ОБОСНОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

​Обоснование строительства атомной электростанции (АЭС)

В ближайшее время планируется вывод из эксплуатации многих АЭС следствие износа старых мощностей. Поэтому ввод новой АЭС на 3000 МВт позволит восполнить возникающий при этом дефицит энергии.

Главным преимуществом АЭС перед любыми другими электростанциями является их практическая независимость от источников топлива, т.е. удаленности от месторождений урана и радиохимических заводов. Энергетический эквивалент ядерного топлива в миллионы раз больше, чем органического топлива, и поэтому, в отличие от угля, расходы на его перевозку ничтожны. Наконец, огромным преимуществом АЭС является ее относительная экологическая чистота. ТЭС, работающих на различных органических топливах, имеют огромные выбросы вредных веществ. Подобные выбросы на АЭС просто отсутствуют. Если ТЭС мощностью 1000 МВт потребляет в год 8 млн. т кислорода для окисления топлива, то АЭС не потребляет кислорода вообще.

Основанием для увеличения доли атомной энергетики являются:

1. Истощение запасов не возобновляемых традиционных источников энергии.
2. При увеличении стоимости органического топлива и угля.
3. Экологический фактор, обусловленный парниковым эффектом.

Введение атомной энергетики позволит осуществить диверсификацию использования топливно-энергетических ресурсов, сберечь ценные органические топливные ресурсы, прежде всего нефть и газ, для их сырьевого использования, уменьшить выбросы парниковых газов тепловых электрических станций, а также повысить экономическую эффективность топливно-энергетического комплекса [1].

Выбор основного оборудования АЭС

В соответствии с величинами электрических нагрузок и с учетом блочной схемы строительства АЭС принято два блока со следующим составом основного оборудования:

1. Реактор ВВЭР-1000;

2. Турбоустановка К-1000-60/3000 мощностью 1000 МВт.

Таким образом, мощность проектируемой АЭС - 3000 МВт.

Строительство АЭС будем сравнивать со строительством шестью блоками турбоустановок К-500-65/3000 суммарной мощностью 3000 МВт.

Расчет аварийного резерва

Рассмотрим белорусскую энергосистему. Структура мощности Белорусской энергосистемы приставлена в таблице 1 [2]:

Таблица 1

Структура мощности Белорусской энергосистемы

Мощность Лукомльской ГРЭС — 2889 МВт с восьмью блоками К-300 и ПГУ-400.

Мощность Березовской ГРЭС — 1044 МВт с двумя блоками К-160, один блок К-175 и ПГУ-400.

После введения мощности рассматриваемой К-500 или АЭС имеем 12143,4 МВт.

Значения единичной мощности каждого агрегата вычисляем по формуле (1.1):

                                                                                           (1)

где  - номинальная мощность агрегата;

       - максимальная нагрузка энергосистемы.

Единичная мощность блока К-300:

Примем q=7 %, тогда из диаграмм [3] :

.

Единичная мощность блока К-175:

Примем q=4%, тогда из диаграмм [3]:

.

Единичная мощность блока К-160:

.

Примем q=4%, тогда из диаграмм [3]:

.

Единичная мощность ТЭЦ:

Примем q=6 %, тогда из диаграмм [3]:

.

Расчет аварийного резерва для ВВЭР-1000

Единичная мощность АЭС:

Примем q=7 %, тогда из диаграмм [3]:

.

Общий аварийный резерв определяется как сумма резерва отдельных видов оборудования и определяется по формуле (1.2):

 (2)

Расчет аварийного резерва для К-500-65/3000

Единичная мощность К-500:

Примем q=8 %, тогда из диаграмм [3] :

.

Общий аварийный резерв определяется как сумма резерва отдельных видов оборудования и определяется по формуле (1.3):

 (3)

Вариант, для которого аварийный резерв получается наибольшим, требует больших капиталовложений для своего осуществления. Для АЭС с двумя блоками ВВЭР-1000 аварийный резерв получился больше. Величина дополнительных капиталовложений в вариант с повышенной величиной резерва может быть найдена по формуле (1.4):

 $.           (4)

 Расчет себестоимости электроэнергии на конденсационной электростанции (КЭС)

В данной части работы произведем расчет КЭС с четырьмя энергоблоками мощностью 500 МВт каждый. Общая установленная мощность  составляет 3000 МВт.

