Исследований технологической платформы «экологически чистая тепловая энергетика высокой эффективности» Инициаторы
Скачать 1.4 Mb.
|
| Раздел 3. Направления исследований и разработок, наиболее перспективные для развития в рамках платформы. Технология 1 Отечественные ГТУ и ПГУ на их основе единичной мощностью до 1000 МВт с КПД до 60% и перспективные технологии с использованием топливных элементов, обеспечивающие КПД до 70% Проект 1 Отечественные ГТУ и ПГУ на их основе единичной мощностью 1000 МВт с ηэл ≥ 60 % 1. Направления исследований и разработок на доконкурентной стадии Важнейшими направлениями по данному проекту являются: - исследования и оптимизация цикла и схемы перспективной ПГУ; - экспериментальные исследования характеристик действующих ПГУ и их оборудования при работе на номинальном и переменных режимах; - расчетные и экспериментальные исследования пуско-остановочных режимов ПГУ и их оборудования; - разработка и использование при исследованиях и проектировании математических моделей ПГУ и их оборудования; - исследование аэродинамики, температурного состояния и прочности паровых турбин; - исследование теплообмена и аэрогидродинамики в трактах котлов-утилизаторов, внутрикотловых процессов и температурного состояния узлов на стационарных и переходных режимах; - совершенствование конструкции турбин и котлов-утилизаторов для повышения технологичности, экономичности, надежности и маневренности. Поузловые испытания и исследования новых конструктивных узлов; - разработка для обоснования типовых и унифицированных решений для проектов энергоблоков ПГУ и предложений по актуализации нормативно-технических документов. 2. Приоритеты развития по направления кооперации участников платформы. Цели и задачи. Выполнение работ требует объединения усилий отраслевых и академических НИИ, технологических и конструкторских служб поставщиков оборудования, электрогенерирующих компаний и холдингов под руководством Минэнерго РФ. Одним из результатов проекта должны быть технологические и экономические требования к типовому оборудованию (паровой турбине, котлу-утилизатору, электрическому генератору и т.д.) и парогазовому энергоблоку в целом, в рамках которых будет осуществляться конкуренция поставщиков при реализации проекта. 3. Направления собственных научных исследований и заимствование зарубежных разработок При выполнении технологической платформы будут созданы условия для комплектования сооружаемых в РФ мощных перспективных ПГУ основным оборудованием отечественной разработки и изготовления, а также для экспорта этого оборудования на традиционные и новые зарубежные рынки. Возможностями разработки и поставки основного оборудования современного уровня для мощных перспективных ПГУ располагают: - по паровым турбинам – Ленинградский Металлический завод (ЛМЗ - ОАО «Силовые машины»), Уральский турбинный завод (УТЗ). Для решения задач проекта им необходимо разработать турбины на повышенные параметры пара (температура перегрева до 600 С), с повышенными КПД проточной части: - по котлам-утилизаторам – ОАО «ЭМАльянс», РЭМКО, Подольский машиностроительный завод. Для решения задач проекта им необходимо разработать котлы на повышенные параметры пара, с прямоточной частью высокого давления (вариант) и недогревом пара до температуры газов на входе в котел на уровне 20–25С. Конструкция турбин и котлов должна обеспечивать возможность быстро пускаться после останова на ночь и работать в маневренном режиме без снижения ресурса. - по электрическим генераторам – «Электросила» (ОАО «Силовые машины»); - по ГТУ – совместное предприятие Siemens - ОАО «Силовые машины»; - проектирование энергоблока ПГУ – ОАО «Институт Теплоэлектропроект», ТЭП-инжиниринг (Москва); - исследования и испытания – ОАО «ВТИ», ОАО «НПО ЦКТИ», ОАО НПО «ЦНИИТМАШ», Инженерные центры, институты РАН, ВУЗы. Проект 2 Гибридные энергоустановки с топливными элементами на природном газе и продуктах газификации углей Для развития отечественных технологий ТОТЭ целесообразна кооперация организаций (например, Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН), занимающихся