CC BY
10УДК 334.012
СТАН ЕНЕРГОМАШИНОБУДУВАННЯ ТА НАПРЯМИ ЙОГО РОЗВИТКУ
Геращенко I. О.
В cmammi викладено стан енергомашинобудування в Украш, подано основт показники, як1 характеризують необхiднiробочi потужностi, потребу в турбтах та обладнання АЕС, необхiдне для розвитку енергетик, наведено прогнозоваш показники перспективного розвитку енергомашинобудування в держaвi. Ключовi слова: енергетика, машинобудування, енергомашинобудування, енерге-тичне обладнання, потужтсть, обладнання.
Основними стратепчними напрямами розвитку втизняного енергомашинобудування е максимально можливе задоволення потреб енергетики за рахунок устаткування втизняного вироб-ництва, тобто зведення до мшмуму обсяпв iмпорту.
Свого часу в Укра'ш було створено значний науково-техшчний i науково-виробничий потенщал з розробки та випуску основних видiв енергетичного обладнання. Втизняний енергомашинобудiвний комплекс входив до п'ятсрки найбiльш потужних виробникiв енергетичного обладнання у свт. ВАТ " Турбоатом", НВО "Електроважмаш", ДП "Зоря - Машпроект", ВАТ "Запорiзький трансформаторний завод", Сумський " Насосенергомаш" та iншi пiдприемства i зараз спроможш задовольнити понад 85% потреб в^чизняно'! енергетики в обладнаннi та водночас забезпечити експортш поставки в iншi кра'ни за умови вiдповiдних замовлень, модершзаци та реконструкци основних фондiв, упровадження високих технологий, поновлення виробничих колективiв висококвалiфiкованими кадрами.
Проголошений Укра'ною европейський вибiр стратепчного напряму розвитку держави вису-вае першочерговою метою створення нового обладнання з використанням нов^шх технологш. Основними моментами, яю необхiдно взяти до уваги на найближчi 20-30 рокiв, е прогресуюче старiння устаткування потужних енергоблокiв дшчих електростанцiй та гострий дефiцит оргашч-ного видобувного палива.
Питання стану енергомашинобудування та напрями його розвитку знайшли свое вщображення в наукових працях таких вчених-економiстiв, як Гальчинський А.С. [1], Дацш Н.В.[2], Долiнський А. А. [3], Мацевитий Ю.М. [4], Яковлев А.1., Дрожжин Д.Ю. [5,6] та iншi Особливосп реформування електрое-нергетично!' галузi у кра'нах з перехiдною економiкою дослщжують вченi: С. Арiнiн, Г. Асланян, В. Бар> нов, Е. Волков, М. Воропай, Д. Вольфберг, В. Золотухш, Л. Срьомш, Дж. Кейт, Г. Ковальов, В. Котлер, Дж. Макензi, Г. Мартиросян, С. Молодцов, а в Укра'ш - В. Бар'яхтар, О. Бiрюков, О. Ботнер, О. Бонда-ренко, G. Борщук, М. Вiрченко, В. Кухар, О. Кучеренко, С. Наливайченко, Г. Пальшин, I. Плачков, В. -Саприкш, П. Середа, В. Шевченко, А. Шидловський, А. Чемерис та ш.
Разом з тим, залишаються недостатньо розробленими питання стратеги реформування енергетичного комплексу Украши, переведення його в режим стшкого саморозвитку на основi запровад-ження сучасних технологий, рацiонального поеднання ринкових механiзмiв, державного регулю-вання та напрямкiв його розвитку.
Метою статт1 е визначення стану енергомашинобудування на сучасному етат господарюван-ня та напрями його розвитку у найближчш перспективi для Украши.
Кризовий стан енергетики кра'ни вимагае прийняття термiнових рiшень, насамперед, щодо генерування електроенергл, де кризовi явища набули найбшьшо'! гостроти через вщсутшсть необхь дних капiтальних вкладень. Значна частина основного обладнання електричних станцш Украши вщпрацювала встановлений стандартами термш !'х роботи (ресурс): 96% обладнання ТЕС - свш проектний ресурс, 73% - перевищило граничний. Всi АЕС Украши повнiстю вщпрацюють свiй розрахунковий ресурс до 2026 року.
