Теплофикация атомной энергетики: теряем миллиарды

Одно из приоритетных направлений развития экономики России - достижение максимальной энергоэффективности источников энергии. Основой рационального пользования энергоресурсами при выработке тепла и электроэнергии является теплофикация, то есть комбинированное их производство.

 

Классическое решение теплофикации - сооружение ТЭЦ, располагаемой, как правило, вблизи от потребителя тепловой энергии. Однако во многих случаях теплоснабжение обосновывается и от удаленных ТЭЦ, и это расстояние тем дальше, чем дороже первичные энергоресурсы и больше объем передаваемой тепловой мощности.
Вопрос повышения эффективности действующих ГРЭС и АЭС за счет теплофикации стоял всегда. В 1980-х годах вопрос дальней транспортировки тепла прорабатывался известными специалистами в области теплофикации, особенно основоположником теплофикации Е.Я. Соколовым, Яковлевым и многими другими.
В работах этих авторов была обоснована эффективность транспортировки тепла на расстояние 100-150 км. Одним из подтверждений независимости от расстояния технической надежности является 25-летний опыт эксплуатации тепломагистрали протяженностью 25-27 (в разное время) км в Омске. Следующий этап освоения дальней передачи тепла начался со строительства в 1986 г. тепломагистрали протяженностью 45 км от Минской АТЭЦ. После аварии на Чернобыльской АЭС строительство Минской АЭС и этой тепломагистрали было остановлено. Поскольку актуальность этого вопроса не исчезает, сегодня строится тепломагистраль из Ангарска в Иркутск длинной 30 км.
За рубежом дальнему теплоснабжению также уделяется особое внимание. Последняя информация на эту тему: разработан и проходит согласование проект передачи тепла от АЭС Ловииза до Хельсинки протяженностью около 77 км.
В настоящее время обоснованность дальнего транспорта тепла существенно выше по сравнению с предыдущей «волной» исследований, так как:
- рост стоимости газа существенно опережает рост стоимости энергетического оборудования;
- возможно применение новейшего оборудования: реакторы типа ВВЭР, сильфонные компенсаторы для тепломагистралей, пластинчатые теплообменники, теплоизоляционные материалы, торцевые уплотнения, АСУ ТП систем транспорта позволяют снизить гидравлические и тепловые потери в тепломагистралях, повысить надежность, упростить и удешевить перевод котельных в пиковый режим;
- передача больших объемов тепла по трубам максимального диаметра позволяет снизить удельный объем инвестиций и эксплуатационных затрат;
- разработаны и обоснованы новые схемные решения транспорта тепловой энергии, позволяющие сократить расходы сетевой воды, повысить надежность системы.
Основываясь на перечисленных предпосылках, инициативная группа Невского филиала ОАО «ВНИПИэнергопром» выполнила «Технико-экономическое обоснование возможности создания системы теплоснабжения Санкт-Петербурга и Ленинградской области от Ленинградской АЭС-2».
Выбранный регион характеризуется следующими факторами: относительно близкое расположение АЭС от крупного потребителя тепловой энергии (70 км до границы города); 50% тепловой нагрузки региона обеспечивается котельными; объем потребности в тепловой энергии позволяет полезно использовать все бросовое тепло ЛАЭС-2, вытеснив на котельных только базовую нагрузку; в связи со сжиганием больших объемов углеводородов в городе напряженная экологическая обстановка; система теплоснабжения монотопливная, что обуславливает низкую энергетическую безопасность.
 
 
Описание схемы
В выбранной зоне теплоснабжения котельные переводятся в пиковый режим работы совместно с базовой теплофикационной мощностью 7240 Гкал/ч от четырех энергоблоков ЛАЭС-2.
Присоединенная нагрузка потребителей котельных с учетом перспективы - 14620 Гкал/ч. Отбор тепла от турбин снизит мощность АЭС с 4680 МВт на 1364 МВт. Для компенсации недовыработки предлагается заменить отработавшие свой ресурс паротурбинные энергоблоки ТЭЦ на ПГУ, или надстроить газовыми турбинами при достаточном запасе ресурса.
Рассмотрим одну из четырех разработанных схем передачи тепловой энергии. С целью исключения смущающего многих вопроса протяженности в этой схеме транзитная магистраль делится на два независимых контура. В результате самый протяженный гидравлически связанный участок составляет 40 км. I и II контур - контуры АЭС с реакторами ВВЭР. III контур - «Теплофикационная установка АЭС - теплообменная станция». Контур не радиоактивный, абсолютно замкнутый. При температурном графике 175/150ºС потребуется 4 двухтрубные тепломагистрали DN 1400,1600. Давление сетевой воды на выходе из теплофикационной установки ЛАЭС 25 кгс/см². Дополнительных насосных не потребуется. Контур обеспечивает возможную границу раздела ответственности и снижает единичную протяженность транзитных тепловых сетей.
IV контур - «Теплообменная станция - пиковая котельная, потребитель». Температурный график 165/50ºС. Для передачи тепла по однотрубной системе потребителям потребуется строительство трех тепломагистралей DN 1400 и дополнительные насосные станции. Принцип работы контура следующий: на теплообменную станцию (ТОНС) поступает теплоноситель III контура и через теплообменное оборудование передает тепло теплоносителю IV контура. В IV контуре: холодная вода питьевого качества (из дополнительно построенного водозабора в районе дамбы) или магистральных водоводов СПб и ЛО поступает на ТОНС. Где нагревается, проходит деаэрацию и поступает в прямую тепломагистраль. По прямой тепломагистрали в объеме горячего водоразбора теплоноситель поступает на подпитку контура котельных переводимых в пиковый режим.
 
