Паротурбінні установки для енергоблоків на основі ММР

Ціль

Розробка наукових підходів та технічних рішень із вдосконалення процесів перетворення та використання енергії в паротурбінних установках на базі ММР з визначенням шляхів удосконалення існуючого і розроблення нового основного обладнання турбіни та електрогенератора і ефективного акумулювання електроенергії. Це дає змогу створити розподілену систему малих маневрених і резервних енергоустановок

Завдання

• розроблення теплової схеми та розрахунок основних параметрів турбіни енергоблока АЕС;
• дизайн проточної частини турбіни енергоблока АЕС;
• розроблення конструктивних рішень, методів і схем побудови систем моніторингу і діагностики, що спрямовані на підвищення надійності та навантажувальної здатності електрогенераторів;
• розроблення схемного рішення побудови маневреної енергоустановки з ММР та її теплової схеми;
• дизайн проточної частини маневреної енергоустановки з ММР;
• пропозиції щодо удосконалення потужних турбоагрегатів АЕС.

Опис проєкту

Атомна енергетика України включає чотири електростанції з сумарною встановленою потужністю 13.8 ГВт, які відіграють одну з ключових ролей у Об’єднаній енергетичній системі (ОЕС) країни, а саме – забезпечують переважну частину базового навантаження в добовому циклі генерації електроенергії. На цих станціях експлуатується тринадцять енергоблоків з реакторами ВВЕР-1000 номінальної електричної потужності 1000 МВт, яка забезпечується однією турбіною 1000 МВт, і два енергоблоки з реакторами ВВЕР-440, на кожному з яких стоять по дві турбіни електричної потужності 220 МВт.

В останні роки частка річного виробництва електроенергії на вітчизняних атомних електростанціях складала близько половини від загального річного об’єму отриманої електроенергії. В нових обставинах функціонування вітчизняної енергетики під час бойових дій Україна не лише продовжує розглядати і використовувати атомну енергію, як одне з ефективних низьковуглецевих джерел, але й не відмовляється від планів її розвитку під час повоєнного відновлення і будівництва нових атомних енергоблоків.

Так, у довоєнні часи НАЕК «Енергоатом» планував збільшити до 2040 р. потужності вітчизняних АЕС до 24 ГВт за рахунок побудови 14 нових енергоблоків. При цьому угоди щодо будівництва двох нових енергоблоків на Хмельницькій АЕС, які були укладені з провідним світовим виробником ядерних реакторів Westinghouse Electric, не скасовані, а навіть більше – в липні 2022 р. підписано контракт на розробку оновленого техніко-економічного обґрунтування будівництва цих двох блоків. На атомних енергоблоках України експлуатується значна частина обладнання радянського виробництва.

При цьому переважна його частка (ядерні реактори, електрогенератори і частка турбінного обладнання) є виробництва підприємств, які зараз належать країні-агресору. Якщо сьогодні Україна не має можливості розробляти і будувати ядерні реактори і планує їх закупати у закордонного партнера (Westinghouse Electric), то для виробництва основного енергетичного обладнання другого контуру (а саме, турбіни та електрогенератора) існує достатній вітчизняний науковий, інженерний та виробничий потенціал, зокрема АТ "Українські енергетичні машини" є всесвітньо відомим виробником продукції для атомних, теплових та гідравлічних електростанцій і в своїй виробничій практиці реалізує в тому числі сучасні результати української науки, які є на рівні або перевищують світові аналоги. Аналіз інцидентів, пов'язаних з незапланованими аварійними відключеннями енергоблоків АЕС від мережі і зниженням навантаження, свідчить, що їх значна частка є наслідком недостатньої надійності електротехнічного обладнання другого контуру.

Ще однією проблемою, яка безпосередньо пов’язана з вітчизняною атомною енергетикою, є нестача в ОЕС України маневрових і резервних генеруючих потужностей.

Світова тенденція на подальше зростання генерації з відновлюваних джерел енергії (ВДЕ), які переважно є джерелами періодичної дії (сонячне випромінювання та вітер), безпосередньо пов'язана з необхідністю створення додаткових маневрених та резервних потужностей, які забезпечують сталу роботу ОЕС.

Проблема нестачі маневрених та резервних потужностей особливо загострилася після повномасштабного вторгнення, коли ворог перейшов до тактики руйнації енергетичних об’єктів України. Вочевидь, що за таких умов, нові резервні та маневрені генеруючі потужності необхідно будувати, виходячи з умови розподіленої енергетики. Це зменшить вразливість ОЕС України впродовж бойових дій і буде одним з чинників енергетичної безпеки під час після воєнного відновлення країни та в подальші роки. З урахуванням того, що будівництво нових генеруючих потужностей, які використовують викопне вуглеводневе паливо (а саме ТЕС і ТЕЦ в Україні несуть основне навантаження для балансування ОЕС), не відповідає сучасним світовим тенденціям екологічного розвитку енергетики, а в Україні взагалі не можливо реалізувати через залежність від імпорту вуглеводневого палива, в вітчизняних реаліях єдиним шляхом вирішення проблеми нестачі маневрених та резервних енергоблоків є впровадження нових технологій розподіленої генерації, перш за все енергоустановок на базі малих модульних реакторів (ММР), і акумулювання «надлишкової» електричної енергії в часи зниженого споживання з ефективним її поверненням в ОЕС в часи пікового споживання.

Разом з тим, сучасні рішення, які пропонуються на ринку щодо створення енергоустановок на базі ММР, орієнтовані лише на генерацію електроенергії без її акумулювання. Крім того, в пропонованих рішеннях розробники акцентують увагу саме на конструкцію ММР, тобто генератора теплоти, а питанням ефективного його перетворення в електроенергію (тобто розробці енергоефективного турбінного і електрогераторного обладнання саме для конкретного ММР) майже не приділяється увага.

І тому, проблема розроблення сучасних науково-технічних рішень для впровадження в вітчизняному енергомашинобудівному секторі з метою виробництва продукції для існуючих і нових енергоблоків великих АЕС і енергоустановок на базі ММР з урахуванням їх маневреності, розподіленості та акумулювання енергії є вкрай важливою і невід’ємною частиною забезпечення енергетичної безпеки України.

Галузі перспективного використання

Енергомашинобудування

Потенційні стейкхолдери

АТ "Українські енергетичні машини"

Бюджет

Необхідний обсяг інвестицій: потребує уточнення

Сума залучених інвестицій: 0M ₴

Можливість утворення нових робочих місць: потребує уточнення

Можливі джерела фінансування

Міжнародні фонди, кошти зацікавлених вітчизняних та іноземних компаній

Вебсайт

www.ipmach.kharkov.ua