Замша тако'! кiлькостi обладнання на нове в коротю термши неможлива. Понад те замiна в широких масштабах обладнання електростанцш не завжди е економiчно та практично доцшьною. Тому в уах кра'нах свiту найважливiша проблема електроенергетики на найближчi 15-20 рокiв по-лягае в подовженнi надшно'! та ефективно'! експлуатацп електрогенеруючого обладнання понад тер-
мши, визначеш стандартами та шшими нормативними документами. З огляду на це даний напрям роботи мае стати головним напрямком державно! стратеги розвитку енергетики та енергомашино-будування i сумiжних галузей [2]
Таблиця 1
Необхщш робоч1 потужност1, ГВт
Перюд до 2010 р. 2011-2020 рр. 2021-2030 рр.
Сценарш базо-вий опти-мют. базо-вий опти-мют. базо-вий опти-мют.
Реконструкщя ддачого обладнання
Кон-ден-сацшш ТЕС Вуп-льш 150 МВт 0,6 0,6 0 0 0 0
200 МВт, в т.ч. з ЦКШ 6,35 6,35 6,55 6,55 6,55 6,55
300 МВт, в т.ч. з ЦКШ 11,03 11,03 11,03 11,03 11,03 11,03
800 МВт 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
Газомазу-тш 300 МВт з ГТУ надбудовою 0,6 0,69 0,78 0,78 0,78 0,78
800 МВт з ГТУ надбудовою 3,2 3,42 3,64 3,64 3,64 3,64
Теплофшацшш паротурбшш установки 6,34 6,36 3,97 3,97 3,97 3,97
АЕС 11,88 11,88 10,44 10,44 1,0 8,0
ГЕС, ГАЕС, МГЕС Дшпровський каскад 2,19 1,97 0,56 0,05 0 0
Дшстровська ГЕС 0,70 0,70 0 0 0 0
МГЕС 0,03 0,03 0,05 0,05 0,02 0,02
ВЕС 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06
Нов1 потужносп, що вводяться за перюд
Конденс ацшш ТЕС Нов1 вугшьш технологй'* 0 0 2,31 1,89 8,96 9,02
Нов1 ПГУ 0 0 0,19 3,66 2,59 5,06
Теп-лофь кацшш установки Паротурбшш 0,25 0,25 0 0 0 0
ПГУ, ГТУ та локальш когенерацшш установки 0,59 0,61 5,31 6,10 9,64 11,74
АЕС 2,0 2,0 2,0 3,0 7 0** 7 0**
ГАЕС Ташлицька 0,69 0,69 0,22 0,22 0 0
Дшстровська 0,97 0,97 1,30 1,30 0 0
Кашвська 0 0 0 0,9 0,9 0
ГЕС на р. Тиса 0,1 0,1 0,25 0,25 0,11 0,21
на р. Днютер та притоках 0,02 0,02 0,24 0,24 0,3 0,4
МГЕС 0 0 0,06 0,06 0,06 0,06
Нетрадицшш джерела енерги ВЕС 0 0 1,7 1,9 2,8 3,4
Паливш елементи 0 0 0,05 0,05 0,2 0,2
1нш1 джерела 0 0 0 0 0,4 0,4
* - включають блоки парогазовг з ВЦГ та блоки на суперкритичш параметри; ** - 3 блоки в стада буд1вництва.ування 7 сум1жних галузей [2].
Укра!ш необхщна нащональна програма обстеження, поновлення та розвитку обладнання елек-тростанцiй. Реалiзацiя ще! програми дозволить рацiонально органiзувати плановi ремонти за фак-тичним станом, визначити i забезпечити оптимальнi термши подальшо! експлуатацп застарiлого генеруючого обладнання i подовження його ресурсу на 10-20 роюв; необхiдно загальний термш експлуатацп основного обладнання електростанцiй (ТЕС, ТЕЦ, АЕС, ГЕС, ГАЕС) довести до 35-50 роюв i бшьше, забезпечивши при цьому прийнятнi для них коефщенти готовностi, надiйностi та використання встановлено! потужностi.
