энергетических систем и оценки ядерно
реклама
Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем h Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) P.O. Box 100 Венский международный центр 1400 Vienna Austria Тел.: Факс: Эл. почта: Адрес в Интернете: +43 1 2600-0 +43 1 2600 7 [email protected] http://www.iaea.org В отношении дополнительной информации просьба обращаться по адресу: Секция планирования и экономических исследований Департамент ядерной энергии Тел.: +43 1 2600-0 Адрес в Интернете: http://www.iaea.org/OurWork/ST/NE/Pess Международный проект по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО) Департамент ядерной энергии Тел.: +43 1 2600-0 Эл. почта: [email protected] Адрес в Интернете: http://www.iaea.org Данная брошюра предназначена для лиц, ответственных за принятие решений, и технических экспертов в государствах-членах МАГАТЭ, интересующихся вопросами энергетического планирования и планирования ядерных технологий и желающих получить от МАГАТЭ соответствующую поддержку. Отпечатано МАГАТЭ в Австрии в июне 2011 года Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Table of Contents Содержание Общие сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Энергетическое планирование и устойчивое развитие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Разработка энергетических стратегий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Оценка вариантов для долгосрочного энергетического планирования и развития. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Оценка ядерно-энергетических систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Методология ИНПРО – инструментальное средство для оценки ядерно-энергетических систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Помощь МАГАТЭ, учитывающая потребности государств-членов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Инструментальные средства энергетического планирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Энергетическая система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Оценка вариантов для долгосрочного энергетического развития. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Пользователи инструментальных средств энергетического планирования . . . . . . . . . . 8 Модели МАГАТЭ для энергетического планирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Приобретенный опыт и извлеченные уроки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Публикации по теме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Оценка ядерно-энергетических систем (ОЯЭС) с использованием методологии ИНПРО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Ядерно-энергетические системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Оценка ядерно-энергетических систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Пользователи ОЯЭС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Как функционирует методология ИНПРО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Области оценки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Приобретенный опыт и извлеченные уроки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Национальные исследования по оценке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Совместное исследование по оценке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Публикации МАГАТЭ по данной тематике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Помощь и поддержка со стороны МАГАТЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Планирование энергетических систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Оценки ядерно-энергетических систем с использованием методологии ИНПРО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 ДОПОЛНЕНИЕ: об ИНПРО. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Общие сведения Энергия является основой всей деятельности человека, и ее наличие критически важно для экономического и социального развития. Энергия – это двигатель для производства товаров и услуг во всех секторах экономики. Она играет жизненно важную роль в предоставлении основных услуг в сферах образования, здравоохранения, снабжения чистой водой и санитарии, а также в обеспечении благосостояния. Нехватка энергии является одной из причин бедности людей, сообществ, государств и регионов. Не сама по себе, а в совокупности с соответствующими технологиями и инфраструктурой энергия обеспечивает предоставление требуемых современному обществу услуг (транспортных, освещения, кондиционирования воздуха, обмена информацией и т.д.). Цели в области развития, поставленные в Декларации тысячелетия Организации Объединенных Наций, могут быть достигнуты только в случае наличия доступных по цене энергетических услуг. Обеспокоенность по поводу доступа к энергетическим ресурсам, изменения климата, качества воздуха и энергетической безопасности обусловливает важную роль ядерной энергетики в обеспечении энергоснабжения в XXI веке. В настоящее время в 30 странах мира находится в эксплуатации 436 ядерных энергетических реакторов. На них приходится приблизительно 14% мирового производства электроэнергии, а в ряде промышленно развитых стран их доля в производстве энергии составляет 50% и более. Ведется строительство еще 45 ядерных энергетических реакторов. Ядерная энергетика отличается низкими уровнями выбросов углерода и обеспечивает надежное, экологически безопасное и недорогостоящее производство электроэнергии. Энергетическое планирование и устойчивое развитие Целью энергетического планирования является обеспечение того, чтобы в принятии решений относительно инфраструктур спроса на энергию и энергоснабжения принимали участие все заинтересованные стороны, были рассмотрены все возможные варианты энергоснабжения и спроса и чтобы они были совместимы с общими целями национального устойчивого развития. Концепция устойчивого развития охватывает три взаимозависимых и взаимно укрепляющих основополагающих направления деятельности: социальное развитие, экономическое развитие и охрана окружающей среды, связь между которыми обеспечивается эффективными правительственными учреждениями. МАГАТЭ помогает государствам-членам в создании потенциала в области анализа и планирования национальных и региональных энергосистем, с тем чтобы они могли независимо разрабатывать свои собственные национальные энергетические Концепция устойчивого развития. стратегии. В зависимости от наличия в стране местных ресурсов, этапа развития ее инфраструктуры и целей устойчивого развития в результате анализа энергосистемы может быть сделан положительный или отрицательный вывод о целесообразности включения ядерной энергии в будущую структуру энергопроизводства страны. МАГАТЭ предлагает ряд компьютерных моделей и методологии для целей: 1) разработки потенциальных и вероятных сценариев развития спроса на энергию и соответствующих структур энергоснабжения (технологически нейтральных); 2) проведения оценки ядерно-энергетической системы (ОЯЭС) с уделением особого внимания всем вопросам, связанным с ядерной областью. 1 Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования Для долгосрочного и стратегического планирования развития энергетической системы и потенциальной роли в ней ядерной энергии необходимо глубокое понимание динамики изменения технологий и инноваций в связанных с энергетикой инфраструктурах, социальных предпочтений, направлений экономического развития и экологических ограничений. В частности, принятие ядерно-энергетической программы влечет за собой затрагивающие несколько поколений последствия и обязательства на периоды времени, заведомо превышающие 100 лет. Разработка энергетических стратегий Процесс энергетического планирования начинается с изучения общей энергетической ситуации страны или региона с использованием ряда показателей, охватывающих все аспекты устойчивого развития; затем формируется картина существующей энергетической системы, от извлечения ресурсов и до предоставления энергетических услуг, в соответствии с требованиями разработанных МАГАТЭ инструментальных средств энергетического анализа и планирования. Далее проводится калибровка моделей МАГАТЭ, с тем чтобы они правильно отражали имеющуюся энергетическую инфраструктуру и потоки энергии. Следующим этапом является разработка сценариев будущего социально-экономического развития и развития технологий1, т.е. формирование возможного долгосрочного национального прогноза социально-экономического развития страны или региона, на основе которого определяются профили потребностей в энергетических услугах. И наконец, проводится оценка всех существующих и будущих вариантов энергоснабжения, которые обеспечивают удовлетворение потребностей с учетом определенных политических целей или ограничений. Как только государство-член определило ядерную энергию в качестве желательного компонента будущей структуры энергопроизводства страны, целесообразно выполнить оценку всей ядерной энергетической системы (ЯЭС), с тем чтобы улучшить понимание всех вопросов, связанных с развитием и внедрением ядерной энергетики, поддержать разработку национального стратегического плана в сфере ядерной энергии и определить, соответствует ли предлагаемая ядерноэнергетическая система критериям устойчивого развития. 1 Сценарий – это внутренне согласованная картина возможного будущего. Так как будущее неизвестно, аналитики используют ряд сценариев, с тем чтобы лучше понять неопределенности. Разработка ядерно-энергетических стратегий Цели национального устойчивого развития Здравоохранение Санитария Индустриализация Доступные и чистые энергетические услуги Охрана окружающей среды Снабжение продовольствием Образование Исходная структура энергоснабжения Уголь Нефть Природный газ Ядерная энергетика Спрос на энергетические услуги Геотермальная энергия Солнечная энергия Энергия ветра Биомасса Инструментальные средства энергетического планирования МАГАТЭ Ядерная энергетика Ядерная энергия Национальная ядерно-энергетическая система; установки топливного цикла и ядерные реакторы Оценка ядерноэнергетических систем (ОЯЭС) Проверка с учетом целей национального устойчивого развития Инструментальные средства и методология энергетического планирования МАГАТЭ поддерживают национальное устойчивое (ядерное) энергетическое планирование. 2 энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем В ядерно-энергетическую систему входят все установки ядерного топливного цикла, от горной добычи/обогащения руды, конверсии, обогащения, изготовления топлива, производства электроэнергии или других энергетических продуктов и вплоть до заключительных конечных состояний всех отходов и постоянного захоронения отходов высокого уровня активности, и связанных с этим институционных мер, включая правовую основу, регулирующие органы и т.д. В помощь проведению государствами – членами ОЯЭС в рамках Международного проекта МАГАТЭ по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО) при участии около 300 международных экспертов, в том числе экспертов Международного форума «Поколение-IV» (МФП), была разработана «Методология ИНПРО». Оценка вариантов для долгосрочного энергетического планирования и развития Основой подхода МАГАТЭ к энергетическому анализу и планированию является компьютерное моделирование. Данные национальной экономики и статистические данные энергетики являются входными данными для калибровки моделей, позволяющими точно отразить существующую энергосистему, а также ее взаимодействие с основными факторами, определяющими спрос и предложение в сфере энергии, такими как демографическая ситуация, экономическое развитие, изменения технологий, экологическая политика и т.