Ядерная энергетика обеспечивала энергетическую безопасность за счет повышенной выработки электроэнергии в 2021 году

Когда вследствие растущего мирового спроса в 2021 году разразился энергетический кризис, последовавший за продлившейся более года пандемией, ядерная энергетика продемонстрировала свою неизменную надежность, особенно в зимний период. В последние пять лет атомные станции планировали отключение для перегрузки топлива и технического обслуживания в весенний и осенний период (в условиях низкого спроса), чтобы обеспечить подачу достаточного количества электроэнергии зимой. Данные ПРИС об остановах АЭС подтверждают, что коэффициент эксплуатационной готовности (КЭГ) в Западной и Восточной Европе с 2017 года постоянно остается на высоком уровне — от 83% до 90%.

Общее состояние и тенденции в развитии атомной энергетики.  По состоянию на конец 2021 года 437 действующих ядерных энергетических реакторов в 32 странах вырабатывали в общей сложности 389,5 ГВт (эл.). В последнее десятилетие отмечается тенденция постепенного увеличения объема ядерно-энергетических мощностей, который возрос на 20,7 ГВт (эл.) благодаря подключению к сети новых энергоблоков и модернизации существующих реакторов.

В 2021 году общемировой объем ядерно-энергетических мощностей снизился примерно на 3 ГВт (эл.) или на 1% по сравнению с 2020 годом, при этом выработка электроэнергии увеличилось на 4%. В течение этого года 397,6 ГВт (эл.) общей эксплуатационной мощности 447 ядерных реакторов было использовано для выработки электроэнергии, внеся свой вклад в анализ и статистику производства в 2021 году.

В течение всего 2021 года ядерные энергетические реакторы выработали 2653,1 ТВт·ч электроэнергии с низким уровнем выбросов, подачу которой можно регулировать в зависимости от спроса. Это немного больше чем в 2020 году и составляет около 10% от общего объема производства электроэнергии в мире и почти треть мирового производства низкоуглеродной электроэнергии. Наибольший рост производства был отмечен на Ближнем Востоке и в Южной Азии, где было выработано на 20% больше ядерной электроэнергии, чем в 2020 году. Второй год подряд Китай является вторым крупнейшим производителем ядерной энергии после США. Только в Северной Америке произошло снижение производства вследствие сокращения спроса и выбытия мощностей.

Строительство новых установок.   По состоянию на 31 декабря 2021 года совокупная мощность 56 реакторов, строящихся в 19 странах составляла 58,1 ГВт (эл.). По количеству реакторов, одновременно строящихся в одной стране, данные ПРИС показывают, что Китай, Индия и Россия занимают первые места в этом списке: по состоянию на июль 2022 года в Китае на стадии строительства находилось 17 реакторов, в Индии — 8, в России— 4. Установленная энергетическая мощность строящихся станций в последние годы оставалась преимущественно стабильной, за исключением постоянного роста в Азии, где с 2005 года к энергосистеме было подключено 70 реакторов с общей мощностью 63,6 ГВт (эл.). В 2021 году Россия начала строительство реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем под названием Брест-ОД-300 мощностью 300 МВт (эл.). В Европе Республика Турция начала строительство третьего энергоблока (1114 МВт (эл.)) АЭС «Аккую», расположенной на побережье Средиземного моря. В том же году в Китае началось строительство шести реакторов общей мощностью 5,6 ГВт (эл.): «Чанцзян-3» (1000 МВт (эл.)), «Чанцзян-4» (1000 МВт (эл.)), «Линлун-1» (100 МВт (эл.)), «Санаоцунь -2» (1117 МВт (эл.)), «Тяньвань-7» (1171 МВт (эл.)) и «Сюдабу-3» (1200 МВт (эл.)), а в Индии началось строительство двух новых реакторов ВВЭР, «Куданкулам-5» и «Куданкулам-6», мощностью 917 МВт (э) каждый.

Дополнительные мощности и подключенные к сети энергоблоки. В 2021 году к сети было подключено 6 новых реакторов с суммарной мощностью в 5,2 ГВт (эл.), в том числе: 2,3 ГВт (эл.) — 3 реактора в Китае: 1000 МВт (эл.) на «Тяньвань-6» (PWR), 1061 МВт (э) на «Хунъяньхэ-5» (PWR) и 200 МВт (эл.) на модульном высокотемпературном газоохлаждаемом реакторе нового поколения «Шидаовань-1». В Индии была подключена АЭС «Какрапар-3» (PHWR) мощностью 630 МВт (эл.), а в Пакистане — АЭС «Карачи-2» (PWR) мощностью 1017 МВт (эл.). Наконец, в Объединенных Арабских Эмиратах к сети был подключена АЭС «Барака-2» (PWR) мощностью 1310 МВт (эл.).

