1598005503-634bb8193a0a063d19abf81fb6d27ecd (811219), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Ю о Ф3 8 ! 8 8 ! о са са 8 ! 8 3 на 6 6, Й Еы 6 Ф о О Р н О Ф са л л Ь Р Ю н о О Р н 3 3" 3 са са »» Р. О со о Ч' Сб й Ф б Р о. а 33 3 Ю о Б 3 х х о о а.а. а а. 1 й Ф й й 33 63 Сбб б, о Р. С 3 Х 3 О д СС3 Ф й Ф й О о Р 33~ О ас Ф 63 й Ф о о 3 Р 3:[ хЯ х Ф й а О Р б\ Ф а х 3 х о О а Е Д й 6\ й о Р 3 Ф н 63 а 63 о 63 й о Р Р Ссб 1 3 а о О Я а й О Ф й,б, о ! асч 2 йй 33 а б' й й й х о й СО й о 6' о а с 8 И Ф Ф о Р Е и СО х 199 о о Р й Ф о 3 о 63 3 о Ф 63 3О ° 3 ко й Ф Д О 3 о хй о Ю Ф Ф а Ю Юй Р 36 3" 63 й 63 С' 63 63 3 О й О Ф Р Ю Ю й Р "'Ю Р „„ й о 3 3" ~й в й ай СЧ с 6' 63 63 63 х ю 3:3 р, о ао "' о 3 Ф 198 .ФЬФ3 В 686 63" с с с 3' н а „Я а „с ас о С 3.3 Н о;Рс 5с 66 $ Ф~ й~ вн Н 3 36 С ас й с и й" 3 о а со 6О „Об 63 3 ах й о аа й 63 3 3 Р а Сб х н х х~~ сс' б 63 б С х-з»' 8 ! о о /~ Ь О Ю С'3 к 3 Ф 6' Ю Ф й й с33 а й~ а' 3 ' ° Р " 'ссс'3 ~ »М О33 я Ф"Фйй О с нон нй а а с 333 а.
3 Фкйхйо Р Р РС' о о„об' а.. а" айн х кчк Я ' о С3 с За са 6-'3 с с ннс нс н Зя с 4 38 $ х 86 ф н „н с~ Р С' 2 ся 3" Ф Ф Ф Сб й33 Р 333 3О ~ Ф 33 йЛ~ о „ О. й б 6 333 ю о О Р 3 ийа О 3 36 й» С аоа а' а "С ,. $ Р РМО 3 Х й к ой 6' 36 хай ало хна Со йх Ю О хк й с„ Ю о й О Р аа к РК 6,3 й о3 Ф Ф 'С ~ос о а.бб 3 э а ° б «3 ха а 3Р 3 йс о о + 3 И О, сс) Юс 3 Ф Ю 6 3 Р й о Ф 8х 3 Ф д1 а О а 3 Ш о 36 о Р + 6, О О. 3 Ф Я х 36 й х а с Ф й й х О О х б 63 о а'. Прогнозы роста производства товарного водорода из воды выполнены в последнее время для условий С!ПА, Канады, ФРГ, Фраппии и некоторых других стран !125— !32). Эти и многие другие расчеты, выполненные с учетом местных условий, прогнозируемого роста цен на природные ресурсы и электроэнергию, а также других факторов, показывают, что к 1990 — 2005 гг.
товарный водород, производимый из воды за счет ядерной энергии, сначала электролизом, а впоследствии и другими методами, будет дешевле, чем водород, производимый из природных жидких и газообразных топлив, а к 2020 — 2030 гг. по некоторым прогнозам производимый из воды водород будет дешевле (на единицу энергии), чем природный газ, что вызовет резкий рост потребления товарного водорода. 7.2.
Перспективы использования водорода . в энергетике Ожидаемые в перспективе изменения структуры производства и потребления энергии ставят перед энергетикой ряд весьма сложных проблем. Решение некоторых из них принципиально возможно с помощью водорода и искусственных топлив на его основе, применяемых в качестве энергоносителей. Ниже рассмотрены некоторые из этих возможностей.
