Б.И.Нигматулин, генеральный директор института проблем энергетики. Прогноз мирового электропроизводства на АЭС на долгосрочный период 2015-2050 гг. является составной частью прогноза общего мирового электропроизводства на всех типах энергоустановок. В свою очередь, собственно прогноз общего мирового электропроизводства определяется прогнозами мирового электропотребления и электрическими потерями. Прогноз мирового электропотребления является производной от прогноза развития мировой экономики, т.е. прогнозов темпов роста мирового ВВП и его структуры. В свою очередь они определяются темпами роста численности населения Земли, ростом его благосостояния, развитием технологий, эффективностью производства и многим другим.

1.    Прогноз динамики роста мирового ВВП, численности населения Земли и энергопотребления в период 2015-2050 гг.

В недавно опубликованной работе: МИР И КИТАЙ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПРОГНОЗ 2050 (WorldаndChina. EnergyOutlook 2050), (CNPC ETRI 2016) подготовленным Economics&Technology Research Institute при китайской нефтегазовой корпорации CNPC, приводятся прогнозы роста мирового ВВП и крупнейших стран мира до 2050 года (см. рис.1).

Рис. 1 (I) Динамика мирового ВВП и крупнейших стран мира в период 1990-2014 гг. (факт) и прогноз на период 2015-2050 гг. (в $ трлн. 2014 г.).

Рис. 1 (II) Сопоставление ВВП крупнейших стран мира в 2014 (факт.) и в 2050 гг. (прогноз) (в $ трлн. 2014 г.).

Рис 1 (III) Динамика подушевого ВВП США, Китая и Индии в период 1990-2014гг. (факт.) и прогноз на период 2015-2050 гг. (в $ тыс. 2014).

Было получено, что в 2050 г. мировой ВВП должен увеличится до $ 157 трлн. со среднегодовым темпом роста 2%. При этом ВВП США, по сравнению с 2014 г., увеличится в 2 раза, со среднегодовым темпом роста 1,9%; ВВП Китая возрастет в 5,4 раза, со среднегодовым темпом роста 4,8%.; ВВП Индии увеличится в 9,1 раз, по сравнению с 2014 г., со среднегодовым темпом роста 6,3%. Доля ВВП Китая в общемировом ВВП вырастет с 18% (2014 г.) до 35,6% в 2050 году.

Индийская экономика становится наиболее быстрорастущей среди основных развивающихся стран и, по прогнозу, в 2050 г. ВВП Индии будет составлять 55% от ВВП США и 34% от ВВП Китая, по сравнению с 12% и 20% в 2014 г. соответственно.

В Китае в 2050 году ВВП на душу населения будет равен около $ 40,000 или в 2.4 раза выше среднемирового уровня, но только 46% от уровня в США. При этом в Индии ВВП на душу населения будет равняться 13,7% от уровня США.

Следует обратить внимание, что, по данному прогнозу, Россия в 2050 г. по объему ВВП будет находиться уже на 11 месте, после Китая, США, Индии, Японии, Германии, Великобритании, Франции, Бразилии, Южной Кореи и Италии.

На рис.2 Показана динамика численности населения Земли, США, Китая и Индии в период 1990-2014 гг. (факт) и 2015-2050 гг. (прогноз).

Рис. 2 Динамика численности населения Земли, США, Китая и Индии в период 1990-2014 гг. (факт) и 2015-2050 гг. (прогноз).

Численность населения Земли увеличится с 7,16 млрд. (2014 г.) до 9,5 млрд. чел. в 2050 г., с ежегодным замедлением темпа роста. Население Индии вырастет с 1,27 до 1,62 млрд чел. к 2050 г., обгонит численность населения Китая примерно в 2030 году, и станет страной с самым многочисленным населением в мире. Численность населения Китая достигнет пика в 1,48 млрд чел. к 2030 году, а затем снизится до 1,43 млрд. в 2050 году. Население США будет постоянно расти и станет равным около 0,4 млрд чел. в 2050 году.

В течение следующих тридцати лет развитие мировой экономики, рост численности населения Земли, повышение уровня жизни людей будут способствовать росту спроса на энергию, или первичных энергоресурсов.

В настоящее время и в будущем в глобальной структуре потребления первичных энергоресурсов происходит переход к чистым энергетическим системам с низким содержанием углерода. Ожидается, что объем потребления природного газа превысит объем потребления нефти, и газ (по объему) станет самым крупным первичным энергоресурсом. Новые технологии в производстве электроэнергии, включая возобновляемые источники, будут быстро расти. Доля глобальных «чистых» энергоресурсов, включая природный газ и атомную энергию, превысит 50% в 2050 г.

На рис. 3 показана динамика роста потребления первичных энергоресурсов в мире в период 1990-2014 гг. (факт) и прогноз на период 2015-2050 гг. (базовый сценарий).

