Отзыв оппонента 2 (Оптимизация параметров и режимов работы энергокомплекса АЭС+САТЭ)

Отзыв официального оппонента На диссертационную работу Абросимовой Надежды Игоревны «Оптимизация параметров и режимов работы энергокомплекса АЭС+САТЭ» представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.03 — Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации. Актуальность представленной диссертационной работы определяется необходимостью использования АЭС в режимах суточного регулирования нагрузки энергосистем, рассмотрении наиболее перспективных вариантов организации маневренного режима работы АЭС.

Требования выдвинутые системным оператором единой энергетической системы России (СО ЕЭС) к новым энергоблокам АЭС по участию в первичном регулировании частоты в энергосистеме, в прохождении ежесуточных ночных провалов и покрытии пиков суточного графика нагрузок в энергосистеме диктуют необходимость поиска и разработки новых систем аккумулирования энергии, в том числе и систем теплового аккумулирования энергии (САТЭ).

Привлекательность использования систем САТЭ, возрастает в связи с возможностью сохранения базового режима работы реакторной установки, наиболее оптимального с точки зрения ядерной безопасности, Работа состоит из введения, шести глав, заключения, приложений и списка литературы. Основной текст без списка литературы и приложений содержит 194 страницы.

В главе 1 формируются актуальность темы исследования, цели и задачи исследования. Содержится обзор литературы, рассматривающей маневренные возможность АЭС с ВВЭР. Рассматриваются проблемы возника>ощие при использовании таких АЭС при регулировании суточных и недельных графиков нагрузки энергосистем, технические ограничения накладываемые на традиционные методы регулирования. Отмечается, что работа АЭС в маневренном режиме снижает экономические показатели и конкурентоспособность АЭС. В этой же главе оптимизируются различные типы аккумулирования энергии (ГАЭС, воздушно-аккумулирующие ГТУ, хемотермические системы, сопряженность с водородной энергетикой, подземные водяные и с твердым аккумулирующим материалом„ аккумулирование на основе фазового перехода и др.), анализируются их преимущества и недостатки, проведено укрупненное сопоставление различных систем по техникоэкономическим показателям.

Сделан вывод о наибольшей конкурентоспособности и перспективности для организации маневренного рехсима АЭС в современных условиях комплекса САТЭ на основе высокотемпературного теплоносителя (ВТТ). Здесь же рассмотрены принципиальные схемы АЭ С+С АТЭ, суточные графики нагрузки и моделирование его неравномерности, решения по компоновке машзала АЭС с ВВЭР, диспетчерские ограничения для блоков АЭС с ВВЭР и определен возможный диапазон маневрирования АЭС с САТЭ. Сделан важный вывод о том, что при минимуме диспетчерских ограничений для АЭС с ВВЭР и близких значениях цен электроэнергии в ночные и пиковые часы графика нагрузки, внедрения САТЭ «носит прогнозный или гипотетический характер». В главе 2 рассматривается модель оптимизации энергокомплекса АЭС+САТЭ, Определяются исходные данные для расчетной модели и намечены оптимизируемые параметры комплекса: величины и длительность ночной разгрузки и пиковой перегрузки; состав системы теплового аккумулирования, температурные напоры в теплообменннках.

Выбран критерий для оптимизационных расчетов — минимум срока окупаемости, как отношение дополнительных затрат на ПТУ с САТЭ к дополнительной выручке. Как базовый объект для оптимизации, выбран энергоблок с ВВЭР-1200. Рассмотрено влияние режимов работы АЭС с САТЭ на себестоимость электроэнергии. В этой же главе конспективно изложены основные положения функционирования оптового рынка электроэнергии и мощности (ОРЗМ) и существующие правила работы новых энергоблоков на рынке. В ценовой части модели приняты существенные допущения: отсутствуют штрафные санкции за отклонение средней мощности блока от заявленной мощности и допускается использование в составе блока ПТУ с мощностью, превышающей номинальную мощность блока, без пер ем ар киро вки оборудования.

Стоимостная часть математической модели построена на подходах, т.н. оценки стоимости (Соз1 Езйша11пд), позволяющих получать огрубленные оценки затрат в зависимости от относительного изменения характеристик установок. Одним из выводов главы является положение о том, что для эксплуатации АЭС с САТЭ требуется существенное изменение нормативных ограничений и правил ОРЭМ, в частности отмена штрафных санкций за отклонение среднего фактического объема поставки мощности от заявленной установленной мощности.

