и строительства АСММ с реакторными установками типа КЛТ-40С. В 2013 г. строительство головной ПАТЭС "Академик Ломоносов" перешло в завершающую стадию. Произведена погрузка парогенерирующих блоков в реакторные отсеки плавучего энергоблока, ведется монтаж электротехнического оборудования. Ожидается, что ввод в эксплуатацию ПАТЭС состоится в 2018 г., окончательным местом размещения выбран г. Певек.
На относительно высокой стадии реализации находится проект модульного энергоблока с реакторной установкой на быстрых нейтронах со свинцово-висмутовым теп-
АСММ-100 : АСММ-100 (когенерация) !
АСММ-12 ■ АСММ-12 (когенерация) \ Плавучая АСММ ; Плавучая АСММ (когенерация) ;
0
Рис. 1. Себестоимость вырабатываемой электроэнергии АСММ
лоносителем (СВБР-100). Энергетический пуск опытно-промышленного энергоблока запланирован на 2019 г.
В настоящее время существует более 20 концепций и проектов АСММ [6—8], находящихся на различных стадиях реализации. Проекты характеризуются широким диапазоном мощностей, уникальными техническими свойствами и эксплуатационными характеристиками. Технико-экономические характеристики АСММ позволят расширить сферу применений в гражданских целях малой атомной энергетики в географических районах и областях народно-хозяйственного комплекса, где технологии атомной энергетики в настоящее время не используются. Ограничением масштабов применения АСММ будет их сравнительная конкурентоспособность.
Технико-экономические характеристики АСММ. Работы по сравнительной оценке социально-экономической эффективности применения АСММ проводились и проводятся в ряде научно-исследовательских, конструкторских, инжиниринговых организаций и экспертных агентств [6, 8, 9]. В выводах этих работ отмечается, что при определенных технико-экономических параметрах АСММ могут быть конкурентоспособными в целевых районах применения по сравнению с энергетическими альтернативами. В то же время показатели экономической эффективности АСММ зависят от их технико-экономических характеристик (капиталовложения (КВ), эксплуатационные расходы и т.д.), которые изменяются в быстро меняющихся условиях рынка. Отклонения принятых для расчета технико-экономических характеристик АСММ от базовых значений впоследствии может привести к изменению статуса их сравнительной эффективности.
Для дальнейшего анализа были выбраны три проекта, находящиеся на высокой стадии реализации и представляющие различные классы АСММ: АСММ-100 мощностью 100 МВт(э), с технико-экономическими характеристиками, близкими к проекту СВБР-100; АСММ-12 мощностью 2 • 8,6 МВт(э), аналогично проекту АБВ-6М; плавучая АСММ мощностью 2 • 38,5 МВт(э), аналогично проекту ПАТЭС с РУ КЛТ-40С. На рис. 1 приведены результаты расчета удельных дисконтированных затрат (себестоимости вырабатываемой электроэнергии) для проектов АСММ при конденсационном и когенерационном режимах работы. Расчеты были выполнены посредством имитационной модели. Исходные данные представлены в табл. 1.
Текущая стоимость электроэнергии в целевых регионах использования АСММ изменяется от 1—2 до 20 руб./кВт • ч и определяется географическим положением района, набором объектов генерации и т.д. Анализ показывает, что себестоимость вырабатываемой электроэнергии для АСММ сравнима с аналогичными показателями прочих энергетических альтернатив для целевых районов (рис. 1).
Для проекта АСММ-100 режим работы станции не имеет определяющего влияния на экономические показатели. Следует отметить, что себестоимость вырабатываемой электроэнергии при незначительном снижении (на 10—20%), которое может быть реализовано при серийном производстве данного типа АСММ и использовании уже существующей инфраструктуры замещаемых АЭС большой мощности, является конку-
□ Макс
□ Мин
4 6 8 руб./кВт ■ ч
Основные технико-экономические характеристики проектов АСММ
Наименование характеристики, ед. изм. АСММ-100 АСММ-12 Плавучая АСММ
Количество реакторных установок, шт 1—6 (модульная 2 2
компоновка)
Мощность тепловая, МВт 280 38 150
Мощность э
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.