3. Перспектиные технологии получения электрической энергии

Стратегические приоритеты в развитии инновационных технологий в отрасли состоят в следующем:

В области развития технологий тепловой генерации:

• Создание современных, эффективных и мощных газовых турбин на основе интенсификации собственных разработок, получения лицензий на освоение их производства в России и, как результат, создание новых парогазовых установок, что даст экономию топлива около 30 %.

• Освоение когенерационных источников теплоснабжения с использованием газовых турбин средней и малой мощности и котлов-утилизаторов для выработки электрической и тепловой энергии, что позволит обеспечить коэффициент использования топлива на этих установках порядка 90 %.

• Освоение современных технологий сжигания углей с суперкритическими параметрами пара, что приведет к снижению расхода топлива на 7-10 %.

• Освоение технологий газификации угля, что позволит повысить КПД до 46-52 %.

• Освоение технологий сжигания углей в кипящем слое, что позволит лучшить экологические показатели.

• Развитие технологий энерготехнологического использования твердых топлив - углей и сланцев, что даст возможность получать кроме электроэнергии искусственное жидкое топливо, калорийный газ и твердые остатки (полукокс и золу).

В области развития технологий гидроэнергетики:

• Создание крупных высокоэффективных гидроагрегатов с переменной скоростью вращения мощностью до 1000 МВт, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели и понижающих стоимость производства электроэнергии, что обеспечит повышение КПД генераторов до 99 % и снижение удельной стоимости сооружения электростанций.

• Разработка и изготовление комплекса высокоэффективного оборудования для обратимых гидроагрегатов ГАЭС с переменной скоростью вращения и единичной мощностью 300–350 МВт, позволяющих обеспечить высокую маневренность в генераторном и насосном режимах, что даст возможность повысить КПД, снизить удельную стоимость сооружения электростанций.

• Разработка гидрооборудования для приливных электростанций, прежде всего – эффективных ортогональных турбин и средств сооружения ПЭС с помощью наплавных блоков, что позволит приступить к освоению энергии

приливов.

• Создание высокоэффективных автоматических систем мониторинга состояния оборудования и гидротехнических сооружений для обеспечения надежной эксплуатации гидроэлектростанций.

В области развития технологий атомной энергетики:

На ближайший период (20–25 лет) в качестве основных будут использованы: корпусные реакторы с водяным теплоносителем типа ВВЭР и их модификации; реакторы на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем; высокотемпературные реакторы с гелиевым теплоносителем.

Стратегическими направлениями развития атомной энергетики являются: замыкание ядерного цикла; создание термоядерных реакторов (международный термоядерный экспериментальный реактор – ИТЭР, демонстрационный энергетический реактор – ДЭМО).

В области развития технологий нетрадиционных источников энергии – совершенствование и создание: бинарных геотермальных электростанций и оборудования к ним; микро- и малых гидростанций с оборудованием единичной мощностью от 2 кВт до 1 МВт; фотоэлектрических элементов на основе кремния, модулей и батарей с КПД 14-15 %; высокоэффективных (КПД > 25 %) гетероструктурных солнечных элементов и энергоустановок с концентраторами солнечного излучения; солнечных электростанций, размещаемых в космосе на солнечно-синхронных орбитах с последующей передачей на Землю электроэнергии в СВЧ диапазоне; установок нового поколения по использованию биомассы для производства электроэнергии; ортогональных ветроэнергетических установок; эффективных жидкостных и воздушных солнечных коллекторов, систем отопления и горячего водоснабжения на их основе; тепловых насосов мощностью до 10 кВт для теплоснабжения жилых зданий и мощностью 4 МВт для производственных нужд и помещений.

В области развития новых технологий систем передачи и распределения электроэнергии приоритетным является создание:

Прогрессивных проводников, полученных с использованием новых композиционных материалов, которые позволят: увеличить токонесущую способность, уменьшить затраты на сооружение линий электропередачи, уменьшить потери в сети, уменьшить вес, увеличить продолжительность срока службы, увеличить сопротивление коррозии, уменьшить провисание проводов.

Высокотемпературных сверхпроводниковых материалов и устройств на их основе - кабелей, трансформаторов, ограничителей токов короткого замыкания, синхронных компенсаторов, двигателей и генераторов.

Их широкое применение может привести к принципиальным изменениям электрических сетей и используемого оборудования.

Недорогих и надежных накопителей электрической энергии разных типов на всех уровнях: основной сети, распределительной сети и конечных потребителей. Их применение позволит осуществить выравнивание графиков нагрузки, повысить использование генерирующих, передающих и распределительных систем, повысить надежность энергоснабжения потребителей.

Необходимо проведение работ по созданию новых накопителей с большими возможностями, в том числе на базе нанотехнологий.

Развитие получат:

• Распределенная генерация и распределенные интеллектуальные системы управления. Среди потенциальных источников распределенной генерации экономически эффективными и технически подготовленными в настоя-

щее время являются газотурбинные установки небольшой мощности, нетрадиционные источники энергии, малые ГЭС и теплоснабжающие когенерационные установки на местных топливах.

• Распределенные интеллектуальные системы обеспечат повышение управляемости генерацией, передачей, распределением и потреблением электроэнергии. Важное значение будет иметь введение автоматических систем

управления спросом.

• Силовая электроника и устройства на ее основе, прежде всего, устройства FACTS. К ним относятся управляемые ферромагнитные шунтирующие реакторы, статические тиристорные компенсаторы, фазоповоротные устрой-

ства, продольная емкостная компенсация, объединенные регуляторы перетока мощности, СТАТКОМы, устройства асинхронной связи – передачи и вставки постоянного тока.

Их применение позволит решать задачи управления потоками мощности, увеличения пропускной способности, регулирования напряжения, компенсации реактивной мощности, демпфирования колебаний и обеспечение динамической устойчивости, улучшения качества электроэнергии.