Развитие Атомной Энергетики в Украине: Маленькие Шаги или Большие Скачки

В Украине продолжается война. Однако на второй год войны мы все еще в значительной степени зависим от поставок со стороны агрессора — газ, уголь, ядерное топливо или электроэнергия. Безусловно, достигнут значительный прогресс в диверсификации источников ресурсов, впрочем, говорить о достижении полной энергетической независимости еще рано.

В Украине более половины всей электроэнергии в 2015 году была произведена атомными электростанциями. 15 блоков АЭС на 4 станциях обеспечили генерацию 53,7% всей производимой электроэнергии. При существующей системе энергорынка, где устанавливаются тарифы на электроэнергию по типу электростанции, преобладание АЭС (с низким тарифом, на сегодняшний день — 419 грн за МВт.г при том что средняя закупочная цена электроэнергии в ОРЭ почти вдвое выше) в электробалансе позволяет держать тарифы для промышленных потребителей на более низком уровне, чем это было бы при большем весе ТЭС или альтернативных источников энергии (солнце, ветер). Учитывая сложную экономическую ситуацию в государстве, такая структура генерации несколько облегчает состояние промышленности, уменьшая себестоимость продукции.

До последнего времени важной проблемой была фактическая монополия российского поставщика топлива ОАО «ТВЭЛ» на украинские АЭС, что в условиях гибридной войны с РФ ставило под угрозу энергетическую безопасность государства. Однако в марте 2015 года Южно-Украинская АЭС успешно выполнила загрузки на третьем энергоблоке модернизированного топлива ТВС-WR производства американской компании Westinghouse. В 2016 году ожидается, что 3 из 15 блоков будут работать на этом топливе, а к 2020 году — половина всех реакторов Украины.

Текущая ситуация с развитием АЭС в мире и место Украины

По данным МАГАТЭ, по состоянию на февраль 2016 года в мире находилось в эксплуатации 442 работающих коммерческих ядерных реакторов в более чем 30 странах с совокупной мощностью более 380 ГВт, которые вместе обеспечивают примерно одну десятую мирового спроса на электроэнергию [1]. После затишья вызванного чернобыльской катастрофой, в 2000-х годах вновь активизировалось строительство новых блоков. Бесспорным лидером в этом вопросе является Китай, который в 2015 году подключил к сети 8 реакторов из 10, подключенных во всем мире. Есть довольно четкая динамика: в Западной Европе количество реакторов сокращается, прежде всего, из-за решения Германии отказаться от атомной энергетики, в то время как в Восточной и Центральной Европе (Словения), СНГ (Россия, Беларусь) и странах Азии (Китай, Индия, Южная Корея) растет. На сегодня 15 стран мира строят 66 реакторов — в этот перечень включены и планируемые два реактора на Хмельницкой АЭС.

На 2014 год (данные 2015 года пока отсутствуют) Украина занимает четвертое место в мире по доле генерации АЭС в совокупном производстве электроэнергии — между Венгрией и Бельгией (см. График 1). Как показывает опыт Франции, которая является сопоставимой с Украиной по площади и плотности населения страной, доля атомной генерации может достигать ¾ от совокупной генерации.

Основная проблема атомной генерации — большая инерционность, то есть невозможность мгновенно реагировать на изменение уровня спроса на электроэнергию. В Украине веерное отключение является результатом не недостаточной среднесуточной мощности, а проблемами пиковой нагрузки. В тоже время проблема заключается не в генерирующих мощностях, а в ограничениях, которые накладываются состоянием магистральных и распределительных электрических сетей.

Увеличение доли атомной генерации возможно за счет замещения других электростанций, — прежде всего, ТЭС. Действующие ТЭС не является приспособленными для работы преимущественно в пиковые периоды — припереключении режимов работы возрастает вероятность аварий. Дополнительно следует учитывать, что АЭС находятся частично на западе страны (ХАЭС, РАЭС), а наибольшее потребление — в промышленных регионах центра-востока, что приводит к увеличению нагрузки на сеть. Соответственно, любая стратегия развития не должна сужаться исключительно к вопросу АЭС, а рассматривать систему в комплексе.

Хотя Украина имеет значительные мощности, их использование существенно отстает от мировых лидеров, что означает увеличение затрат на единицу произведенной энергии (см. Таблицу 1). Есть три основных источника потерь, которые выделяет МАГАТЭ: плановые, внеплановые и вне контроля АЭС. К первой категории относятся плановые ремонты, время на погрузку / выгрузку топлива и другие плановые остановки; ко второй — внеплановые остановки из-за нарушения в работе АЭС; к третьей — остановки из-за нарушения работы ЛЭП и подобные проблемы. Мы отстаем не только от высокоразвитых стран, таких как США или Швейцария, но и от таких технологически сопоставимых стран ЦВЕ как Словения, Румыния или Болгария. То, что мы неплохо выглядим на фоне некоторых стран ЕС и Японии, не является результатом наших успехов, а проблемами с безопасностью и развитием альтернативных источников электроэнергии в ЕС и последствиями аварии на АЭС Фукусима в Японии. Основное отставание — в значительных потерях во время плановых остановок — по этому показателю у Украины четвертое место с конца в 2012-2014 годах. Причем это не вопрос «провала», который пришелся на какой-то отдельный блок из-за ремонта или другой технической остановки, а общая ситуация (см. График 2).

	2012		2013		2014		Среднее за 2012-2014
Румыния	92.6	93.5		94.1		93.4
Финляндия	91	93.5		93.7		92.7
Словакия	90.4	92		90.7		91
Словения	86.5	83		100		89.8
Соединенные Штаты Америки	86.5	90.1		91.8		89.5
Германия	90.5	88.6		89		89.4
Китай	89.2	89.5		86.9		88.4
Болгария	88.5	86.7		88.8		88
Венгрия	89	86.5		88.1		87.9
Бразилия	92	83.9		87.1		87.7
Швейцария	84.8	86		90.8		87.2
Испания	88.7	84.5		87.9		87
Чешская Республика	86	86.4		83.8		85.4
Южная Африка	77.4	84		90.8		84.1
Канада	79.1	81.1		85		81.8
Южная Корея	81.6	75.8		85.7		81
Аргентина	71.9	74.3		95.8		80.7
Голландия	86.9	63.7		91.2		80.6
Россия	80.6	77		81		79.5
Мексика	62.6	97.6		78.4		78.8
Индия	77.3	78.4		80.1		78.6
Пакистан	84.3	72.8		77.4		78.3
Франция	76	76		79.6		77.2
Украина	75.2	76.5		77.5		76.4
Объединенное Королевство	77.1	78.8		70.3		75.4
Швеция	74.5	76.6		74.7		75.3
Бельгия	74.1	78.1		61.6		71.2
Армения	66.4	64.4		67.3		66
Иран, Исламская Республика	0	95.1		56.4		64.2
Япония	4.3	3.5		0		2.6

Конечно, основной рост мощностей в текущем лидере перехода на атомную энергетику — Китае — произойдет за счет строительства новых блоков. Однако, строительство новых блоков — не единственный путь наращивания мощностей. Во многих странах рост потенциала АЭС происходит в результате повышения мощности существующих блоков. За последние 35 лет в США было построено только 2 реактора и возобновлена ​​работа еще одного — совокупная мощность около 3 ГВт. За тот же период произошло 145 модернизаций (то есть некоторые блоки прошли ряд модернизаций), которые помогли нарастить совокупную мощность на более чем 6,5 ГВт.

Одно из основных направлений наращивания производства электроэнергии на АЭС в США — значительное повышение коэффициента использования установленной мощности (англ. Capacity factor utilization), который рассчитывается, как фактическое нетто генерации энергии, разделенное на потенциально максимальную генерацию за этот период (то есть установленная мощность, умноженная на период использования). Как видно из графика 3, произошел значительный рост — с 58% в 1980-е до 91,7% в 2014 году. Этого достигли как существенным сокращением сроков плановых ремонтов, загрузки топлива и других работ, требующих остановки генерации, так и увеличением коэффициента полезного действия путем установки новых турбин, диагностического оборудования и др.

Поэтому, в случае если Украина решит наращивать долю генерации атомными реакторами, у нее есть выбор: строить новые реакторы (прежде всего, 3 и 4 блоки Хмельницкой АЭС) или наращивать мощность и использование имеющихся 15 реакторов. Предварительно, в июне 2010 года, было заключено соглашение [3] с российским Росатомом, о строительстве энергоблоков №3 и 4 ХАЭС компанией Атомстойэкспорт, которое ратифицировала Верховная Рада в начале 2011 года. В связи с российской агрессией в Крыму и на востоке Украины, ВР прекратила действие соглашения [4] и объявила планы о привлечении европейского поставщика для достройки энергоблоков [5], однако пока не подписано никаких соглашений. Позже, гендиректор Турбоатома Виктор Субботин заявил [6], что возможно также сотрудничество с Китаем в этом вопросе.

В случае оценки стоимости строительства новых блоков и потенциальных проблем можно посмотреть на пример Беларуси. Белорусская АЭС [7], строительство которой началось в 2013 году российской компанией Атомстойэкспорт, должна получить 2 реактора по 1,17 ГВт мощности каждый, что несколько крупнее планируемой мощность блоков ХАЭС (1 ГВт). Начальная стоимость проекта оценивалась в 9 млрд долл. США, однако на сегодня цена выросла до 11 млрд долл. и строительство еще продолжается, поэтому рассматривать это как конечную цену рано. Стоит заметить, что в эту цену включено не только строительство двух реакторов (начальная стоимость около 6 млрд долл.),но и линий электропередач, города атомщиков и другие связанные проекты. Соответственно и для украинских блоков цена около 3 млрд долл. за единицу выглядит неплохой первичной оценкой. Стоимость в других странах может существенно отличаться — так, оценка добавления одного блока в 1 ГВт в США оценивается в 6-18 млрд долл., в зависимости от дополнительных условий — экологических ограничений, наличия «узких мест» в строительстве и / или последующей эксплуатации АЭС.

В случае модернизации существующих блоков среди сопоставимых стран можно рассмотреть пример Чехии. Чехия имеет две АЭС — 4 блока оригинально мощностью по 440 МВт, построенные в 1985-1988 на АЭС Дукованы и 2 блока оригинальной мощностью по 1000 МВт, построенные в 2001-2002 на АЭС Темелин [9]. Поскольку АЭС Дукованы находилась в эксплуатации дольше, первые проекты модернизации касались именно этой станции — в 2005-2008 были заменены роторы на более эффективные (+16 МВт на реактор), повышенное качество топлива, произошли обновления генератора, замена аналоговых измерительных устройств на цифровые и другие модернизации. Оценочная стоимость модернизации была близка к 1 млрд долл., а рост мощности +240 МВт (совокупные капитальные инвестиции в АЭС Дукованы — 21 млрд чешских крон [10] или около 1 млрд долл. США; этот показатель включает в себя не только расходы на модернизацию, а все капрасходы АЭС).

	МВт	%
начальная мощность блока	440.0
увеличение тепловой мощности реактора (топливо)	22.1	5
новые роторы цилиндра низкого давления	16.0	3.6
новые роторы цилиндра высокого давления	8.8	2
другие модернизации	11.1	2.5
конечная мощность блока	500	13

Успешная модернизация АЭС Дукованы среди прочего позволила увеличить срок эксплуатации АЭС с начальных 30 лет (которые заканчивались в 2015-2018 годах) до 60 лет.

Выводы для Украины

Построение новых блоков АЭС является достаточно затратным и длительным проектом — по крайней мере 3 млрд долл. за 1 реактор ВВЭР-1000, которые запланированы для ХАЭС. В 2015 году АЭС Украины выработали электроэнергии на 32,5 млрд. грн, то есть цена одного реактора это больше чем двухлетние доходы от генерации (не считая расходы и задолженность энергорынка перед атомщиками). Соответственно, строительство таких масштабов возможно исключительно на кредитные средства. В текущих условиях сокращения бюджетных расходов нельзя рассчитывать на подобный кредит от государства, с внешними частными кредиторами пока что ситуация сложная, а внешние межгосударственные кредиты часто ограничены внутренним политическим сопротивлением со стороны «зеленых» в своей стране. Дополнительные проблемы — это протесты местного населения и / или представителей международного сообщества, как это было в случае при попытках строительства в Болгарии и Беларуси.

В то же время, модернизация имеющихся мощностей, хотя и является значительно менее грандиозным проектом, тем не менее, может проходить постепенно, требует меньших средств, позволяет пользоваться имеющейся инфраструктурой и вряд ли вызовет протесты со стороны общественности. Значительный прирост мощности на других АЭС в мире было достигнуто модернизацией турбин энергоблоков, а в Украине такие турбины производятся предприятием Турбоатом, что позволяет несколько уменьшить импортозависимость проекта.

Необходимо также рассматривать модернизацию и увеличение веса генерации АЭС в рамках более широкой энергетической стратегии, которая должна включать в себя вопросы заглаживания суточного потребления энергии, обновление ЛЭП, прогноз потребления электроэнергии основными категориями потребителей, модернизацию маневренных мощностей и прочее. Для этого в частности нужно, наконец, принять закон о рынке электроэнергии, присоединиться к энергосистеме ЕС вместо прежней системы СССР, закладывать в тариф средства на капитальные инвестиции в производство и передачу электроэнергии.

Примечания

[1] Ссылка

[2] Ссылка

[3] Ссылка 

[4] Ссылка

[5] Ссылка 

[6] Ссылка

[7] Ссылка

[8] Ссылка

[9] Ссылка

[10] Ссылка