Джерело: Створення парових турбін нового покоління
потужністю 325 МВт / В.Г.Суботін, Є.В.Левченко, В.Л.Швецов, О.Л.Шубенко, А.О.Тарелін, В.П.Суботович. - Харків:
Фоліо, 2009. - 256 с. - ISBN 978-966-03-4952-0.
Узагальнене зіставлення сучасної енергетики України з енергетиками інших країн
показує, що наш паливно-енергетичний комплекс достатньо потужний i знаходиться
в цьому вiдношеннi на рiвнi
розвинених країн, хоча якісно їм поступається. Вугіллям Україна забезпечена на
90 %, нафтою — на 24 %, природним газом — на 26 %. Виробництво електроенергії
перевищує наші потреби на 6 %. Тому
загальною енергетичною проблемою національного рівня є необхідність значного
підвищення ефективності використання енергетичних ресурсів i об’ємів
енергозбереження. Ця проблема існує у всіх країнах i за суттю i за походженням
є проблемою економічною i науково-технічною. Неможливо підняти рівень життя
людей, якщо на одинцю ВВП витрачається у декілька разів більше енергії, ніж в
розвинених країнах.
Географічне положення України, наявність
вільних електрогенеруючих потужностей дозволяють
розглядати її як країну-експортера електроенергії, для чого необхідно привести
енергоустаткування теплових електростанцій i електричних мереж відповідно до
вимог UСТЕ, щоб забезпечити
надійне, ефективне i стійке функціонування об’єднаної енергетичної системи
(ОЕС) України i створити умови для інтеграції енергетичної системи в
європейську, для чого необхідним є удосконалення структури генеруючи
потужностей.
Оскільки потужностей, які генерують ГЕС і ГАЕС
(9% від встановленої потужності України), недостатньо, газомазутні
блоки не забезпечені у необхідній кількості паливом, енергоблоки АЕС (46 %)
працюють у базовому режимі, то без залучення вугільних блоків ТЕС автоматичне
регулювання частоти і потужності ОЕС України неможливе. Фактично на всіх ТЕС
проводиться оперативне (ручне) вторинне регулювання частоти і потужності за
командами диспетчера, у зв’язку з тим теплові енергоблоки не в змозі
підтримувати частоту в допустимих межах і тривалий час працювати в цьому режимі.
Відповідно до Енергетичної програми
України на період до 2030 року споживання електроенергії в Україні в 2030 році
повинне зрости до 395,1 млрд. кВт.год при його
виробництві всіма видами електростанцій - 420,1 млрд. кВт.год
(базовий сценарій). При цьому теплові електростанції (у тому числі i
блок-станції) повинні виробляти 180,4 млрд. кВт.тод
електроенергії при встановленій на них генеруючiй
потужності 46,4 млн. кВт, або 52,43 % від
загальної потужності електростанцій, що дорівнює 88,5 млн. кВт.
В даний час встановлена потужність
на ТЕС України складає 31,6 млн. кВт, з якої на крупні, підлеглі Мiнпаливенерго України теплові електростанції, з
урахуванням перемаркування зношеного устаткування
енергоблоків, доводиться 28,6 млн. кВт.
Таким чином, для виконання умов забезпечення
економіки України електроенергією до 2030 року необхідно не тільки провести реновацію нині діючих крупних
ТЕС i ТЕЦ, але i додатково
побудувати теплові електростанції загальною встановленою генеруючою
потужністю не менше 17,8 млн.кВт. А це
означає, що для нових електростанцій необхідно спроектувати i виготовити
устаткування як мінімум для 60 енергоблоків потужністю по 300 МВт.
Стійке функціонування енергетичного
комплексу України є одним з найважливіших складових національної безпеки
держави. Оскільки паливно-енергетичний сектор економіки є найбільш інерційною, капiталоємною i наукоємною структурою, необхідне своєчасне
прогнозування i формування довгострокової стратегії його розвитку з урахуванням
перспектив соціально-економічної політики
країни.
Незважаючи
на високий потенціал української енергетики, технічний стан встановленого на
електростанціях устаткування викликає серйозні побоювання, обумовлені, в першу
чергу, тривалістю терміну його експлуатації. Сказане в бiльшiй
мiрi торкається теплової енергетики, тому що формування технічної
інфраструктури ТЕС i ТЕЦ відноситься до 60-70 років минулого сторіччя. Внаслiдок цього значна частина (до 80 %) устаткування має
напрацювання, що перевищує розрахунковий ресурс на 100- 150 тис. годин.
Обсяги виробництва електроенергії
ТЕС України визначаються умовами «замикання» балансу електроенергії, в якому
теплові електростанції заповнюватимуть маневрену i напiвпiкову
частини графіка навантаження енергомережі. Ця роль генеруючого устаткування ТЕС висуває до цього разом з високою
економічністю такі вимоги, як висока маневреність i надійність, які необхідно
забезпечити при проектуванні нового устаткування i модернізації діючого.