д. Специалисты по энергетическому планированию или анализу политики определяют будущие траектории развития основных факторов, определяющих энергосистемы на 20-50 лет в будущем, и, используя инструментальные средства энергетического планирования МАГАТЭ, получают профили данных о потребностях в энергетических услугах и оптимальные структуры энергоснабжения. Затем специалисты по энергетическому планированию могут сделать сравнительную оценку этих сценариев (различных вариантов будущего) по их способности поддерживать национальные задачи и цели развития. Могут быть определены критически важные политические и инвестиционные аспекты различных энергетических стратегий, выявлены нежелательные последствия и определен наиболее экономически эффективный подход к удовлетворению будущих энергетических потребностей. МАГАТЭ предлагает несколько аналитических инструментальных средств в поддержку энергетического анализа и планирования в государствах-членах. Модель для анализа энергетического спроса (MAED) позволяет оценивать будущие энергетические потребности на основе ряда согласованных предположений относительно долгосрочного социально-экономического, технологического и демографического развития в стране или регионе. Будущие энергетические потребности связаны с производством и потреблением товаров и услуг; технологическими и инфраструктурными новшествами, изменениями образа жизни, вызванными увеличением личных доходов; и потребностями, связанными с мобильностью. Потребности в энергии рассчитываются для различных видов деятельности по конечному использованию в трех основных «секторах спроса»: домашнем хозяйстве, сфере услуг и промышленности и транспорте. MAED обеспечивает систематическую основу для выявления тенденций и прогнозирования изменений в энергетических потребностях, особенно в случае их соответствия альтернативным сценариям социально-экономического развития. Модель для анализа альтернативных стратегий энергоснабжения и их общего воздействия на окружающую среду (MESSAGE) использует сочетания различных технологий и видов топлива для построения так называемых «энергетических цепочек», позволяя сопоставить энергетические потоки в результате извлечения, полезного использования ресурсов и преобразования энергии (сфера предложения) с распределением и предоставлением энергетических услуг (сфера спроса). Эта модель может помочь при разработке долгосрочных стратегий энергоснабжения или проверке вариантов энергетической политики, обеспечивая анализ оптимальных с точки зрения затрат структур энергопроизводства, инвестиционных потребностей и других затрат на новую инфраструктуру, надежности энергоснабжения, использования энергетических ресурсов, темпов внедрения новых технологий (освоения технологий) и экологических ограничений. 3 Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования Венский автоматизированный пакет планирования (WASP) является эффективным инструментальным средством для планирования энергетики в развивающихся странах. Он помогает определить «оптимальные» планы расширения производства электроэнергии с учетом ограничений, выявленных местными аналитиками, которыми могут быть, наряду с прочим, ограниченная доступность топлива, ограничения в отношении выбросов и требования к надежности системы. WASP позволяет исследовать все возможные последовательности наращивания производственных мощностей, обеспечивающие удовлетворение потребностей при одновременном выполнении требований к надежности системы. Он учитывает все затраты, связанные с существующими и относящимися к новому поколению установками, резервными мощностями и не поставленной потребителям электроэнергией. Модель для финансового анализа планов расширения электроэнергетического сектора (FINPLAN) используется для финансового анализа проектов производства электроэнергии, позволяя учесть источники финансирования, расходы, доходы, налоги, процентные ставки и взвешенные средние капитальные затраты и т.д. Так как финансовые ограничения зачастую являются самым большим препятствием для осуществления оптимальной энергетической стратегии, данная модель особенно полезна для исследования долгосрочной финансовой жизнеспособности проектов, предоставляя возможность определения потоков наличности, подготовки ведомостей поступлений, бухгалтерских балансов и определения финансовых коэффициентов. Упрощенный подход для оценки воздействия производства электроэнергии (SIMPACTS) обеспечивает оценку и количественное определение ущерба для здоровья людей и для окружающей среды от так называемых «внешних эффектов» различных технологий производства электроэнергии. Этот программный комплекс особенно полезен для сравнительного анализа производства воздействия на окружающую среду. Важнейшей сильной стороной SIMPACTS является то, что он обеспечивает получение полезных результатов даже в случае наличия электроэнергии на основе ископаемого топлива, ядерной и возобновляемой энергии, определения мест расположения новых электростанций или определения эффективности затрат политики уменьшения лишь ограниченных данных. Система показателей устойчивого энергетического развития (ПУЭР) является гибким инструментом для аналитиков Солнечная энергия – альтернативный возобновляемый и лиц, ответственных за принятие решений, позволяющим лучше источник энергии. понять национальную обстановку и тенденции в сфере энергии, а также влияние политики и изменений политики на энергетическую систему. Эти показатели отражают взаимодействие энергии с экономическими, социальными и экологическими аспектами устойчивого развития в долгосрочном плане. ПУЭР могут также использоваться для мониторинга развития политики и стратегий устойчивого энергетического развития. Оценка ядерно-энергетических систем Инновации играют ключевую роль для будущего ядерной энергии так же, как и необходимость того, чтобы ядерная энергия была совместима с целями устойчивого развития тех стран, которые рассматривают возможность включения этой технологии в свои будущие структуры энергопроизводства или планируют расширить ее использование. Ядерноэнергетические системы характеризуются сложными инфраструктурами и длительным жизненным циклом, охватывающим сразу несколько поколений. Кроме того, для развития или расширения ядерно-энергетических систем требуются значительные периоды времени и объемы ресурсов, особенно для проектирования и промышленного внедрения новых и инновационных компонентов. Поэтому представляется целесообразным оценивать ядерно-энергетические системы всеобъемлющим образом, т.е. со всех возможных точек зрения, включая четыре составляющие устойчивого развития2. 2 4 Всемирная комиссия по окружающей среде и развитию (в 1987 году) определила устойчивое развитие как “развитие, которое удовлетворяет потребности нашего времени, не ставя под угрозу возможность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности” и определила четыре важнейших составляющих: экономическую, социальную, экологическую и институциональную. энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Оценка ядерно-энергетических систем (ОЯЭС) представляет собой комплексный подход, в котором используется обоснованный на международном уровне инструментальный метод – методология ИНПРО – в поддержку принятия стратегических решений в государствах-членах, планирующих создание новой или расширение существующей ядерноэнергетической программы. В частности, ОЯЭС обеспечивает оценку: всех ядерных установок данной ядерно-энергетической системы от горной добычи и до заключительных состояний для всех отходов и постоянного захоронения отходов высокого уровня активности, и связанных с этим институциональных мер, включая правовую основу, регулирующие органы и т.д.; полного жизненного цикла установки, включая проектирование, строительство, эксплуатацию и снятие с эксплуатации; всех областей анализа, определенных в методологии ИНПРО, то есть экономики, инфраструктуры, обращения с отходами, устойчивости с точки зрения распространения, физической защиты, окружающей среды и безопасности. ОЯЭС может использоваться как странами с устоявшимися ядерными программами, например для оценки перехода от имеющегося парка реакторов к ядерно-энергетической системе на базе инновационных технологий, так и «новичками», стремящимися приступить к осуществлению новых ядерных программ. Оценка позволяет им комплексным и всеобъемлющим образом рассмотреть возможные будущие ядерные системы и определить, соответствуют ли они целям устойчивого развития страны. Методология ИНПРО – инструментальное средство для оценки ядерно-энергетических систем Методология ИНПРО была разработана в качестве инструментального средства для проведения ОЯЭС на национальном, региональном или глобальном уровне. Она включает трехуровневую иерархию базовых принципов, требований пользователей и критериев с индикаторами и пределами приемлемости. Эти элементы используются для оценки ядерно-энергетической системы в семи областях, которые в совокупности охватывают составляющие устойчивого развития: Окр ть с Без ужа ющ опа ая с сно сть ред а Эко б оц ла ен сти ки та ащи ая з нения а еск ич стр Физ спро дами отхо я ра ени ение с ктура щ и зр Обра нфрастру И номика точк К [индик ритерии аторы прием и пределы лемос ти] вос Базовы е принци пы Требов а пользо ния вателе й йчи Если все критерии, требования пользователей и базовые принципы в областях оценки выполняются, то ядерноэнергетическая система представляет собой источник энергии, согласующийся с критериями устойчивого развития страны. Если выполняются не все критерии, данная ядерно-энергетическая система все еще может представлять собой превосходную временную систему энергоснабжения, но будет нуждаться в изменении и развитии с целью обеспечения устойчивости в более отдаленной перспективе. Для управления этим развитием могут использоваться результаты ОЯЭС. Методология ИНПРО Усто экономики инфраструктуры (институциональных механизмов) обращения с отходами устойчивости с точки зрения распространения физической защиты окружающей среды (влияния стресс-факторов и истощения ресурсов) безопасности реакторов и установок ядерного топливного цикла. О Методология ИНПРО включает иерархию базовых принципов, требований пользователей и критериев с индикаторами и пределами приемлемости. 5 Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования 6 Помощь МАГАТЭ, учитывающая потребности государств-членов У каждого государства-члена имеются свои специфические потребности в области энергетического и ядерно-энергетического планирования. МАГАТЭ предлагает целый ряд программ помощи, особенно для развивающихся стран, позволяющих улучшить их потенциал выполнения комплексных энергетических оценок с целью определения долгосрочных стратегий устойчивого энергетического развития и оценки возможной роли ядерной энергетики при решении задачи по удовлетворению будущих энергетических потребностей. Инструментальные средства и методология, описанные в этой брошюре, являются важным вкладом в эти программы помощи. МАГАТЭ предоставляет эти инструментальные средства и методологию, документацию и руководства государствам-членам и проводит для них семинарыпрактикумы, учебные курсы и миссии экспертов. Региональные учебные курсы по оценке энергетических стратегий Государствам-членам, намеревающимся приступить к реализации новой ядерной программы, следует также учитывать рекомендации, содержащиеся в публикации МАГАТЭ Основные этапы развития национальной инфраструктуры ядерной энергетики (Серия изданий МАГАТЭ по ядерной энергии № NG-G-3.1). Семинар-практикум МАГАТЭ по модели MESSAGE энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Инструментальные средства энергетического планирования Энергетическая система Энергетическая система – это более масштабное понятие, чем энергетический сектор, который является частью энергетической системы. Цель энергетической системы состоит в предоставлении энергетических услуг, таких как освещение, обеспечение комфортабельной температуры в помещениях, охлаждение, перевозки, и т.