Вывод мощностей и постоянные остановы. В 2020 году во всем мире были окончательно остановлены десять реакторов с суммарной мощностью 8,7 ГВт (эл.). Примерно 5,1 ГВт (эл.) от общего вывода мощности приходится на три реактора в Германии – «Брокдорф» (PWR, 1410 МВт (эл.)), «Гронде» (PWR, 1360 МВт (эл.)) и «Гундремминген-С» (BWR, 1288 МВт (эл.)), а также три реактора в Соединенном Королевстве: реакторы B-1 и B-2 АЭС «Дандженесс» (GCR, каждый по 545 МВт (эл.)) и «Хантерсон B-1» (GCR, 490 МВт (эл.)). Кроме этого, первый ядерный реактор Пакистана «Карачи-1» (PHWR, 985 МВт (эл.)), подключенный к сети более 50 лет назад, был выведен из эксплуатации. Также после 45 лет работы был остановлен «Курск-1» (LWGR, 925 МВт (эл.)) в России, за которым последовал «Гошэн-1» (BWR, 985 МВт (эл.)) на Тайване, Китай.

Типы эксплуатируемых реакторов. По состоянию на конец 2021 года примерно 89,9% действующих ядерно-энергетических мощностей приходилось на реакторы с легководным замедлителем и теплоносителем, 6,2% — на реакторы с тяжеловодным замедлителем и теплоносителем, 1,9% — на легководные реакторы с графитовым замедлителем и 1,6% — на газоохлаждаемые реакторы. В 2021 году был также подключен высокотемпературный модульный реактор с шаровыми твэлами «Шидаовань-1» мощностью 200 МВт (эл.), который относится к четвертому поколению высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов.

Неэлектрические применения. Что касается неэлектрических применений ядерной энергии, то в 2021 году 61 ядерный энергетический реактор в 10 странах выработал 2167,2 ГВт·ч теплового эквивалента электрической энергии. Свыше 89% неэлектрических применений приходилось на Европу, где 54 реактора мощностью в 40,6 ГВт (эл.) выработали 3007,4 ГВт·ч теплового эквивалента электрической энергии для нужд централизованного теплоснабжения и технологического нагрева. Оставшиеся 11% были выработаны 7 реакторами в Азии, мощностью 4,5 ГВт (эл.) для генерации 249 ГВт·ч теплового эквивалента электрической энергии для опреснения воды и технологического нагрева.

Сроки эксплуатации. По состоянию на конец 2021 года АЭС вырабатывали энергию на протяжении уже более 67 лет, и совокупный срок их эксплуатации во всем мире составил 19,170 реакторо-лет: 637 реакторов в 35 странах имели суммарную мощность 485,4 ГВт (эл.). Из них 199 реакторов с совокупной мощностью 95,8 ГВт (эл.) были окончательно остановлены.

Около 66% всех реакторных мощностей (257 ГВт (эл.), 289 реакторов) находятся в строю более 30 лет, более 23% (91,2 ГВт (эл.) 117 реакторов) — более 40 лет, а 1,9% (7,3 ГВт (эл.), 13 реакторов) — более 50 лет. Стареющие АЭС необходимо заменять новыми или модернизированными ядерными установками, чтобы компенсировать запланированное выбытие мощностей, а также способствовать повышению глобальной энергетической безопасности, достижению целей в области устойчивого развития и борьбы с изменением климата. Энергопредприятия, правительства и другие заинтересованные стороны вкладывают средства в программы долгосрочной эксплуатации и управления старением все большего числа ядерных энергетических реакторов во всем мире, чтобы обеспечить их устойчивую работу и постепенный переход к новым мощностям.

