Повідомлення про помилку

Warning: ini_set() [function.ini-set]: A session is active. You cannot change the session module's ini settings at this time in drupal_environment_initialize() (line 692 of /home/visnyk-nanu/www/includes/bootstrap.inc).

Вісник НАН України. 2015. № 11. С. 52–58.
https://doi.org/10.15407/visn2015.11.052

ХАЛАТОВ Артем Артемович
академик НАН Украины,  доктор технических наук, профессор,
заведующий отделом высокотемпературной термогазодинамики Института технической теплофизики НАН Украины

КАРП Игорь Николаевич
академик НАН Украины, доктор технических наук,
профессор, почетный директор Института газа НАН Украины

КУЦАН Юлий Григорьевич –
доктор технических наук, заместитель Председателя Общественного совета –
глава Комиссии по вопросам научно-технического развития топливно-энергетического комплекса
при Министерстве энергетики и угольной промышленности Украины

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ГАЗОТУРБОСТРОЕНИЕ: ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЭНЕРГЕТИКЕ УКРАИНЫ

Рассмотрены перспективы использования газовых турбин для покрытия базовых, пиковых и полупиковых нагрузок в энергетике Украины; проанализировано состояние газотурбинной промышленности Украины, сделано заключение о необходимости создания Государственной программы в интересах проектирования газовых турбин нового поколения. Статья подготовлена по материалам круглого стола «Энергетическое газотурбостроение в Украине: современное состояние и перспективы развития», состоявшегося 19 марта 2015 г. в Институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины.

Ключевые слова: энергетика Украины; газовая турбина; пиковые и полупиковые нагрузки.

Тепловая энергетика Украины

Сегодня основу Объединенной энергосистемы (ОЭС) Украины составляют тепловые, атомные, гидро- и гидроаккумулирующие электростанции. За три года (2011–2013 гг.) годовое производство электроэнергии в стране стабилизировалось на уровне 194–198 млрд кВт·ч, однако в 2014 г. упало до 182 млрд кВт·ч. В 2013 г. на тепловых электростанциях было выработано 49% всей выработанной электроэнергии, на атомных – 42,9%; суммарно произведено 194 млрд кВт·ч, что соответствует почти 3500 кВт·ч электроэнергии на душу населения (56-е место в мире).

Тепловая энергетика Украины создавалась в 60–70-х годах ХХ в. и сейчас почти 85% мощностей превысили проектный ресурс. Ее установленная мощность (блоки 150, 200 и 300 МВт) – около 30 ГВт (54,5%); среднегодовой коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) ТЭС Украины в 2013 г. составил только 31% (для сравнения: в мире в среднем – около 45%), что обусловлено простоями и ремонтными работами, а также консервацией устаревшего оборудования.

В настоящее время 11 энергоблоков суммарной мощностью более 2 ГВт уже отработали свыше 300 тыс. часов, что соответствует граничному сроку эксплуатации, 43 блока мощностью 10,4 ГВт эксплуатируются 250–300 тыс. часов, а 26 блоков мощностью 6,7 ГВт – 200–250 тыс. часов (0,6 ГВт – в долгосрочном ремонте и на консервации). Как известно, 200 тыс. часов наработки соответствуют также границе физического износа энергоблока [1]. В 2012 г. среднее количество аварийных остановок энергоблоков в месяц (46) было наивысшим за весь срок эксплуатации энергетического оборудования Украины.

Фактическая установленная мощность ТЭС Украины в 2012 г. снизилась до 20,3 ГВт, из которых 1,5 ГВт находились на реконструкции. До 2020 г. в Украине не планируется строительство новых энергоблоков, а лишь реконструкция действующих с продолжением срока их эксплуатации на 15–20 лет и увеличением установленной мощности на 5–10%.

Средний электрический КПД ТЭС Украины составляет 29–31%, тогда как за рубежом лучшие энергоблоки при работе в базовом режиме достигли уровня 45%. При работе на антраците удельные затраты топлива в Украине превышают 400 г у.т./1 кВт·ч электроэнергии. Наилучший показатель по затратам топлива достигнут на Змиевской ТЭС (блок № 8) – 345–385 г у.т./1 кВт·ч. В 2030 г. в Украине планируется достичь показателя 347 г у.т./1 кВт·ч, тогда как в Европе он сегодня составляет 280–320 г у.т./1 кВт·ч.

По экологии ТЭС Украины также не соответствуют европейским требованиям; их показатели составляют: твердые частицы – 400–3200 мг/нм3, диоксид серы – 600–9000 мг/нм3 и оксиды азота – 400–1600 мг/нм3. Энергетика Украины дает свыше 50% выбросов оксидов азота, более 60% оксидов серы и 30% твердых частиц. Выбросы углекислого газа от энергетики составляют около 2,2 т на человека в год.

Энергосистема Украины работает в условиях дефицита маневренных мощностей (4–5 ГВт), которые сегодня составляют только 9% от установленной мощности против минимально необходимых для стабильной работы ОЭС Украины 15–20%. Энергоблоки мощностью 100–200 МВт, которые можно было бы использовать в качестве «полупиковых» мощностей, составляют только 17% против необходимых 30–35%.

Суточная разница между максимальной и минимальной нагрузкой энергосистемы (ночной «провал») в Украине составила: зимой 2012 г. – 7400 МВт, зимой 2013 г. – около 7000 МВт (см. рис.). В летний период эта разница на 35–40% меньше. Например, 02.02.2012 минимальная загрузка мощности ОЭС Украины была 24,6 млн кВт, а максимальная – рекордные 31,8 млн кВт.

В целом при базовой загрузке более 5000 часов в год объем «пиковой» нагрузки ТЭС Украины составляет 3000–4500 часов, а «полупиковой» – менее 1500 часов в год. Покрытие «пиковой» части суточного графика нагрузки в Украине на 40–50% обеспечивается агрегатами ГЭС и ГАЭС, а остальная часть – за счет работы ТЭС в маневренном режиме, что приводит к необходимости остановки в ночное время на 4–6 часов около 15 блоков осенью-зимой и 7 блоков – летом. Учитывая современное состояние тепловой энергетики Украины, ее эксплуатация в маневренном режиме усиливает сложившуюся негативную ситуацию. Частота отказов турбогенератора при работе ТЭС в маневренном режиме возрастает в 2,5–2,7 раза по сравнению с работой энергоблоков в базовом режиме. Одновременно существенно снижается его эксплуатационный ресурс.  Повний текст