д. Энергетические услуги также востребованы для фактически любой коммерческой и промышленной деятельности. Энергетическая система состоит из сектора энергоснабжения и энергетических технологий конечного использования, например печей, холодильников, осветительных ламп, компьютеров, металлообрабатывающих станков и связанной с ними инфраструктуры, обеспечивающей превращение поставляемого энергетическим сектором топлива в энергетические услуги, например электроэнергию для предоставления услуг информационной технологии. Иными словами, энергетическая система состоит из ряда цепочек, зачастую взаимосвязанных, обеспечивающих предоставление этих услуг. Они начинаются со сбора или извлечения первичной энергии, которая может быть преобразована в различные виды топлива, такие как электроэнергия, дизельное топливо или биотопливо, позволяющие предоставлять требуемые энергетические услуги с помощью технологий конечного использования (на рисунке справа показана энергетическая цепочка предоставления услуги «производство стали»). Различные энергетические цепочки конкурируют между собой, поскольку одна и та же услуга зачастую может предоставляться с помощью не только одной цепочки (см. иллюстрацию на странице 8). Энергетическая система Энергетический сектор Добыча и обработка Угольная шахта Первичная энергия Уголь Технологии преобразования Электростанция, теплоэлектростанция Технологии распределения Энергосеть Конечная форма энергии Технологии конечного использования 1 Полезная энергия Технологии конечного использования 2 Электроэнергия Системы дуговой электросварки Тепловая энергия для плавки Печь Энергетические услуги Энергетические услуги Производство стали Поэтому энергетические услуги являются результатом сочетания различных технологий, инфраструктуры Пример энергетической цепочки (Источник: Всемирная энергетическая (капитала), труда (ноу-хау), материалов и источников оценка, 2001 год) энергии. Каждый из этих составных элементов имеет свою цену, и все они частично замещаемы. Каждый из них подвержен изменениям, особенно в долгосрочном плане. Вместе с тем, моделирование помогает оценить воздействие потенциальных изменений в перспективе. С точки зрения потребителя важными вопросами являются экономическая ценность или полезность услуг. Потребители зачастую не имеют представления о подготовительной деятельности, необходимой для получения энергетических услуг. Оценка вариантов для долгосрочного энергетического развития Учитывая потребности государств-членов в создании потенциала в сфере анализа и разработки национальных стратегий устойчивого энергетического развития, МАГАТЭ разработало ряд показателей, инструментальные средства моделирования спроса и предложения в энергетическом секторе и воздействия на окружающую среду и механизмы 7 Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Источники Добыча и обработка Хранение притранспортировке уголь нефть природный газ солнечная энергия уран энергия ветра биомасса угольная шахта плотина ГЭС нефтяная платформа урановый рудник лесоводство разделение газов обогащение угля сжижение газа нефтепровод и газопровод танкер железная дорога грузовик баржа нефтехранилища аккумулированная гидроэнергия Технологии преобразования гидроэлектростанция тепловая электростанция завод по очистке нефти атомная электростанция фотогальваническая ячейка ветровая станция газогенератор биомассы РМСМ синтетическое топливо Валюты (виды топлива) электроэнергия бензин топливо для реактивных двигателей твердые виды топлива метанол метан водород тепло Распределение электроэнергосеть газовая энергосеть районная сеть теплоснабжения грузовик сосуд Дьюара железная дорога баржа Технологии предоставления услуг автомобиль лампа накаливания печь микроволновая печь телевизор самолет печь-духовка топливный элемент завод-изготовитель Услуги Что мы получаем от природы перевозки связь тепло/холодоснабжение продовольствие здравоохранение безопасность Энергетический сектор Что покупают люди Архитектура энергетической системы. Примеры приведены для цели иллюстрации и не исчерпывают все возможные варианты (Источник: Rogner and Scott, 2000). передачи этих инструментальных средств и необходимых экспертных знаний государствам-членам, в частности развивающимся странам. Модели энергетического планирования охватывают весь спектр вопросов энергии и служат последовательной основой для разработки и оценки альтернативных путей для энергетической системы в стране. Они позволяют учитывать ожидаемые изменения факторов, связанные с демографией и образом жизни, технологическим развитием и инновациями, экономической конкурентоспособностью, экологическими регулирующими положениями, реструктурированием рынка и новыми глобальными и региональными событиями. Дополнительным преимуществом моделей является их чрезвычайная гибкость и возможность их адаптации к зачастую совершенно различной национальной и региональной структуре энергетической системы, а также к ограничениям, потребностям и использованию в различных странах. Пользователи инструментальных средств энергетического планирования Основными пользователями инструментальных средств энергетического планирования МАГАТЭ являются специалисты по энергетическому анализу и планированию в министерствах энергетики, электрических энергопредприятиях и исследовательских учреждениях. Эти инструментальные средства позволяют вырабатывать стратегии устойчивого энергетического развития и оценивать потенциальный вклад различных энергетических вариантов, в том числе ядерной энергии, в решение задачи удовлетворения долгосрочных энергетических потребностей. Количественный анализ, проводимый с помощью этих инструментальных средств, позволяет получить согласованную и последовательную информацию для работников директивных органов с целью оценки возможных последствий решений, принимаемых в сфере энергетики, и помогает при выработке национальных энергетических стратегий, совместимых с долгосрочными социально-экономическими целями страны. В настоящее время МАГАТЭ оказывает 115 государствам-членам поддержку в сфере энергетического планирования посредством предоставления аналитических инструментальных средств и показателей. Всемирный банк, Латиноамериканская энергетическая организация (ОЛАДЕ), Европейская комиссия и другие международные и региональные организации используют эти модели в энергетических проектах в развивающихся странах. Университеты и научно-исследовательские учреждения применяют их в учебных программах и научных исследованиях. 8 энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Основное внимание в показателях устойчивого энергетического развития (ПУЭР) уделяется не международному сопоставительному анализу, а национальной самопроверке. Интерпретация зависит от состояния развития каждой страны, ее экономики, географии и наличия местных энергетических ресурсов. Поэтому крайне важен критический анализ базовых условий. Изменения величины каждого показателя в течение долгого времени, будучи надлежащим образом проанализированными, способны помочь специалистам по энергетическому анализу/планированию в проведении количественной оценки продвижения к намеченным целям развития страны. Если показатели применяются в начале энергетической оценки, а затем в конце, то может быть получена ценная информация о происходящих процессах. При этом показатели обеспечивают мониторинг продвижения по пути устойчивого энергетического развития (определенному лицами, принимающими решения) в рамках конкретного сценария или энергетической стратегии. Модели МАГАТЭ для энергетического планирования Основой подхода МАГАТЭ к энергетическому планированию является компьютерное моделирование. Дополнительную информацию по каждой из моделей и помощь в их использовании можно получить в публикациях МАГАТЭ (см. список в конце этой главы) и на следующем веб-сайте: http://www.iaea.org/OurWork/ST/NE/Pess/. Модель для анализа энергетического спроса (MAED) MAED позволяет оценивать будущие потребности в энергии и электроэнергии на основе предположений относительно среднесрочного или долгосрочного социально-экономического, технологического и демографического развития в стране или регионе. Модель систематическим образом связывает конкретные энергетические потребности для производства различных товаров и услуг с социальными, экономическими и технологическими факторами, оказывающими влияние на спрос на определенный вид топлива. Спрос на энергию подразделяется на ряд категорий конечного использования, каждая из которых соответствует данной услуге или производству определенного товара. Характер и уровень спроса на товары и услуги определяется приростом населения, числом жителей в одном жилище, числом электрических приборов, используемых в домашнем хозяйстве, мобильностью людей и предпочитаемыми транспортными средствами, национальными приоритетами развития определенных отраслей промышленности или секторов экономики, эволюцией эффективности определенных типов оборудования и проникновением на рынок новых технологий или форм энергии. Ожидаемые будущие тенденции для этих определяющих факторов, которые составляют «сценарии», внедряются извне. MAED Модель для анализа энергетического спроса Входные данные Выходные данные Данные энергетического сектора (энергобаланс) Допущения сценария • Социально-экономические • Технологические Замещаемые виды использования энергии Эффективность процессов Спрос на полезную или конечную энергию по секторам/видам топлива Часовые характеристики нагрузки MAED Спрос на электроэнергию Уровень электрификации Часовые электрические нагрузки Кривые продолжительности нагрузок Основные входные и выходные данные модели MAED Спрос на энергию для каждого сектора экономики может быть оценен на основе понимания упомянутых выше определяющих факторов. Суммарный спрос на энергию для каждой категории конечного использования определяется в четырех основных секторах потребления энергии: промышленности (включая сельское хозяйство, строительство, горную добычу и производство), транспорте, обслуживании и домашнем хозяйстве. Отправной точкой для использования MAED является определение структуры спроса на энергию для базисного года в данной стране, с последующей разработкой будущих сценариев социально-экономического развития страны и технологических факторов, например, эффективности и потенциала проникновения на рынок альтернативных форм энергии. Модель ориентирована исключительно на спрос на указанные энергетические услуги. Когда электроэнергия, органическое топливо и другие формы энергии являются конкурентами в отношении определенной категории конечного использования спроса на энергию, то этот спрос рассчитывается в виде полезной энергии и затем преобразуется в конечную энергию. Не заменяемые виды использования энергии, например, моторное топливо для автомобилей или электроэнергия для освещения, обсчитываются непосредственно в виде конечной энергии. Спрос на 9 энергию рассчитывается не только на годовой основе (как для всех других форм энергии), но также и на часовой основе. Такие расчеты служат входными данными для дальнейшего анализа системы производства энергии с помощью модели WASP, описанной ниже. MAED служит систематической основой для оценки влияния изменений в социально-экономическом и техническом развитии на спрос на энергию. Модель для анализа альтернативных стратегий энергоснабжения и их общего воздействия на окружающую среду (MESSAGE) Модель MESSAGE предназначена для формулирования и оценки стратегий альтернативного энергоснабжения с учетом определенных пользователем ограничений в отношении новых инвестиций, степени проникновения на рынок новых технологий, наличия топлива и торговли им и выбросов в окружающую среду. Основной принцип модели – оптимизация объективной функции (например наименьших затрат, минимального воздействия на окружающую среду, максимальной самообеспеченности) с учетом ряда ограничений. Основой модели MESSAGE является техно-экономическое описание моделируемой энергетической системы. Оно включает определение категорий рассматриваемых форм энергии (например первичной энергии, конечной энергии, полезной энергии), видов топлива (исходного сырья) MESSAGE и связанных с ним фактически используемых Модель для анализа альтернативных систем энергоснабжения технологий (например электроэнергии, бензина, и их общего воздействия на окружающую среду этанола, угля, централизованного теплоснабжения), а также энергетических услуг (например полезного Входные данные Выходные данные тепла для отопления помещений, обеспечиваемого Структура энергетической системы (включая данные определенным типом энергии/технологии). о возрасте станции и 600 500 400 hydro 300 nuclear gas diesel fuel oil Технологии определяются их входными и выходными Энергопотоки и цены на MESSAGE энергию в базисном году параметрами (основными и побочными продуктами), Соотношение первичной и конечной энергии Прогнозы спроса на их эффективностью и вариабельностью в случае энергию (MAED) Выбросы и потоки отходов существования более чем одного входного или Воздействия на здоровье Технологические и ресурсные человека и окружающую варианты и профили их среду (внешние эффекты) выходного параметра, например возможных технико-экономических данных Использование ресурсов структур производства нефтеочистительного Землепользование Зависимость от импорта завода или паровой турбины с промежуточным Технические и политические ограничения Инвестиционные потребности отбором пара. К экономическим характеристикам относятся инвестиционные затраты, фиксированные Основные входные и выходные данные модели MESSAGE и переменные эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание, затраты на импортированное и местное топливо и оценки нормированных расходов и теневых цен. 200 100 0 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 Различные виды топлива и технологии комбинируются, и создаются энергетические цепочки, в которых энергия перемещается от предложения к спросу. Модель учитывает существующие установки и даты их изготовления и вывода из эксплуатации в конце сроков полезного использования. Потребности в инвестициях могут быть распределены по периоду строительства станции и могут быть разделены на различные категории, с тем чтобы более точно отразить требования промышленных и коммерческих секторов. Потребности в основных материалах и в неэнергетических вкладах в период строительства и эксплуатации станции могут также быть оценены путем прослеживания их потоков от производящих отраслей промышленности в денежной или в физической форме. Для некоторых видов топлива обеспечение своевременного наличия связано со значительными затратами и управленческими усилиями. Электроэнергия должна предоставляться энергокомпанией точно тогда, когда она требуется, и модель MESSAGE моделирует эту ситуацию. Экологические аспекты могут быть проанализированы путем отслеживания или ограничения загрязнителей в выбросах для различных технологий на каждом этапе энергетических цепочек. Это помогает оценить влияние экологических регулирующих положений на развитие энергетической системы. Входные и выходные параметры модели MESSAGE указаны на приведенном ниже рисунке. 