Проблеми та перспективи розвитку енергомашинобудування в Україні

Основним енергетичним обладнанням для теплової енергетики, яке планується використовувати  для заміни діючого, повинні стати:

-        паротурбінні  блоки з котлами циркулюючого  киплячого шару (ЦКШ);

-        блоки  на суперкритичні параметри (СКП): тиск – 30 МПа, температура –  620°С, з двома промперегрівами  пари за температури 620°С, ККД  48-50%;

-        парогазові  установки з внутрішньоцикловою  газифікацією вугілля (ПГУ-ВЦГ)  з ККД 46-48%, в яких застосовуватимуться  нові технології спалювання вугілля;

-        парогазові  установки з котлами-утилізаторами  (ПГУ-КУ), які працюють на природному  газі, мають ККД 50-52% і призначені  для міських ТЕЦ;

-        парогазові  установки з котлами-утилізаторами  з ККД 48-50% для ТЕЦ невеликих  міст та окремих підприємств;

-        когенераційні  установки на базі ГТУ для  реконструкції міських котелень, для підприємств як автономні  джерела електроенергії та тепла  з коефіцієнтом використання  палива 0,8-0,85, а також для індивідуальних  споживачів.

До 2030 року згідно з базовим  сценарієм потужність вугільних  конденсаційних електростанцій становитиме 34,35 ГВт, у тому числі нових ТЕС  на перспективних вугільних технологіях  – 8,96 ГВт. Потужність ТЕЦ із комбінованим виробітком електричної та теплової енергії становитиме 13,6 ГВт, а сумарна  потужність установок малої та надмалої потужності зросте до 1,5–2,0 ГВт.

 Перелік нового обладнання, необхідного для заміни блоків  на діючих електростанціях і  побудови нових до 2030 року, свідчить, що основна кількість обладнання  може бути виготовлена на вітчизняних  підприємствах енергомашинобудівного  комплексу: ВАТ “Турбоатом” (м.  Харків), НВО “Електроважмаш” (м.  Харків), ВАТ “Запоріжтрансформатор”, ДП “Зоря – Машпроект” (м.  Миколаїв), підприємство “Мотор-Січ” (м. Запоріжжя), ВАТ “Сумський  завод ім. Фрунзе”, ВАТ “Насосенергомаш” (м. Суми), ХДПЗ ім. Т.Г. Шевченка (м. Харків), ВО “Комунар” (м.  Харків), АТ “Первомайськдизельмаш” (м. Первомайськ, Миколаївська  обл.) та інші.

Розділ 2. Напрямки та тенденції розвитку енергомашинобудування  в Україні.

2.3.  Розвиток обладнання атомної  енергетики.

Забезпечення економіки  України електроенергією неможливе  без надійного функціонування атомної  енергетики.

Міжнародний досвід і рекомендації МАГАТЕ свідчать про можливість та економічну доцільність подовження терміну експлуатації енергоблоків на 10-15 років, при цьому необхідні  витрати становлять близько 10% вартості його спорудження.

Підвищення надійності та ефективності обладнання діючих АЕС  за їх модернізації передбачає повузлову  заміну підсистем АСУТП, модернізацію окремих елементів першого контуру, часткову заміну парогенераторів, модернізацію турбоустановок і електрогенераторів та допоміжного обладнання другого  контуру, вдосконалення хімводопідготовки  та модернізацію систем контролю окремих  конструктивних елементів.

Необхідні для модернізації елементи другого контуру виготовлятимуться  підприємствами вітчизняного енергомашинобудівного  комплексу, а елементи першого контуру, потрібні для модернізації (в тому числі парогенератори), доцільно імпортувати  з Росії.

Згідно з базовим  сценарієм рівень генеруючих потужностей  АЕС до 2030 року буде збережено за рахунок подовження ресурсу діючих енергоблоків на 10 років та введення нових енергоблоків загальною потужністю 11 ГВт на заміну тих, що відпрацювали свій ресурс. Починаючи з 2020 року, потрібно побудувати три нові енергоблоки. Це означає, що вітчизняним підприємствам  енергомашинобудівного комплексу  і суміжних галузей необхідно  виготовити в 2010-2030 рр. 14 комплектів обладнання для енергоблоків АЕС на базі обраних зразків реакторів нового типу. Реакторні установки для будівництва нових енергоблоків АЕС необхідно купувати у фірм-виробників на підставі тендера, оскільки розвивати підгалузь із будівництва реакторів в Україні за умови їх невеликої потреби (1-1,5 реактора на рік) недоцільно[13].

