Совершенствование турбогенераторов, как техническая база обеспечения энергетической независимости Украины

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20998/2074-272X.2021.4.03

Ключові слова:

електроенергетика, енергетична незалежність, турбогенератор, енергозбереження, екологія, технічна діагностика, масогабаритні показники, підвищення потужності, поновлювані джерела енергії

Анотація

У статті проведено аналіз стану, проблем та перспектив розвитку сучасної електроенергетики. Визначено напрямки її розвитку з урахуванням вибору техніко-економічного сценарію розвитку, супутніх факторів і їх взаємного впливу. Метою роботи було визначення перспективних напрямків сталого розвитку національної електроенергетики щодо забезпечення енергетичної безпеки України, проведення порівняльного аналізу джерел електроенергії, підтвердження необхідності вдосконалення основних джерел – турбогенераторів. Визначено внутрішні та зовнішні загрози енергетичній безпеці України. Встановлено переваги і недоліки, світові тенденції подальшого використання сучасних джерел електроенергії - теплових (включаючи атомні) електростанцій і станцій від поновлюваних джерел енергії. Встановлено, що в зв'язку з активним ростом населення планети і зі збільшенням його енергетичної активності електроенергії від поновлюваних джерел енергії буде недостатньо, що найближчі 20-30 років основними джерелами електроенергії будуть атомні електростанції і це підтверджує необхідність проведення робіт по вдосконаленню турбогенераторів. Встановлені напрями вдосконалення конструкцій турбогенераторів і систем охолодження. Зазначено, що вдосконалення турбогенераторів вимагає одночасного підвищення ефективності і систем, що забезпечують їх роботу: систем постачання газом, водою і маслом, системи збудження. Показана необхідність повного впровадження автоматичного контролю стану турбогенераторів, використання прийомів сучасної технічної діагностики найбільш напружених вузлів і елементів як в режимі online, так і при проведенні планових і аварійних ремонтів. Підтвердження необхідності проведення робіт по вдосконаленню вітчизняних турбогенераторів викликано появою в загальній енергосистемі України нових типів електроенергетичних джерел, які користуються активною державною підтримкою. Відзначена перспективність використання поновлюваних джерел енергії з точки зору зниження екологічних проблем, але лише для індивідуальних споживачів. Проаналізовані переваги, недоліки і проблеми використання поновлюваних джерел енергії, які найбільш прийнятні для України.

Біографії авторів

V. V. Shevchenko, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна

Д.т.н., доцент

A. N. Minko, Науково-виробнича компанія з обмеженою відповідальністю «Екополімер», Україна

К.т.н.

M. Dimov, Trakia University, Bulgaria

PhD

Посилання

Zvorykin A., Pioro I., Panchal R. Study on Current Status and Future Developments in Nuclear-Power Industry of Ukraine. Proceedings of the 2016 24th International Conference on Nuclear Engineering. Volume 5: Student Paper Competition. Charlotte, North Carolina, USA. June 26-30, 2016. V005T15A020. ASME. doi: https://doi.org/10.1115/icone24-60336.

Renewables in Ukraine 2019. KPMG in Ukraine. July 2019. 20 р. Available at: https://assets.kpmg/content/dam/kpmg/ua/pdf/2019/07/Renewables-in-Ukraine-2019.pdf (accessed 12.03.2021).

Energy strategy of Ukraine for the period up to 2035 «Security, energy efficiency, competitiveness». Ukraine Ministry of Energy. (Ukr). Available at: http://mpe.kmu.gov.ua/minugol/control/uk/doccatalog/list?currDir=50358 (accessed 12.03.2021).

Loiko V.V., Loiko D.M. Dynamics of Ukraine industry development as an integrated provision of economic security of national economy. Scientific Notes of «KROK» University, 2019, no. 4 (56), pp. 176-184. (Ukr). doi: https://doi.org/10.31732/2663-2209-2019-56-176-184.

Energy of Ukraine. Ukraine: annual electricity losses in worn-out networks are estimated at UAH 20 billion. (Rus). Available at: https://ukrenergy.dp.ua/2020/11/21/ukraina-ezhegodnye-poteri-elektroenergii-v-iznoshennyh-setyah-oczenivayutsya-v-20-mlrd-grn.html (accessed 12.03.2021).

Lindh P.M., Petrov I., Semken R.S., Niemela M., Pyrhonen J.J., Aarniovuori L., Vaimann T., Kallaste A. Direct liquid cooling in low-power electrical machines: proof-of-concept. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2016, vol. 31, no. 4, pp. 1257-1266. doi: https://doi.org/10.1109/tec.2016.2597059.

Abegg K. The Growth of Turbogenerators. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, 1973, vol. 275, no. 1248, pp. 51-67. Available at: www.jstor.org/stable/74298 (accessed 12.03.2021).