Рис. 3. Динамика роста потребления первичных энергоресурсов в мире в период 1990-2014 гг. (факт) и прогноз на период 2015-2050 гг. (базовый сценарий).

Из рис. 3 видно, что объем мирового потребления первичных энергоресурсов вырастет почти до 16,7 млрд. т.н.э. (тонн нефтяного эквивалента, 1 т.н.э. =10 Гкал.) в 2045 году со средним годовым темпом роста 0,7%, а затем постепенно начнет снижаться. При этом доля «чистой» энергии – энергоресурсов: ВИЭ, гидро- и атомной энергии, а также, природного газа, превысит 50% в 2040 году, а доля атомной энергии составит около 5% (2040 г.), в 2050 г. – 6,6%.

В период 2015-2020 гг. мировое потребление первичных энергоресурсов будет расти со среднегодовым темпом 1,6%. В 2020-2050 гг., в каждые пять лет среднегодовые темпы роста будут равны соответственно 1.2%, 0.9%, 0.5%, 0.2%, 0.0% и -0,2%. Суммарное потребление первичных энергоресурсов достигнет плато примерно в 2045 году, в основном за счет повышения энергоэффективности и снижения потребления крупнейшими странами, такими как Китай.

Мировое потребление ископаемых энергоресурсов (топлива) достигнет пика 13,5 млрд. т.н.э. примерно в 2035 году.

Мировое потребление не ископаемых энергоресурсов увеличится с 1,81 (2014 г.) до 3,76 млрд. т.н.э. (2050 г.), со среднегодовым темпом роста около 1,7%. В 2050 г. доля потребления не ископаемых энергоресурсов от общего потребления первичных энергоресурсов будет составлять около 23%

 

2.      Прогноз динамики производства электроэнергии в мире в период 2015-2050 гг.

Электричество – такой вид энергии, который потребляется в момент его производства. Пока его невозможно аккумулировать в заметных объемах. Поэтому, объем электропроизводства представляет собой сумму объемов электропотребления и электрических потерь, т.е. потерь электроэнергии от места производства до места потребления. В эти потери входят: затраты электроэнергии на собственные нужды производителя электроэнергии, потери магистральных и распределительных сетях, а иногда и несанкционированный отбор электроэнергии.

На рис. 4 показана динамика мировых электропроизводства и электропотребления, а также доля потерь электроэнергии от общего объема электропроизводства по годам, в период 1971-2015 гг.

Рис. 4 Динамика мирового электропроизводства и электропотребления, а также доля потерь электроэнергии от общего объема электропроизводства по годам, в период 1971-2015 гг.

Из рис. 4 видно, что в период 1971-2015 гг. (45 лет) объем мирового электропотребления увеличился в 4,5 раза (с 4380 до 19880 трлн КВт.ч), а электропроизводство в 4,6 раза (с 5260 до 24000 трлн КВт.ч). При этом в период 2000-2015 гг. доля потерь электроэнергии снижалась с 18,6 до 17,2% со среднегодовым темпом -0,08%.

Следует отметить, что в последние годы динамика электропотребления в мире отличается от аналогичной динамики в развитых странах (США, ОЭСР), где происходит сохранение и даже некоторое снижение спроса на электроэнергию.

На рис. 5 показана динамика электропотребления в мире, США и в странах ОЭСР в период 1970-2015 гг.

Рис. 5 Динамика электропотребления в мире, США и в странах ОЭСР в период 1970-2015 гг.

Из рис. 5 видно, что в мире в период 1970-2015 гг. (46 лет) электропотребление постоянно росло с уровня 4,4 до 20 трлн. КВт. ч.

В США в период 1970-2008 г. (39 лет) электропотребление линейно росло с 1,45 до 3.75 трлн. КВт. ч., в период 2008-2015 гг. (8 лет) находится на постоянном уровне около 3.8 трлн. КВт. ч.

В странах ОЭСР (суммарно) также в период 1970-2008 гг. электропотребление линейно росло с 3,25 до 9,3 трлн. КВт.ч, в период 2008-2015 гг. (8 лет) находится на постоянном уровне около 9,3 трлн. КВт. ч.

В многочисленных работах автора (http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=5114) было показано, что среднесрочный прогноз электропотребления в мире, стране или крупном регионе (10-15 лет) может базироваться на определении среднегодового коэффициента эластичности электропотребления к ВВП (кэл).

Последний представляет собой среднегодовую величину отношений ежегодных темпов электропотребления и ВВП (или ВРП, если это отдельный регион в стране), предшествующий период 10-15 лет. Предполагается, что в последующие 10-15 лет структура экономики меняется не существенно, поэтому величина кэл остается такой же, как в предшествующий период. Тогда для заданного среднегодового темпа роста (падения) ВВП на период 10-15 лет среднегодовой темп роста (падения) электропотребления на этот период определяется умножением среднегодового темпа роста ВВП на величину кэл.