Енергозабезпечення насамперед залежить від стабільності постачань  палива на АЕС. У стратегічному плані  Урядом України прийнято програму забезпечення розвитку ядерної енергетики, згідно з якою необхідно розвивати вітчизняні елементи ядерно-паливного циклу. Реалізація програми передбачає видобуток уранової руди на Новокостянтинівському родовищі з досягненням 100% забезпечення вітчизняною  сировиною потреб ядерно-енергетичного  комплексу, організацію виробництв: гексафториду урану, заготівок із цирконієвого сплаву та цирконієвого прокату, впровадження перспективних технологій вилучення  за видобутку “бідних” уранових руд  і радіометричних збагачувальних ліній  для їх первинної переробки, освоєння виробництва комплектуючих виробів  і виготовлення тепловиділяючих  зборок.

Розділ 2. Напрямки та тенденції розвитку енергомашинобудування  в Україні.

2.4.  Обладнання для ГЕС і  ГАЕС.

При проведенні реконструкції  другої черги Дніпровського каскаду, Дністровської ГЕС і малих  ГЕС необхідно виготовити або  реконструювати енергетичне обладнання вартістю $454 млн. Загальна вартість обладнання до 2030 року для нових ГЕС становитиме $558 млн., ГАЕС – $764 млн. (16 гідроагрегатів для ГАЕ та 50 для ГАЕС). Разом  із тим доцільно продовжити будівництво  ГЕС на малих ріках. Кількість  нових агрегатів (в еквіваленті  потужності 0,5 МВт), що необхідно ввести в дію до 2030 року, дорівнює 242 одиницям, що коштуватиме $110,3 млн. Вартість нового обладнання для ГЕС, ГАЕС, МГЕС становитиме $1,476 млрд. на весь прогнозований період.

Випуск усього нового гідравлічного  обладнання та реконструкцію діючого  забезпечить ВАТ “Турбоатом”, електричного – НВО “Електроважмаш”, ВАТ “Запоріжтрансформатор” та інші, які є основними його виробниками в Україні.

Розділ 2. Напрямки та тенденції розвитку енергомашинобудування  в Україні.

2.5.  Перспективне обладнання  для енергетики.

Силова електроніка. Основні механізми власних потреб ТЕС приводяться в дію нерегульованими асинхронними короткозамкненими електродвигунами потужністю від 200 до 8000 кВт з синхронною частотою обертання 300-3000 об/хв. та напругою 6 кВ. Понад 60% двигунів, що перебувають в експлуатації, відпрацювали 20-річний термін, максимальний, відповідно до стандартів, за якими їх виготовлено. В деяких енергосистемах частка двигунів, які відпрацювали 20 і більше років, становить 80-90%. Лише близько 15% електродвигунів власних потреб ТЕС відповідають сучасним вимогам.

При модернізації електродвигунів  і технічному переозброєнні блоків електростанцій необхідно застосовувати  для їх регулювання перетворювачі  частоти напівпровідникового (тиристорного або транзисторного) типу. Це забезпечує економічне регулювання частоти  обертання механізму та є зручним  засобом автоматизації технологічних  процесів електростанцій. Регулювання  режиму роботи енергоблоку засобами силової електронної перетворювальної техніки заощаджує до 3% палива, подовжує терміни експлуатації котлоагрегату. Використання аналогічних приводів в автоматичних регуляторах енергоблоків (приводів шиберів, заслінок, клапанів тощо) дозволяє істотно підвищити маневреність  агрегатів електроста-

нцій. Використання регульованого  електропривода в системах хімводопідготовки  енергооб’єктів дозволяє підвищити  точність дозування у 5-8 разів і  в два рази зменшити витрати хімреагентів. Потреба в таких приводах лише для одного енергоблоку потужністю 300 МВт перевищує 150 одиниць, а для  одного цеху хімводопідготовки – 30 одиниць.

Налагодження в короткі  терміни серійного випуску сучасних засобів силової електронної  перетворювальної техніки для нормалізації роботи та підвищення ефективності систем енергетики і електропостачання  доцільно провести на підприємствах-виробниках: ВАТ “Запорізький завод Перетворювач”, ЗАТ “Елемент-Перетворювач” (м. Запоріжжя), ВАТ НДІ “Перетворювач” (м. Запоріжжя), ВАІ ЗЕАЗ (м. Запоріжжя), ХЕМЗ (м. Харків), “ЕТАЛ” (м. Олександрія), ВАТ “Маяк” (м. Вінниця), ВАТ “Електронмаш” (м. Київ), з участю ТОВ “Фундамент” (м. Харків), Міжнародний консорціум “Енергозбереження”, СКБ Електронного приладобудування (м. Харків), НТФ “ТЕМС” (м. Київ).

