И.А.Данилов. Возрастная проблема генерирующих источников. FOR и NCF-зависимости и тренды

ТЕГИ: Надежность (Reliability). Генерирующие мощности ( Generating capacities). Возраст (Age). Россия: Минэнерго РФ (Minenergo of Russia).  США (USA):  NERC. GADS. IEEE. EIA.  Великобритания(UK): DECC 
ИНФОРМАТИВНО: 
 Ссылки на  статью обязательны. Статья  содержит данные и определения, правообладателями которых  являются: Минэнерго РФ (Россия), EIA, NERC, IEEE (USA), DECC (UK) и автор. .



















Данилов Илья Анатольевич. Инженер-электрик. Окончил электроэнергетический факультет Ивановского энергетического института им. В.И. Ленина (1971 г.), к.т.н.; начальник отдела методологии и экономической работы Главного планово-экономического управления Минэнерго СССР (1985); заместитель начальника Главного планово-экономического управления Минатомэнерго СССР (1987); первый заместитель начальника Сводного управления социально-экономического развития Госкомтруда СССР (1990) разработчик хозяйственных механизмов в электроэнергетике (1985) и атомной энергетике (1987). 

Danilov Ilya Anatolievich - electrical engineer, graduated fromthe Electric Power Faculty of the Ivanovo Power Engineering Institute named after V.I.Lenin (1971), Cand.Sc.; head of the Department of Methodology and Economic Work of the General Economic Planning Administration of the Ministry of Energy of the USSR (1985); deputy head of the GeneralEconomic Planning Administration of the Ministryof Atomic Energyof the USSR (1987); first deputy head of the Integrated Department of Social and Economic Development of the State Labor Committee of the USSR (1990) – designer of economicmechanisms in electrical power engineering (1985), and atomic power engineering (1987).




Динамика NCF-зависимостей, %

     В перечне технических показателей энергетической эффективности число часов использования установленной мощности является интегральным, ключевым показателем, характеризующим эффективность использования  оборудования электростанций.
     Требует пояснения и сам термин. 
     В соответствии с  ГОСТ 19431-84   используется понятие  показатель использования установленной мощности электростанций - отношение произведенной электростанцией электрической энергии за установленный интервал времени к установленной мощности электростанции и далее следует разъяснение, что показатель использования обычно выражают в часах за год. Однако во вводной части ГОСТ отмечается, что установленные определения можно при необходимости изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.
     Различают число часов использования установленной мощности   (далее число часов использования) электростанций с учетом расхода электроэнергии на собственные нужды  (брутто) и  за вычетом расхода электроэнергии на собственные нужды (нетто).
     Анализ годовых отчетов генерирующих компаний (в самоидентификации этих компаний) показывает, что в последнее время в отечественной  традиционной энергетике широкое распространение получил коэффициент  использования установленной мощности (КИУМ), который рассчитывается  как  частное от деления числа часов использования установленной мощности (числитель) на календарное время года, измеряемое в часах и равное 8760, т.е. теоретическую выработку (знаменатель).
    В зарубежной литературе и практике   различают КИУМ - брутто или  CF (capacity factor) - в числителе число часов использования–брутто   и КИУМ - нетто  или NCF (net capacity factor) - в числителе соответственно число часов использования-нетто. Однако, знаменатель, как правило, учитывает не теоретическую выработку электроэнергии, а максимальную, рассчитываемую в соответствии с установленными правилами.
     При  планировании и прогнозе число часов использования определяют из   разности между календарным числом часов использования и суммой числа часов в плановом простое (нормируемая величина), включая ограничения и время простоя в резерве,  числа часов в вынужденном простое (случайная величина).
     Вынужденный простой оборудования зависит  от большого числа факторов, в числе которых: вид энергоносителя, тип и типоразмер оборудования, срок службы.
     Главной проблемой настоящего и обозримого будущего в электроэнергетических комплексах крупнейших стран мира будет проблема исчерпания срока службы (возраста) генерирующего оборудования.

     Часть 1. Россия. Оценки Минэнерго РФ

      В таблице 1. приведены рекомендуемые сроки службы паровых и гидравлических турбин ТЭС, АЭС и ГЭС. 

Таблица 1. Рекомендуемые сроки службы оборудования электростанций


     В 2010 г. на форуме  "ТЭК России: курс на безопасность?" в докладе Минэнерго РФ были представлены данные характеризующие средний возраст оборудования ТЭС, АЭС и ГЭС (рис. 1).

Рис. 1. Возрастная структура генерирующего оборудования ОГК и ТГК ‎‎‎(в % от установленной мощности)‎‎‎.


     В своем обобщающем докладе  «Функционирование и развитие электроэнергетики Российской Федерации в 2011 г.»  (табл. 2.2.7, с. 44) Минэнерго РФ приводит данные, характеризующие возрастную структуру оборудования электростанций, которые могут быть обобщены и представлены в виде нижеследующих диаграмм.