10 biomass geoth оборудования) TWh Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования coal энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Модель MESSAGE использует получаемые с помощью MAED прогнозы спроса на полезную или конечную энергию для определения параметров системы энергоснабжения. Самой сильной стороной модели MESSAGE является то, что она обеспечивает возможность определения ограничений для технологий всех типов. Пользователь, наряду с другими возможностями, может ограничить одну технологию по отношению к другим (например, определить максимальную долю энергии ветра, которая может быть использована в электроэнергосети), установить внешние пределы для технологий (например, предел совокупных выбросов SO2 или выбросов парниковых газов) или определить дополнительные ограничения между производством и установленной мощностью (например, введение положений об обязательном отборе или оплате в международных контрактах на поставку газа, обязывающих заказчика потреблять или оплачивать минимальную долю уровня поставок по контракту в летние месяцы). Эта модель чрезвычайно гибка и может также использоваться для анализа рынков энергии и электроэнергии и вопросов, связанных с изменением климата. Венский автоматизированный пакет планирования (WASP) WASP – это используемая в течение длительного времени модель МАГАТЭ для анализа планов расширения производства электроэнергии. Эта модель, первоначально разработанная в 70 е годы прошлого столетия, со временем подверглась улучшению и обновлению, с тем чтобы соответствовать новым потребностям и обеспечивать анализ таких современных вопросов, как, наряду с прочим, экологические регулирующие положения и реорганизация рынков. WASP является эффективным инструментальным средством для планирования энергетики в развивающихся странах. Он позволяет пользователю определить оптимальный план расширения производства электроэнергии на длительный период времени и с учетом ограничений, заданных местными аналитиками. Они могут быть связаны с ограниченной доступностью топлива, ограничениями выбросов, требованиями к надежности системы и т.д. Каждая возможная последовательность электростанций, которые могут быть добавлены к энергосистеме, например план или политика расширения, и которые соответствуют выбранным ограничениям, оценивается функцией затрат, зависящей от капитальных затрат, затрат на топливо, затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание, затрат на запасы топлива, ликвидационной стоимости инвестиций и стоимости не удовлетворенного спроса на энергию. WASP Венский автоматизированный пакет планирования Входные данные Прогноз нагрузки Существующая инфраструктура производства электроэнергии Кандидаты на новое строительство Ограничения: • по надежности • по осуществлению • по топливу • по производству электроэнергии • по выбросам Выходные данные WASP График строительства новых генерирующих мощностей Структура производства электроэнергии Топливный баланс Затраты Выбросы Основные входные и выходные данные модели WASP WASP требует, чтобы были определены технические, экономические и экологические характеристики всех электростанций, имеющихся в системе производства электроэнергии в стране. К этим характеристикам относятся мощности станций, минимальные и максимальные эксплуатационные уровни, уровни тепловыделения, требования по обслуживанию, нормы простоев, затраты на топливо и эксплуатацию, уровни выбросов и т.д. Для заданного годового будущего спроса на электроэнергию модель исследует все возможные последовательности добавления производственных мощностей, которые будут соответствовать этому спросу, и в то же время обеспечивать преодоление всех ограничений, например, определенный уровень надежности системы, наличие определенных видов топлива, развитие различных технологий или выбросы в окружающую среду. 11 Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования Модель для финансового анализа планов расширения электроэнергетического сектора (FINPLAN) Модель FINPLAN обеспечивает оценку финансовых последствий плана расширения системы производства энергии. Эта модель уточняет возможность осуществления проектов по производству электроэнергии, обеспечивая расчет важных финансовых показателей, учитывающих источники финансирования, затраты, доходы, налоги и т.д. Это особенно полезно для исследования долгосрочной финансовой жизнеспособности проектов путем подготовки ведомостей поступлений, бухгалтерских балансов и определения финансовых коэффициентов. После того, как, например, с помощью модели WASP определена оптимальная или желательная инвестиционная программа расширения электрического сектора, она должна быть подвергнута различным проверкам в реальных условиях. Если план расширения слишком амбициозен в сравнении с имеющимися ресурсами, то даже самая эффективная конфигурация, возможно, не осуществима. Такие финансовые ограничения могут потребовать пересмотра экономически оптимального плана расширения. FINPLAN помогает проанализировать альтернативные планы расширения, обеспечивая оценку их финансовых последствий. FINPLAN предназначена для анализа всех электростанций, входящих в энергосистему или принадлежащих компании. Она может также использоваться для финансового анализа отдельно взятой электростанции. При анализе всех электростанций в системе модель оценивает последствия добавления электростанций (в заданный период времени) для всего финансового функционирования компании. В случае анализа отдельно взятой станции модель оценивает финансовую жизнеспособность станции в заданных условиях рынка. FINPLAN Модель для финансового анализа планов расширения электроэнергетического сектора Входные данные Выходные данные Программа инвестирования расширения производства электроэнергии и эксплуатационные расходы Для каждого года: Потоки наличности Бухгалтерский баланс, ведомость по источникам, применение средств Финансовые коэффициенты: • Коэффициент капитализации • Коэффициент оборачиваемости оборотных средств Экономические и финансовые параметры (инфляция, рост цен, обменные курсы, налоги) FINPLAN Финансовые параметры • Коэффициент погашения Для развивающихся стран дополнительные трудности (кредиты, облигации …) долга связаны с изысканием финансовых средств в • Глобальный коэффициент иностранной валюте. Модель показывает все расходы в иностранной и местной валюте. Обеспечивается Основные входные и выходные данные модели FINPLAN определение потоков наличности в отношении всех расходов в соответствующих валютах, и соответствующим образом анализируется влияние будущих изменений обменного курса. Данная модель весьма полезна, поскольку она помогает проанализировать влияние предполагаемых будущих условий, затрагивающих финансовое состояние компании. Упрощенный подход для оценки воздействия производства электроэнергии (SIMPACTS) SIMPACTS обеспечивает оценку и количественное определение ущерба для здоровья людей и для окружающей среды при использовании различных технологий производства электроэнергии. Она состоит из отдельных модулей для оценки воздействия на здоровье человека, сельскохозяйственные культуры и здания, связанные с обычными атмосферными выбросами загрязнителей из энергетических установок. Она может использоваться для сравнительного анализа производства электроэнергии на основе ископаемого топлива, ядерной и возобновляемой энергии, определения мест расположения новых электростанций или определения эффективности затрат политики уменьшения воздействия на окружающую среду. Она обеспечивает оценку физического ущерба и внешних издержек. Модуль в помощь принятию решений обеспечивает сравнение относительных преимуществ различных технологий. Самый существенный аспект модели SIMPACTS – ее простота; она предназначена для использования на ПК с минимумом входных данных. В случае аэрозольного загрязнения, вызываемого станциями на органическом топливе или атомными электростанциями, в модели используется подход анализа пути распространения последствий. Устанавливаются характеристики источника выброса и определяется количество аэрозоля в выбросе. С помощью моделей атмосферной дисперсии и осаждения выполняется оценка изменения концентраций различных загрязнителей в окружающей среде. Затем функции отклика на 12 энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем воздействие используются для того, чтобы связать изменение концентрации загрязнителя с физическим воздействием на соответствующие подвергающиеся воздействию объекты. В случае гидроэлектроэнергии модель предлагает упрощенный подход к оценке потерь земель, изменения численности населения и выбросов во время строительства, связанного с плотинами ГЭС, а также последствий прорыва плотин. Она позволяет пользователю проводить самые разнообразные оценки внешних расходов, от грубых до точных, в зависимости от имеющихся данных. При вводе данных о средней численности населения, характеристиках станции и уровне выбросов может быть получена приблизительная оценка. Учитывая высокую неопределенность, присущую любой оценке внешних издержек, SIMPACTS позволяет получить результаты, хорошо согласующиеся с теми, которые дают более сложные модели. Модуль ядерной оценки учитывает воздействие обычных выбросов радионуклидов по четырем путям распространения: 1) прямая ингаляция радионуклидов, содержащихся в воздухе; 2) внешнее облучение от радионуклидов при погружении в радиоактивное облако; 3) внешнее облучение от радионуклидов в отложениях; и 4) пероральное поступление в организм радионуклидов, содержащихся в сельскохозяйственной продукции. Важнейшие этапы для этих путей распространения: выбросы, перенос, загрязнение, облучение человека и воздействие на здоровье. В модуле аварийных выбросов используются экспертная оценка вероятности и величины последствий и подход, основанный на предотвращении ожидаемого риска. Монетизация ожидаемых последствий позволяет определить внешние затраты. SIMPACTS Упрощенный подход для оценки воздействия производства электроэнергии Входные данные Выходные данные Случай 1 (минимальные результаты): Случай 1 (минимальные потребности в данных): • уровни выбросов загрязнителей • региональная плотность населения (<1000 км) • местонахождение источника Оценка 1 (город/сельская местность) Случай 2 (несколько больший объем данных): характеристики дымовых труб местное население (<50 км) • • Случай 3 (еще больший объем данных): местные метеорологические данные (направление и скорость ветра) население вблизи источника (10x10 км) • • оценка общего воздействия • для однородной мировой модели (ОММ) количественное определение • воздействий на здоровье • денежное выражение воздействий Случай 2 (больший объем выходных данных): Оценка 2 1, скорректированная • соценка учетом эффективной высоты дымовых труб, включая H+VEXIT+Texit Случай 3 (еще больший объем выходных данных): Оценка 3 при оценке последствий и • местного воздействия используется шлейф с Гауссовским распределением 2, скорректированная • соценка учетом более точного распределения загрязнителей и рецепторов Основные входные и выходные данные модели SIMPACTS В модуле гидроэнергетики учитываются перемещенное население, потери сельскохозяйственных и лесных угодий, последствия прорывов плотин и выбросы во время строительства и т.