разработкой твердых электролитов и организаций, специализирующихся на исследованиях теплообмена и гидродинамики (ОАО «ВТИ», ОИВТ РАН). Целесообразность разработки собственного ТОТЭ связана с тем, что в мире технологии ТОТЭ рассматриваются как стратегические и важные для национальной энергетической безопасности. Поэтому при попытке импортировать эти технологии возможны трудности некоммерческого характера. Другим перспективным направлением разработок является исследование тепловых схем гибридных установок. Работы по использованию твердооксидных топливных элементов в энергетике ведутся в ВТИ с 2000 года и были поддержаны ОАО «РАО ЕЭС России». В качестве начального этапа развития отечественных гибридных энергоустановок разработан проект опытно-промышленной энергоустановки (ОПУ) мощностью ~ 200 кВт на основе твердооксидного топливного элемента SFC-200 фирмы Сименс и отечественной ГТУ. Расчетный КПД установки составил 63 %. Развитая инфраструктура испытательного комплекса позволяет снизить затраты на ввод энергоустановки в эксплуатацию при ее размещение на территории экспериментальной ТЭЦ (ЭТЭЦ) ВТИ. Кроме того, опыт, накопленный ОАО «ВТИ» в области парогазовых, газотурбинных технологий и при проведенных ранее работах по анализу схем энергоустановок на основе топливных элементов, позволяет выполнить весь комплекс работ связанных с адаптацией тепловой схемы энергоустановки под характеристики конкретного ТОТЭ, определением состава оборудования и проведением эксплуатационных испытаний. Создание такой установки позволило бы изучить особенности эксплуатации и режимов работы, оценить ресурсы основного и вспомогательного оборудования, создать основу для разработки и совершенствования более мощных систем такого типа и перейти в течение трех лет от проблемно-ориентированных поисковых исследований к опытно-конструкторским работам. Были проведены расчеты и оптимизация тепловой схемы этой установки при различных условиях работы ТОТЭ и турбины. В ходе проведенных теоретических работ была предложена тепловая схема гибридной установки, которая обсуждалась с представителями фирмы Сименс. В ходе переговоров были достигнуты предварительные соглашения о совместной работе над реализацией проекта по созданию опытно промышленной установки на ЭТЭЦ ВТИ с использованием элемента SFC-200. Кроме того, были выполнены расчеты вспомогательного оборудования установки и определены его поставщики. Проект «Создание опытно-промышленной гибридной энергетической установки мощностью 165 кВт на ЭТЭЦ ВТИ» был включен в федеральную целевую программу "Повышение эффективности энергопотребления в Российской Федерации" (на 2008-2010 годы и на перспективу до 2015 года), разработанную по поручению Президента РФ № ПР-1141. Однако, в связи с экономическим кризисом проект так и не был реализован. В 2008 году в ОАО «ВТИ» были исследованы тепловые схемы гибридных ЭУ на природном газе с ТОТЭ с выведением CO2 из цикла. Была разработана схема с выносным дожигателем анодного газа в кислородной среде. Такая конструкция энергоустановки позволяет избежать смешения потоков топлива и окислителя, выходящих из топливного элемента. Расчет схемы выполнен для температуры окружающего воздуха +15 °C. Результаты расчетов приведены в таблице 3. Полученные результаты соответствуют результатам аналогичных исследований других авторов. Работы ОАО «ВТИ» по исследованию схем гибридных установок и созданию опытно-промышленной установки были одобрены на совместном заседании Научного Совета РАН по проблемам надежности и безопасности больших систем в энергетике, Научно-технической коллегии НП «НТС ЕЭС» и НТС ОАО «Инженерный центр ЕЭС» 10 декабря 2008 года. В настоящее время исследования тепловых схем гибридных установок в ВТИ продолжаются при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации. Технология 2 Угольные энергоблоки на суперсверхкритические параметры пара единичной мощностью 330–660–800 МВт с КПД 44–46%, перспективные технологии на ультрасверхкритические параметры пара (35 МПа, 700/720 °С), обеспечивающие КПД 51–53% и угольные ТЭЦ нового поколения единичной мощностью 100–200–300 МВт с использованием различных технологий сжигания топлива. Проект 1 Угольные энергоблоки на суперсверхкритические параметры пара единичной мощностью 330–660–800 МВт с КПД 44–46% 1. Направления исследований и разработок на доконкурентной стадии Повышение энергетической эффективности отрасли, за счет строительства новых и техперевооружение действующих угольных электростанции на базе энергоемких, экологичных и технологически эффективных угольных энергоблоков нового поколения мощностью 380-660-800 МВт. Создание современного отечественного энергоблока с высокими экономическими и экологическими показателями. Радикальное повышение эффективности снабжения энергией и теплом национальной экономики и населения страны выраженное в увеличении ВВП. Развитие и использование научно-технологического потенциала энергомашиностроительного комплекса промышленности Российской Федерации, в интересах диверсификации и роста конкурентоспособности российской экономики и энергетики. Восстановление потенциала и конкурентно способности отечественного энергомашиностроения, замещения импорта перспективного энергооборудования и создания возможностей его экспорта, развитие науки и техники обеспечивающей выпуск наукоемкой продукции. 2. Приоритеты развития по направления кооперации участников платформы. Цели и задачи. Сооружение пилотного (головного) энергоблока мощностью 660 МВт на суперкритические параметры пара создаст условия для существенного повышения экономичности при расширении и техперевооружении прежде всего угольных электростанций. Повышение технической эффективности отечественной электроэнергетики остро необходимо. Основы для него создают успехи в создании новых материалов и совершенствовании энергооборудования, рост цен на органическое топливо, стремление сократить негативное воздействие на окружающую среду, в т.ч. выбросы СО2. Повышение КПД такого блока по сравнению с угольными энерго блоками на стандартные сверхкритические параметры пара определяется не только повышением параметров, но и повышением эффективности элементов основного оборудования (в первую очередь котельной и турбинной установок), а также совершенствованием тепловой схемы. Повышение КПД энергоблоков является наименее затратным мероприятием по снижению выбросов парниковых газов (СО2). Создание перспективного отечественного энергоблока, в Росси производство оборудования для него и замещения им импорта зарубежного оборудования избавит страну от финансовых потерь и создаст условия для дальнейшего развития отечественной науки и техники, технологий производства наукоемкой продукции и энергетического машиностроения в целом. Оно укрепит также позиции отечественных заказчиков в переговорах с зарубежными поставщиками энергооборудования. Основные целевые индикаторы и показатели:
Капитальные вложения при сооружении серийного угольного энергоблока на суперкритические параметры не должны превысить капитальные вложения в строительство энергоблоков на сверхкритические параметры более чем на 10-15 процентов. Основными целями Программы являются создание и освоение перспективного угольного энергоблока нового поколения с использованием научно-технического потенциала и развития энергомашиностроительного и электроэнергетического комплексов промышленности Российской Федерации, а также техперевооружение угольных блоков 300 МВт с использованием оборудования на суперсверхкритические параметры пара. Для достижения этих целей необходимо решить следующие технические задачи:
Расширение и техперевооружение угольных электростанций на базе освоенных экономичных и надежных энергоблоков. 3. Направления собственных научных исследований и заимствование зарубежных разработок На рубеже 90-х годов прошлого века в развитых странах активизировались работы по совершенствованию энергоблоков со значительным повышением КПД, в том числе путем перехода на суперкритические параметры пара. Этому способствовали рост цен на топливо, повышенные требования по снижению выбросов токсичных газов (NOх, SO2) и золы. В результате за рубежом были созданы и с 90-х годов введены в строй десятки угольных энергоблоков повышенной эффективности (КПД до 45% ) мощностью от 400 до 1000 МВт с параметрами острого пара до 30 МПа и перегревом до 600°С/620°С. В России были созданы около половины мирового парка энергоблоков на стандартные сверхкритические параметры пара и получен опыт эксплуатации на уникальных опытно-промышленных установках на суперкритические параметры пара (первый в мире котел на ТЭЦ ВТИ на параметры 30 МПа, 650°С и блок СКР-100 на Каширской ГРЭС на те же параметры). Из изложенного вытекает необходимость и возможность ликвидировать отставание от современного уровня мировой энергетики по внедрению угольных энергоблоков на суперкритические параметры пара. Для реализации этого в последние годы в России начаты работы по созданию энергоблока на суперкритические параметры пара. При выборе оборудования следует отдавать предпочтение отечественным производителям. Там, где длительные, связанные с большими затратами и риском разработки, целесообразно совместно с инофирмами производство или прямая закупка необходимых видов оборудования и ноу-хау. Проект 2 Разработка угольных ТЭЦ нового поколения единичной мощностью 100–200–300 МВт с использованием различных технологий сжигания топлива 1. Направления исследований и разработок на доконкурентной стадии Основными направлениями исследований в обоснование технических решений по созданию угольных ТЭЦ нового поколения, по которым участники платформы будут координировать свою деятельность и осуществлять кооперацию на доконкурентной стадии являются: - проведение анализа научно-технических достижений, которые могут быть использованы для: совершенствования замещающего оборудования, схем и технологии эксплуатации; уменьшения характерных потерь при производстве электроэнергии и тепла; снижения вредных выбросов; - определение наиболее приемлемого уровня параметров пара и мощности новых блоков для ТЭЦ; - выбор основных технических решений по повышению эффективности замещающего оборудовании ТЭЦ; - оценка влияния перспективных экологических требований и вовлечения в топливный баланс местных топлив на энергоэффективность ТЭЦ; - расчетные и экспериментальные обоснования технических решения по котельным и паротурбинным установкам; - разработки по совершенствованию тепловых схем блоков ТЭЦ; - разработки развернутых технических заданий на основное и вспомогательное оборудование типовых ТЭЦ нового поколения; - проведение маркетинговых исследований и разработка предварительного технико-экономического обоснования внедрения типовых блоков ТЭЦ нового поколения; 2. Приоритеты развития по направлениям кооперации участников платформы. Цели и задачи. Работа выполняется в теснейшей кооперации ведущих энергомашиностроительных заводов, научно-исследовательских и проектных организаций с привлечением ВУЗов. Краткосрочными приоритетами развития кооперации участников платформы являются согласованные разработки основных технических решений по оборудованию и схемам угольных ТЭЦ нового поколения, базирующиеся на опыте участников и новых результатах новых исследований. Очевидно, что на первых стадиях работы (разработка технических решений, расчетные и экспериментальные исследования) основная роль должна принадлежать НИИ (ОАО «ВТИ», ОАО «НПО ЦКТИ», «НПО ЦНИИТМАШ» и другие) и ВУЗам (МЭИ, ЛПИ, УГТУ и другие). В среднесрочном плане приоритетными являются разработки обоснования инвестиций для типовых проектов и разработка конкретных технических проектов основного оборудования и ТЭЦ в целом. При разработке технических и рабочих проектов наиболее важно участие энергомашиностроительных заводов (ОАО «ЭМАльянс», ОАО «Сибэнергомаш», ОАО «Силовые машины», ОАО УТМЗ и другие), а также проектным организациям (ОАО «ТЭП» и другие). В долгосрочном плане приоритетным является разработка рабочих проектов, изготовление и монтаж оборудования, пуско-наладочные работы и гарантийные испытания. Конечным итогом должно явиться широкое внедрение угольных ТЭЦ нового поколения. Целью работы по направлению «Разработка угольных ТЭЦ нового поколения» является научное обоснование, разработка технических решений и внедрение их на ТЭЦ для повышения экономичности и снижения вредных выбросов. Основной задачей является обеспечения надежного тепло- и электроснабжения, повышения КПД угольной ТЭЦ, выработки электроэнергии на тепловом потреблении и улучшения экологических показателей. 