Отзыв ведущей организации (Разработка методических основ и моделей оценки влияния уровня развития паротурбинных технологий на технико-экономические показатели эксплуатации высокотемпературных угольных энергоблоков)

УТВЕРЖДАЮ: Проректор по научной работе ФГБОУ ВО «Ивановский государственный энергетический университет имени а» ук, профессор алентинович екабря 2016 года ОТЗЫВ ВЕДУЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ на диссертационную работу Комарова Ивана Игоревича на тему; «Разработка методических основ и моделей оценки влияния уровня развития паротурбинных технологий на технико-экономические показатели эксплуатации высокотемпературных угольных энергоблоков», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05,14.01 — Энергетические системы и комплексы Актуальность Основным способом повышения эффективности производства электрической энергии на электростанциях, работающих на угольном топливе, сегодня является совершенствование паротурбинного цикла путем увеличения начальных параметров пара до суперсверхкритического и в перспективе до ультрасверхкритического уровня.

Мировые энергомашиностроительные компании ведут активные научноисследовательские и опытно-конструкторские работы в направлении создания высокотемпературного энергетического оборудования. Значительные средства вкладываются в разработку и экспериментальные исследования новых сталей и сплавов, способных длительное время работать в условиях высоких температур 1580 — 720 'С) при значительных динамических и статических нагрузках. Применение новых материалов, имеющих более высокий уровень прочностных характеристик неизбежно ведет к повышению стоимости паровых турбин и котельных агрегатов, спроектированных на суперсверхкритические (ССКП) и ультрасверхкритические (УСКП) параметры пара.

Планирование модернизации электроэнергетики должно опираться на принцип превалирования положительных экономических эффектов от внедрения нового уровня угольной генерации, достигаемых благодаря повышению КПД тепловых электрических станций 1ТЭС), над увеличением затрат, возникающих по причине роста стоимости основного энергетического оборудования и капитальных затрат на сооружение энергоблока на повышенные параметры пара. Современной науке хорошо известны методы оценки энергетического эффекта от перехода на новый уровень начальных параметров пара. В научной литературе встречается множество расчетных значений КПД отдельных энергоблоков на ССКП и УСКП пара, что дает представление о количественном изменении эффективности энергоблоков с ростом начальной температуры и давления.

Однако на сегодняшний день отсутствуют инструменты прогнозирования величины капитальных затрат на создание нового основного энергетического оборудования и энергоблоков в целом, базирующиеся на анализе конструкции и позволяющие проследить эволюцию стоимостных характеристик с повышением начальных параметров пара.

В целях определения уровня технологии угольной генерации, обеспечивающего максимум экономического эффекта от функционирования энергообъектов в составе Единой энергетической системы, необходимо осуществлять совместное определение данных, необходимых для определения экономического эффекта от эксплуатации '1 ЭС: КПД энергоблока и соответствующей заданному сочетанию начальных параметров пара величины капитальных затрат на его строительство. Актуальность представленного диссертационного исследования подтверждается необходимостью осуществления модернизации электроэнергетики России, которая состоит в замене изношенных генерирующих фондов новыми, что должно сопровождаться повышением эффективности и увеличением доли угольной генерации в соответствии существующими ориентирами, закрепленными в Энергетической стратегии России на период до 2030 года, что в совокупности ставит вопрос об определении уровня начальных параметров пара новых ТЭС, являющихся оптимальными по критерию максимума экономического эффекта при текущих макроэкономических условиях.

Содержание работы Структура диссертационного исследования Комарова И.И. адекватна поставленной цели и задачам. В работе в полной мере освещены все наиболее важные вопросы по выбранной тематике. Изложение материалов диссертации строго последовательное, отличающееся стройностью и обоснованностью формулируемых выводов.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы и одного приложения. В первой главе диссертации приводится анализ состояния и перспектив использования высокотемпературных технологий тепловой генерации. В разделе 1.1 автор проводит данные о состоянии российской теплоэнергетики и тенденциях ее развития. В процессе проводимого анализа автор приходит к выводу о необходимости развития технологий угольной генерации и выделяет два потенциальных способа повышения эффективности выработки электрической энергии за счет сжигания угольного топлива: дальнейшее повышение начальных параметров пара на паротурбинных энергоблоках, использование комбинированного цикла с внутрицикловой газификацией угля. В разделе 1.2 представлено сравнение технических и экономических характеристик каждой технологии и формулируется вывод о том, что дальнейшее повышение начальных параметров пара представляется наиболее перспективным направлением повышения эффективности угольной генерации.

Раздел 1.3 посвящен анализу современного состояния в области создания и применения жаропрочных сталей и сплавов в энергетическом машиностроении. В данном разделе отмечено существенное удорожание сталей с повышением их предельной рабочей температуры. Также автором приводятся возможные материалы для изготовления высокотемпературных частей паровой турбины и котельной установки. В заключительном разделе первой главы (раздел 1.4) рассмотрены различные методы прогнозирования стоимости энергетического оборудования.