Рис. 2. Гистограмма распределения установленной мощности оборудования электростанций России по типам и возрастным группам, МВт


Рис. 3. Структура ТЭС по типу оборудования, %


Рис. 4. Гистограмма распределения оборудования ТЭС по возрастным группам ‎‎(на конец 2011 г.)‎‎, МВт


Рис. 5. Доли оборудования ТЭС в распределении установленной мощности по возрастным группам, %


       Основной предварительный вывод  по материалам министерства заключается в следующем:
       110,1 млн. кВт  или 49,5 % выработали рекомендуемый срок службы.  В том числе:  ТЭС - 90,0 млн. кВт  или  59,4% от общей их мощности   учитываемой    Минэнерго РФ; АЭС -  8,43 млн. кВт    или 34,7% от  суммарной  их мощности   и ГЭС – 11,61  млн. кВт   или 25,2% от общей их мощности.
      Приведем оценки возрастной проблемы отечественного генерирующего оборудования, полученные нами на конец 2011 г. по:  1) атомным электростанциям - всего, и АЭС с реакторами ВВЭР (PWR); 2) турбин ГЭС (от 1 МВт и выше) и 3) конденсационным турбинам  электростанций России (кроме  блок-станций). 


Часть 2.  Россия. Оценки возраста реакторного оборудования АЭС, 
                 гидравлических и конденсационных турбин

ТЕГИ: Надежность (Reliability). Генерирующие мощности ( Generating capacities).  АЭС (Nuclear power plant). АЭС (ВВЭР). NPP (PWR). Гидротурбина (Hydro Turbine).  Конденсационная турбина (Condensing turbine). Возраст (Age). Россия (Russia).

   Приведем оценки возрастной проблемы отечественного генерирующего оборудования, полученные нами на конец 2011 г. по:  1) атомным электростанциям - всего, и АЭС с реакторами ВВЭР (PWR); 2) турбин ГЭС (от 1 МВт и выше) и 3) конденсационным турбинам  электростанций России (кроме  блок-станций). 

Рис. 6. Гистограмма распределения мощности реакторов АЭС России (всех типов и типоразмеров)‎‎‎ по возрастным группам, МВт

       
Примечание. Установленная мощность АЭС - 24242 МВт

     Суммарная установленная мощность АЭС с реакторами ВВЭР составляет 12594 МВт или 52%.

Рис. 7. Гистограмма распределения мощности АЭС России с реакторами ВВЭР ‎‎(всех типоразмеров)‎‎ по возрастным группам, МВт


Рис. 8. Гистограмма распределения мощности гидравлических турбин ‎‎(мощностью от 1 МВт и выше)‎‎, МВт

        
Примечания: 1. Без учета турбин Саяно-Шушенской ГЭС и турбин блок-станций
                               2. Расчетами были охвачены гидравлические турбины 47,3 млн. кВт или 99,6% от их 
                                  общей установленной мощности.

         В процентном отношении распределение мощностей АЭС и АЭС с реакторами ВВЭР по возрастным группам соответствует таблице 2, а  мощностей гидравлических турбин  (за исключением турбин Саяно-Шушенской ГЭС и блок-станций) - таблице 3.

Распределение мощности в %


Рис. 9. Гистограмма распределения мощности конденсационных турбин электростанций России ‎‎(без блок-станций)‎‎ по возрастным группам, МВт


Рис. 10. Распределение мощности конденсационных турбин ТЭС Росси по видам энергетического топлива ‎‎(за исключением блок-станций)‎‎, МВт


Рис. 11. Гистограмма распределения мощности турбин ТЭС, сжигающих уголь, по возрастным группам ‎‎(за исключением блок-станций)‎‎, МВт


Рис. 12. Гистограмма распределения мощности турбин ТЭС, сжигающих природный газ, по возрастным группам ‎‎(за исключением блок-станций)‎‎, МВт


     Распределение мощности конденсационных турбин электростанций, сжигающих уголь и природный газ, по возрастным группам в процентном отношении соответствует табл. 4

Таблица 4. Распределение мощности конденсационных турбин по возрастным группам, %


     Выводы: 
     1. Мощность АЭС, превысившие рекомендуемые сроки службы  составила:
      а) АЭС с реакторами всех типов – 10,8 млн. кВт или 44,6%;
      б) АЭС с реакторами ВВЭР – 3,2 млн. кВт или 25,0% от суммарной их мощности.
      2.  Мощность гидравлических турбин (типоразмеров от 1 МВт и выше), превысивших рекомендуемые сроки службы -  32,1 млн. кВт или 78,9% от охваченной мощности.
     3. Мощность конденсационных турбин, превысившая рекомендуемый срок службы:
     а) электростанций, сжигающих все виды топлива – 47,0 млн. кВт или 75%;
     б) электростанций, сжигающих уголь – 20,2 млн. кВт или 80%;
     в) электростанций, сжигающих природный газ – 27,2 млн. кВт или 84%.
     Таким образом, без учета турбин типа P, ПТ , Т и газовых турбин, дизельных электростанций и блок-станций,  суммарная мощность генерирующего оборудования электростанций России, превысивших рекомендуемые сроки службы  (на конец 2011 г.) составила 89,9 млн. кВт.



Приложение   
 
 

Электростанции России. Турбины конденсационные, ГЭС, реакторы АЭС, Возраст на конец 2011 г.