Юбилейная научно-техническая конференция, посвящённая 100-летию Всероссийского теплотехнического института (ВТИ), состоявшаяся 06.10.2021 г. в Москве, получилась не совсем праздничной.

Дискуссия на тему «Энергетика России: вчера сегодня завтра», в которой приняли участие академики РАН, руководители и ведущие специалисты Курчатовского института, ВТИ, представители ведущих машиностроительных и авиастроительных объединений, энергетических предприятий, а также журнал «Вести в электроэнергетике», была пронизана беспокойством за судьбу отечественной электроэнергетической отрасли и шла вразрез с новомодными трендами декарбонизации экономики за счёт замены традиционной энергетики возобновляемой.

Президент ОАО «ВТИ» Гурген Ольховский в своём докладе «Отраслевая наука в наши дни» дал оценку состояния отрасли и призвал инженерное сообщество подумать, как поступать в сложившейся ситуации. Он напомнил, что основой отечественной электроэнергетики являются тепловые станции, которые вырабатывают более 65% электрической энергии. Общая мощность конденсационных паротурбинных ТЭЦ в нашей стране составляет 60 млн. кВт, мощность ТЭЦ – ещё 65 млн. кВт. В течение года они вырабатывают около 500 млн кВт-ч электроэнергии со средним КПД 32,5 %. В топливном балансе этих электростанций 75% составляет природный газ.

Показатели отечественных ТЭС, которые 40-50 лет назад были на передовом мировом уровне, сегодня существенно уступают зарубежным аналогам не только промышленно развитых, но и развивающихся стран, таких как Китай и Индия.

Парковый ресурс оборудования паровых ТЭС выработан более чем на 90 млн кВт. До 2025 года будет выработан ещё на 30 млн. кВт. Это оборудование работоспособно, и его ресурс ещё можно продлить. Но оно спроектировано полвека назад и не соответствует современным требованиям по экономичности, маневренности, воздействию на окружающую среду, степени автоматизации, количеству обслуживающего персонала и т.д. Никакая модернизация не может повысить показатели этого оборудования до современного уровня. Назрела острая необходимость в техническом перевооружении ТЭЦ, замены оборудования и проектов.

Ввод в последние годы около 30 млн. кВт новых газотурбинных и парогазовых мощностей с средним КПД более 53% привёл к уменьшению удельного расхода условного топлива в целом по отрасли до 19 гр/кВт ч, что дало общую экономию на стоимости топлива 5 млрд. руб. Дополнительные выгоды получены вследствие снижения оксидо-азотных выбросов в атмосферу и водопотребления.

Есть серьёзные основания рассматривать замещение в течение 10-15 лет парогазовыми установками всех генерирующих паротурбинных мощностей (общая мощность 70 млн кВт), работающих на природном газе. До настоящего времени такое замещение осуществлялось за счёт использования импортных ГТО, а также оборудования правого контура и систем автоматизации. Сейчас приходит понимание, что нужно производить своё оборудование. Теперь важно услышать конкретные предложения, как всё это организовать.

27 ГРЭС и 60 ТЭЦ суммарной мощностью около 50 млн кВт работают на угле и торфе. Большинство из них расположены на Урале и в азиатской части страны. Сегодня параметры КПД лучших в мире паровых энергоблоков на угле составляет 46-48%.

Имеющиеся у нас конденсационные энергоблоки при КПД 33-36% перерасходуют около 20% топлива. Россия отстала с угольными технологиями в электроэнергетике как минимум на 20 лет.

В связи с этим, напрашиваются такие выводы: несмотря на работоспособность, оборудование тепловых электростанций страны требует замены. Поскольку экономика страны несёт потери из-за перерасхода топлива на этих электростанциях, частых ремонтов, избыточного персонала, а население страдает от вредных выбросов и переплат за энергию.

Никакая модернизация не сможет повысить показатели таких электростанций до уровня современных, так как за прошедшие 50 лет в науке и технологиях в области теплоэнергетике были достигнуты колоссальные успехи. Поэтому остро необходимо провести полное техническое перевооружение действующих ТЭЦ.