Использование водорода в системе производства электроэнергии зования для решения этой задачи водорода, производимого за счет «провальной» энергии путем электролиза. Ниже мы рассмотрим технико-зкономические показатели некоторых таких схем, следуя в основном работе [48). При этом оценки затрат на производство водорода электролнзом воды приняты по данным табл. 3,4 — 3.5. На рис, 7.1 представлены некоторые принципиальные схемы водородных пиковь!х электростанций, основные показатели которых приведены в табл. 7.3. Расчетные затраты на производство пиковой электроэнергии с учетом полученных ранее стоимостей водорода могут быть определены с помощью соотношения Чмзп тпмс (7.1) Та блица 7,3.
Основные показатели водородных' пиковых электростанций Схсма с Мсд-мнс- ратсрсм а парсзсй турбаз. й Схема с парсзсй турбиной бсз парс- гснсрзтсра Схема с парнаса турбиной с парогс- нсратсрсм Кана з МГд-гслс- рзтсра сзсрхззу- кс.сй Канал МГЛ.ганс. рагсра асзнукс'юй Показатель з,о мпа зл мпа гдех расчетные затраты на получение водорода, н, коп (кВт ч) — ', Р=0,17 — нормативный коэффициент, ха- рактеризуюший постоянную часть ежегодных расходов; (тп„х — удельные капиталовложения в пиковую станцию (компрессоры, хранилища водорода и кислорода, камеру 4,0 10,0 4,0 4,0 4,0 0,1 4,0 20,0 !0,0 4 10 !0,0!0,1 10 4/О, 1 9, 07808 9,07808 3,57698 9,07808 9,0/808 700 ! 200 40 1350 750 !650 80 1450 80 1280 40 1280 2200 ! 760 ! 300 ! 180 201 Тенденция разуплотнения графика потребления электрической энергии ставит перед энергетиками задачу изучения и разработки средств его покрытия.
В настоящее время в энергосистему помимо базисных электростанций вводятся полубазисные и пиковые электростанции, работающие, как правило, на органическом топливе и с невысоким КПД. Создание маневренных АЭС с переменной во времени тепловой мощностью реактора сопряжено с рядом серьезных трудностей. С дальнейшим развитием ядерной энергетики и широким вкедрением реакторов-размножителей на быстрых нейтронах, высокотемпсратурных реакторов, а в дальнеи перспективе и термоядерных задача покрытия неоднородного графика нагрузки с использованием «провальной» электроэнергии для покрытия пиков нагрузки, по-видимому, будет становиться все более актуальной. В настоящее время предложено множество разнообразных схем исполь- 200 Данзсннс, МПа: н злсктрслнзедс н газохранилище а камере сгорзнпя перед МГД генератором и за нпм Начальные параметры пара а парзаой турбине, МПз К Мощность, МВт: ппропой турбины МГД-генератора коз прсссорон недорода и кислорода нетто никонов устзконкн КПД нетто пиконой устаноики, с% Элекгроляэеры Периэиг получения водороде и пислородэ чи „=900 ч гол 1000 ч год '1 Фирмы ,Дженерал электрик ФВ-000 Дурги 1О (11) б (7) 7 (8) 5 (о) 3,3 4 (5) 2,6 б (7) 4 4 (5) 2,8 5 (6) 3,8 6 (7) 4 Рис, уд Рис.
7.3 203 цин; т„, — время работы пиковой станции, которое п инималось равным 900 и 500 ч год '. торое приЗначения расчетных затрат на производство пиковой электроэнергии с использованием различных схем пиковых станций приведены в табл. 7.4. О пределенное снижение расчетных затрат иа пиковую пик злект ическ " электроэнергию может быть достигнуто за сч у о за счет того, что к электрической нагрузки покрывается не отдельной пиковой водородной энергоустановкой, как зто рассмат- Рис.