д. Модель позволяет произвести оценку для будущих гидроэнергетических проектов, даже если не имеется конкретной информации о площадке. В таких случаях для оценки затопляемых территорий и потенциальных воздействий она использует различные модели водохранилищ, основанные на характеристиках местности. Кроме того, она обеспечивает расчет ожидаемых людских потерь и экономического ущерба в результате прорыва плотины. С помощью этих модулей SIMPACTS позволяет производить расчеты для основных источников энергии и оценивать большинство сопутствующих им воздействий на здоровье человека и окружающую среду. Что наиболее важно, она является простым, но точным инструментальным средством для оценки внешних затрат, связанных с производством электроэнергии. Эта модель может использоваться для сравнения различных вариантов и их ранжирования по внешним затратам. Показатели устойчивого энергетического развития (ПУЭР) МАГАТЭ в сотрудничестве с Международным энергетическим агентством (МЭА), Европейским экологическим агентством (ЕЭА), статистическим бюро ЕВРОСТАТ Европейской комиссии и Департаментом по экономическим и социальным вопросам Организации Объединенных Наций (ДЭСВ ООН) разработало основу для ПУЭР с целью: дополнить усилия Комиссии ООН по устойчивому развитию (КУР) в области разработки показателей устойчивого развития (ПУР), обеспечив более точное рассмотрение вопросов энергии путем использования согласованного комплекса энергетических показателей, и оказать государствам-членам помощь в создании потенциала, необходимого для разработки стратегий устойчивого энергоснабжения. Каждый из показателей связан с соответствующей экономической, социальной, экологической и институционной составляющей устойчивого развития. 13 Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования Показатели в социальной сфере измеряют влияние, которое имеющиеся энергетические услуги могут оказывать на социальное благосостояние. Социальные ПУЭР описывают вопросы, связанные с физической доступностью, экономической доступностью и неравенством спроса и предложения в сфере энергетики. Показатели в экономической сфере измеряют влияние спроса и предложения в сфере энергетики и качества энергетических услуг на прогресс экономического развития. Экономические ПУЭР включают использование, производство и поставки энергии, эффективность энергоснабжения и энергоемкость конечного использования, ценообразование, налогообложение и субсидии в сфере энергии, энергетическую безопасность и энергетическую диверсификацию. Поиск будущих путей устойчивого энергетического развития Группы экспертов из Бангладеш, Вьетнама, Индии, Индонезии, Китая, Монголии, Мьянмы, Пакистана, Республики Корея, Таиланда, Филиппин и Шри-Ланки принимали участие в проекте технического сотрудничества МАГАТЭ по поиску будущих путей устойчивого развития посредством использования ядерного и других энергетических вариантов. Данный проект оказал странам помощь в: разработке национальных показателей устойчивого энергетического развития; проведении национального исследования по оценке роли ядерной энергетики и других энергетических вариантов в обеспечении сбалансированного развития энергетического сектора; и выработке для национальных компетентных органов политических рекомендаций относительно ответных действий, совместимых с устойчивым энергетическим развитием. Каждая страна определила стратегии развития, обеспечивающие энергетическую безопасность, экономическую эффективность и защиту окружающей среды. Национальные ПУЭР использовались для оценки того, соответствуют ли пути энергетического развития целям устойчивости, определенным странами. Эластичность Направление изменения 1 ВВП на душу населения 0,9 1,75 1 кг C/кВт-ч 0,17 0,5 1 0,8 1990 0,83 2003 2017 0,4 1 0,7 0,78 1 1,34 Производство электроэнергии на душу населения Электроэнергия/ВВП Республика Корея: оценка устойчивого энергетического развития в секторе электроэнергии 14 энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Показатели экологической составляющей устойчивого развития измеряют влияние энергетических систем на окружающую среду, такое как глобальное изменение климата, загрязнение воздуха, загрязнение воды, отходы, деградация земель и обезлесение. Кроме того, показатели институциональной составляющей обеспечивают оценку наличия и адекватности организационной структуры, необходимой для поддержки действенной и эффективной энергетической системы. Институциональные показатели полезны для увязывания и адресации ответных действий и политических мер, предназначенных для воздействия на тенденции в социальной, экономической и экологической сферах, даже несмотря на то, что их трудно измерить в количественном плане. Приобретенный опыт и извлеченные уроки В области применения энергетических моделей МАГАТЭ и показателей устойчивого энергетического развития накоплен большой опыт. Специалисты по энергетическому анализу и планированию в более чем 115 странах используют эти инструментальные средства в национальных и региональных исследованиях по оценке потенциального вклада ядерной энергии в удовлетворение долгосрочных энергетических потребностей и разработке стратегий устойчивого развития. Показатели устойчивого развития разрабатывались и уточнялись в рамках трехлетнего проекта координированных исследований с участием Бразилии, Кубы, Литвы, Мексики, Российской Федерации, Словакии и Таиланда. Впоследствии ПУЭР использовались в региональных и национальных энергетических исследованиях по анализу и оценке альтернативных стратегий и их соответствия устойчивому развитию, в том числе в региональном проекте в Азии с участием Бангладеш, Вьетнама, Индии, Индонезии, Китая, Монголии, Мьянмы, Пакистана, Республики Корея, Таиланда, Филиппин и Шри-Ланки. МАГАТЭ создало обширную сеть пользователей, в рамках которой обеспечивается учет опыта и обмен извлеченными уроками. Это помогает на регулярной основе укреплять и модернизировать эти инструментальные средства, с тем чтобы они учитывали самые разнообразные ситуации в государствах-членах. 15 16 Типичный случай эффективного использования инструментальных средств энергетического анализа для национального энергетического планирования Эксперты в области энергетики в Пакистане использовали инструментальные средства энергетического планирования МАГАТЭ при проведении крупного исследования в поддержку инициативы правительства по обеспечению энергетической безопасности. Исходя из базисных данных 2000 года, энергетическое моделирование в рамках четырех различных сценариев показало, что для удовлетворения спроса Пакистану необходимо значительно увеличить полезную мощность электростанций к 2030 году – на целых 147 000 МВт. Были необходимы существенные инвестиции в инфраструктуру, и моделирование показало, что если Пакистан будет и далее полагаться прежде всего на органическое топливо, то это приведет к дальнейшему возрастанию его зависимости от импортируемой энергии и к громадным последствиям для окружающей среды. Моделирование на 30 лет вперед наглядно показало, что расширение использования возобновляемых источников энергии, особенно гидроэнергии, и развитие потенциала ядерной энергетики являются наилучшими вариантами, позволяющими свести к минимуму воздействие на окружающую среду и повысить энергетическую безопасность. Вместе с тем, оба эти варианта характеризуются длительными периодами освоения. В более краткосрочном плане стратегия Пакистана по-прежнему ориентирована на использование органического топлива, но с большим разнообразием источников (уголь, нефть и газ) и поставщиков, например, запланированных газопроводов из Катара, Исламской Республики Иран и Туркменистана. 100 90 80 70 60 % Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования 50 40 30 20 10 0 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 Год Уголь Нефть Газ Гидроэнергия Ядерная энергия Возобновляемые источники Пример развития структуры энергоснабжения в Пакистане. 2030 энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Публикации по теме Analyses of Energy Supply Options and Security of Energy Supply in the Baltic States, IAEA-TECDOC-1541 (2007). Assessing Policy Options for Increasing the Use of Renewable Energy for Sustainable Development: Modelling Energy Scenarios for Sichuan, China, UN-Energy (2007). Brazil: A Country Profile on Sustainable Energy Development (2006). Comparative Assessment of Energy Options and Strategies in Mexico until 2025, Final Report of a Coordinated Research Project 2000-2004, IAEA-TECDOC-1469 (2005). Cuba: A Country Profile on Sustainable Energy Development (2008). Energy Policies for Sustainable Development in South Africa - Options for the Future, Energy Research Centre, University of Cape Town (2006). Energy Indicators for Sustainable Development: Guidelines and Methodologies (2005). Energy Indicators for Sustainable Development: Country Studies on Brazil, Cuba, Lithuania, Mexico, Russian Federation, Slovakia and Thailand, joint publication by the United Nations and the IAEA (2007). Indicators for Sustainable Energy Development: An Initiative by the International Atomic Energy Agency, VERA, I.A., LANGLOIS, L.M., ROGNER, H.-H., JALAL, A.I., and TOTH, F.L., Natural Resources Forum: A United Nations Journal, 29, (2005) 274-283. Tracing Future Sustainable Paths through Nuclear and Other Energy Options – IAEA Regional (RCA) TC Project (RAS/0/041) (2007). ROGNER, H.-H., SCOTT, D.S., ‘Building sustainable energy systems: The role of nuclear derived hydrogen’, Proceedings of the OECD/NEA Information Exchange Meeting on Nuclear Production of Hydrogen, 2–3 October, Paris, OECD, Paris (2000). World Energy Assessment (WEA): Energy and the Challenge of Sustainability” GOLDEMBERG, J., (Ed.). United Nations Development Programme, United Nations Department of Economic and Social Affairs and World Energy Council, New York, USA (2001). 17 Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования Оценка ядерно-энергетических систем (ОЯЭС) с использованием методологии ИНПРО Ядерно-энергетические системы Ядерно-энергетическая система (ЯЭС) включает все виды деятельности в рамках ядерного топливного цикла, то есть добычу и обогащение руды, конверсию, обогащение урана и/или тория, изготовление топлива, производство электроэнергии или других энергетических продуктов, например, пара или водорода, переработку с целью извлечения делящегося материала (в замкнутом топливном цикле), хранение переработанного делящегося материала, рециклирование делящихся материалов, обработку отходов и их стабилизацию, окончательное захоронение отходов и окончательные состояния для всех отходов, а также соответствующие институциональные меры. Эти институциональные меры могут состоять из соглашений, Ядерный топливный цикл договоров, национальных и международных правовых основ или режимов и конвенций, таких как Договор о нераспространении ядерного оружия, Конвенция о ядерной безопасности и соглашения о гарантиях МАГАТЭ, являющиеся частью национальной и международной институциональной инфраструктуры, необходимой для развертывания ядерной программы и управления ею. Ядерно-энергетические системы охватывают все системы, которые используют ядерную энергию с целью внести существенный вклад в глобальное энергоснабжение в XXI веке, и могут включать ядерные установки эволюционных и инновационных конструкций. Эволюционная конструкция – это усовершенствованная конструкция, обеспечивающая улучшение характеристик посредством внесения небольших или средних по объему изменений при уделении особого внимания сохранению апробированности конструкции с целью сведения к минимуму технологических рисков. Инновационная конструкция является усовершенствованной конструкцией, которая включает радикальные концептуальные изменения в подходах к разработке или конфигурации системы например, реакторы малой и средней мощности или транспортабельные ядерные установки без перегрузки топлива на площадке. Помимо производства электроэнергии, такие системы могут также включать установки для других применений, таких как производство высокотемпературного тепла, централизованное теплоснабжение, производство водорода и опреснение морской воды, которые могут быть внедрены как в промышленно развитых, так и в развивающихся странах. Оценка ядерно-энергетических систем МАГАТЭ оказывает государствам-членам поддержку в сфере стратегического планирования и принятия решений относительно ядерно-энергетических программ. ОЯЭС помогает специалистам по энергетическому планированию в государствах-членах принимать обоснованные решения при выборе наиболее правильной ядерной системы и определять устойчивость их стратегических планов развертывания. МАГАТЭ предлагает поддержку в применении ОЯЭС с использованием методологии ИНПРО. Предпосылкой для ОЯЭС является наличие исследования по энергетическому планированию, в котором определена роль ядерной энергетики в структуре энергоснабжения на национальном, региональном или глобальном уровне, в зависимости от цели оценки. Описанные в первой части настоящей брошюры модели энергетического планирования МАГАТЭ помогают специалистам по энергетическому планированию проводить такие исследования. 