Несмотря на то, что за последние 40 лет в энергетике появилось новое направление «Возобновляемая энергетика», которое сейчас активно развивается, выработка на тепловых электростанциях увеличилась в три раза, значительно выросла доля энергии, вырабатываемой с помощью гидравлических турбин, — сказал главный конструктор СКБ газотурбиных установок ПАО «Силовые машины» Николай Фокин. Этот факт ставит перед производителями оборудования новые задачи и выдвигает новые требования. В ПАО «Силовые машины» выявили пять глобальных тенденций: повышение надёжности оборудования и эффективности использования топлива, экологичность новых технических решений, декарбонизация энергетики и использование водорода как топлива, ВИЭ, умные сети и технология аккумулирования энергии.

В России, где энергию получают в основном с помощью сжигания газа и угля, себестоимость выработки электроэнергии в 3 раза ниже среднемировых значений. Это преимущество, к сожалению, играет не «за», а против нас, становясь тормозом для внедрения энергоэффективных технологий и общего развития. Средний возраст оборудования наших электростанций составляет 34 года и к 2035 году больше половины оборудования выработает свой ресурс. В связи с этим, Правительство РФ запустило две Программы модернизации ТЭС – ДПМ 1 и ДПМ 2. В первом случае (ДПМ 1) победителями конкурсных отборов преимущественно использовалось импортное оборудование – как паровые, так и газовые турбины. Во втором (ДПМ 2) компании были ориентированы на создание собственных новых турбин. Это хорошо, но работа по созданию новых турбин шла бы куда динамичнее, если бы не было жёстких ограничений по капексу и была бы принята процедура поддержания вывода на рынок новых продуктов.

Совместно с научными предприятиями ПАО «Силовые машины» разработало комплексную научно-техническую программы «Энергия мощностей», нацеленную на развитие больших мощностей нового поколения. Программа будет реализовываться по трём направлениям: тепловая энергетика, гидроэнергетика, интеллектуальные сети.

В теплоэнергетике упор делается на создание оборудования для ТЭЦ на суперсверхкрититеские и ультрасверхкритические параметры пара, что позволяет сократить потребление топлива и одновременно вредных выбросов, повышает коэффициент полезного действия электростанции. «По нашей оценке, повышение КПД на 1% даёт снижение выбросов вредных веществ на 2%», — пояснил Н. Фокин.

По его словам, «Силовые машины» делают ставку на эффективность оборудования, ориентируясь в том числе на выпуск установок большой мощности. ГТУ мощностью 300-500 МВт h-класса и выше повышают эффективность использования топлива и увеличивают парогазовый цикл до 60% общего использования.

На создании газовых турбин большой мощности докладчик остановился подробно, отметив, что в 2018 году компанией «Силовые машины» было принято решение о выходе на рынок газовых турбин и реализовано 2 проекта – ГТ-65 и ГТ-170. История создания таких турбин в России началась в 1957, когда впервые была построена турбина мощностью 12 МВт. С тех пор постоянно нарабатывались знания, развивались технологии, была создана самая мощная для своего времени турбина 100 МВт. Но в какой-то период мы утратили динамику развития и в итоге оказались в сложной ситуации. Сейчас тема создания современных отечественных турбин становится крайне актуальной.

У «Силовых машин» для решения этой задачи есть производственные мощности, модернизируется испытательный стенд, функционирует центр диагностики, развиваются связи с научными организациями. С Самарским техническим университетом ведутся совместные работы по созданию камеры внутреннего сгорания на метано-водородной смеси.

В настоящее время «в работе» находится шесть ГТ-170 и три ГТ-65. Машины находятся в стадии модификации, уже в 2023-2024 году новые продукты выйдут на рынок.

Тему турбостроения для нужд энергетики продолжил заместитель генерального конструктора — главный конструктор по ГТУ для электростанций и объектам их применения ОДК «Авиадвигатель» Даниил Сулимов. С докладом об энергетике КНР выступил заведующий Отделением парогенераторов и топочных устройств ОАО «ВТИ»Андрей Тугов. Опытом ремонта и эксплуатации флота газовых турбин поделился заместитель генерального директора АО «Интер РАО-Электрогенерация» Роман Миляев. О перспективах АЭС в стране и мире рассказал советник президента НИЦ «Курчатовский институт» Виктор Цибульский.