В формулировке используемой математической модели предполагается, что подобные проблемы решены. Глава 3 посвящена результатам верификации разработанной модели и анализу основных результатов оптимизации. Получены оптимумы по минимальному сроку окупаемости, в зависимости от различных сценарных и внешних условий. Получены некоторые вполне ожидаемые результаты. В частности увеличение продолжительности пиковой зоны суточного графика и повышение ставки за пиковую энергию снижают срок окупаемости. В основном, срок окупаемости САТЗ в зависимости от различных исходных сценариев расчета колеблется в диапазоне от 4 до 9 лет, а с учетом современных рыночных условий более 20 лет. Сформулированы условия, при которых срок окупаемости принимает приемлемые значения (менее 10 лет).

В 4 главе оценивается влияние ввода в эксплуатацию комплекса АЭС с САТЭ на оптовый рынок электроэнергии н мощности. Рассмотрены позиции концерна «Росэнергоатом» среди крупных поставщиков электроэнергии, возможность замещения АЭС с САТЭ вынужденной генерации и изменения при этом состава генерирующих мощностей. При этом использовалась методика, разработанная Ассоциацией «НП Совет рынка».

Сделан вывод, что возможные убытки от ввода комплекса с САТЭ компенсируются дополнительной выручкой других АЭС за счет роста цены электроэнергии. В 5 главе рассматриваются возможности совершенствования САТЭ за счет использования более дешевых аккумулирующих сред, в частности инертной засыпки (гранитной щебенки). Сравнение вариантов предполагает, что использование варианта с добавлением наполнителя позволит снизить затраты на комплекс приблизительно в 2 раза, В этой же главе проведена оптимизация температурных напоров в теплообменниках зарядки и разрядки. Показана зависимость оптимальных напоров от длительности зарядки, величины ночной разгрузки и величины пикового прироста мощности.

Глава б посвящена сравнению технико-экономических показателей САТЭ с некоторыми вариантами аккумулирования (ГАЭС, жидкие аккумуляторы). Сделан вывод о конкурентоспособности САТЭ при использовании всех возможностей ее модернизации с перспективными системами прямого аккумулирования. Научная новизна полученных в диссертации результатов заключается в следующем: 1. Разработаны математические модели, учитывающие технические и режимные характеристики комплекса АЭС с САТЭ, его влияние на ОРЭМ с учетом существующих экономических и правовых ограничений или же с рядом упрощающих положений.

2. Рассмотрены варианты использования энергокомплекса САТЭ с ВТТ при ПТУ с базовой и увеличенной номинальной мощностью. 3. Проведены оценки срока окупаемости установки в существующих и прогнозно- гипотетических рыночных условиях. 4. Оценено влияние ввода комплекса АЭС с САТЭ на экономические показатели ОРЭМ и других АЭС в системе. 5. Проведено оценочное сравнение конкурентоспособности САТЭ с рядом альтернативных систем аккумулирования, Обоснованность и достоверность результатов Достоверность полученных результатов обуславливается применением в оптимизационных моделях апробированных методологии Созг Ез1ппайпя; методики построения прогнозов свободных цен, разработанной Ассоциацией «Совет рынка»; данных ценовых и технических параметров проекта НЗАЭС-2 с САТЭ в его составе.

Практическая ценность полученных результатов Полученные результаты могут быть использованы при обосновании вариантов применения САТЭ на АЭС на предпроектной стадии. Выполнены предварительные оценки возможностей улучшения удельных показателей САТЭ для обеспечения ее конкурентоспособности. Показана необходимость учета технико-экономического обоснования вариантов использования САТЭ на показатели других АЭС и ОРЭМ. Апробация результатов работы Основные результаты работы изложены в 4 публикациях (включая 3 из Перечня изданий рекомендованных ВАК).

Замечания и дискуссионные вопросы, возникающие вследствие сложности решаемой задачи и широты проблематики в диссертации: 1. В представленной диссертации формулируются и решаются 2 крупных задачи, которые в определенном смысле взаимосвязаны, но могут быть рассмотрены и самостоятельно. Первая — это оптимизация комплекса САТЭ, его параметров, типа, мощности и режима работы. Вторая задача — увязка этого комплекса с составом и режимами работы энергосистемы и влияния введения комплекса на ОРЭМ и его ценовые параметры.

В связи с этим представлялась бы целесообразной защита диссертации на стыке двух специальностей: 05.14.03 — Ядерные энергетические установки и 05.14.01 — Энергетические системы и комплексы (или 05.14.02 — Электростанции и электроэнергетические системы), 2. Вызывает вопросы выбор варианта турбоустановки (маш.зала) методом ранжирования, использованного автором. Четырех бальная оценка столь различных параметров, как например: срок службы и участие в импульсной разгрузке; стоимость оборудования и диапазон изменения расхода охлаждающей воды; автоматизация технологических процессов и чистый дисконтированный доход - и автоматическое суммирование «набранных баллов» могут привести к чрезвычайно субъективным итоговым результатам и предпочтениям.