18 энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Оценка может быть организована по инициативе национальных компетентных органов, отвечающих за планирование энергетических или ядерно-энергетических систем. Для ее проведения необходим коллектив специалистов, обладающих межотраслевыми экспертными знаниями в семи областях оценки, определенных ИНПРО, и достаточными знаниями ядерных установок, входящих в ядерно-энергетическую систему. Такие группы по оценке могут: провести оценку отдельно взятой ядерно-энергетической системы (или ее запланированного развертывания) с целью подтверждения того, что ядерная энергия будет устойчивым образом способствовать обеспечению энергоснабжения до конца столетия; выполнить сравнение различных ядерно-энергетических систем и определить предпочтительную систему, совместимую с целями устойчивого развития данной страны; выявить пробелы в программах развития или внедрения ядерной энергетики, ведущие к необходимости осуществления последующих действий, таких как исследования на уровне НИОКР; исследовать переход от нынешней действующей ядерно-энергетической системы к ядерно-энергетической системе, отличающейся существенными техническими или институциональными новшествами. Методология ИНПРО была разработана специально для определения того, будет ли данная ядерно-энергетическая система устойчивым образом способствовать удовлетворению энергетических потребностей в XXI веке или потребует для достижения устойчивого вклада ядерной энергетики последующих мер в области НИОКР. Она служит инструментом для оценки ядерно-энергетических систем и инновационных технологий, позволяя рассмотреть в областях оценки, обсужденных ниже, все установки ядерного топливного цикла в течение всего их жизненного цикла. Подробные сведения о проведении ОЯЭС с использованием методологии ИНПРО содержатся в документе IAEA TECDOC 1575 Rev.1, «Guidance for the Application of an Assessment Methodology for Innovative Nuclear Energy Systems: INPRO Manual – Overview of the Methodology» («Руководящие материалы по применению методологии оценки инновационных ядерно-энергетических систем: Руководство ИНПРО – Краткий обзор методологии»), который доступен в Интернете по адресу: www.iaea.org/INPRO/Publications или может быть заказан в МАГАТЭ. Пользователи ОЯЭС В целом эти оценки полезны как для стран с развитыми ядерными программами, желающих оценить существующие или будущие ядерно-энергетические системы, так и для стран, желающих приступить к осуществлению новых ядерных программ и оценить, будут ли будущие ядерно-энергетические системы способствовать выполнению критериев устойчивого развития страны. Учитывая всеобъемлющий характер ОЯЭС с методологией ИНПРО, она предназначена для: разработчиков ядерных технологий, позволяя им определить возможные пробелы в исследованиях и разработках и соответствующие меры по устранению этих пробелов; опытных пользователей ядерных технологий, в помощь стратегическому планированию и принятию решений относительно развития или расширения ядерно-энергетической системы; предполагаемых пользователей, впервые сталкивающих с ядерными технологиями, позволяя определить вопросы, которые необходимо рассмотреть при принятии решения о поэтапном развитии ядерно-энергетической системы (строящих первую атомную электростанцию и развивающих необходимую инфраструктуру при поддержке группы МАГАТЭ по инфраструктуре) для обеспечения долгосрочного энергоснабжения, и в помощь таким пользователям при осуществлении ими процессов планирования и принятия решений. 19 Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования Как функционирует методология ИНПРО Методология ИНПРО организована в виде трехуровневой иерархии, включающей базовые принципы требования пользователей критерии, состоящие из показателей и пределов приемлемости. На высшем уровне находится базовый принцип. Он представляет собой изложение общей цели, которая будет достигнута в ядерно-энергетической системе, и является широким руководством для проведения дальнейших исследований и разработок. Например, в области ядерной безопасности предусматривается, что «ядерно-энергетическая система должна включать усиленную глубокоэшелонированную защиту как часть фундаментального подхода к безопасности и обеспечивать большую независимость уровней глубокоэшелонированной защиты, чем это имеет место в существующих установках». На втором уровне рассматриваются требования пользователя, в которых излагаются меры, подлежащие осуществлению основными заинтересованными сторонами, то есть, проектировщиками/разработчиками, владельцами/ операторами, правительственными учреждениями и промышленностью, с тем чтобы обеспечить достижение общей цели соответствующего базового принципа. Пользователь – это субъект, участвующий в потенциальных применениях ядерных технологий или проявляющий к ним интерес и поэтому заинтересованный в применении данной методологии или рассмотрении результатов оценки. Поэтому к пользователям относятся: представители инвесторов, научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций, энергопроизводителей и эксплуатирующих организаций; органы, ответственные за принятие решений, такие как национальные правительства, законодательные и регулирующие органы, местные организации и полномочные органы и неправительственные организации; конечные пользователи энергетической продукции (промышленность, население и т.д.); заинтересованные средства массовой информации; международные организации (например, МАГАТЭ, МЭА ОЭСР, ОЭСР-АЯЭ). Примером требования пользователя в области ядерной безопасности является функциональное требование о том, что «необходимо предотвращать значительный выход радиоактивности из установки ядерно-энергетической системы с чисто практической точки зрения, так чтобы ядерные установки не потребовали принятия мер по перемещению или эвакуации за пределами промышленной площадки, помимо тех общих противоаварийных мер, которые предусматриваются для любой промышленной установки аналогичного назначения». Методология ИНПРО включает семь областей оценки устойчивости ядерноэнергетической системы. 20 энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем На третьем и самом низком уровне критерий (или несколько критериев) ИНПРО обеспечивает проверку того, удовлетворяется ли требование пользователя основной заинтересованной стороной, то есть проектировщиком/ разработчиком, владельцем/оператором или правительственным учреждением. Критерий состоит из индикатора, определенного для подвергающейся оценке ядерно-энергетической системы, и соответствующего предела приемлемости. Критерий выполняется, если индикатор подвергающейся оценке ядерно-энергетической системы согласуется с соответствующим пределом приемлемости. Области оценки Разработчиками методологии были определены семь областей, которые в совокупности охватывают составляющие устойчивого развития: экономика, инфраструктура (институциональные меры), обращение с отходами, устойчивость с точки зрения распространения, физическая защита, окружающая среда (воздействие стресс-факторов и истощения ресурсов) и безопасность реакторов и установок ядерного топливного цикла. Для каждой из этих областей оценки были определены один или несколько базовых принципов, требований пользователя и критериев с индикаторами и пределами приемлемости. Экономика: базовый принцип, определенный в области экономики, заключается в том, что для того, чтобы содействовать устойчивому развитию, энергия и связанные с ней продукты и услуги, производимые ядерными энергетическими системами, должны быть доступны как в смысле наличия, так и в смысле цены. Соответствующие требования пользователя заключаются в том, что для того, чтобы быть устойчивыми в стране или регионе, 1) продукты ядерной энергетики, то есть электроэнергия или тепло, должны быть конкурентоспособны по стоимости с продукцией местных альтернативных источников энергии, таких как возобновляемые источники энергии, то есть гидроэнергия, солнечная энергия, энергия ветра, или станций, работающих на органическом топливе; 2) общий объем инвестиций, требующийся для проектирования, сооружения и ввода в эксплуатацию ядерно-энергетической системы, должен быть таким, чтобы эти инвестиции могли быть изысканы, а риск инвестиций должен быть приемлем по сравнению с рисками инвестирования в другие энергетические проекты; 3) инновационные ядерные энергетические системы должны обладать гибкостью, обеспечивающей удовлетворение требований различных рынков. С помощью этих требований пользователя может быть проведена оценка как существующих, так и новых ядерно-энергетических систем, которые будут созданы в будущем. Инфраструктура: заданный базовый принцип определяет только ограниченные усилия, необходимые для создания и поддержания надлежащей инфраструктуры (институциональные меры) в стране, которая намеревается создать или поддерживать ядерно-энергетическую систему. Эти усилия могут ограничиваться будущими региональными и международными механизмами, которыми смогут воспользоваться такие страны. Электроэнергия, производимая атомными электростанциями, должна быть конкурентоспособной по сравнению с той, которая вырабатывается другими местными источниками энергии. В соответствующих требованиях пользователя признается необходимость создания и поддержания национальной правовой основы, включающей международные обязательства, с целью определения необходимой промышленной и экономической инфраструктуры для ядерно-энергетической программы, определения соответствующих мер, обеспечивающих признание со стороны общественности, и решение проблемы наличия достаточных людских ресурсов. 21 Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования В области инфраструктуры требования ИНПРО имеют отношение прежде всего к правительству, оператору ядерной установки и национальной промышленности, участвующей в осуществлении ядерно-энергетической программы. Эти требования позволяют оценить как существующую, так и новую ядерно-энергетическую систему. Обращение с отходами: четыре базовых принципа обращения с отходами определены на основе девяти сформулированных МАГАТЭ основополагающих принципов обращения с радиоактивными отходами: 1) генерация радиоактивных отходов должна поддерживаться на минимальном уровне, достижимом на практике; 2) обращение с отходами должно осуществляться таким образом, чтобы гарантировать приемлемый уровень защиты здоровья человека и окружающей среды, вне зависимости от времени или места вредного воздействия; 3) обращение с отходами должно осуществляться таким способом, чтобы не обременять чрезмерно будущие поколения; 4) надлежащим образом должны быть учтены взаимозависимости между всеми этапами генерации радиоактивных отходов и обращения с ними. Эти принципы, в свою очередь, приводят к требованиям Установка для хранения радиоактивных отходов в пользователя в отношении сведения к минимуму генерации Роккасё-мура, Япония отходов, в особенности отходов, содержащих долгоживущие токсичные компоненты, которые впоследствии могут мигрировать в окружающую среду из захоронения; ограничения воздействия излучения и химикатов в отходах; определения постоянно безопасного конечного состояния для всех отходов и обеспечения как можно более раннего перевода отходов в это конечное состояние; классификации отходов и обеспечения того, чтобы промежуточные этапы не препятствовали достижению конечного состояния и не усложняли его; и накопления активов для обращения со всеми отходами в течение жизненного цикла с целью обеспечения покрытия суммарной ответственности за ущерб на любом этапе жизненного цикла. Эти требования могут быть использованы для оценки существующих и новых, будущих ядерноэнергетических систем. Устойчивость с точки зрения распространения: базовый принцип в отношении устойчивости с точки зрения распространения требует, чтобы технические проектные характеристики (внутренне присущие свойства), такие как легкость инспектирования, и обязательства стран (внешние меры), такие как соглашения о гарантиях, всегда осуществлялись в ядерно-энергетической системе совместно в течение всего жизненного цикла. Соответствующие требования пользователя предусматривают, чтобы в стране была создана и поддерживалась соответствующая правовая основа, а проектировщик всегда обеспечивал низкую привлекательность ядерного материала, предусматривал возможность легкого обнаружения переключения ядерного материала и принимал меры, затрудняющие такое переключение, предусматривал ряд барьеров против переключения и обеспечивал осуществление экономически эффективных мер по гарантиям путем оптимизации проекта и инженерно-технических решений ядерных систем. Требования в области устойчивости с точки зрения распространения приемлемы для оценки новых ядерных установок, планируемых к сооружению в будущем. Может также быть оценена правовая основа существующей ядерноэнергетической системы. Инспекторы проводят первое обследование ядерной установки Физическая защита: базовый принцип требует осуществления надлежащего режима физической защиты в течение всего жизненного цикла инновационной ядерной энергетической системы. 