О перспективных научно-технических разработках и производстве современного котельного и газотурбинного оборудования для электроэнергетики рассказали генеральный конструктор ПАО «Подольский машиностроительный завод» Арсений Квривишвили и сотрудник ОАО «ВТИ» Георгий Рябов.

 А. Квривишвили, в частности, акцентировал внимание на том, что энергетика является лакмусовой бумажкой развития промышленности. В ближайшее время энергопредприятиям придётся работать на грани рентабельности. При этом в энергетике всё больше внимания будет уделяться модернизации и обновлению оборудования ТЭЦ, обеспечивающих теплом города и посёлки. Нужны будут котлы средней и малой мощности, для производства которых требуется меньше средств, чем для крупных ГРЭС и ТЭС. Ставка будет делаться на отечественное высокоэффективное экологичное оборудование, и машиностроительные предприятия должны быть в этому готовы.

Строительства новых мощных электростанций в ближайшие годы не предвидится, поэтому основные силы следует сосредоточить на модернизации и техперевооружении.

Необходимо разработать конкретную стратегию развития энергетики на ближайшие 20 лет с указанием ответственных за её исполнение. Обновить нормативно-правовую базу с учётом изменений, происходящих в мире и стране. Ужесточить экологические нормы и начать подготовку к следующему этапу техперевооружения ГРЭС и ТЭС с горизонтом 10 лет. Нужно создавать своё оборудование, свои материалы, свои технологии. Наша задача – выйти на мировой технологический уровень, создавать котлы на сверхкритические и суперсверхкритические параметры пара, внедрять плазменные технологии и т.д.

Но самое главное, — повышать престиж инженерных профессий, воспитывать инженеров и специалистов, хорошо знающих технологические процессы.

Продолжая тему применения современных технологий в угольной энергетике, Г. Рябов рассказал о развитии технологии применения котлов с ЦКС а крупных теплоэлектростанциях и новых исследованиях и разработках специалистов ВТИ в этой области. Технология ЦКС имеет большие преимущества как экологического, так и экономического характера. Например, если в циркулирующем кипящем слое сжигать уголь и биомассу, — можно достичь заметной экономии средств.

Возможность совместного сжигания топлива – важнейшее преимущество ЦКС. В связи с этим, в мире и России уже начало формироваться новое технологическое направление – создание солнечно-угольных электростанций.

В своих выступлениях все спикеры неизменно затрагивали тему основных трендов в энергетике. Прежде всего, вопросы декарбонизации энергетики и развития ВИЭ. Направление дискуссии задал академик РАН Сергей Филиппов. Говоря о перспективах развития российской электроэнергетики, он обмолвился, что не понимает перспектив. В сложившихся реалиях давать какие-то прогнозы трудно, поскольку суть заключается не в технике, не в экономике, а в политике. «Раньше при определении перспектив развития электроэнергетики, мы руководствовались прогнозами изменения спроса, технологического развития, состояния машиностроения и пр. Сейчас ситуация в принципе другая. Ключевым фактором является не техника, не экономика, а политика.

На электроэнергетику свалились три напасти: Парижское соглашение по климату, углеродный налог и диктатура банков.

Климатическая повестка требует снижения выбросов парниковых газов, под прессингом Запада страны начинают движение к углеродной нейтральности. ЕС уже заявило о переходе к нулевым выбросам СО2 к 2050 году, Китай – к 2060-му. Для энергетики этот тренд опасен тем, что требуется использование только безуглеродных источников энергии – возобновляемых, либо (в лучшем случае) ядерных.