Отмечено, что наибольшую точность и адекватность формируемых оценок стоимости основного энергетического оборудования на повышенные параметры пара обеспечит затратный подход, состоящий в последовательном постатейном сложении сумм затрат, связанных с его изготовлением. Вторая глава диссертации посвящена исследованию структуры тепловых схем высокотемпературных энергоблоков и получению количественных оценок КПД при различных комбинациях значений начальных параметров пара.

В разделе 2.1 на основе анализа тепловых схем существующих энергоблоков на ССКП пара и предлагаемых тепловых схем для энергоблоков на УСКП пара осуществляется выбор профиля тепловой схемы для дальнейших исследований, методика выполнения которого представлена в разделе 2.2, Также в разделе 2.1 отмечается существование значительного разброса значений некоторых параметров тепловых схем, в частности температуры питательной воды и давления пара промежуточного перегрева.

Раздел 2.3 посвящен исследованию влияния температуры питательной воды на КПД энергоблока. Исследование выполнено методом вариантных расчетов. В данной части работы показано наличие влияния давления промежуточного перегрева на оптимальное значение температуры питательной воды при каждой комбинации начальных параметров пара. В разделе 2.4 автор приводит оптимизацию значений температуры питательной воды и давления промежуточного перегрева для множества сочетаний начальных параметров пара по критерию максимума КПД энергоблока. В ходе оптимизации автор учитывал влияние температуры питательной воды на КПД котельной установки.

В заключительном разделе (2.5) второй главы на основе результатов, представленных в разделе 2.4, показано изменение оптимальных значений температуры питательной воды и давления промежуточного перегрева и приведены количественные оценки КПД энергоблока при различных начальных параметрах пара. В третьей главе работы изложены результаты разработки моделей оценки стоимости высокотемпературного энергетического оборудования. На первом этапе автором были исследованы факторы, влияющие на металлозатраты на создание котельных установок и паровых турбины. Результаты исследования приведены в разделах 3.1 и 3.4 соответственно. Основной вывод, сделанный автором в этой части работы, заключается в том, что температура и давление свежего пара оказывают многофакторное влияние на величину металлозатрат, характеризующееся наличием взаимных связей и промежуточных звеньев.

Далее на основе результатов, представленных в разделах 3.1 и 3.4 автор переходит к разработке моделей оценки металлозатрат на создание котельного гпрегата и паротурбинной установки, что отражено в разделах 3.2 и 3.5 соответственно. Модели представляют собой совокупность математических выражений, полученных как аналитически, так и с использованием корреляционно-регрессионного анализа. На заключительном этапе в разделах 3.3 и 3.6 автор дополняет разработанные модели оценки металлозатрат системой выражений, позволяющей учитывать издержки на оплату труда, проведение НИОКР, обслуживание обрабатывающего оборудования. Последняя четвертая глава диссертации содержит оценки стоимости основного энергетического оборудования и энергоблока в целом. Совокупность полученных с помощью разработанных моделей (глава 3) оценок являются основой для выполненного в главе 4 исследования влияния начальных параметров пара на стоимостные характеристики паротурбинной установки, котельной установки и у гольного энергоблока в целом.

В разделе 4.1 приводятся зависимости изменения стоимости котельной установки от начальных параметров пара, а также представлено изменение структуры металлозатрат. На основе полученных данных автор приходит к выводу о том, что повышение температуры свежего пара является более существенным фактором увеличения стоимости, чем давление свежего пара. Аналогично строится изложение раздела 4.2, где приведены графики изменения стоимости создания высокотемпературной паротурбинной установки в зависимости от начальных параметров пара и сделаны выводы о том, что температура свежего пара также является наиболее значимым фактором изменения стоимости паротурбинной установки.

И разделе 4.3 представлены оценки капитальных вложений в строительство угольного энергоблока, рассчитанного на разные начальные параметры пара. Приведенные оценки базируются на оценках изменения стоимости создания основного энергетического оборудования и приведенной в разделе структуре капитальных вложений в энергоблок, представленной для различных значений температуры и давления свежего пара. В заключительном разделе диссертации автор на основе приведенной методики расчета проводит исследование влияния уровня технологии угольной генерации на себестоимость отпуска электроэнергии.

Расчетные значения себестоимости получены при разном уровне цены на угольное топливо. Для определения себестоимости отпуска электроэнергии используются значения капитальных затрат и КПД энергоблока нетто, приведенные в главе 3 и главе 2 соответственно. Выполненная работа отличается обстоятельным анализом широкого круга аспектов технологий угольной генерации, большой глубиной проработки выявленных научных проблем и применением в их решении разнообразных инженерных, математических и экономических инструментов.