22 энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Соответствующие требования пользователей основаны на фундаментальных принципах конвенции о физической защите ядерного материала и установок с внесенными в нее поправками. Они охватывают четыре общие области режима физической защиты: 1) законодательная и регулирующая основа; 2) выбор площадок, компоновка и проектирование ядерных установок с учетом требований физической защиты; 3) проектирование системы физической защиты от злонамеренных действий; и 4) планирование на случай непредвиденных обстоятельств и уменьшение последствий злонамеренных действий. Требования в отношении физической защиты предназначены главным образом для оценок новых ядерных установок, планируемых к сооружению в будущем. Может также быть проведена оценка существующих ядерных установок, за исключением аспектов, связанных с выбором площадок, компоновкой и проектированием. Окружающая среда: базовые принципы, связанные с окружающей средой, касаются: 1) приемлемости экологических эффектов, то есть стрессфакторов, связанных с ядерной энергией, и 2) способности инновационной ядерной энергетической системы обеспечивать производство энергии при одновременном эффективном использовании невозобновляемых ресурсов. Два требования пользователя, соответствующие первому экологическому базовому принципу, заключаются в том, чтобы экологические стресс-факторы, например, выбросы и воздействие радиоактивных веществ на новой ядерной установке не превышали национальных пределов, предусматриваемых регулирующими положениями; кроме того, должна применяться концепция ALARP (обеспечение практически достижимого низкого уровня с учетом социально-экономических факторов). Урановый рудник в Ки Лейк, пров. Саскачеван, Канада Первое требование пользователей заключается в обеспечении наличия расщепляющихся и воспроизводящих материалов, таких как уран, необходимых для изготовления ядерного топлива. Кроме того, другие материалы, необходимые для строительства и эксплуатации ядерно-энергетической системы, такие как цирконий, должны быть доступны в течение по крайней мере ста лет. Такие материалы должны более эффективно использоваться в ядерных установках, сооруженных после 2004 года, который является контрольной точкой во времени, выбранной ИНПРО. Второе требование пользователей заключается главным образом в том, что должно быть обеспечено достаточное производство энергии по сравнению с той энергией, которая необходима для сооружения и эксплуатации ядерноэнергетической системы. Ядерная безопасность: в рамках ИНПРО разработаны четыре базовых принципа в области безопасности ядерных установок, основанные на Основополагающие принципах безопасности МАГАТЭ, требованиях к энергокомпаниям, таких как требования Института электроэнергетических исследований (EPRI) к энергокомпаниям, эксплуатирующим усовершенствованные легководные реакторы, и экстраполяции нынешних тенденций, исходя из значительного расширения ядерной энергетики в ХХI веке. Первый базовый принцип для новой установки требует расширенного применения концепции глубокоэшелонированной защиты (ГЭЗ), в которой различные уровни защиты более независимы друг от друга по сравнению с ядерной установкой, действовавшей в конце 2004 года (эталонный проект). Соответствующие требования пользователя обеспечивают рекомендации в отношении того, как проектировщик/разработчик может достигнуть более высокого уровня безопасности по сравнению с эталонным проектом путем более широкого использования концепции ГЭЗ на каждом из его пяти уровней. Второй базовый принцип и соответствующее требование пользователей требуют от проектировщика рассмотреть возможность расширенного использования пассивных систем и внутренне присущих свойств безопасности для исключения или сведения к минимуму опасностей. Третий базовый принцип устанавливает цель высокого уровня, требуя от проектировщика снизить уровень риска радиационного облучения работников и населения, создаваемого ядерными установками, с тем чтобы этот ядерный риск был сопоставим с уровнем рисков, создаваемых подобными установками в неядерных отраслях промышленности. 23 Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования Четвертый базовый принцип и его требования пользователей требуют, чтобы для новых ядерных проектов выполнялись НИОКР достаточного уровня. Тем самым уровень доверия к знаниям характеристик станции и возможностям аналитических инструментальных средств будет по крайней мере таким же, как в эталонном проекте (на установке, эксплуатируемой в конце 2004 года). ОЯЭС в области ядерной безопасности пригодна прежде всего для оценки новых конструкций ядерных установок, сооруженных после 2004 года. Если в ходе оценки выявлен пробел, то должны быть определены последующие меры, такие как проведение дополнительных НИОКР, и предприняты дальнейшие исследования с целью устранения таких пробелов. Важно отметить, что невозможность соблюдения всех принципов, требований и критериев не обязательно означает, что внедрение ядерно-энергетической системы должно быть приостановлено. Может оказаться, что система в том виде, как она определена, может внести существенный вклад в удовлетворение энергетических потребностей страны или региона на временной основе; однако в надлежащее время некоторые установки, возможно, должны быть дополнены новыми компонентами или постепенно выведены из эксплуатации с заменой другими. Приобретенный опыт и извлеченные уроки К настоящему времени национальные ядерные энергетические оценки проведены в шести странах: Аргентине, Армении, Бразилии, Индии, Республике Корея и Украине. Восемь стран принимали участие в совместном международном исследовании: Индия, Канада, Китай, Республика Корея, Российская Федерация, Украина, Франция и Япония. Исследования проводились с привлечением пользователей технологий и разработчиков и на различных уровнях оценок. Пробелы в сфере НИОКР, выявленные в результате оценок, устраняются путем осуществления совместных проектов ИНПРО, в которых в настоящее время участвуют 22 члена ИНПРО и еще семь государств – членов МАГАТЭ. В 2008 году был проведен анализ основных технических результатов исследований по оценке, рекомендуемых Первый в Китае экспериментальный реактор-размножитель последующих мер, выгод проведения ОЯЭС, усовершенствований на быстрых нейтронах и легкости использования методологии ИНПРО. В дополнение к проведенной в рамках МАГАТЭ оценке на состоявшемся в феврале 2009 года семинаре-практикуме по техническому сотрудничеству МАГАТЭ были обсуждены результаты этих исследований и достигнут консенсус в отношении дальнейших действий, которые будут предприняты в рамках проекта ИНПРО. Группы по оценке, в состав которых входили представители стран – держателей технологий и стран – пользователей технологий, провели ОЯЭС с целью выявления пробелов в запланированных программах развития и строительства в сфере ядерной энергетики и составили перечни последующих мер с целью ликвидации этих пробелов. ОЯЭС в разрабатывающих технологии странах подтвердила, что текущая национальная программа развития ядерной энергетики является устойчивой. Кроме того, знания, полученные в отношении подобных программ развития в других странах, подчеркивают важность некоторых ключевых глобальных проблем, таких как наличие плутония для быстрых реакторов. Применение методологии ИНПРО позволило выявить пробелы в программе развития, потребовавшие от государств-членов пересмотра приоритетов в сфере НИОКР. Страны, являющиеся пользователями технологий и имеющие ядерно-энергетические программы, провели сравнение вариантов использования различных реакторов для расширения ядерно-энергетических программ в будущем и рассмотрели преимущества и недостатки этих вариантов во всех областях оценки ИНПРО. Страны, являющиеся пользователями технологий и обладающие ограниченным опытом в ядерной области, пришли к выводу, что проведение ОЯЭС помогло им лучше понять все вопросы, связанные с созданием ядерно-энергетической программы, соответствующей критериям устойчивого развития. Кроме того, оценка позволила расширить базу знаний ключевых лиц, ответственных за принятие решений, и заинтересованных сторон в плане изучения всех аспектов решения о развертывании ядерной энергетики. 24 энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Национальные исследования по оценке В Аргентине и Украине (см. описание ниже) была проанализирована устойчивость запланированных национальных ядерно-энергетических систем посредством проведения оценки всех установок ядерного топливного цикла и выполнения всеобъемлющей ОЯЭС во всех областях оценки. PWR Экономия урана Природный уран Хранение вне площадки реактора ойчивос Уст ть Изготовление топлива DUPIC CANDU остранения Хранение на площадке зрения н чки ер о т пр ас с Отработавшее топливо PWR Отработавшее топливо CANDU/DUPIC DUPIC PWR, однократный цикл Постоянное захоронение Захоронение отсутствует Хранение на площадке CANDU, однократный цикл Постоянное захоронение Меньший объем захоронения В рамках ОЯЭС, проведенной Республикой Корея, был сделан анализ устойчивости топливного цикла DUPIC с точки зрения распространения. В Бразилии, Индии и Республике Корея были оценены в некоторых областях методологии ИНПРО конкретные реакторные проекты и связанные с ними топливные циклы. В Бразилии группа экспертов (см. вставку на стр. 26) выбрала конструкцию реактора IRIS и провела ее оценку в областях безопасности и экономики; конструкция ядерного реактора c фиксируемой засыпной активной зоной (FBNR) была оценена на устойчивость в областях безопасности и устойчивости с точки зрения распространения. В Индии было проведено исследование возможности замены органического топлива водородом в транспортном секторе. Главной целью проведенного в Республике Корея исследования был качественный анализ с целью определения уровня устойчивости с точки зрения распространения применительно к топливному циклу DUPIC, в котором отработавшее топливо PWR преобразуется в новое топливо для реакторов CANDU. В Армении ОЯЭС была проведена прежде всего с целью ознакомления лиц в стране, ответственных за принятие решений, со всеми вопросами запланированной ядерно-энергетической программы по замене существующего реактора энергоблоком большей мощности приблизительно в 2025 году. 25 Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования Примеры оценки национальных ядерных энергетических систем Бразилия Согласно прогнозам национальной энергетической политики, основанным на оценке энергоснабжения в настоящее время и будущего роста спроса на энергию, мощности ядерной энергетики могут к 2030 году вырасти в четыре раза и достигнуть 5300 МВт (эл.). Используя данные этой национальной энергетической оценки, группа бразильских экспертов по оценке провела оценку конкретных реакторных проектов и связанных в ними топливных циклов в областях оценки ИНПРО: экономики, устойчивости с точки зрения распространения и безопасности. Учитывая проводящиеся в Бразилии НИОКР, национальная группа по оценке выбрала для ОЯЭС два проекта реакторов: проект реактора IRIS был оценен в областях безопасности и экономики, в то время как проект