Для підтримки експлуатації генеруючого устаткування ТЕС проводиться фінансування поточних,
середніх i капітальних ремонтів, кошти на які необхідно збільшувати у мiру фізичного зносу устаткування i які проводяться в даний час в
недостатньому обсязі.
З урахуванням виведення з
експлуатації і тривалою консервацією ряду енергоблоків (потужністю по 800 МВт
на Запорiзькiй i Вуглегiрськiй
ТЕС i 2-х газомазутних блоків потужністю по 300 МВт
на Трипiльськiй ТЕС) надлишок потужності ТЕС, що
сформувався До 1990 року, наближається до нульового. Виходячи з цією ситуації
для теплової енергетики України виникає першочергове завдання.
Для забезпечення потреби в
електроенергії галузей економіки України i населення країни, розширення i
реалізації експорту електроенергії (крім енергоострова
«Бурштинська ТЕС») i приведення її вироблення до
правил UСТЕ для підключення до
європейської енергетичної системи, підвищення ефективності виробництва
електроенергії необхідно розгорнути роботу з реновації генеруючого
енергоустаткування в обсягах, що тривало забезпечуть
необхідну робочу потужність теплових електростанцій.
Суть проблеми полягає в тому, що
питомі витрати палива у працюючих генеруючих
установок ТЕС суттєво вищі, ніж в установках, виконаних iз
застосуванням сучасних технологій.
Тенденція до зростання споживання
електроенергії, не дивлячись на тимчасовий кризовий спад в економіці, в
недалекому майбутньому наблизить дефіцит енергетичних потужностей, необхідних
для виробництва електроенергії.
В цьому випадку технічне
переозброєння діючих ТЕС забезпечить необхідну кiлькiсть
генеруючих потужностей, дасть зниження собiвартостi електроенергії на 10- 12 %, оскільки фізичний
знос устаткування i його моральне старіння є однією з причин погіршення
техніко-економічних показників i зростання витрат на проведення ремонтів.
Варто визнати, що в силу об’єктивних
причин ще тривалий час енергоблоки ТЕС будуть використовуватись для покриття
пікових i напiвпiкових навантажень споживання
електроенергії, щоб підтримувати базовий режим роботи АЕС. Тому проблеми
підвищення ефективності та забезпечення надійності роботи потужних енергоблоків
ТЕС у базових та змішаних режимах експлуатації с надзвичайно актуальними, що
необхідно враховувати при створенні нових турбін. Це потребує розробки новітніх
пiдходiв щодо подальшого розвитку фундаментальних
досліджень в галузі термодинаміки, газодинаміки, теплофізики, теорії міцності
та керування складними технічними системами, проведення теплових i
газодинамічних досліджень проточної частини на основі сучасних
розрахунково-теоретичних методів досліджень течії пари з урахуванням її
вологості та за умов створення оптимальних конструкцій лопаткових апаратів
ступенів високого, середнього та низького тиску.
Створення надійно працюючих турбін
неможливе без використання сучасних методів математичної фізики для розрахунків
нестаціонарних температурних полів та полів термонапруженого
стану деталей турбін, що працюють в зоні високих температур пари при змінних
режимах роботi1. Забезпечення високої надійності роботи турбоустановок потребує
втілення засобів апаратурної діагностики та розробки ефективних методів
розрахункового діагностування.
Слід відзначити, що науково-технічні
основи інноваційної модернізації теплової енергетики повинні ґрунтуватися як на
еволюційних принципах, так i на використанні новітніх технологій, що
забезпечують виконання вимог i стандартів Європейського Союзу щодо ефективності
та екологічної безпеки як нового
енергетичного устаткування, так i для існуючих блоків потужністю 200-300 МВт,
які становлять основу парку турбінного обладнання ТЕС.
До 2015-2017 року необхідно
модернізувати 7-10 енергоблоків, реконструювати приблизно 70 енергоблоків,
провести реновацію 24-27 енергоблоків, здійснити оснащення турбін сучасними
системами оперативної діагностики та розпочати будівництво нових теплових
електростанцій з сучасним енергетичним обладнанням. Тому основною проблемою
забезпечення стійкого функціонування ТЕС i ТЕЦ в сучасних умовах с значне
підвищення паливної економічності енергоблоків до рівня світових стандартів при
подовження їхнього ресурсу та поліпшенні маневреності. Це потребує прийняття
невідкладних дій для стабілізації ситуації в енергетиці, в першу чергу шляхом
покращення технічного стану наявного обладнання та реалізації заходів зi створення енергетичного обладнання нового покоління для генеруючих потужностей з урахуванням проблем енергоефективностi та екологічної сумісності з навколишнім
середовищем.