Немно­го о элек­тро­энер­ге­ти­ке

Как в про­шлом со­труд­ник энер­ге­ти­че­ской от­рас­ли а в ны­неш­нее время ди­пло­ми­ро­ван­ный ди­ван­ный экс­перт поз­во­лю себе вы­ска­зать неко­то­рые со­об­ра­же­ния, ка­са­ю­щи­е­ся путей раз­ви­тия боль­шой энер­ге­ти­ки.

На дан­ном ре­сур­се часто вспо­ми­на­ют, что скоро уже почти вот-​вот со­всем в Рос­сии будет оте­че­ствен­ная га­зо­вая тур­би­на боль­шой мощ­но­сти. Чтобы за­ра­нее меня не за­пи­са­ли в жо­по­го­ли­ки, непо­лож­цы и все­про­паль­щи­ки, пред­ла­гаю в рам­ках дан­но­го то­пи­ка не об­суж­дать, так это или нет. Если спо­доб­люсь, на­пи­шу на эту тему от­дель­ную ста­тью.

Пред­ла­гаю об­су­дить сле­ду­ю­щий во­прос - а на­фи­га оно нам надо? Ин­те­рес на за­па­де к дан­ной тех­но­ло­гии вполне по­ня­тен - га­зо­тур­бин­ные уста­нов­ки (ГТУ) об­ла­да­ют весь­ма вы­со­кой ма­нев­рен­но­стью (из хо­лод­но­го со­сто­я­ния можно пе­рей­ти к пол­ной на­груз­ке за 5 - 10 минут). Это свой­ство ши­кар­но со­че­та­ет­ся с пре­ры­ви­стой ге­не­ра­ци­ей от воз­об­нов­ля­е­мых ис­точ­ни­ков, что в ре­зуль­та­те можно по­лу­чить ста­биль­ную си­сте­му с ми­ни­маль­ны­ми за­тра­та­ми ис­ко­па­е­мо­го топ­ли­ва. Ве­ро­ят­но, по­хо­жи­ми ха­рак­те­ри­сти­ка­ми по ма­нев­рен­но­сти об­ла­да­ет и гид­ро­ге­не­ра­ция (тут я не спец) и на­вер­ное все. Га­зо­порш­не­вые элек­тро­стан­ции очень силь­но хуже (~10...20% на­груз­ки в час можно на­бра­сы­вать), ТЭЦ, КЭС, АЭС - там во­об­ще все пе­чаль­но (за­пуск из хо­лод­но­го со­сто­я­ния - несколь­ко суток, под­дер­жа­ние в го­ря­чем ре­зер­ве - куча бес­по­лез­но из­рас­хо­до­ван­но­го топ­ли­ва). В общем, по­вы­шен­ный ин­те­рес к дан­но­му клас­су аг­ре­га­тов "там" вполне по­ня­тен. Оста­лось вы­яс­нить на­фи­га оно "тут". 

Далее прой­дем­ся по ис­поль­зо­ва­нию ГТУ в со­ста­ве ПГУ (па­ро­га­зо­вых энер­го­бло­ков). Ма­нев­рен­ность при этом силь­но стра­да­ет, но зна­чи­тель­но по­вы­ша­ет­ся КПД по элек­три­че­ству (до 55-60%) и по­яв­ля­ет­ся воз­мож­ность по­лу­че­ния прак­ти­че­ски ха­ляв­ной низ­ко­по­тен­ци­аль­ной теп­ло­вой энер­гии. Или вы­со­ко­по­тен­ци­аль­ной, но со сни­же­ни­ем элек­три­че­ско­го КПД. Но тут есть про­бле­ма, для вы­со­ко­го КПД в со­ста­ве ПГУ ГТУ долж­на иметь вы­со­кую тем­пе­ра­ту­ру газов на вы­хло­пе, что плохо со­че­та­ет­ся с вы­со­ким КПД соб­ствен­но ГТУ. Во­об­ще если к плю­сам ГТУ можно от­не­сти чрез­вы­чай­но низ­кую ма­те­ри­а­ло­ем­кость и от­но­си­тель­но невы­со­кую сто­и­мость, то в слу­чае с ПГУ это уже не ар­гу­мент. Хотя ко­неч­но ма­те­ри­а­ло­ем­кость ПГУ ниже, чем у клас­си­че­ско­го па­ро­во­го энер­го­бло­ка. Ну и су­ще­ствен­ным недо­стат­ком как ГТУ, так и ПГУ яв­ля­ет­ся необ­хо­ди­мость при­ме­не­ния вы­со­ко­ка­че­ствен­но­го до­ро­го­го топ­ли­ва (при­род­ный газ, жид­кое га­зо­тур­бин­ное топ­ли­во). В кот­лах клас­си­че­ских па­ро­вых энер­го­бло­ков можно жечь все, что горит.