7Л. Прииципиильные схемы водородных пиковых элеитростлиций: г-»лед«роли»яр; у компрессор; 3-лрэиилипся ъэлоролэ и пислородл: е — плмера сгорлпия; Б — плровея турбиил: л — поидеисэтор; 7 — п Мгд-геиерэтор; у яоидеяслциовлый песо«; 70 — впрысп воды 202 Таблица 7,4, Расчетные внтрнты нв производство пиковой электроэнергии, кон (кит ч) †' С использованием «провальной» электроэнергии от АЭС, тэл = 1500 ч год-', С«=-0,25 коп (нВт ч) — ' С использовлнисм «провзльной» электроэнергии от АЭС н КЭС, т,и=1500+ +2500=4000 ч год-', Слрэс 025 конус Х(кВт ч) ', Скрзс=0,65 коп (кВт ч)-' С использонзнием базисной электроэнергии от специпльиой АЭС, тэл = =7000 ч год-', С»=1коп (кВт ч)-' ривалось выше, а за счет перегрузочной способности базовых паротурбинных АЭС, путем кратковременного повышения начальной температуры пара.
Принципиальная схема такого маневренного атомно-водородного энергоблока приведена на рис. 7.2. Цикл установки в Т, 5-диаграмме представлен на рис. 7.3, где цифрамн 1-2-3-4-5-5- 7-1 отмечен цикл АЭС на насыщенном паре, а 1'-5-5-7- 1-1' — комбинированный цикл АЭС на перегретом паре. Перегрев пара на изобарном участке 1-1' осуществляется путем смешения высокотемпературных продуктов сгорания водорода в кислороде с насыщенным паром от АЭС. Рмс. 7.2. Припципилльпия схема мвневреиного втомно-водородного энергоблока: г ядериый релпгор; я -»уремия; 3 — иовдеисягор; е иовдеясятиые илсосы: 3- элептролиэер; Л вЂ” лрэипллые водороде и пяслородэ; 7 — камера сгореиия Рис .73. Цикл устиновна в Т, Б-дипгрпмме Расчеты по определению энергетическои эффективности комбинированной атомно-водородной установки, скомпонованной на базе современной АЭС, показывают, что повышение начальной температуры пара перед турбиной до 773 К при давлении 6,0 МПа увеличивает тепловую экономичность цикла примерно на 15 % по сравнению с циклом АЭС на насыщенном паре.
Прп этом удельный расход водородного топлива на производство пиковой электроэнергии в яересчете на условное топливо составляет 205 г (кВт ч) ', т. е. КПД использования водорода равен 60 % . Значения расчетных затрат на производство пиковой электроэнергии в течение 900 ч год-' в предположении, что дополнительные удельные капитальные вложения в паротурбннную установку составлягот 20 руб кВт-' пиковой мощности, приведены в табл. 7.4 (нижние цифры). Использование атомно-водородных энергетических установок для покрытия пика электрической нагрузки обладает определенной перспективой. Полученные в [48) в результате оценочных расчетов значения расчетных затрат на производство пиковой электроэнергии сопоставимы с современными значениями расчетных затрат на пиковую электроэнергию н даже несколько ниже ннх.
Нскоторый интерес представляют различные схемы производства пиковой электроэнергии с использованием электрохнмических генераторов (водородокислородных или водородовоздушных), обладающих высоким КПД. В настоящее время электрохимическпс генераторы (ЭХГ) имеют высокую стоимость, и такис схемы в связи с этим недостаточно экономичны, однако в ряде публикаций предсказывается резкое снижение капитальных вложений в пиковые установки с ЭХГ в будущем [!33). Если сравнивать схемы пиковых электростанций с водородом с вариантами использования газотурбинных установок (ГТУ) на нефтяных топливах или природном газе, то для различных схем получаются различные нижнис границы стоимости газотурбинного топлива, при превышении которых использование водорода становится выгодным.
Эта стоимость в пересчете на условное топливо составляет около 60 — 80 руб т-' для ГТУ с 'КПД 28— 30 % и удсльнымн капитальными вложениями 90— 100 руб кВт-' при числе часов работы установки 900 —:1000 ч год '. Перспективы использования водорода для покрытия пиковых нагрузок, однако, оказываются менее благоприятными, если проводить сравпе- 204 ние с гидроаккумулирующими установками [135]. Следует отметить, что все оценки такого рода существенно зависят от принятых допущений (стоимости оборудования, хранилищ и т. д.) и могут рассматриваться лишь в качестве первого приближения. Применяемый в таких оценках метод анализа перспектив атомно-водородных энергетических установок в категориях стоимости электроэнергии, генерируемой изолированной пиковой электростанцией, недостаточно объективен и не в полной степени раскрывает преимущества и недостатки альтернативных решений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