 
Выгода от проекта
При реализации такого проекта получат выгоду потребители, в 10 раз снизится выброс пара и продувочных вод из градирен ЛАЭС-2, парниковых и токсичных газов от котельных города, также на 30% снизятся тарифы на тепло за периодом окупаемости, для потребителей, подключенных к пиковым котельным.
Правительству С.-Петербурга и Ленинградской обл. этот проект должен быть интересен по следующим причинам. Во-первых, повысится надежность теплоснабжения. На существующих котельных замещаемая базовая мощность остается в резерве. Для вновь строящихся котельных резерв мощности на котельных будет необходим, в случае отставания строительства пусковых комплексов тепломагистралей. Снижается зависимость региона от газа на 5 млрд. м³ ежегодно. Во-вторых, без дополнительных затрат перераспределяется газ на развитие перспективы. В-третьих, сокращаются капвложения на перспективные теплоисточники.
«Росатом» благодаря этому проекту более чем в два раза повысит коэффициент использования топлива АЭС и увеличит доход от реализации тепловой энергии, а также снизит негативное влияние АЭС на окружающую среду. Не стоит забывать и о возможности внедрения аналогичных систем на прочих объектах.
«Газпром» избавится от необходимости на этот объем газа разрабатывать месторождения и строить дополнительные мощности газопроводов, сохранит запасы газа на соответствующий период или увеличит отпуск на внешний рынок, приобретет дополнительный источник инвестиций.
Проведенный экономический анализ планируемой сегодня энергетики региона в сравнении с предложенной концепцией, учитывающий все дополнительные капиталовложения и эксплуатационные издержки сравниваемых систем, капиталовложения в системы топливоснабжения, генерации и распределения энергии показал, что предлагаемая система по инвестиционным издержкам обойдется примерно вдвое (а по эксплуатационным затратам в пять раз) дешевле. Даже без учета исключаемых затрат, система передачи тепловой энергии от ЛАЭС до пиковых котельных города стоимостью около 57 млрд. рублей при принятых условиях окупится за 6,7 года.
 
 
 
Предварительная реакция ведомств
Понимая важность вопроса и необходимость в дальнейшем участии широкого круга специалистов, предложение на различных стадиях проработки было направлено для рассмотрения в заинтересованные ведомства. Ниже приведена хронология обращений и суть ответов:
- в апреле 2008 г. предложение направлено на имя губернатора С.- Петербурга. Ответ получен от комитета по энергетике, его суть - технически реализация возможна, но не целесообразна, так как в предложении имеется ряд неточностей, связанных с поверхностной проработкой, влияние энергетики на экологию невелико. Получаемый эффект от внедрения проекта комитет не интересует;
- обращение в ОАО «Атомэнергопром» (март 2009 г.), ГК «Росатом» (январь 2010 г.). Суть ответов - технически реализация возможна, требует более глубокой проработки. Нецелесообразна, так как первая очередь ЛАЭС-2 в стадии строительства. Получаемый эффект от внедрения проекта не рассматривался, о возможности теплоснабжения от второй очереди не упоминается;
- в ноябре 2009 г. предложение направлено в ОАО «Газпром», в ответ получена копия ответа комитета по энергетике, без собственного рассмотрения.
На обращения в прочие организации ответ так и не получен. Однако имеющаяся информация наглядно показывает фактическое отсутствие заинтересованности различных собственников и государственных структур в экономии топливных ресурсов, улучшении экологии и тарифов на энергию.
 
Заключение
В целом по России на основе информационных данных экономия топлива за счет перевода существующей базовой нагрузки котельных на АЭС, ГРЭС и ТЭЦ может составить около 30% сжигаемого сегодня топлива. Для этого необходимы следующие шаги и законодательные документы:
- определение государственной структуры, имеющей обязанности контроля и организации независимой экспертизы технических обоснований (предложений) нового строительства и реконструкций, направленных на повышение энергоэффективности преобразования природных ресурсов в энергию;
- определение государственной структуры, имеющей права организации работ разных ведомств и собственников во имя общегосударственных интересов;
- оформление госзаказа на выполнение обоснования передачи тепловой мощности на котельные во всех регионах, расположенных на экономически обоснованном расстоянии от электрогенерирующих источников разных видов, имеющих потенциальную тепловую базовую мощность;
- при обосновании целесообразности реконструкции перевода в пиковый режим котельных, собственники котельных и базовых источников обязаны участвовать в проекте, если не могут представить альтернативный по энергоэффективности вариант;
- лимиты высвобождаемого газа должны оставаться в распоряжении региона или инициаторов реконструкции;
 
- выручка после возврата инвестиций должна относиться администрацией региона на сдерживание тарифов;
- показатели «атомщиков» на стадии выбора площадки строительства должны формироваться на основе не только схем электроснабжения, но и схем теплоснабжения регионов. Для действующих АЭС такие разработки должны быть выполнены в настоящее время.
 
Владимир Шлапаков,
независимый представитель энергетического сообщества, экс-директор невского филиала ОАО «ВНИПИэнергопром»