Необхiднi обсяги реконструкцп робочо! потужностi ТЕС та введення нових потужностей на перспективу до 2030 р. наведеш у таблиц 1. Для подовження термшу експлуатацп енергетичного обладнання з урахуванням надшносп та безпеки роботи енергоблоюв необхiдна оцiнка ресурсу кожного блока за його найбшьш напруженими елементами та стану металу цих елемешив. Аналiз залишкового ресурсу дiючих блоюв ТЕС i ТЕЦ свiдчить, що для подовження термiну експлуатацп на 10-20 роюв для бiльшостi турбш блокiв потужнiстю 300 i 200 МВт доцшьною е маловитратна ре-конструкцiя, яка дозволить пiдвищити 1'х економiчнiсть на 2-4%.
Теплозабезпечення споживачiв Украши в мiстах здiйснюеться ТЕЦ, сучасний стан яких у бшьшосп мют е вкрай незадовiльним. Частка ТЕЦ у загальному теплопостачаннi на сьогодш стано-вить 30%. В Укрш'ш дiе понад 250 ТЕЦ, з яких бшьше, шж 200 - це дрiбнi вiдомчi промисловi станцп. Аналiз стану понад 25 ТЕЦ, яю обслуговують великi та середш мiста, свiдчить, що близько 70% теплогенеруючого обладнання на них вкрай зношене, потребуе замiни [5].
Кшьюсть нового обладнання, необхiдного для замши д^чого i облаштування нових електрос-танцiй, розглянута за умов дп базового сценарiю розвитку енергетики - за рахунок змши блоюв на дiючих ТЕС в 1'х частинах та будiвництво нових електростанцiй при дотриманнi необхiдного розпо-дшу обладнання на базове, маневрене та ткове.
Основним енергетичним обладнанням для теплово! енергетики, яке плануеться використову-вати для замiни дiючого, повинш стати:
-паротурбiннi блоки з котлами циркулюючого киплячого шару (ЦКШ);
-блоки на суперкритичш параметри (СКП): тиск - 30 МПа, температура - 620 С, з двома пром-
пере^вами пари за температури 620 С, ККД 48-50%; -парогазовi установки з внутршньоцикловою газифiкацiею вугшля (ПГУ-ВЦГ) з ККД 46-48%, в
яких застосовуватимуться новi технологи спалювання вугшля; -парогазовi установки з котлами-утилiзаторами (ПГУ-КУ), якi працюють на природному газ^
мають ККД 50-52% i призначеш для мiських ТЕЦ; -парогазовi установки з котлами-уташзаторами з ККД 48-50% для ТЕЦ невеликих мют та окре-мих тдприемств;
-когенерацiйнi установки на базi ГТУ для реконструкцп мюьких котелень, для пiдприемств як автономш джерела електроенерги та тепла з коефщентом використання палива 0,8-0,85, а та-кож для шдивщуальних споживачiв.
Перелiк нового обладнання, необхщного для замiни блокiв на дшчих електростанцiях i побудо-ви нових до 2030 року, свщчить, що основна кшьюсть обладнання може бути виготовлена на втиз-няних тдприемствах енергомашинобудiвного комплексу: ВАТ " Турбоатом" (м. Харкiв), НВО "Елек-троважмаш" (м. Харкiв), ВАТ "Запорiжтрансформатор", ДП "Зоря - Машпроект" (м. Миколшв), пiдприемство "Мотор-Сiч" (м. Запорiжжя), ВАТ " Сумський завод iм. Фрунзе", ВАТ "Насосенерго-маш" (м. Суми), ХДПЗ iм. Т.Г. Шевченка (м. Харюв), ВО " Комунар" (м. Харюв), АТ " Первомайськ-дизельмаш" (м. Первомайськ, Миколшвська обл.) та iншi.
Розвиток теплозабезпечення мют, в яких д^ть котельн рiзноi потужностi, може бути забезпе-чений за умови реноваци 1'х обладнання шляхом його замiни, оскiльки бiльша частина цього обладнання вщпрацювала 2-3 ресурси i е фiзично зношеною. Турбiни, що вщпрацювали свiй ресурс, починаючи з 2005 року мають замшюватися на нов^ бiльш сучаснi типу Р-6, Р-12, Р-25, ПТ-12, ПТ-35, ПТ-60.
