Kiedyś budując elektrownie, nikt nie zdawał sobie sprawy z tego, że bloki trzeba będzie zatrzymywać z innych powodów niż stany awaryjne i remonty. Regulacje zakładano przy zejściu na niższe obciążenia w części bloków podczas tzw. doliny nocnej. Z roku na rok polskie bloki energetyczne znajdują się w coraz gorszym położeniu.
Okres prosperity polityki węglowej skończył się wraz z liberalizacją rynku energii, opierająca się na koncepcji rynkowej sprzedaży, a nie centralnego sterowania produkcją. W związku z tym, bloki energetyczne musiały się przystosować do wymogów kontraktów sprzedażowych, a więc różnego poziomu obciążenia. Następnie, ogłoszono założenia europejskiej polityki klimatycznej idącej w kierunku dekarbonizacji i rozwoju odnawialnych źródeł energii. Wymagania dotyczące wprowadzania energii odnawialnej i preferencje (zielone certyfikaty) skurczyły rynek i gwałtownie zmieniły sposób pracy elektrowni węglowych. Okazało się, że w polskim systemie bloków energetycznych jest za dużo, a na dodatek muszą pracować bardzo regulacyjnie. Typowe obciążenie polskiego bloku energetycznego jest więc bardzo zmienne.
Spis treści:
Starsze bloki są bardziej odporne, a im nowsze tym gorzej
Bloki węglowe mają odpowiednią liczbę uruchomień i wcześniej, czy później następują problemy związane z eksploatacją (pęknięcia, awarie). Paradoksalnie, starsze bloki są technologicznie bardziej przystosowane do zmian obciążenia, ponieważ parametry pary nie są wygórowane. Niektóre z bloków są też praktycznie niezniszczalne, jak np. kotły w Elektrowni Połaniec. Jednak, coraz większe wymagania elastyczności i lata eksploatacji, mogą doprowadzić do większej liczby awarii i pogorszenia współczynników dyspozycyjności.
Mogłoby się wydawać, że problem rozwiążą nowobudowane, nowoczesne bloki. Postęp technologiczny doprowadził do znacznego podwyższenia parametrów pary, a dzięki lepszym technikom projektowania optymalizuje się dostawy. Projektuje się więc i dostarcza bloki „szyte dokładnie na miarę”, mające znacznie mniejsze współczynniki bezpieczeństwa, niższe zapasy w grubościach ścianek, czy dopuszczalnych nieprężeniach. Jednak ma to negatywny wpływ na pracę bloków o zmiennych obciążeniach. Wszystkie nowe konstrukcje uruchomione po 2010 roku, cierpią na stosunkowo dużą liczbę awarii. Niewątpliwe ma na to wpływ fakt, że są projektowane na nowe, dużo wyższe parametry i nikt nie przewidywał, że będą zmieniały swoją moc tak często i tak dynamicznie. Czarna seria dotkliwych awarii dotyka zarówno bloku fluidalnego, jak i największego pyłowego. Można więc prawie w ciemno założyć, że każdy nowy blok klasy 1000 MW będzie musiał często pracować częstokroć bardzo nisko i będzie ulegał licznym awariom.
Nowe technologie węglowe wcale nie będą się lepiej zachowywać
Próba zatrzymania dekarbonizacji rodzi nowe pomysły i technologie, a to z kolei ogranicza możliwości pracy na częściowych obciążeniach i gwałtowne zmiany mocy. Przykładowo, wzmiankowana w wypowiedziach Ministerstwa Energii, koncepcyjna technologia wykorzystania gazu ze zgazowania węgla (IGCC) nie nadaje się do dynamicznej pracy. Zarówno technologia chińska, jak i japońska to bloki do pracy w postawie na 100% obciążenia. Mają one jedynie możliwość krótkiego zejścia niżej, ale tylko po to żeby naprawić ewentualne, małe awarie. Dlatego też, nie widać tu żadnej możliwości, aby mogły działać tak jak tego wymaga nowy, polski system energetyczny – zmiennie i szybko. Paradoksalnie wprowadzanie nowych rozwiązań nie pomaga, ponieważ albo taki blok natychmiast będzie miał trudności eksploatacyjne, albo będzie obciążony.
A może jednak silnie regulacyjne jednostki?
Obserwując nowe trendy można rozważać powrót do koncepcji regulacyjnych jednostek, zaprojektowanych właśnie do tego celu. Praca szczytowa, szybkie uruchomienia, zmiany mocy, regulacyjność w szerokim zakresie preferują turbiny i technologie gazowe. Przedstawiona niedawno koncepcja prof. Mielczarskiego, aby nie budować już więcej wielkich bloków, a zwrócić uwagę na jednostki dedykowane do regulacji wydaje się przewidywać nowe trendy. Może więc zamiast bronić nowych, wielkich bloków energetycznych na węgiel, warto uczyć się na historii i wrócić do koncepcji zbudowania porządnych zasobów mocy szczytowej i regulacyjnej. Może nasze, nowe, węglowe jednostki doprowadzić do pracy w podstawie obciążenia, a nie płacić w przyszłości wysokie koszty remontowe?
Autor: prof. Konrad Świrski