Паливні елементи в енергетиці. Перспективним шляхом подальшого розвитку енергетичних технологій з використанням органічних видів палива і урахуванням зменшення шкідливих викидів у довкілля є використання паливних елементів (ПЕ), які забезпечують поліпшені техніко-екологічні характеристики у сфері виробництва електричної та теплової енергії. В останні десятиріччя нові технології використання ПЕ дали можливість довести вартість їх електроенергії до $3 /кВт год. Вважається, що у 2005 році ця цифра зменшиться до $1,3 /кВт год. Очікується, що інтенсивні наукові дослідження дозволять істотно знизити вартість електроенергії, яка виробляється ПЕ, і в 2020-2025 рр. вона сягне рівня конкурентоспроможності з традиційними засобами вироблення електроенергії. Згідно з прогнозами до 2010 року світовий ринок електроенергії, яка вироблятиметься гібридними системами з ПЕ, становитиме 2,5–10 ГВт.

В Україні необхідно інтенсифікувати  дослідження і розробки зі створення  високоефективних енергетичних паливних елементів, а на їх основі – електростанцій малої та середньої потужності, в  тому числі гібридних паливно-газотурбінних  і паливно-паротурбінних, що матимуть ККД до 70% і вище.

Створення та введення в дію енергоустановок  з паливними елементами може бути реалізовано в період до 2030 року. До 2010 року необхідно створити дослідно-промислові зразки потужністю до 100 кВт, а також  пілотний зразок теплоенергетичної  установки з ПЕ в разі доведення  її ресурсу до 50 тис. годин, до 2020 року – створити та втілити комбіновані  установки з ПЕ потужністю до 25-50 МВт, до 2025 року – ввести в дію  енергоблоки для автономного  та централізованого енергозабезпечення сумарною потужністю до 200 МВт.

Витрати на наукові дослідження  та дослідно-конструкторські роботи до 2030 року становитимуть $20-25 млн. При  цьому питомі витрати на 1 кВт  встановленої потужності обладнання з  використанням ПЕ до 2030 року зменшаться з $4 тис. до $0.8-0,9 тис.

Обладнання для  оптимального управління маневровими  режимами реактивної потужності в енергосистемі. До обладнання, яке спроможне ефективно та якісно вирішувати проблему оптимального управління маневровими режимами Об’єднаної енергосистеми України із забезпечення компенсації надлишкової реактивної енергії, зменшення втрат і стабілізації напруги ліній електропередач, а також на збірних шинах електростанцій, особливо АЕС, належать: синхронні компенсатори, асинхронізовані й асинхронні турбогенератори, статичні тиристорні компенсатори. Оптимальне розміщення цього обладнання впливатиме на зменшення втрат на передачу електроенергії у 2-3 рази.

Нестачу обладнання для регулювання  реактивної потужності в ОЕС України, яка на сьогодні становить щонайменше 3-3,3 млн. кВАр, необхідно компенсувати за допомогою відновлення роботи синхронних компенсаторів на ТЕС, ГЕС, АЕС, за рахунок модернізації синхронних генераторів, виведених з експлуатації шляхом переобладнання їх на синхронні компенсатори, впровадженням реверсивних тиристорних систем збудження, поширеним використанням асинхронізованих турбогенераторів типу АСТГ та використанням мобільних статичних тиристорних компенсаторів, які можуть бути придбані на підставі тендера (фірма ALSTOM, Великобританія). Ці заходи дозволять суттєво знизити втрати на передачу електроенергії.

Модернізація та створення  нових синхронних компенсаторів  здійснюватимуться НВО “Електроважмаш” (м. Харків).

Розділ 3.  Розвиток підприємств  енергомашинобудування.

Перелік обладнання, яке  необхідне для розвитку енергетики за його етапами, свідчить, що підприємства енергомашинобудування матимуть досить щільне завантаження як з основного, так і допоміжного обладнання.

Для забезпечення виробництва  необхідної кількості енергетичного  обладнання при проведенні маловитратної  модернізації та створення конкурентоспроможного  нового обладнання необхідно провести реконструкцію енергомашинобудівного  комплексу в напрямі розвитку науково-технічного і промислового потенціалу, спроможного створювати енергетичне обладнання нового покоління  для ТЕС, АЕС, ГЕС, насамперед – газотурбінні установки на високі початкові температури. Проектування та виготовлення парових  і газових турбін як основи створення  ПГУ для теплової енергетики України  забезпечується науково-технічними та виробничими потужностями вітчизняних  підприємств.

Розвиток вітчизняного енергетичного  котлобудування з використанням  нових сучасних технологій спалювання низькосортного вугілля може базуватися на виробничих потужностях ВАТ “Харківський котельномеханічний завод”, ВАТ “Азовмаш” (м. Маріуполь) та конструкторсько-технологічній  базі Харківського ЦКБ “Енергопрогрес”.