У цьому випадку турбiнне обладнання необхщно виробляти на вiтчизняних тдприемствах (ВАТ "Турбоатом" м. Харюв, Полтавський турборемонтний завод), а котельне обладнання, яке не
виробляеться на тдприемствах Украши, може iмпортуватися (насамперед з Роси) або необхiдно налагодити його виробництво на втизняних пiдприемствах (Харювський котельно-механiчний завод, пiдприемство " Теком", м. Монастирище, ВАТ "Дорогобужкотломаш", 63-й котлозварний завод м. 1вано-Франювськ тощо).
Крiм зазначених вище ТЕЦ юнують промисловi електростанци, якi працюють у режимi ТЕЦ, окремо вщ ОЕС Украши. Це здебiльшого електростанци цукрових заводiв. Стан обладнання на них не кращий вiд розглянутих галузей, тож самi ТЕЦ потребують, за невеликим винятком, на значну реконструкцш, а в окремих випадках - на реноващю. Для реконструкци (реноваци) необхiднi турб-iни протитиску типу Р-2.5-34/3 - 25 одиниць, ПР-5 - 4 одиницi, Р-6-3.4 - 27 одиниць, Р-12-8.8 - 3 одинищ; котли типу Е-50 - 41 одиниця, Е-75 - 13 одиниць до кшця 2010 року.
Виробництво таких турбш налагоджено на ВАТ "Турбоатом", котельнi агрегати необхiдно iмпор-тувати або налагодити 1'х виробництво на котельних заводах Украши.
Харювським ВАТ " Турбоатом" розроблено газотурбшш енергетичнi установки ГТЕ-45-3 та ГТЕ-115М, на базi яких створено проекти ПГУ-50, ПГУ-175, ПГУ-200 i ПГУ-345. Паливом для них е природний газ, '1'х доцшьно використовувати як для розширення ТЕЦ, так i для базових блоюв ТЕС. На ВАТ " Турбоатом" також розроблено ПГУ iз внутрiшньоцикловою газифiкацiею вугiлля, яка ба-зуеться на використаннi ГТЕ-115М та газифiкаторiв пiд тиском на 3,53 МВт. Ц розробки за умови видшення коштiв на 1'х освоення дозволять у стислий термш налагодити виробництво ПГУ з ВЦГ потужшстю 200-350 МВт для замiни обладнання на д^чих ТЕС у разi 1'х реконструкцп пiсля 2015 року.
Забезпечення економши Украши електроенергiею неможливе без надшного функцiонування атомно'1 енергетики.
Таблиця 2
Потреба в турбшах мало!' потужност1
Перюд Кшьюсть енергоблоюв за перюд Загальна кшьюсть енергоблоюв Витрати за перюд, $ млн.
до 2010 10 10 4,5
2011-2020 80 90 36
2021-2025 60 150 27
2026-2030 50 200 21,5
Загальш витрати - $ 90 млн.
Мiжнародний досвiд i рекомендаци МАГАТЕ свiдчать про можливiсть та економiчну доцiльнiсть подовження термiну експлуатаци енергоблоюв на 10-15 рокiв, при цьому необхщш витрати ста-новлять близько 10% вартосп його спорудження.
Пщвищення надiйностi та ефективностi обладнання дшчих АЕС за 1'х модершзаци передбачае повузлову замшу тдсистем АСУТП, модершзащю окремих елементiв першого контуру, часткову замшу парогенераторiв, модернiзацiю турбоустановок i електрогенераторiв та допомiжного обладнання другого контуру, вдосконалення хiмводопiдготовки та модершзащю систем контролю окремих конструктивних елемешив.
Необхiднi для модершзаци елементи другого контуру виготовлятимуться пщприемствами втиз-няного енергомашинобудiвного комплексу, а елементи першого контуру, потрiбнi для модершзаци (в тому чист парогенератори), доцiльно iмпортувати з Роси.