3. Направления собственных научных исследований и заимствование зарубежных разработок Направления собственных научных исследований и разработок связаны с комплексом исследований с целью повышения эффективности паровых котлов и турбин, оптимизации тепловых схем блоков, резкое снижение вредных выбросов от угольных ТЭЦ, вовлечение местных топлив и отходов в энергетический баланс. Эти разработки позволят производителям энергетического оборудования быть конкурентоспособными не только на внутреннем, но и на внешнем рынках. Кооперация с зарубежными компаниями вполне возможна и в ряде необходима. Это касается некоторого вспомогательного оборудования, оборудования средств очистки дымовых газов, технологий совместного сжигания угля и биомассы в котлах с ЦКС и других вопросах. Технология 3 Производство электроэнергии и тепла с использованием ПГУ с внутрицикловой газификацией твердого топлива единичной мощностью 200–400 МВт с КПД до 50% и перспективные технологии с использованием топливных элементов, обеспечивающие КПД до 60%. |
Похожие:
 | Отчет о разработке стратегической программы исследований технологической платформы Направления исследований и разработок, наиболее перспективных для развития в рамках платформы | | Программа исследований Технологической платформы «Текстильная и легкая промышленность» Текущие тенденции развития рынков и технологий в сфере деятельности платформы |
| Ежегодный отчет о выполнении проекта реализации технологической платформы... Технологии мехатроники, встраиваемых систем управления, радиочастотной идентификации и роботостроение | | Альтернативные источники энергии Солнечная энергетика Солнечная энергетика Солнечная энергетика используетнеисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.... |
 | Отчет о деятельности технологической платформы "Инновационные лазерные... Деятельность технологической платформы "Инновационные лазерные и оптоэлектронные технологии – фотоника" (далее – тп "Фотоника") в... | | Солнечная энергетика Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.... |
| Результаты мониторинга состояния работ и проектов, рекомендуемых... Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук | | Отчет о деятельности технологической платформы «Развитие российских... Муниципальное казенное образовательное учреждение бутурлиновская средняя общеобразовательная школа №7 |
| Университет В целом работа по программе в 2012 г направлена на создание технологической интеграционной платформы (телекоммуникационного кластера)... | | 3 юродивые и кликуши В целом работа по программе в 2012 г направлена на создание технологической интеграционной платформы (телекоммуникационного кластера)... |
| Дневник магини Предисловие В целом работа по программе в 2012 г направлена на создание технологической интеграционной платформы (телекоммуникационного кластера)... | | Кириллица – основа русской азбуки В целом работа по программе в 2012 г направлена на создание технологической интеграционной платформы (телекоммуникационного кластера)... |
| Пресс-релиз 29 ноября 2012 г. Агентство по прогнозированию балансов... Акимова, Т. А. Экология. Природа – Человек – Техника: учебник / Т. А. Акимова. – М.: Экономика, 2007. – 510с | | Материалы к урокам. Х. Бидструп. Юный художник В целом работа по программе в 2012 г направлена на создание технологической интеграционной платформы (телекоммуникационного кластера)... |
| «Риторика и культура речи: наука, образование, практика» В целом работа по программе в 2012 г направлена на создание технологической интеграционной платформы (телекоммуникационного кластера)... | | Обзор красноярских сми за 22 июня 2011 года В целом работа по программе в 2012 г направлена на создание технологической интеграционной платформы (телекоммуникационного кластера)... |
