Повышение системной эффективности энергокомплексов на базе АЭС и ГТУ с тепловой аккумуляцией

• Автор: Новикова, Зоя Юрьевна
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Анализ работ, выполненных по теме исследования в России и за рубежом

1.1 Перспективы атомной энергетики

1.2 Краткий обзор по использованию парогазовых технологий на атомно-энергетических комплексах

1.3 Краткий обзор схемно-параметрических данных по системам аккумуляции теплоты

1.4 Основные экономические характеристики тепловых аккумуляторов

Глава 2. Разработка методик термодинамического и схемнопараметрического анализа энергокомплексов на основе комбинирования энергоблоков АЭС с ВВЭР и ГТУ
2.1 Обоснование целесообразности аккумулирования теплоты на энергокомплексах с АЭС и ГТУ
2.1.1 Схемно-параметрический анализ условий аккумулирования теплоты в энергокомплексах на базе АЭС и ГТУ
2.1.2 Учет пускоостановочных особенностей энергетических ГТУ
2.2 Разработка методики термодинамического анализа эффективности комбинирования АЭС и ГТУ с аккумуляцией теплоты
2.3 Оценка эффективности вытеснения ПВД в схеме паротурбинной установки АЭС
2.4 Учет требований маневренности при вводе энергокомплексов
в развивающихся энергосистемах
Глава 3. Разработка методики оценки технико-экономических показателей энергокомплекса на базе АЭС и ГТУ с аккумуляцией теплоты

Глава 4. Системная эффективность энергокомплекса на базе АЭС и ГТУ с аккумуляторами фазового перехода
4.1 Технико-экономическое сопоставление эффективности регулирования графиков нагрузки энергокомплекса АЭС и ГТУ с альтернативными вариантами
4.2 Преимущества энергокомплекса на базе АЭС и ГТУ с САФП
по противоаварийному регулированию в энергосистемах
Выводы
Направления дальнейших исследований
Список принятых сокращений
Список использованных источников
Введение
В соответствии с «Концепцией технической политики в электроэнергетики России до 2030» одним из принципов в развитии генерирующих мощностей является увеличение в структуре генерации доли мощностей атомных электростанций (АЭС), и обеспечение возможности их участия в регулировании суточной и недельной неравномерности графика нагрузки. Предлагается создавать для этих целей в комплексе с АЭС сопутствующие энергоемкие производства с непрерывным циклом, сооружать гидроаккумулирующие электростанции и использовать другие возможности [1].
Одним из перспективных направлений повышения маневренности и надежности энергоблоков атомных станций являются комбинирование схем АЭС и ГТУ. Энергокомплекс на базе АЭС и ГТУ позволяет вырабатывать дополнительную пиковую мощность при высокой экономичности работы турбоустановок АЭС и ГТУ без изменения тепловой мощности реакторной установки. Комбини-рование схем обеспечивает возможность участия АЭС в регулировании неравномерностей суточного графика нагрузки, а также в первичном и противоаварийном регулировании частоты в энергосистемах. Однако такой энергокомплекс неэффективен в бездефицитные периоды, так как требуются останов ГТУ и разгрузка реакторной установки АЭС, особенно в часы ночного провала графика нагрузки. Еще одним недостатком комбинированной такой схемы является невозможность автономной работы ГТУ без резервного источника утилизации теплоты уходящих газов. Эти проблемы могут быть частично или полностью исключены, если в состав энергокомплекса на базе АЭС и ГТУ включить систему аккумуляторов энергии.
Система аккумуляторов энергии на АЭС позволяет проходить ночные провалы графиков электрических нагрузок без изменения реакторной мощности ядер-ной части энергоблоков, тем самым, обеспечивая работу всей станции с высоким коэффициентом использования установленной мощности. Аккумулирование энергии в бездефицитный период обеспечит дополнительную выработку электро-

• прямое аккумулирование тепловой энергии — аккумулирующим и теплообменным веществом является одна и та же среда; аккумулирующая среда может быть твердой, жидкой, газообразной или двухфазной (жидкость + газ);

• косвенное аккумулирование — энергия аккумулируется посредством теплообмена (например, теплопроводностью через стенки резервуара) или в результате массообмена со специальной теплообменной средой (в жидком, двухфазном или газообразном состоянии). Аккумулирующая среда может быть твердой, жидкой или газообразной, процесс может протекать без фазового перехода или с фазовым переходом (твердое тело — твердое тело, твердое тело — жидкость, жидкость — пар);
• полупрямое аккумулирование — процесс проходит, как в предыдущем случае, причем аккумулирующая емкость теплообменной среды играет наиболее важную роль;
• сорбционное аккумулирование — в этом случае используется способ-

ность некоторых аккумулирующих сред абсорбировать газы с выделением или поглощением тепла при десорбции газа. Передача энергии может происходить непосредственно в форме тепла или с помощью газа.
Широкий спектр проблем при применении аккумуляторов тепла и большое разнообразие методов аккумулирования приводят к различным техническим решениям, причем для каждого конкретного случая внедрения ТА в энергетическую систему необходимо проведение детальных исследований и расчетов. Аккумулирование тепла за счет теплоемкости наименее эффективно, низкая теплоемкость многих доступных теплоаккумулирующих материалов (ТАМ) должна компенсироваться использованием больших их объемов, разряд аккумуляторов характеризуется переменной температурой. Эти аккумуляторы иногда называют теплоемкостными (TEA), так как их работа основана на использовании теплоемкостных характеристик различных твердых и жидких веществ [44-45,53].
Аккумуляторы, использующие тепловые эффекты обратимых фазовых переходов (АФП), характеризуются более высокой плотностью теплового потока при малом объеме ТАМов и практически постоянной температурой разряда. Однако