Число часов использования установленной мощности КЭС  принимаем:

Удельные капиталовложения для КЭС  принимаем:

Полные капиталовложения  определяются по формуле (5):

                                                                   (5)

где 1000 – коэффициент перевода МВт в кВт.

$.

Штатный коэффициент станции  равен:

Среднегодовая заработная плата  составляет:

.

Количество тепловой энергии вырабатываемой на одном блоке КЭС за час  при номинальной нагрузке 500 МВт определяем по формуле (6):

                                                                 (6)

где  - расход теплоты на холостой ход, ;

  - относительный прирост при экономической нагрузке,                                  ;

 - относительный прирост при нагрузке больше экономической,                      ;

- экономическая мощность, .

Расход топлива на один энергоблок  определяется по формуле (7):

                                                                                    (7)

где  - коэффициент полезного действия КЭС,

.

Рассчитаем себестоимость электроэнергии.

Вначале расчитываем издержки для КЭС:

1. Топливные издержки  рассчитываются по формуле (8):

,                                                  (8)

где  - количество блоков, ;

 - цена 1 тонны условного топлива, .

2. Издержки на амортизацию  рассчитываются по формуле (9):

,                                                  (9)

где - норма амортизации для КЭС, .

3. Издержки на ремонт  рассчитываются по формуле (10):

.                                                 (10)

4. Издержки на заработную плату  рассчитываются по формуле (11):

.                               (11)

5. Прочие издержки  рассчитываются по формуле (1.12):

,                                                                      (12)

.

Себестоимость электроэнергии  определяется по формуле (13):

,                                                                                           (13)

где  - сумма всех издержек, ;

- годовой отпуск электроэнергии, МВт·ч.

Годовой отпуск электроэнергии рассчитывается по формуле (14):

                                                                  (14)

где - доля собственных нужд, для КЭС .

.

Таким образом, себестоимость производства электроэнергии на выбранной КЭС составляет 9,05 ≈ 9 центов за 1 кВт·ч.

Себестоимость топливной составляющей  рассчитывается по формуле (15):

                                                          (15)

Себестоимость амортизационной составляющей  рассчитывается по формуле (16): 

                                                      (16)

Себестоимость ремонтной составляющей рассчитывается по формуле (17):

                                                           (

Себестоимость зарплатной составляющей  рассчитывается по формуле (18):

                                                    (18)

Прочие составляющие себестоимости  рассчитывается по формуле (19):

                                                 (19)

Структура себестоимости на КЭС представлена в таблице 2.

Таблица 2

Структура себестоимости на КЭС

Расчет приведенных затрат на КЭС

Приведенные затраты  рассчитываю по следующей формуле (20):

,                                                                                        (20)

где  – нормативный коэффициент эффективности, равен реальной ставке рефинансирования, .

Удельные приведенные затраты  определяются по формуле (1.21):

,                                                          (21)

.

Заключение

Было проанализировано строительство атомной станции и конденсационной примерно равной мощности. Сравнительные показатели представлены в сводной таблице технико-экономических показателей.

Из произведенных ранее расчётов можно сделать вывод, что строительство АЭС будет иметь смысл только при ставке рефинансирования меньше 8,9 %, а КЭС – меньше 17 %. КЭС окупится быстрее АЭС, всего за 16 лет. В то время как АЭС окупится только за 22 года.

Однако, как видно из таблицы, АЭС имеет меньшую себестоимость электроэнергии (0,0381 $/кВтч) по сравнению с КЭС (0,0905 $/кВтч), но намного большие капиталовложения : 17,1 млрд. $ и 4,8 млрд. $.

По проведенным расчетом более выгодным является строительство КЭС. Однако в данной курсовой работе не была учтена перспектива развития энергетики - возможное удорожание природного газа и, как следствие, более выгодные позиции для АЭС.

Список литературы:

1. Онуфриенко, С.В. Современные АЭС российского дизайна. Безопасность. Экономичность./ Онуфриенко С.В. - Санкт-Петербург, 2012. – 412 с.
2. Атомные электрические станции. Курсовое проектирование / А.В. Седнин [и др.].- Минск: Вышэйшая школа, 2010 -150 с.