Разработка и исследование путей эффективного и безопасного использования водородных технологий в энергосистемах с высокой долей АЭС

Современное развитие Российской Единой Энергетической Системы имеет тенденции к росту дефицита пиковых и полупиковых энергоустановок, способных экономично и надежно проходить ночные провалы нагрузки и обеспечивать энергосистему электроэнергией в часы максимумов нагрузок. Активный рост доли АЭС только усугубляет проблемы, связанные с прохождением минимумов и максимумов нагрузок, вследствие экономически оправданной загрузки атомных электростанций с максимальным коэффициентом использования установленной мощности. Кроме того, для АЭС, кроме экономической нецелесообразности, имеются технологические ограничения маневренных характеристик по условиям безопасности эксплуатации реакторных установок. При этом современная стратегия холдинга «Росатом» предполагает широкомасштабное развитие водородной энергетики в РФ и освоение методов производства водорода с использованием мощностей АЭС. Выработка пиковой электроэнергии на АЭС за счет производства и использования электролизного водорода позволяет решить несколько проблем, возникающих в настоящее время перед энергетикой РФ: 1. Производство водорода повышает эффективность АЭС за счет обеспечения ее базовой нагрузкой в условиях роста доли АЭС в энергосистеме и прогрессирующего дефицита маневренных мощностей; 2. Производство водорода обеспечивает аккумулирование невостребованной ночной электроэнергии; 3. Водородное топливо является экологически чистым энергоносителем как при производстве на АЭС, так и при его использовании. В результате выполнения проекта предполагается получение новых схем аккумулирования и производства электроэнергии на АЭС, использующие водородные технологии с учетом их эффективной работы в требуемом режиме. Для обоснования будет разработана методика, использующая комплекс интегральных относительных удельных коэффициентов, отражающих динамические характеристики используемых водородных технологий относительно затрат на них с учетом изменяющихся системных факторов. Предлагаемые расчетные математические модели и уравнения соответствуют мировому уровню и разрабатываются впервые. Для прогнозной оценки системной эффективности предлагаемых вариантов реализации водородных технологий на АЭС с учетом изменяющихся системных факторов будет разработан программный комплекс, который позволит обосновать оптимальный вариант для заданных условий развития энергосистемы. Результаты выполнения научного исследования направлены на развитие новых подходов к использованию водородных технологий на АЭС и обоснование предлагаемых схемно-параметрических решений по производству пиковой электроэнергии на АЭС за счет использования энергии водородного топлива. При этом, будет учтено влияние переменного режима работы АЭС и тарифообразования в условиях неравномерности графика электрических нагрузок, а также изменяющиеся системные факторы. Результаты исследования могут быть использованы для разработки проектов по повышению маневренной эффективности существующих и перспективных АЭС и обеспечат дальнейшее развитие научных основ использования водородных технологий на атомных электростанциях, как одного из направлений «Стратегии научно-технического развития РФ» при переходе к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике.