Задачи повышения эффективности регулирования частоты и мощности в ЕЭС России - Атомные электростанции

В настоящее время в ЕЭС России для целей регулирования параметров режима энергосистем не используется располагаемая маневренность действующих АЭС и отсутствуют данные о гарантируемых характеристиках маневренности вновь проектируемых АЭС.
В процессе приемо-сдаточных испытаний систем автоматизации энергоблоков АЭС, введенных в эксплуатацию в ЕЭС России, проводилась успешная проверка режимов работы систем регулирования мощности при изменении задания по диспетчерскому графику нагрузки, при скачкообразных возмущениях и при воздействии по частоте сети.
Однако в постоянной эксплуатации АЭС маневренные режимы практически не используются в соответствии с действующей отраслевой политикой в отношении экономичности, надежности и долговечности эксплуатации реакторного оборудования.
Важность обеспечения маневренности АЭС определяется тем, что в ОЭС Центра, Северо-Запада и Средней Волги концентрация оборудования, предназначенного для работы с базовой нагрузкой, становится определяющей:
выработка электроэнергии АЭС в настоящее время в этих ОЭС уже достигает 30% и имеет перспективу удвоения;
в отношении АЭС ставится задача замещения ими сжигающих газ ТЭС с паротурбинными установками.
Кроме того, “Основными положениями “Стратегии развития атомной энергетики России в первой половине XXI века” (Минатом России, 1999 г.) прогнозируется утроение мировой потребности в электроэнергии к середине XXI века (до 6000 ГВт) при готовности взять на атомную энергетику основную часть прироста энергии примерно 4000 ГВт, однако при этом учитываются только требования крупномасштабной энергетики по безопасности и экономике без предъявления каких-либо требований по маневренности оборудования АЭС.
“Концепцией развития атомной отрасли на период до 2010 года” (Минатом России, 2000 г.) при определении политики совершенствования действующего оборудования и создания головных блоков третьего поколения также не учитывается необходимость обеспечения маневренности оборудования АЭС.
Анализ материалов второй международной научно- технической конференции “Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики” (20 - 23 марта 2001 г.) подтверждает, что в настоящее время при разработке перспектив создания АЭС и оценке их экономичности не учитывается располагаемая маневренность оборудования, которая необходима для регулирования режима ЕЭС. Задачи развития атомной энергетики большого масштаба намечается решать путем использования быстрых реакторов, при разработке которых, как и на действующем оборудовании АЭС с реакторами типа ВВЭР и РБМК, сосредоточивается внимание на проблемах экономичности и безопасности эксплуатации АЭС, повышении коэффициента использования их установленной мощности, но не на необходимости обеспечения требуемой маневренности оборудования.
В приводимых оценках и расчетах отсутствуют данные о гарантируемых и/или располагаемых характеристиках маневренности АЭС. Все вопросы конкурентоспособности продукции АЭС рассматриваются применительно к работе АЭС с базовой нагрузкой.
Политика Минатом России в отношении эксплуатации АЭС в переменных режимах не согласуется с известным зарубежным опытом эксплуатации АЭС, например Франции, при работе АЭС по диспетчерскому графику и участии в ПР и ВР. Энергоблоки с реакторами ВВЭР-440 участвуют в ПР энергосистем Венгрии и Чехии.
Имеется также отечественный опыт успешных приемо-сдаточных испытаний в маневренных режимах АЭС, введенных специалистами отрасли в эксплуатацию в ЕЭС СССР и за рубежом в 90-х годах. Например, при участии ВНИИЭ, ОРГРЭС, ВТИ в эксплуатацию с переменными режимами была сдана АЭС Ловииса в Финляндии.
Опыт привлечения АЭС к участию в аварийных режимах энергосистем отражен межотраслевым “Решением по способам воздействий противоаварийной автоматики и оперативного персонала на разгрузку атомных электростанций” (1989 г.).
С целью определения путей решения проблемы техническим совещанием РАО “ЕЭС России” и Минатома России, проведенным в Департаменте научно- технической политики и стратегии развития РАО “ЕЭС России”, было признано необходимым разработать совместно программу работ по подготовке АЭС к участию в регулировании параметров режима ЕЭС. При этом участники совещания отметили:
возможность привлечения действующих АЭС к участию в регулировании параметров режима энергосистем на основе технико-экономического обоснования участия с учетом требований безопасности и надежности эксплуатации оборудования АЭС;
острую необходимость разработки и проектирования оборудования и систем управления новых АЭС для работы в маневренных режимах;
наличие в России подготовленного к реализации проекта АЭС нового поколения с реактором ВВЭР-640, способной работать в маневренных режимах;
необходимость решения технико-экономических вопросов участия АЭС в регулировании параметров режима энергосистем в рамках конкурентного рынка мощности и энергии ЕЭС России.
Повышение эффективности регулирования частоты и перетоков мощности в ЕЭС России. Совершенствование ПР и ВР в ЕЭС России должно осуществляться с учетом различия характера возмущений нормального режима ЕЭС.
До настоящего времени динамические характеристики ПР и системы АРЧМ на всех ее иерархических уровнях управления анализируются и системы ПР и ВР оптимизируются во временной области при спорадических скачкообразных возмущениях, имеющих место вследствие больших, например аварийных, нарушений баланса мощностей нормального режима ЕЭС. При этом предполагается, что полученные технические решения, обеспечивающие стабилизацию параметров и надежность ведения режима ЕЭС при скачкообразных возмущениях, удовлетворяют и требованиям, предъявляемым к обеим системам в нормальных режимах эксплуатации ЕЭС при непрерывных случайных знакопеременных возмущениях.
Однако в нормальных режимах эксплуатации ЕЭС при случайных возмущениях, характеризующихся непрерывными спектральными плотностями отклонений частоты и перетоков мощности [14], должны применяться иные критерии совершенствования ПР и ВР и иные оценки качества функционирования ПР и ВР и готовности ТЭС к участию в ПР и ВР, а сами оценки должны проводиться в частотной области.
При этом выбор правил ПР и ВР должен производиться с учетом реальных, а не идеализированных динамических характеристик ТЭС и энергосистем, от чего определяющим образом зависит результативность принимаемых технических решений.