Производительность энергоблоков. Несмотря на устаревание, действующие АЭС продолжают демонстрировать высокие показатели общей надежности и производительности. Коэффициент использования установленной мощности — это отношение фактической энерговыработки реакторной установки к потенциальной энерговыработке при работе на паспортной (предельной) мощности в течение года. Высокий коэффициент свидетельствует о хороших эксплуатационных характеристиках. В 2021 году средний коэффициент использования мощности во всем мире составил 85,6%, что соответствует уровню последних лет. Реакторы с водой под давлением (PWR) и корпусные тяжеловодные реакторы (PHWR) были наиболее эффективными типами реакторов с 2011 года, со средними коэффициентами мощности 82% и 81%, соответственно.

Еще одним показателем, позволяющим измерять производительность ядерных реакторов, является коэффициент эксплуатационной готовности (КЭГ) — отношение энергии, которую можно было бы произвести с использованием имеющейся мощности в течение определенного периода времени, к энергии, которую можно было бы произвести на предельной мощности. В 2020 году средневзвешенный КЭГ составлял 77,6%, при этом половина ядерных реакторов работала с КЭГ выше 86%. Операторы установок заранее готовятся к плановым отключениям для перегрузки топлива и технического обслуживания в сезоны с низким спросом, чтобы максимизировать доступность энергии в сезоны с высоким спросом.

Статистика ПРИС показывает, что средняя продолжительность полных плановых остановов в 2021 году была самой короткой за последнее десятилетие благодаря оптимизации технического обслуживания и проверок, а также совершенствованию управления, культуры безопасности и кадровой политики.

Средняя продолжительность полных плановых остановов в 2021 году составила 24 дня по сравнению с 51 днем в 2020 году. В основном они были связаны с осмотром, техническим обслуживанием или ремонтом в сочетании с перегрузкой топлива. Продолжительность незапланированных остановов  по причинам, находящимся под контролем руководства предприятия, также сократилась в 2021 году, в среднем до 4 дней по сравнению с 8 днями в 2020 году. Основными причинами незапланированных остановов были проблемы, связанные с оборудованием или сбои в его работе. Незапланированные остановы  по внешним причинам, вызванные в основном регулированием нагрузки или резервным остановом из-за снижения спроса на энергию, сократились в среднем до 4 дней в 2021 году по сравнению с 9 днями в 2020 году. Гибкая эксплуатация АЭС позволила удовлетворить потребности операторов электросетей и продемонстрировала возможность интеграции ядерной энергетики в устойчивые энергетические системы будущего, которые, как ожидается, будут в значительной степени опираться на гибкие технологии генерации базовой нагрузки.

Как показывают имеющиеся данные, ядерные энергетические реакторы продолжают демонстрировать высокие стандарты надежности и безопасности. Приведенный ниже график свидетельствует о том, что начиная с 2011 года количество внеплановых остановов на каждые 7000 часов (приблизительно один год) эксплуатации на энергоблок постепенно сокращается. Уменьшение числа внеплановых остановов — результат постоянного совершенствования эксплуатации и технического обслуживания АЭС.

Более подробные статистические данные по ядерной энергетике и соответствующие графики имеются в базе данных ПРИС Агентства. МАГАТЭ занимается развитием и ведением ПРИС с 1969 года, опираясь на информацию, поступающую от официально назначенных партнеров в различных странах мира.

Кроме того, на основе данных ПРИС готовятся три ежегодные публикации МАГАТЭ:

• «Operating Experience with Nuclear Power Stations in Member States» («Опыт эксплуатации АЭС в государствах-членах»), в которой содержится историческая сводка об эксплуатационных характеристиках отдельных АЭС в течение срока их службы и приводятся соответствующие цифры;
• «Nuclear Power Reactors in the World» («Ядерные энергетические реакторы в мире»), Reference Data Series No. 2 (RDS-2), в которой представлены самые последние данные по реакторам, имеющиеся в распоряжении МАГАТЭ, и обобщена информация об эксплуатируемых, строящихся и остановленных реакторах на конец 2019 года, а также приведены данные об их производительности и технических характеристиках.

Инфографика ПРИС «Nuclear Power Status» («Положение дел в ядерной энергетике») дает наглядное представление о состоянии мировой ядерной энергетики. В ней в обобщенном виде представлены изменения в статусе, региональные статистические данные, информация об опыте эксплуатации, статистические данные по странам и другие ключевые факты.

Примечания:

• В настоящую публикацию включены информация и данные, полученные МАГАТЭ по 31 мая 2022 года включительно. Любые изменения, информация о которых была получена после этой даты, отражены в базе данных ПРИС.