Зпдно з базовим сценарiем рiвень генеруючих потужностей АЕС до 2030 року буде збережено за рахунок подовження ресурсу д^чих енергоблокiв на 10 роюв та введення нових енергоблоюв загальною потужнiстю 11 ГВт на замiну тих, що вщпрацювали свiй ресурс. Починаючи з 2020 року, потрiбно побудувати три новi енергоблоки. Це означае, що втизняним пiдприемствам енергома-шинобудiвного комплексу i сумiжних галузей необхiдно виготовити в 2010-2030 рр. 14 комплекпв обладнання для енергоблоюв АЕС на базi обраних зразкiв реакторiв нового типу. Реакторш установки для будiвництва нових енергоблокiв АЕС необхiдно купувати у фiрм-виробникiв на пiдставi тендера, оскшьки розвивати пiдгалузь iз будiвництва реакторiв в Укра'ш за умови 1'х невелико'' по-
треби (1-1,5 реактора на рш) недоцшьно. В таблиц 3 наведено необхщну кiлькiсть i тдприемства-виробники нового обладнання для атомно! енергетики.
Таблиця 3
Обладнання АЕС, необх1дне для розвитку енергетики
Перюд Нове обладнання
Турбша + конденсатор Реактор потужнютю 1000 МВт + парогенератор Електро-генератор Трансформа- тори: основний + допомiжний Допомiжне обладнання, комплект
2011-2015 1+4 1+4 1 1+1 1
2016-2020 1+4 1+4 1 1+1 1
2021-2025 3+12 3+8 3 3+2 3
2026-2030 4+12 4+12 4 4+2 4
2030-2035 3+12 3+12 3 3+2 3
Вид постачання Власне виробництво 1мпорт Власне виробництво Власне виробництво Власне виробництво
Пщприемства -виробники ВАТ Турбоатом, м. Харюв 1жорський з-д, Подольський котельний (Роая), "Оменс" Вестш-гауз"(К меччина) НВО "Електроваж-маш", м. Харюв Запорiзький Трансформа-торний завод Пщприемства Укра!ни
Енергозабезпечення насамперед залежить вщ стабшьносп постачань палива на АЕС. У стра-тегiчному планi Урядом Укра!ни прийнято програму забезпечення розвитку ядерно! енергетики, зпдно з якою необхщно розвивати вiтчизнянi елементи ядерно-паливного циклу. Реалiзацiя про-грами передбачае видобуток ураново! руди на Новокостянтинiвському родовищi з досягненням 100% забезпечення втизняною сировиною потреб ядерно-енергетичного комплексу, оргашзащю ви-робництв: гексафториду урану, загсшвок iз цирконiевого сплаву та циркошевого прокату, впровад-ження перспективних технологий вилучення за видобутку "бщних" уранових руд i радiометричних збагачувальних лшш для !х первинно! переробки, освоення виробництва комплектующих виробiв i виготовлення тепловидшяючих зборок.
Виробництво майже всього обладнання для цих технологш може бути освоене на втизняних машинобудiвних заводах як самостiйно, так i через придбання лiцензiй.
При проведенш реконструкцп друго! черги Днiпровського каскаду, Днютровсько! ГЕС i малих ГЕС необхщно виготовити або реконструювати енергетичне обладнання вартютю $454 млн. За-гальна вартiсть обладнання до 2030 року для нових ГЕС становитиме $558 млн., ГАЕС - $764 млн. (16 гщроагрегапв для ГАЕ та 50 для ГАЕС). Разом iз тим доцшьно продовжити будiвництво ГЕС на малих ржах. Кшькють нових агрегапв (в еквiвалентi потужносп 0,5 МВт), що необхiдно ввести в д^ до 2030 року, дорiвнюе 242 одиницям, що коштуватиме $110,3 млн. Вартiсть нового обладнання для ГЕС, ГАЕС, МГЕС становитиме $1,476 млрд. на весь прогнозований перюд.
Випуск усього нового гiдравлiчного обладнання та реконструкщю д^чого забезпечить ВАТ " Турбоатом", електричного - НВО " Електроважмаш", ВАТ "Запорiжтрансформатор" та iншi, якi е основними його виробниками в Укрш'ш.
