Підвищення маневреності енергокомплексів АЕС за рахунок модернізації системи регенерації високого тиску
Автор: Кремінський Назар Олександрович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Атомна енергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Кремінський Н.О., Мисак С.Й. (керівник). Підвищення маневреності енергокомплексів АЕС за рахунок модернізації системи регенерації високого тиску. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Розширена анотація У міру збільшення частки вироблення електроенергії на АЕС в загальному виробленні все гостріше постає питання про участь АЕС в регулюванні графіка навантажень енергосистеми. Враховуючи, що під час проектування і подальша експлуатація АЕС України здійснювались для базових режимів, то перехід на роботу на змінних режимах в умовах ВВЕР реалізується повільно і достатньо напружено. На сьогоднішній день спеціальними експериментами на ХАЕС підтверджена надійна робота ВВЕР-1000 в режимі зміни навантаження в діапазоні 100 – 75 – 100 % [1]. Хоча результат експериментів на ХАЕС є істотним прогресом в освоєнні маневрених режимів роботи АЕС з ВВЕР-1000, але енергетична система ставить більш жорсткі вимоги до розширення діапазону маневрування для АЕС. І поки вимоги енергосистеми не будуть задоволені, використання маневрених генеруючих потужностей на органічному паливі неминуче [2, 3]. Створення енергокомплексу АЕС з системою акумулювання теплової енергії є одним з перспективних рішень підвищення маневреності АЕС при збереженні коефіцієнта використання встановленої потужності на рівні базового режиму експлуатації АЕС і підвищення рівня безпеки АЕС при нештатних ситуаціях в енергосистемі. Такий проект володіє відносно низькою вартістю встановленої регулювальної потужності і терміном окупності не більше 6 років. Також є цікавими дослідження можливості комбінування ГТУ і АЕС з утилізацією теплоти відхідних газів ГТУ в паросиловій частині схеми, що дає можливість підвищити не тільки маневрені характеристики АЕС, але і економічність таких електростанцій. Об?єкт дослідження – енергокомплекс АЕС з ГТУ та системою акумулювання теплової енергії. Предмет дослідження – методичні підходи до вирішення задач розрахункового обгрунтування підвищення енергоефективності енергоблоку ВВЕР-1000 за рахунок витіснення гріючої пари верхнього ПВТ з повною компенсацією підігріву за рахунок теплоти відхідних газів ГТУ та системи акумулювання теплової енергії. Мета дослідження: підвищення надійності роботи енергоблоків ВВЕР-1000 шляхом розрахункового дослідження варіантів виконання режимів роботи і способів модернізації енергокомплексу АЕС з системою акумулювання теплової енергії в режимі добового регулювання на прикладі енергоблока ВВЕР-1000 з системою теплового акумулювання. До основних переваг системи акумулювання теплової енергії як способу маневрування відноситься: участь АЕС в добовому регулюванні графіка навантаження із збереженням базового режиму роботи реакторної установки, відносно низька вартість порівняно з іншими технологіями маневрування, високий ККД (приблизно 80 %). Проте, як самій системі акумулювання теплової енергії, так і її техніко-економічному обгрунтуванню властивий ряд недоліків. По-перше, приріст пікової потужності у всіх розрахунках був обмежений форсувальними можливостями штатної паротурбінної установки номінальною потужністю 1000 МВт (5 – 7 % понад номінальну потужність). По-друге, техніко-економічне обгрунтування роботи енергоблока АЕС з системою акумулювання теплової енергії, виконане без урахування змінних ринкових умов, привело до заниження величини терміну окупності установки в 6 - 8 разів. Розглянутий один з варіантів підвищення ККД і потужності другого контура АЕС з ВВЕР витісненням гріючої пари верхнього ПВТ з повною компенсацією підігріву за рахунок теплоти відхідних газів ГТУ. Проаналізована методика розрахунку ефективності «витіснення» ПВТ для системи акумулятора фазового переходу або газоводяного підігрівника. Розглянуті методика розрахунку системи акумуляторів і способи її зарядки. Для зарядки від однієї ГТУ низькотемпературної секції акумулятора фазового переходу необхідно не менше 5 годин. Проте якщо спочатку працювали дві ГТУ на зарядку високотемпературних секцій акумулятора фазового переходу, то за tг1 = 544,7 °С на зарядку низькотемпературної секції акумулятора фазового переходу буде потрібно всього 2 години. Установка низькотемпературної секції акумулятора фазового переходу дає можливість витісняти гріючу пару верхнього ПВТ з повною компенсацією підігріву за рахунок теплоти акумулятора фазового переходу, що відповідає приросту потужності паротурбінної установки АЕС на приблизно 32,6 МВт. Скидання гарячого дренажу другого ступеня сепаратора пароперегрівника у верхній ПВТ, при відключенні регенеративного відбору, зменшує кількість тепла в акумуляторі фазового переходу, необхідного на підігрів живильної води до її номінальної температури (tжв = 230 °С), і сприяє зниженню корозії простоювання підігрівника. Ключові слова: АЕС, ГТУ, акумулювання енергії, витіснення регенеративного відбору, акумулятор фазового переходу. Перелік використаних джерел літератури: 1. Шавлаков А. (2016) Проблеми формування прогнозного балансу електроенергії. Енергоатом України. . Вып.1 (42). 2. Енергетічна стратегія Україні на період до 2035 р. (2018) – Режим доступу: http://mpe. kmu.gov.ua/minugol/control/publish/article?art_ id=245239564. 3. Filimonov P., Krainov Y., Proselkov V. (1994) Status and Prospects of Activities on Algorithms and Methods in VVER-1000 Core Control. VVER Reactor Fuel Performance, Modelling and Experimental Support. Proceedings of an international seminar. St. Constantine. Varna. Bulgaria. 7 – 11 November. 4. Королев А.В., Комарова-Ракова Я.О. (2016) Дослідження можливості отримання «магнегаза» з водно-вугільної суміші. Ядерна енергетика та довкілля. № 2(8). С. 64 – 65.