Подробно такой подход будет рассмотрен на примере прогноза электропотребления в России на 10-15-тилетний период в следующей справке автора «Об электроэнергетике России, включая атомную».

Для долгосрочных прогнозов электропотребления (на 30-35 лет) предложенный подход недостаточно правомерен. Поскольку на столь длительном периоде времени, структура экономики может существенно меняться, поэтому принятие постоянного значения кэл, рассчитанного по данным на предшествующем периоде, и распространение его значения на такой же период времени для прогноза электропотребления может привести к заметной ошибке.

Для того чтобы прогнозировать мировое электропотребление на период на 30-35 лет (до 2050 г.), предлагается базироваться на среднегодовом значении коэффициента эластичности электропотребления к численности населения (кэл)н. Этот коэффициент представляет собой среднегодовое значение отношений ежегодных темпов роста электропотребления и численности населения, в предшествующий период 30-35 лет.

На рис. 6 показана динамика роста: численности населения Земли (млрд человек), мирового электропотребления (трлн кВт.ч), а также мировых ВВП и инвестиции в основной капитал (ИОК) (в постоянных ценах в $ 2010г.) в период 1970-2015 гг. (46 лет).

Рис. 6. Динамика роста: численности населения Земли (млрд человек), мирового электропотребления (трлн кВт.ч), а также мировых ВВП и инвестиции в основной капитал (ИОК) (в постоянных ценах в $ 2010г.) в период 1970-2015 гг. (46 лет).

Из рис. 6 видно, что в период 1970-2015 гг. численность населения Земли увеличилась с 3,7 до 7,35 млрд человек или в 2 раза, при этом мировое электропотребление увеличилось с 4,4 до 19,9 трлн. кВт.ч. или 4,5 раза, мировое ВВП с $18,9 до $74,6 трлн в 3,9 раза и мировые ИОК с $4,44 по $18 трлн или в 4,1 раза.

Интересно отметить, что в 2015 г. доля мировых ИОК в мировом ВВП равнялась 0,24 = $18 трлн./$ 74,6 трлн. Для справки, в России эта доля равняется 0,19, что показывает существенный недостаток ИОК в экономике такой развивающейся страны, как Россия.

Рост численности населения Земли и соответствующие ему годовые темпы роста, достаточно обоснованно рассчитываются по демографическим программа для различных стран в ООН: UN: WorldPopulationProspects: The 2015 Revision (базовый сценарий) показан на рис. 7

Рис. 7. Прогнозы динамики численности населения Земли и соответствующие ей годовые темпы роста в период 2016-2050 гг. по данным UN: WorldPopulationProspects: The 2015 Revision (базовый сценарий).

Из рис. 7 видно, что в период 2016-2050 гг. Численность населения Земли увеличилась с 7,4 до 9,7 млрд. человек или на 31% (несколько отличается от прогнозов CNPC ETRI 2016 на рис. 16). При этом ежегодный темп роста населения Земли упал в 2 раза с 1,1% до 0,5 %.

На рис. 8 показаны ежегодные темпы изменения мирового электропотребления и численность населения Земли в 1970–2015 гг.

Рис. 8. Ежегодные темпы изменения мирового электропотребления и численность населения Земли в 1970–2015 гг.

Из рис. 8 видно, что в 1971–2015 гг. ежегодный темп роста численности населения снизился с 2,1 до 1,2%, при этом среднегодовой темп мирового электропотребления изменялся с 6,3 (1970–1974 гг.) до 3,5% (2010–2015 гг.).

На рис. 9 показан ежегодный коэффициент эластичности мирового электропотребления к численности населения Земли в 1971–2015 гг.

Рис. 9. Ежегодный коэффициент эластичности мирового электропотребления к численности населения Земли в 1971–2015 гг. (с учетом локального осреднения на отрезках времени в 2–4 года)

Из рис. 9 видно, что значение годового коэффициента эластичности энергопотребления к численности населения (кэл)н изменяется от 2,9 до 1,5. При этом в 1980–2015 гг. (36 лет) среднегодовое значение (кэл)н= 2,05. Это значит, что в этот период на 1% роста численности населения Земли в среднем приходится 2,05% роста мирового электропотребления. Примем значение (кэл)н = 2,05и на последующие 35 лет, 2016–2050 гг.

На рис. 10 показаны прогнозы динамики мирового электропотребления и ежегодные темпы роста мирового электропотребления в период 2016-2050 гг.

Рис. 10. Прогнозы динамики мирового электропотребления и ежегодные темпы роста мирового электропотребления в период 2016-2050 гг.

Из рис. 10 видно, что в период 2016-2050 гг. ежегодный темп роста мирового электропотребления снизился с 2,2 до 1,1%. При этом, мировое электропотребление увеличилось с 20 300 до 34 500 трлн. кВт ч.