ВИСНОВКИ.
В результат! проведеного дослщження було доведено, що з уах пiдгалузей машинобудування найбiльш перспективною i стiйкою в конкурентнiй боротьбi в Укршш може бути енергетичне машинобудування. На перший погляд, це стрно, адже ця тдгалузь школи не була особливо домшую-чою ш в економiчно розвинених, ш в кра!нах, що розвиваються, та й конкурешив нашим пщприем-ствам енергетичного машинобудування достатньо. Однак факторами стшкосп галузi е: мiсткий внутршнш ринок; наявнiсть дослщно! та науково-конструкторсько! бази; забезпеченiсть сирови-
ною i здебiльшого комплектуючих i сумiжних виробництв, розташованими переважно в Укрш'ш.
Вiтчизняний енергомашинобудiвний комплекс входив до п'я^рки найбiльш потужних вироб-никiв енергетичного обладнання у свт. ВАТ "Турбоатом", НВО "Електроважмаш", ДП "Зоря -Машпроект", ВАТ "Запорiзький трансформаторний завод", Сумський "Насосенергомаш" та iншi пiдприемства i зараз спроможш задовольнити понад 85% потреб в^чизняно! енергетики в облад-наннi та водночас забезпечити експортш поставки в iншi кра'ни за умови вщповщних замовлень, модершзацп та реконструкцп основних фондiв, упровадження високих технологiй, поновлення виробничих колективiв висококвалiфiкованими кадрами.
Для забезпечення виробництва необхщно' кiлькостi енергетичного обладнання при проведенш маловитратно' модершзацп та створення конкурентоспроможного нового обладнання необхщно провести реконструкцiю енергомашинобудiвного комплексу в напрямi розвитку науково-техшчно-го i промислового потенцiалу, спроможного створювати енергетичне обладнання нового поколш-ня для ТЕС, АЕС, ГЕС.
Перелш обладнання, яке необхщне для розвитку енергетики за його етапами, свщчить, що пщприе-мства енергомашинобудування матимуть досить щiльне завантаження як з основного, так i допом-iжного обладнання.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИЗ ДЖЕРЕЛ
1. Гальчинський А. С. 1нновацшна стратегiя укра'нських реформ / А. С. Гальчинський, В. М. Геець, А. К. Кшах, В. П. Семиноженко. - К. : Знання Укра'ни, 2002. - 336 с.
2. Дацш Н. В. Мехашзми державно' пiдтримки iнновацiй в Укрш'ш / Н. В. Дацщ // ¡нвестици: практика та досвщ ; НАН Укра'ни, Рада по вивченню продуктивних сил Укра'ни. - К. : ТОВ "ДКС Центр", 2008. - № 14. - С. 12-14.
3. Долшський А. А. Енергозбереження та еколопчш проблеми енергетики. / А. А Долшський // Вюник Нацiональноi академГ1 наук Украх'ни : Загальнонауковий та громадсько-полiтичний журнал / На-цiональна академiя наук Укра'ни. - К., 2006. - № 2. - С. 24-32.
4.Мацевитий Ю.М. Напрями розвитку електроенергетики та енергомашинобудування / Ю.М. Мацевитий, А.К. Шидловський // Вюник Нащонально' академи наук Укра'ни : Загальнонауковий та громадсько-полггичний журнал / Нацiональна академiя наук Укра'ни. - Ки'в, 2006. - № 2. - С. 17-23.
5. Дрожжин Д.Ю. Використання зарубiжного досвiду у сферi реформування електроенергетики // Актуальш проблеми державного управлiння: Зб. наук. пр. - Х.: Вид-во ХарР1 НАДУ " Магiстр", 2006. -№ 2 (29): У 2 ч. - Ч. 2. - С. 108-115.
6. Яковлев А.1. Напрями розвитку електроенергетичного комплексу Укра'ни / А.1.Яковлев, Д.Ю. Дрожжин //Вюник Нащонального техн1чного унiверситету " Харювський полiтехнiчний iнститут": Зб. наук. пр. - Харюв: НТУ "ХП1", 2005. - № 34. - С. 165-168.