Вторая напасть – введение углеродного налога, которое ЕС планирует с 2023 года. Суть директивы в том, чтобы обложить все экспортные товары дополнительным налогом. «Я потратил время, чтобы разобраться, как считается углеродный налог, — сказал академик,- и выяснил, что ведут это дело две частные лавки, которые аккумулировали весь процесс у себя. Расчёт налога производится довольно хитро: в нём есть прямые и косвенные выбросы. Косвенные выбросы и составляют основную часть налога. Они включают вбросы используемой производителями-экспортёрами энергии, которая производится на теплоэлектростанциях. При таком расчёте углеродного налога наши экспортные продукты будут либо неконкурентоспособны на европейском рынке, либо, – а это и предполагается, — мы должны будем переходить на возобновляемые источники энергии».

Третья напасть – банки прекращают финансировать развитие традиционной энергетики и переходят только на финансирование «зелёной».

Запад имеет хорошие технологии в области ВИЭ и – что важно – огромные финансовые ресурсы.

По расчётам МЭК, чтобы перейти на возобновляемые ресурсы и обеспечить требования Парижского соглашения по климату, потребуется свыше 70 трлн. руб. Это гигантские деньги. Где их взять? Прежде всего с населения (жители Запада пока готовы раскошелиться и платить за зелёную энергию (но это до поры до времени) и с богатых углеводородами развивающихся стран, в том числе, с России через углеродный сбор.

Россия долго сопротивлялась зелёному безумию, но в последнее время начала сдавать позиции. Мы подписали Парижское соглашение, разработали Концепцию водородной энергетики, где прописаны масштабы производства водорода якобы для экспортных целей. При этом никто не понимает, есть ли рынок для водорода как энергоносителя внутри страны? В профессиональных дискуссиях выясняется, что такого рынка нет и, скорее всего, не будет. Потому что водород – плохой энергоноситель. У него нет никаких преимуществ перед природным газом, кроме того, что он не выделяет СО2. Но есть много способов избавиться от СО2, более дешевых и эффективных, чем использование водорода как источника энергии.

Разработана концепция развития электротранспорта в стране. Задачи по этой тематике ставятся амбициозные, только вопрос: где столько энергии взять и как завезти её в мегаполисы и крупные города?

30 сентября 2021 года в России появился ещё один документ – Стратегия низкоуглеродного развития, где прописано несколько удивительных вещей, касающихся электроэнергии. Так, вводятся сертификаты происхождения энергии. То есть, потребители могут купить энергию не от ТЭЦ, не от АЭС, а от ВИЭ, что будет подтверждаться сертификатом. Только зачем эти сертификаты нужны, если европейцы уже заявили о том, что не собираются их учитывать в своей низкоуглеродной политике?

Ещё один спорный момент состоит в том, что в Стратегии прописано: прирост выработки электроэнергии будет покрываться только за счёт ВИЭ и атомной энергии. Всю угольную энергию предлагается заменить газом, а энергетическую составляющую угольной отрасли уничтожить.

В этом году из США в Москву приезжал хорошо известный россиянам Джон Керри. Главной его целью было склонить Россию к ликвидации угольной энергетики. Российское руководство на провокацию не поддалось. Но в отечественном сценарии низкоуглеродного развития этот тренд нашёл отражение, что совершенно недопустимо.

В целом все вышеперечисленные концепции и стратегии в погоне за климатической повесткой серьёзно противоречат друг другу, содержат немало неувязок и разрушительных последствий, отметили участники конференции. При этом нет никаких оснований утверждать, что повышение температуры на планете обусловлено антропогенными выбросами парниковых газов: антропогенный выброс СО2 в атмосферу составляет 2% от всех выбросов.

Участники конференции сошлись на том, что инструменты и требования, принимаемые западным миром для продвижения климатической повестки направлены против нашей страны, поэтому оценивать их нужно очень взвешенно. Похоже, руководство страны это понимает.

Что касается наших стратегий и концепций, то они скорее всего являются «ответом Западу» и написаны для него. Внутри страны их реализовывать никто не собирается (за исключением тех статей, которые действительно имеют для нас ценность).

Поэтому нужно продолжать исследования и разработки в области традиционной генерации, в том числе угольной. Она нам ещё пригодится, даже за пределами 2050 года.