16+
Регистрация
РУС ENG

Электроэнергетика и теплоснабжение России до 2035 года

Электроэнергетика и теплоснабжение России до 2035 года
24.03.2020 09:27:00

(согласно отчету о мониторинге реализации в 2019 году Прогноза научно-технологического развития отраслей ТЭК России на период до 2035 года в целях его дополнения и уточнения, опубликованному министерством энергетики РФ).

Предисловие. В ходе проведения в 2019 г. мониторинга научно-технического прогресса в энергетике установлено, что после утверждения в октябре 2016 г. Прогноза научно-технологического развития отраслей ТЭК России на период до 2035 года (далее – Отраслевой прогноз) в доступном множестве мировых и отечественных прогнозно-аналитических оценок и сценарных представлений произошли стратегически значимые изменения.

В ходе мониторинга получен целый ряд прогнозно-аналитических сведений и оценок, уточняющих и дополняющих отдельные положения действующего Отраслевого прогноза, которые могут представлять практическую ценность для заинтересованных компаний различных отраслей ТЭК. 




Газовая и угольная генерация большой мощности

Технологическое развитие генерирующих установок большой мощности, работающих на природном газе, идет в направлении увеличения КПД паротурбинных (ПТУ), газотурбинных (ГТУ) и парогазовых (ПГУ) установок в широком диапазоне изменения нагрузки, обеспечения высокой надежности, высокой маневренности и длительного рабочего ресурса оборудования.

Высокоэффективные газовые турбины большой мощности (110-180 МВт) и ПГУ на их основе электрической мощностью 300-500 МВт на природном газе с КПД 57% и более, а также газовые турбины сверхбольшой мощности (300 МВт и более) и ПГУ на их основе электрической мощностью 800-1500 МВт с КПД 60-65%, составят технологическую базу развития газовой генерации большой мощности. Это позволит осуществить модернизацию действующих электростанций и обеспечить ввод новых мощностей на базе энергоблоков предельной эффективности, работающих на природном газе.

Развитие угольной генерации будет происходить под сильным прессом требований по сокращению эмиссии СО2 и минимизации выбросов других вредных для окружающей среды компонентов, прежде всего, SO2, NOx и пыли. Важными остаются проблемы повышения экономической конкурентоспособности угольной электрогенерации, использования низкокачественных углей и утилизации огромных объемов золошлаковых отходов.

Поэтому основными технологическими направлениями развития угольной генерации большой мощности являются:

- повышение параметров острого пара, разработка энергоблоков на суперсверхкритические параметры пара (ССКП);

- развитие технологий с пониженными требованиями к качеству твердого топлива;

- снижение эмиссии вредных веществ при сжигании угля на ТЭС, в частности, путем освоения технологии сжигания угля в циркулирующем кипящем слое (ЦКС);

- создание отечественного природоохранного оборудования большой производительности.

В мире технический прогресс в угольной генерации направлен в сторону

- освоения ультравысоких параметров пара (давление более 30 МПа и температура выше 650оС);

- разработки высокоэффективных технологий газификации угля и создания на их основе ПГУ с высоким КПД (до 51 54%);

- разработки мембранных технологий разделения воздуха большой производительности для применения в составе газогенераторных установок.

Технологии улавливания углекислого газа из дымовых газов электростанций, его транспортирования и захоронения могут стать актуальными в случае введения жестких ограничений на выбросы парниковых газов.

Развитие угольной энергетики призвано повысить энергетическую безопасность страны, снизить зависимость электроэнергетики от природного газа. Сооружение новых и техническое перевооружение действующих угольных электростанций на базе энергетически эффективных и экологичных энергоблоков нового поколения повысит конкурентоспособность угольных ТЭС на рынке электроэнергии и мощности, создаст условия для более широкого использования в электроэнергетике твердого топлива, в том числе низкосортных углей.


Комбинированное производство электрической и тепловой энергии

Основной проблемой электроэнергетики страны в настоящее время является чрезвычайно низкая энергетическая и экономическая эффективность работы ТЭЦ. Большие масштабы комбинированной выработки электрической и тепловой энергии являются важнейшей особенностью электроэнергетики России.

Технологическую основу российских ТЭЦ составляют ПТУ. Их доля в суммарной электрической мощности ТЭЦ превышает 81%. Причем, в эксплуатации до сих пор находится много ПТУ на низких параметрах пара (9 МПа и менее), которых более 15%.

Теплофикационное оборудование ТЭС характеризуется чрезвычайно высокой степенью изношенности: 30 и более лет эксплуатируется 75% всей установленной мощности ТЭЦ, а 40 и более лет - 41%.

Работающие в стране ТЭЦ характеризуются низкой загрузкой оборудования. По электрической мощности ТЭЦ загружены только на 47%, а по отпуску тепла – только 20%.

Негативной особенностью эксплуатации отечественных ТЭЦ является выработка практически половины электроэнергии в неэффективном конденсационном режиме.

