, а также положительного влияния использования водорода в тех или иных процессах на окружающую среду [86, с. 94-120].

3.5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩИХ СИСТЕМ

Приведенные в § 3.4 технико-экономические оценки электролизеров относятся лишь к затратам на водород, но не отражают изменение затрат на энергию в энергосистеме. Благодаря использованию базисной и полупиковой энергии электролизеры Позволяют вытеснить пиковые и полупиковые энергетические Установки и заменить их на базовые электростанции, что приведет к экономии топлива и суммарных приведенных затрат. Это

183

Таблица 3.10. ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ЛСОНОМИЧЕСКОГО УЩЕРБА ОТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ВОДОРОДА

ТЕХНОЛОГИЯ

CO

Потреб- Выбросы веществ В атмосферу в тоннах на

кость op- 1 т водорода

гани- ' 1 ~

NOческого Твердые SO2

топ- частицы

лива, у**

П0

5,7 -10-+ 1,42 ? 10-+11.4-10-30,125 0,65

10-= 10"3 0,08 - 3,5

ПКПГ 2,85

0,3 0,596

0,01 0,035

5

19,1

ЭВ + ТЭСна .13,6

природном

газе*

Газификация 7,52

угля

ЭВ + ТЭС на 14,3

угле

0,165

* Расчеты автора книги,

** В тоннах условного ТОПЛИВА НА 1 Т ВОДОРОДА*

более наглядно можно проиллюстрировать ПРИ РАСЧЕТЕ приве денных затрат на электрическую энергию в ЭНЕРГОСИСТЕМЕ, в которой используются электролизеры.

Как указывалось ранее, график нагрузок в энергосистема! весьма неравномерен. Применение водорода в энергосистеме может обеспечить выравнивание графика нагрузок в энергосетях. В часы провала графика нагрузки в электролизной установКЕ генерируются водород и кислород, которые заполняют газохранилище. В часы пик водородная энергоустановка генерирует электроэнергию. В качестве пиковой водородной установки может быть паровая или газовая турбина, ЭХГ и др. Рассмотрение схем водородных пиковых электростанций привело авторе работы [108] к выводу, что большой интерес представляет схема, включающая маневренный атомно-водородный энергоблок (рис. 3.8). Путем кратковременного повышения температуры пара перед турбиной до 773 К при давлении 6 МПа можно повысить КПД использования водорода до 60%. Повышение температуры пара можно осуществить путем смешения насыщенно184

Рис. 3.8. Принципиальная схема маневренного атомно-водородного энергоблока [108]:

1 — ядерный реактор; 2 — турбина; 3 — конденсатор; 4 — насос; 5 — электролизер; 6 — хранилища водорода и кислорода; 7 — камера сгорания

го пара АЭС с высокотемпературным паром, получаемым ПРИ сгоранииводорода в кислороде.

3.5.1. Сравнение традиционной и атомно-водородной электрогенерирующих систем. Сравним две электрогенерйрующие системы, схемы которых приведены на рис. 3.9.

(3.37)

Приведенные затраты для традиционной энергосистемы рассчитывались по уравнению

зп = z ЩКП{ + д.т,),

V

где Л/,- - мощность i'-й станции; т; - ГОДОВОЕ время ИСПОЛЬЗОВАНИЯ установленной мощности /-Й станции;

*ni = Кз Ак,1 + Н0),

здесь iCgj - удельные капитальные затраты i'-й установки, руб/кВт; вэк- вклад капитальных составляющих в эксплуатационные Расходы, см. (2.75), Н0 = 0,12,

'i — ^тт'^тп!'»

*В

ЗДесь ЬтП1- - удельный расход топлива, т*/(кВт • ч); ЗТП1- -замыкаю-"Чие расходы на топливо (РУБ/т*).

ПЕРЕСЧЕТЕ НА УСЛОВНОЕ ТОПЛИВО.

185

Ядерное топливо

Уголь

Природный газ

АЭС

ТЭС

ГТУ

базисная энергия

Полупиковая энергия

Пиковая энергия

к'потребителю

(3.40)

К = ЛГАЭСтАЭС-(^-ЛГАЭс)тЭЛу(1/Ппик-1)»

где Л'АЭС» ^ЭЛУ» ^ПИК - мощность АЭС, электролизеров и пиковой водородной установки; Г|ПИК - КПД водородной пиковой установки; Ппик = ПэлуЛ^б; N - общая мощность системы.

Принимаем, что Кзтк% = 40 руб/кВт, К3 газохранилища -0,15 руб/м3, значения К^элу и Лэлу принимаем из данных табл. 3.8 (варианты 2 и 4).

Срок окупаемости новой системы определяем из уравнения

хок (^,ав ^з,трад)А-ЗэК)Трад

в).

(3.41)

Электрическая энергия

АЭС

Ядерное топлива

Пиковая

н2-?установка.

ЭМУ

К потребителю

Электрическая энергия

Рис. 3.9. Схема традиционной (а) и атомно-водородной (б) электрогенерирующих систем

Индексом i обозначают типы станций, j - зону работы станции (пиковая, полупиковая, базисная).

Удельные приведенные затраты определялись по уравнению

эп = Зп/(1 N-ij) = 3n/Wt, (2.38)

и

где WT - количество энергии, генерируемой системой.

(ТЭС) и 120 (ГТУ) [110], Вэ

Принималось, что энергия генерируется на АЭС (базисная), на ТЭС (полупиковая) и ГТУ (пиковая) (рис. 3.9). Число часов использования установленной мощности т; в_ год составляет 7500 (АЭС), 4000 (ТЭС) и 1000_(ГТУ). Значение K3i, руб/кВт, равно: 200

= 0,24. Значение Ьт, г*/(кВт-ч),

составляет: 385 (АЭС), 400 (ТЭС) и 500 (ГТУ), зтП равны (руб/т*) •

50 (уголь) и 60 - природный газ [ПО]. Атомно-водородная маневренная установка включает электролизную установку, газохранилище, водородную пиковую надстройку, содержащую камеру

сгорания и паровую турбину (рис. 3.8). Приведенные затраты для

атомно-водородной системы определялись по системе