О гидроаккумулирующей электростанции

В статье приводится ряд преимуществ гидроаккумулирующей электростанции, одна из которых может быть сооружена в ближайшее время на территории Курской АЭС.

Юрий Слепоконь
О гидроаккумулирующей электростанции
"Экономические стратегии", №04-2007, стр. 50-51

Слепоконь Юрий Иванович — заместитель генерального директора ФГУП «Концерн “Росэнергоатом”» — директор филиала «Курская атомная станция».

Энергетическая стратегия России на период до 2020 г. предусматривает сооружение гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). Одна из таких станций может быть сооружена на территории Курской области. Ей предстоит работать в составе энергокомплекса вместе с Курской атомной станцией.

Чем обусловлена необходимость строительства ГАЭС и насколько это оправданно? Технологическое оборудование АЭС обладает ограниченными возможностями регулирования мощности энергоблоков, особенно в оперативном режиме. В то же время неравномерность суточных графиков электрической нагрузки по регионам уже в настоящее время характеризуется коэффициентами отношения минимума к максимуму 0,68-0,87 и, как свидетельствует опыт развитых стран, может иметь тенденцию к снижению.

В странах со значительным удельным весом АЭС в структуре мощностей технологические ограничения, определяющие режим работы АЭС, преодолеваются преимущественно ГАЭС. Из всех существующих типов электростанций только ГАЭС имеют удвоенный резерв регулировочной мощности, являются самыми маневренными и быстродействующими, особенно в случаях, когда необходимо немедленно предоставить резерв мощности.

Создание ГАЭС позволяет резервировать аварийное питание ответственных потребителей АЭС; предоставляет возможность регулировать частоту и мощность, иметь в энергосистеме оперативный резерв. Правомерно добавить к перечисленному и повышение экономической эффективности работы АЭС в условиях рынка электроэнергии. Для размещения ГАЭС подбираются площадки с сосредоточенным, максимально большим перепадом рельефа и наличием относительно небольшого водотока или естественного (искусственного) водоема. На высоких отметках рельефа создается верхнее водохранилище (бассейн), на низких – нижнее. В здании ГАЭС по наиболее распространенной технологической схеме устанавливаются обратимые гидроагрегаты (насос-турбины), способные работать как в насосном, так и в турбинном режиме. Силовой машиной является двигатель-генератор. В часы избытка мощности в энергосистеме насосы, закачивая воду в верхнее водохранилище, создают запас потенциальной энергии, которая реализуется в периоды максимума нагрузки за счет пропуска этой воды через гидротурбины.

Наиболее целесообразным и распространенным является размещение ГАЭС в центре нагрузок энергосистемы, что позволяет свести к минимуму строительство электросетей для выдачи мощности. Однако порой складываются уникальные условия для образования энергетического комплекса, в рамках которого совместно используются технологические объекты АЭС и ГАЭС. Именно такая ситуация имеет место на площадке Курской АЭС.

Изучение природных условий в районе Курской АЭС показало, что рельеф и компоновка сооружений АЭС благоприятствуют размещению здесь ГАЭС и трансформации КуАЭС в энергетический комплекс. Предложения по созданию энергокомплекса Курская АЭС-ГАЭС разработаны Московским областным институтом "Гидропроект". Создание Курской ГАЭС поддержали Курская областная администрация и РАО "ЕЭС России". Филиалом концерна "Росэнергоатом" "Курская атомная станция" совместно с ФГУП АЭП подготовлены инвестиционный замысел и декларация о намерениях по данному вопросу.

Мощность Курской ГАЭС определена в объеме 500-600 МВт в насосном режиме для обеспечения равномерной загрузки АЭС. Основные показатели ГАЭС Курского энергокомплекса при установке трех гидроагрегатов приведены в табл. 1. На КуАЭС имеется два варианта размещения верхнего бассейна ГАЭС (см. рис. 1) на возвышенностях, превышающих уровень водоема-охладителя примерно на 80 м. Площадь верхнего бассейна 3-4 км2 при длине до 4,5 км. Учитывая ограниченные водные ресурсы р. Сейм, в верхнем бассейне ГАЭС кроме рабочего объема предусмотрена регулирующая емкость, предназначенная для компенсации потерь на испарение и фильтрацию в маловодные годы.

С целью предотвращения фильтрации и деформации сооружений предусматривается полное экранирование его ложа.

Конструктивно верхний бассейн ГАЭС образуется вертикальными подпорными стенками, с наружной стороны засыпается грунт, извлекаемый из ложа бассейна. Работа ГАЭС на теплой воде значительно упрощает эксплуатацию сооружений верхнего бассейна. В здании ГАЭС, которое предполагается соорудить у подножия склона, при мощности 500-600 МВт размещается три-четыре гидроагрегата с насос-турбинами. Подвод воды к зданию ГАЭС осуществляется по трубопроводам соответственно количеству гидроагрегатов; диаметр трубопроводов 7,5 м при длине порядка 500-600 м, обусловленной выбором варианта компоновки ГАЭС. Столь значительные габариты трубопроводов требуют весьма ответственного подхода к поиску оптимальных решений относительно их конструкции и материала. Нижний бассейн ГАЭС – это водоем-охладитель третьей очереди АЭС. Колебания уровня воды в водоеме-охладителе в процессе работы ГАЭС будут держаться в пределах проектного режима, определенного условиями водоподачи на АЭС.

Для получения максимального дополнительного снижения температуры охлаждающей воды в процессе совместной работы АЭС и ГАЭС очень важно расположить место выхода в водоем подводящего канала ГАЭС. По предварительной оценке, дополнительное снижение температуры на входе АЭС при работе ГАЭС составит около 2°С. Таким образом, АЭС получает дополнительное водохранилище (верхний бассейн ГАЭС) для охлаждения технологической воды и позитивный экологический эффект (снижение теплового влияния). Проект энергокомплекса АЭС + ГАЭС привлекателен еще и тем, что некоторые сооружения являются общими с Курской АЭС и уже существуют. Это пруд-охладитель третьей очереди КуАЭС на р. Сейм.

Курская АЭС после создания энергокомплекса получает объективные предпосылки для работы в базовом режиме и достижения высокого коэффициента использования установленной мощности. А это означает, что вклад ее в обеспечение энергетической безопасности и динамичного развития экономики страны будет наиболее полным.

Таблица 1. Основные показатели ГАЭС Курского энергокомплекса