Конденсационная электроэнергия ТЭЦ вытесняет из электробаланса крупные высокоэффективные ПГУ. Разгрузка ПГУ ведет к снижению их экономичности и ускоренному расходованию рабочего ресурса.

Многие ТЭЦ, особенно мелкие, уже сейчас оказываются неконкурентоспособными с раздельным производством электрической и тепловой энергии. И эта проблема будет усугубляться по мере внедрения в электроэнергетику страны ПГУ большой мощности с КПД 60% и более и массовым применением в системах централизованного теплоснабжения современных автоматизированных газовых котельных.

Технологическое обновление ТЭЦ должно базироваться на следующих принципах:

1) работа ТЭЦ исключительно по тепловому графику;

2) использование только отечественного оборудования (или лицензионного с высокой степенью локализации его изготовления на отечественных предприятиях, причем с обязательным освоением производства критически важных элементов и систем);

3) отечественное оборудование должно быть конкурентоспособным с мировыми аналогами;

4) перевод угольных ТЭЦ на природный газ с соответствующей заменой оборудования, естественно, там, где это возможно и экономически целесообразно.

Это предотвратит выработку электроэнергии в неэффективном конденсационном режиме. Поэтому при технологическом обновлении ТЭЦ следует использовать достаточно дешевое и маневренное электрогенерирующее оборудование. На газовых ТЭЦ малой и средней мощности на эту роль хорошо подходят ГТУ, а на крупных – ПГУ. Для технологического обновления газовых ТЭЦ небольшой мощности могут использоваться газопоршневые установки (ГПУ).

Масштабное технологическое обновление ТЭЦ позволит сформировать большой внутренний рынок для газотурбинного оборудования, котлов-утилизаторов и паротурбинного оборудования для ПГУ. Емкость внутреннего рынка для теплофикационных ГТУ простого цикла малой мощности (25 МВт и менее) составит около 3,6 ГВт (250-350 шт.), для ГТУ средней мощности (25-100 МВт) – 5,3 ГВт (80-130 шт.), для крупных ГТУ (более 100 МВт) – 27,6 ГВт (200-230 шт.). Кроме того, для технологического обновления ТЭЦ потребуются ПГУ единичной электрической мощностью 200-450 МВт (с ГТУ 100-170 МВт в их составе) в объеме примерно 14 ГВт (40-60 шт.).

Для модернизации угольных ТЭЦ потребуется повышение технического уровня производимого в стране паротурбинного, котельного и природоохранного оборудования.


Распределенная электрогенерация на основе органических топлив

Важной сферой расширения использования технологий распределенной генерации на основе органических топлив может стать реконструкция котельных с преобразованием их в газотурбинные или газопоршневые мини-ТЭЦ. Это позволяет создать в стране дополнительно до 60-70 ГВт электрической мощности с выработкой на тепловом потреблении, т.е. самым эффективным способом порядка 250-350 млрд. кВт∙ч электроэнергии в год, что сопоставимо с планируемыми приростами производства электроэнергии тепловыми электростанциями в ближайшие 10-15 лет. Данное мероприятие может стать одним из наиболее крупных источников экономии топлива в стране.

Еще одной областью применения установок распределенной генерации может стать замещение индивидуальных теплогенераторов у мелких потребителей на когенерационные установки на базе микротурбин, газопоршневых установок и топливных элементов на природном газе.

Топливные элементы стали претендовать на одну из наиболее перспективных технологий для распределенной генерации. Их важнейшими достоинствами считаются высокий КПД (до 60–70%) и чрезвычайно низкие выбросы вредных веществ в атмосферу. Однако на пути массового внедрения топливных элементов стоит ряд технических и экономических проблем, в том числе их высокая стоимость и относительно небольшой срок службы некоторых компонентов.

Однако имеются основания надеяться на быстрый прогресс в совершенствовании топливных элементов, чему должны способствовать очень широкие области их применения, включающие а) стационарную энергетику, б) транспортную энергетику и в) портативную энергетику.

Исследования и разработки ведется в направлении создания:

- новых типов низкотемпературных топливных элементов высокой эффективности с менее жесткими требованиями к качеству топлива (водороду);

- новых типов высокотемпературных топливных элементов с пониженной температурой (600-700оС) и улучшенными маневренными свойствами;

- новых типов топливных элементов с прямым окислением органических топлив;

- высокоэффективных топливных препроцессоров (для конверсии углеводородов, спиртов и других энергоносителей в синетез-газ и водород).


Источник https://minenergo.gov.ru
Электроэнергетика и теплоснабжение России до 2035 годаКод PHP" data-description="" data-url="https://www.eprussia.ru/market-and-analytics/5022887.htm"" data-image="https://www.eprussia.ru/upload/iblock/b61/b6196f9a658386b7d8f916384302513e.jpg" >

Похожие Свежие Популярные