Cho R. Energy. The State of nuclear energy today – and what lies ahead. Available at: https://news.climate.columbia.edu/2020/11/23/nuclear-power-today-future/ (accessed 12.03.2021).

Shevchenko V.V., Lutai S.N. The role of crises in the world energy development dynamics and the theory of cyclical development. Scientific papers of Donetsk National Technical University. Series: Electrical and Power Engineering, 2013, no. 2 (15), pp. 266-272. (Rus). doi: https://doi.org/10.5281/zenodo.2549796.

IAEA. Country Nuclear Power Profiles. Ukraine, 2020. Available at: https://cnpp.iaea.org/countryprofiles/Ukraine/Ukraine.htm (accessed 12.03.2021).

Marshall M. Theories of long waves: from Kondratieff to Mandel. Long Waves of Regional Development. Critical Human Geography, 1987. Palgrave, London. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-349-18539-9_2.

U.S. Chamber of Commerce’s Global Energy Institute, 2020. International Index of Energy Security Risk. Assessing Risk in a Global Energy Market. Available at: https://www.globalenergyinstitute.org/sites/default/files/IESRI-Report_2020_4_20_20.pdf (accessed 12.03.2021).

World Energy Council, 2020. World Energy Trilemma Index. Available at: https://www.worldenergy.org/publications/entry/world-energy-trilemma-index-2020 (accessed 12.03.2021).

OECD, 2019. State-Owned Enterprise Reform in the Hydrocarbons Sector in Ukraine. OECD Publishing, 2018. Norwegian Ministry of Foreign Affairs. 67 p. Available at: http://www.oecd.org/corporate/SOE-Reform-in-the-Hydrocarbons-Sector-in-Ukraine-ENG.pdf (accessed 12.03.2021).

Price L., Wang X., Yun J. The challenge of reducing energy consumption of the Top-1000 largest industrial enterprises in China. Energy Policy, 2010, vol. 38, no. 11, pp. 6485-6498. doi: https://doi.org/10.1016/j.enpol.2009.02.036.

Shevchenko V.V. Prospects for the creation of competitive turbogenerators for TPP and NPP. Saarbrücken, LAP Lambert Academic Publishing, 2016. 144 p. (Rus).

Benkovskyi L. Nuclear Energy System of Ukraine for near and medium term (2030-2035) and International Collaboration in developing sustainable NES of Ukraine. National Nuclear Energy Generating Company of Ukraine «Energoatom» INPRO Dialogue Forum 11 «Roadmaps for a Transition to Globally Sustain-able NES», 2015, IAEA, Vienna, Austria. Available at: https://nucleus.iaea.org/sites/INPRO/df11/Presentations/day3/session4/(benkovskyi)_for_df-11_last.pdf (accessed 12.03.2021).

The future of the global electric power industry. Preparing for new opportunities and threats. Available at: https://www2.deloitte.com/content/dam/Deloitte/ru/Documents/energy-resources/ru_The_future_of_global_power_sector_RUS.pdf (accessed 12.03.2021).

Nuclear Power in Ukraine (Updated January 2021). Available at: https://www.world-nuclear.org/information-library/country-profiles/countries-t-z/ukraine.aspx (accessed 12.03.2021).

Paris Agreement. EU Action. Available at: https://ec.europa.eu/clima/policies/international/negotiations/paris_en (accessed 12.03.2021).

Zvorykin A., Pioro I., Fialko N. Electricity generation in the world and Ukraine: Current status and future developments. Mechanics and Advanced Technologies, 2017, no. 2 (80), pp. 5-24. doi: https://doi.org/10.20535/2521-1943.2017.80.113757.

RG-N Series (Generators for Nuclear Power Plants). Available at: https://power.mhi.com/products/generators/lineup/rg-n (accessed 12.03.2021).

Shevchenko V.V. The reform of the higher education of Ukraine in the conditions of the military-political crisis. International Journal of Educational Development, 2019, vol. 65, pp. 237-253. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijedudev.2018.08.009.

IAEA Releases New Projections for Nuclear Power Through 2050. Vienna, Austria. Available at: https://www.iaea.org/newscenter/pressreleases/iaea-releases-new-projections-for-nuclear-power-through-2050 (accessed 12.03.2021).

Shevchenko V.V., Maslennikov A.M. The scheme to reduce turbo-generator mass and dimensions. Reporter of the Priazovskyi State Technical University. Section: Technical sciences, 2015, no. 30, vol. 2, pp. 137-144. (Rus). Available at: http://journals.uran.ua/vestnikpgtu_tech/article/view/52736 (accessed 12.03.2021).

Nuclear power: 7 candidates for the «Nuclear Club». (Rus). Available at: https://www.skc.ru/press/news/item/4227408 (accessed 12.03.2021).

Shevchenko V.V. To issue of ensuring of competitiveness of domestic turbogenerators. Electrotechnic and Computer Systems, 2016, no. 22 (98), pp. 226-231. (Rus). Available at: https://eltecs.op.edu.ua/index.php/journal/article/view/1398 (accessed 12.03.2021).