Если об­ра­тить­ся к со­вет­ско­му опыту, то ГТУ в СССР тоже стро­и­ли, и для по­хо­жих задач (по­кры­тие пиков по­треб­ле­ния элек­тро­энер­гии), но как край­нюю меру с рас­чет­ным вре­ме­нем ра­бо­ты 500-1000 часов / год. Ма­нев­ри­ро­ва­ние мощ­но­стью при от­сут­ствии "зе­ле­ни" не яв­ля­ет­ся ар­хи­слож­ной за­да­чей и в клас­си­че­ских энер­го­си­сте­мах может быть осу­ществ­ле­но с по­мо­щью ГЭС, ГАЭС (гид­ро­ак­ку­му­ли­ру­ю­щих) и немно­го с по­мо­щью ТЭС и ТЭЦ.

Ма­ги­страль­ным же путем раз­ви­тия теп­ло­вой энер­ге­ти­ки во вре­ме­на СССР яв­ля­лось со­вер­шен­ство­ва­ние клас­си­че­ских па­ро­вых энер­го­бло­ков. Ос­нов­ным путем по­вы­ше­ния эко­но­мич­но­сти па­ро­во­го энер­го­бло­ка яв­ля­ет­ся по­вы­ше­ние на­чаль­ных па­ра­мет­ров пара, а точ­нее пе­ре­ход к су­пер­сверх­кри­ти­че­ским  па­ра­мет­ром пара (ССКП, ultra-​critical). Во вре­ме­на СССР (соб­ствен­но с тех пор ни­че­го не из­ме­ни­лось) на се­рий­ных энер­го­бло­ках были до­стиг­ну­ты на­чаль­ные па­ра­мет­ры 545-565 °С при дав­ле­нии 180 - 240 атм.

Про­бле­ма по­вы­ше­ния па­ра­мет­ров пара яв­ля­ет­ся в ос­нов­ном "ма­те­ри­а­ло­вед­че­ской". Тре­бо­ва­лись новые теп­ло­устой­чи­вые стали мар­тен­сит­но­го клас­са вза­мен ранее при­ме­няв­ших­ся ста­лей аусте­нит­но­го клас­са.  СССР в плане осво­е­ния ССКП был пи­о­не­ром - пер­вый в мире котел на су­пер­кри­ти­че­ские па­ра­мет­ры пара 29,4 Мпа и 600°С, из­го­тов­лен­ный “По­доль­ским ма­ши­но­стро­и­тель­ным за­во­дом”(ОАО “ЗиО”), был пущен в Рос­сии на ТЭЦ ВТИ в но­яб­ре 1949 г. Это был опыт­ный котел 60-ОП па­ро­про­из­во­ди­тель­но­стью 12 т/ч, ко­то­рый был в даль­ней­шем ре­кон­стру­и­ро­ван с пе­ре­во­дом на па­ра­мет­ры пара 29,4 МПа и 650°С при па­ро­про­из­во­ди­тель­но­сти 15 т/ч. В на­сто­я­щее время котел на­ра­бо­тал свыше 210 тыс. часов и до сих пор на­хо­дит­ся в ра­бо­то­спо­соб­ном со­сто­я­нии.На­коп­лен­ный на этом котле опыт поз­во­лил в 60-е годы из­го­то­вить на “По­доль­ском за­во­де”(ОАО “ЗиО”) котел ПК-37 про­из­во­ди­тель­но­стью 710 т/ч на су­пер­кри­ти­че­ские па­ра­мет­ры пара 29,4 МПа и 650°С для блока 1000 МВт с тур­би­ной Р-100-300 ЛМЗ, ко­то­рый был уста­нов­лен и дли­тель­но ра­бо­тал на Ка­шир­ской ГРЭС.На этом блоке была про­ве­де­на и под­твер­жде­на экс­плу­а­та­ци­он­ная на­деж­ность па­ро­пе­ре­гре­ва­тель­ных по­верх­но­стей на­гре­ва котла, а также па­ро­про­во­дов и свар­ных со­еди­не­ний из аусте­нит­ных ста­лей ЭП-184, ЭП-17 и ЭИ-695Р.Од­на­ко в даль­ней­шем ра­бо­ты в этом на­прав­ле­нии ши­ро­ко­го  раз­ви­тия у нас, к со­жа­ле­нию, мас­штаб­но не по­лу­чи­ли.

Ну и как же дело об­сто­ит сей­час? А вот на сайте ВТИ: улуч­шить... углу­бить... ушиб­шить...

А что было до этого? А то же самое - II этап   (2017-2020   годы) –осво­е­ние   се­рий­но­го   вы­пус­ка кон­ку­рен­то­спо­соб­ной   на   ми­ро­вом   рынке   энер­го­ма­ши­но­стро­и­тель­ной про­дук­ции.

Когда два­дцать лет назад я ра­бо­тал в энер­ге­ти­ке, то тоже пи­са­ли хо­ро­шие про­грам­мы с впе­чат­ля­ю­щи­ми це­ля­ми. Ста­биль­ность од­на­ко..