ядерного реактора с фиксируемой засыпной активной зоной (FBNR) был оценен в областях безопасности и устойчивости с точки зрения распространения. Оценка безопасности подтвердила, что проект IRIS обеспечивает достижение высокого уровня безопасности; подобный же уровень безопасности прогнозируется для проекта FBNR, находящейся на ранней стадии проектирования. В случае экономической оценки IRIS новая модульная конструкция сравнивалась с конструкцией реактора ANGRA-3 на крупной атомной электростанции в Бразилии. Оценка показала, что три модуля IRIS экономически более жизнеспособны, чем вариант единственного крупного энергоблока. Оказалось, что устойчивость проекта FBNR с точки зрения распространения также высока. Кроме того, группа, проводившая оценку, определила для обоих проектов те НИОКР, которые должны быть выполнены прежде, чем можно будет рассматривать возможность промышленного применения. Атомная электростанция ANGRA-3, Бразилия (Фотография: Eletronuclear, Бразилия) 26 энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Украина В рамках проведенного в Украине всеобъемлющего исследования по энергетическому планированию была определена роль ядерной энергетики на период до 2030 года. Как ожидается, мощности ядерной энергетики за период до 2030 года увеличатся до 30 000 МВт (эл.) и более чем в два раза превысят уровень 2005 года (13 100 МВт (эл.)). В Украине была сформирована группа по оценке с участием экспертов в каждой из областей оценки ИНПРО. Группа рассмотрела 14 вариантов будущей ядерной энергетической системы. В ходе оценки были проанализированы различные типы новых реакторов (ВВЭР-1000, EPR, AP1000, АЭС-2006) и национальный топливный цикл, то есть использование национальных производственных мощностей, например, производство топливных элементов на национальной установке с использованием импортированного обогащенного UF6 или аренда топливных элементов у зарубежного поставщика. Результаты ОЯЭС были объединены в цифровой форме, и 14 вариантов были подвергнуты сравнению с учетом уровня зрелости отдельных ядерных установок. В ходе исследования были выявлены сильные и слабые стороны каждого варианта; в качестве оптимального решения для страны была определена аренда топливных элементов у зарубежного поставщика. Запорожская атомная электростанция, Украина (Фотография: Энергоатом, Украина) Совместное исследование по оценке В рамках совместного международного исследования Индия, Канада, Китай, Республика Корея, Российская Федерация, Украина, Франция и Япония выполнили оценку ядерно-энергетической системы на базе быстрых реакторов с натриевым теплоносителем и замкнутым топливным циклом (ЗЯТЦ). В результате исследования был сделан вывод о необходимости осуществления всеобъемлющей программы НИОКР в ряде областей, и особенно в областях экономики и безопасности. Она должна предусматривать междисциплинарный подход и международное сотрудничество, с тем чтобы сделать энергетическую систему, состоящую из быстрых реакторов с замкнутым топливным циклом, жизнеспособной альтернативой традиционным источникам энергии. На основе совместного исследования в настоящее время осуществляется ряд совместных проектов ИНПРО, связанных с быстрыми реакторами. 27 Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования 28 Публикации МАГАТЭ по данной тематике Lessons learned from Nuclear Energy System Assessments (NESAs) using the INPRO Methodology, IAEA-TECDOC (2009). Status and Trends of Nuclear Technologies – Report of the International Project on Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles (INPRO), IAEA-TECDOC-1622 (2009). Common User Considerations (CUC) by Developing Countries for Future Nuclear Energy Systems: Report of Stage 1, IAEA Nuclear Energy Series No. NP-T-2.1, STI/PUB/1380 (2009). INPRO Joint Assessment Study on the Innovative Nuclear System based on Closed Fuel Cycles with Fast Reactors (2009). International Project on Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles (INPRO): 2008 Progress Report. Guidance for the Application of an Assessment Methodology for Innovative Nuclear Energy Systems, INPRO Manual – Overview of the Methodology (Volume 1–9), Final Report of Phase 1 of the International Project on Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles (INPRO), IAEA-TECDOC-1575 Rev1 (2008). Proceedings of International Conference on Innovative Technologies for Nuclear Fuel Cycles and Nuclear Power Vienna, 2003, (IAEA-CN-108). Methodology for the Assessment of Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles: Report of Phase-1B of INPRO, IAEA-TECDOC-1434 (2004). Guidance for the Evaluation of Innovative Nuclear Rectors and Fuel Cycles: Report of Phase 1A of INPRO, IAEA-TECDOC-1362 (2003). INIR — Integrated Nuclear Infrastructure Review Missions: Guidance on Preparing and Conducting INIR Missions (Booklet, 2009). Оценка положения дел в области развития национальной ядерной инфраструктуры, Серия изданий МАГАТЭ по ядерной энергии, № NG-T-3.2, STI/PUB/1358 (2009). Milestones in the Development of a National Infrastructure for Nuclear Power, IAEA Nuclear Energy Series No. NG-G-3.1 (2007). Considerations to Launch a Nuclear Power Programme (Booklet, 2007). энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем Помощь и поддержка со стороны МАГАТЭ Планирование энергетических систем МАГАТЭ предоставляет техническую помощь своим государствам-членам, в особенности развивающимся странам, с тем чтобы улучшить их возможности по проведению комплексных энергетических оценок. Эти исследования помогают формулировать долгосрочные стратегии устойчивого энергетического развития и оценивать возможную роль ядерной энергетики в деле удовлетворения будущих энергетических потребностей. Помощь, которую оказывает МАГАТЭ, включает: передачу методов и аналитических инструментальных средств энергетической оценки обучение по вопросам наладки и применения моделей интерпретацию, синтезирование и применение результатов моделирования при формулировании политики. Помощь предоставляется в рамках ряда программ, связанных с конкретными аспектами создания потенциала в области энергетического анализа и планирования: Проектов технического сотрудничества (ТС): каждый проект ТС в области устойчивого энергетического развития разрабатывается с учетом конкретных потребностей страны. Типичный проект включает оценку будущих потребностей в энергии и электроэнергии, технические, экономические и экологические оценки всех вариантов энергоснабжения и формулирование среднесрочных или долгосрочных стратегий развития энергетики. Эти проекты обеспечивают развитие местного потенциала посредством предоставления разработанных в МАГАТЭ аналитических инструментальных средств, а также проведения подготовки кадров и предоставления руководящих материалов по использованию этих инструментальных средств при проведении национальных исследований по энергетическому планированию. Региональные и национальные семинары-практикумы и учебные курсы: МАГАТЭ организует региональные и национальные семинары-практикумы и учебные курсы по использованию его моделей энергетического анализа, включающие тематические и специализированные лекции, групповые обсуждения и практические занятия. На каждом семинаре-практикуме или учебных курсах рассматривается одна модель, и цель этих учебных мероприятий заключается в том, чтобы обеспечить понимание методологии и обучить участников сбору и компиляции входных данных, работе с моделью, интерпретации результатов и выработке рекомендаций в отношении политики. Кроме того, МАГАТЭ организует подготовку преподавателей с целью увеличения числа экспертов, вносящих вклад в работу региональных и национальных семинаров-практикумов по вопросам энергетики, а также оказывающих помощь в применении моделей энергетического анализа МАГАТЭ при проведении национальных энергетических исследований. В последнее время МАГАТЭ приступило к осуществлению программ дистанционного обучения с целью создания потенциала. Проекты координированных исследований (ПКИ): Эти проекты оказывают содействие проведению исследований с целью приобретения новых знаний, опыта, данных и информации, связанных с одобренными техническими программами МАГАТЭ. ПКИ в области энергии посвящены новым или улучшенным методам для 1) анализа экономической и экологической эффективности ядерной энергетики по сравнению с другими технологиями, 2) анализа устойчивого энергетического развития и изменения климата, и 3) обновления и расширения ключевых баз данных и инструментальных средств, необходимых для удовлетворения таких специфических потребностей. 29 Ус т о й ч и в а я э н е р г и я д л я X X I в е к а Инструментальные средства и методологии МАГАТЭ для планирования 30 Оценки ядерно-энергетических систем с использованием методологии ИНПРО МАГАТЭ предлагает государствам-членам поддержку в проведении ОЯЭС с использованием методологии ИНПРО и разработало пакет поддержки ОЯЭС для использования государствами-членами. Пакет поддержки ОЯЭС содержит широкий набор средств возможной помощи, включая проводимое в начале ОЯЭС вводное совещание, на котором рассматриваются следующие вопросы: технические экспертные знания, необходимые для проведения ОЯЭС; выгоды для страны, являющейся «новичком» в ядерной сфере, и ее вклады; выгоды для страны, являющейся пользователем технологии, и ее вклады; выгоды для страны, разрабатывающей технологии, и ее вклады; полная документация по методологии ИНПРО; соответствующие примеры и опыт, накопленный до настоящего времени в выполнении оценок ядерных энергетических систем. Атомная электростанция ANGRA-2, Бразилия (Фотография: Eletronuclear, Бразилия) Кроме того, МАГАТЭ предоставляет учебные материалы и организует курсы по использованию методологии ИНПРО и организует в государства-члены миссии по оказанию помощи в сборе и оценке данных. Кроме того, МАГАТЭ предлагает помощь в создании технической базы входных данных (например, информации о конструкции) и предоставляет экспертную поддержку в проведении ОЯЭС и оценке конечных результатов. Атомная электростанция «Куданкулам», Индия. энергетических систем и оценки ядерно-энергетических систем ДОПОЛНЕНИЕ: об ИНПРО Международный проект по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО) был учрежден в 2001 году в связи с обязательством государств – членов МАГАТЭ оказывать помощь в обеспечении устойчивого вклада ядерной энергии в удовлетворение энергетических потребностей в ХХI веке. Он играет важную роль в понимании будущего развития ядерно-энергетических систем в национальном, региональном и глобальном плане и роли инноваций в технологиях и институциональных механизмах в поддержку этого развития. ИНПРО обеспечивает форум для обсуждения и сотрудничества между экспертами и сотрудниками директивных органов промышленно развитых и развивающихся стран по всем аспектам устойчивого планирования, развития и внедрения в ядерно-энергетической сфере. ИНПРО способствует развитию взаимовыгодного диалога между странами, обладающими ядерными технологиями, и странами, рассматривающими возможность их освоения с целью создания нового ядерноэнергетического потенциала. Кроме того, он оказывает поддержку национальному стратегическому планированию и принятию решений и способствует улучшению понимания инновационных вариантов технологий для будущего. Работа на основе партнерских отношений За время существования ИНПРО число его участников увеличилось до 31, и сегодня в его работе участвуют: Алжир, Аргентина, Армения, Беларусь, Бельгия, Болгария, Бразилия, Германия, Индия, Индонезия, Испания, Италия, Казахстан, Канада, Китай, Республика Корея, Марокко, Нидерланды, Пакистан, Российская Федерация, Словакия, США, Турция, Украина, Франция, Чешская Республика, Чили, Швейцария, Южная Африка, Япония и Европейская комиссия. Еще десять стран принимают участие на рабочем уровне или имеют статус наблюдателя, поскольку они рассматривают вопрос о присоединении к числу участников. Кроме того, ИНПРО проводит работу на основе синергии с другими международными инициативами, в том числе Международным форумом «Поколение-IV» (МФП) и Устойчивой платформой ядерноэнергетической технологии (УПЯЭТ). Члены ИНПРО (отмечены серым цветом) Дополнительную информацию по ИНПРО можно получить в Интернете по адресу: www.iaea.org/INPRO. 31 1 Международное агентство по атомной энергии P.O. Box 100 Венский международный центр 1400 Vienna Austria Тел.: +43 1 2600-0 Факс: +43 1 2600 7 Эл. почта: [email protected] 11-05414 www.iaea.org