Types of Renewable Energy: The Future of Energy. Available at: https://justenergy.com/blog/7-types-renewable-energy-future-of-energy (accessed 12.03.2021).

Milykh V.I., Polyakova N.V. Automated calculations of the dynamics of turbogenerator electromagnetic processes in software environment FEMM. Electrical Engineering & Electromechanics, 2015, no. 6, pp. 24-30. (Rus). doi: https://doi.org/10.20998/2074-272x.2015.6.04.

Minko A.N., Shevchenko V.V. Improving heat exchange systems of turbogenerators for increase of their efficiency. Problemele Energeticii Regionale, 2019, no. 1 (39), pp. 80-89. (Rus). doi: http://doi.org/10.5281/zenodo.2650425.

Satake Y., Takahashi K., Waki T., Onoda M., Tanaka T. Development of large capacity turbine generators for thermal power plants. Mitsubishi Heavy Industries Technical Review, June 2015, vol. 52, no. 2, pp. 47-54. Available at: https://power.mhi.com/randd/technical-review/pdf/index_14e.pdf (accessed 12.03.2021).

Shevchenko V.V. Influence of manufacturing quality of laminated core on a turbogenerator exploitation term. Electrical Engineering & Electromechanics, 2016, no. 4, pp. 28-33. doi: https://doi.org/10.20998/2074-272x.2016.4.04.

Vaskovskyi Yu.M., Melnyk A.M. The electromagnetic vibration disturbing forces of turbogenerator in maneuverable operating conditions. Technical Electrodynamics, 2016, no. 2, pp. 35-41. (Ukr). doi: https://doi.org/10.15407/techned2016.02.035.

Revuelta P.S., Litrán S.P., Thomas J.P. Active power line conditioners: design, simulation and implementation for improving power quality. Elsevier Inc., Academic Press, 2016. 436 p. doi: https://doi.org/10.1016/C2014-0-02915-2.

Milykh V.I., Polyakova N.V. Determination of electromagnetic parameters and phase relations in turbo-generators by the automated calculation of the magnetic field in the software environment FEMM. Electrical Engineering & Electromechanics, 2016, no. 1, pp. 26-32. doi: https://doi.org/10.20998/2074-272x.2016.1.05.

Shevchenko V.V., Minko A.N., Strokous A.V. Analysis of electromagnetic vibration forces in the elements of the turbogenerator stator fastening to the case in non-nominal operation modes. Electrical Engineering & Electromechanics, 2018, no. 5, pp. 29-33. doi: https://doi.org/10.20998/2074-272x.2018.5.05.

Northeast blackout of 1965. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Northeast_blackout_of_1965 (accessed 12.03.2021).

Terao Y., Seta A., Ohsaki H., Oyori H., Morioka N. Lightweight design of fully superconducting motors for electrical aircraft propulsion systems. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2019, vol. 29, no. 5, pp. 1-5, art. no. 5202305. doi: https://doi.org/10.1109/tasc.2019.2902323.

Terao Y., Sekino M., Ohsaki H. Comparison of conventional and superconducting generator concepts for offshore wind turbines. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2013, vol. 23, no. 3, art. no. 5200904. doi: https://doi.org/10.1109/TASC.2012.2237223.

Shevchenko V.V., Shayda V.P., Pototsky D.V. Theoretical and practical directions for the turbogenerators creation, taking into account the electric power industry development. Proceedings of the 9th International scientific and practical conference «Fundamental and applied research in the modern world» (USA, Boston, April 14-16, 2021). USA, BoScience Publisher, 2021, pp. 110-118. doi: https://doi.org/10.5281/zenodo.4818355.

Chowdhury M.S., Rahman K.S., Chowdhury T., Nuthammachot N., Techato K., Akhtaruzzaman M., Tiong S.K., Sopian K., Amin N. An overview of solar photovoltaic panels’ end-of-life material recycling. Energy Strategy Reviews, 2020, vol. 27, art. no. 100431. doi: https://doi.org/10.1016/j.esr.2019.100431.

Energy. What materials are used to make wind turbines? Available at: https://www.usgs.gov/faqs/what-materials-are-used-make-wind-turbines?qt-news_science_products=0#qt-news_science_products (accessed 12.03.2021).

Understanding your solar panel payback period. 31 August, 2020. Available at: https://moxiesolar.com/2020/08/31/https-moxiesolar-com-blog-understanding-your-solar-panel-payback-period (accessed 12.03.2021).

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-07-29

Як цитувати

Shevchenko, V. V., Minko, A. N., & Dimov, M. (2021). Совершенствование турбогенераторов, как техническая база обеспечения энергетической независимости Украины. Електротехніка і Електромеханіка, (4), 19–30. https://doi.org/10.20998/2074-272X.2021.4.03

Номер

Розділ

Електричні машини та апарати