На рис. 11 показана динамика мировых электропотребления, электропроизводства и потери электроэнергии в период 1970-2015 гг. (факт) и их прогнозные значения в период 2016-2050 гг.

Рис. 11. Динамика мировых электропотребления, электропроизводства и потери электроэнергии в период 1970-2015 гг. (факт) и их прогнозные значения в период 2016-2050 гг.

При определении прогнозных значений мирового электропроизводства в период 2015-2050 гг. принималось продолжение линейного тренда, снижения доли потерь электроэнергии со среднегодовым темпом -0,08%, как в предшествующем периоде 2000-2015 гг. В этом случае потери электроэнергии снижаются линейно с 17,2 (2015 г.) до 14,4 % (2050 г.).

Из рис. 11 видно, что в период 2016-2050 гг.,мировое электропроизводство увеличилось с 24 520 до 40 700 трлн. кВт. ч. или в 1,66 раз, при этом ежегодный темп роста мирового электропроизводства снизился с 2,1 до 1,0%.

На рис. 12 показаны динамика мирового электропроизводства и его структура в 1990–2014 гг. (факт.) и их прогнозы на 2015–2050-е гг., по данным настоящей работы (только динамика мирового электропроизводства) и CNPCETRI 2016.

Рис. 12. Динамика мирового электропроизводства и его структуры в 1990–2014 гг. (факт.) и их прогнозы на 2015–2050-е гг., по данным настоящей работы (только динамика мирового электропроизводства) и CNPCETRI 2016

Из рис. 12 видно, что прогноз динамики мирового электропроизводства в 2015–2050 гг., по данным настоящей работы и CNPC ETRI 2016, практически совпадает.

По данным настоящей работы и CNPC ETRI 2016, мировое электропроизводство вырастет с 24,5 до 40,7 трлн кВт∙ч в 2050 г., при среднегодовом темпе роста 1,4%, что более чем в 2 раза больше, чем среднегодовые темпы роста потребления первичных энергоресурсов в различные пятилетние отрезки времени в этом периоде.

По прогнозу CNPC ETRI 2016, в 2050 г. мировое электропроизводство на АЭС составит 5,9 трлн кВт.∙ч.

На рис. 13 показана доля мирового электропроизводства на АЭС в период 1971-2015 гг. (факт) и 2016-2050 гг. и прогноз (базовый) по CNPC ETRI 2016.

 

Рис. 13. Доля мирового электропроизводства на АЭС в период 1971-2015 гг. (факт) и 2016-2050 гг. и прогноз (базовый) по CNPC ETRI 2016.

Из рис. 13 видно, что по базовому прогнозу CNPC ETRI 2016 в 2015-2017 гг. доля мирового электропроизводства на АЭС и находится на минимальном уровне 10,5-11%. Далее эта доля медленно растёт до 14,6% в 2050 г. Ниже будет показано (см. раздел 3), что даже такой медленный рост доли мирового электропроизводства на АЭС скорее всего не будет реализован.

На рис. 14 показана динамика и структура электропроизводства в Китае в 1990–2014 гг. (факт.) и в 2015–2050 гг. (прогноз).

Рис. 14. Динамика и структура электропроизводства в Китае в 1990–2014 гг. (факт.) и в 2015–2050 гг. (базовый прогноз) по данным CNPCETRI 2016

Из рис. 14 видно, что в Китае в 2014 г. общий объем электропроизводства составил 5,5 трлн кВт∙ч, или около 4 тыс. кВт∙ч на человека.

Для справки: в России в 2015 г. объем электропроизводства составил 7100 кВт ч на человека.

Доля электропроизводства на АЭС растет почти линейно с 2,3% в 2014 г. до 18,1% в 2050 г. Это значит, что в Китае в 2050 г. объем электропроизводства на АЭС составит 1,81 трлн кВт ч или 18,1%, от общей выработки.

Энергоблок АЭС мощностью 1 ГВт (эл.) при КИУМ = 84% производит 7,36 млрд КВт∙ч в год. Это значит, что в Китае в 2050 г. установленная мощность АЭС должна составить 246 ГВт (эл) =1,81 трлн кВт ч / 7,36 млрд кВт ч.

 

3.      Прогноз роста суммарной установленной мощности энергоблоков АЭС в мире в период 2015-2050 гг.

Сохранение или даже некоторое снижение спроса на электроэнергию в ряде развитых стран (США, ОЭСР), установление низкой цены природного газа и связанной с ней низкой цены энергетического угля сначала в США, в 2009-2014 гг., а затем в Европе и во всем мире, конкуренция со стороны субсидируемых государствами ВИЭ ограничивают инвестиции в капиталоемкие проекты строительства АЭС с длительным сроком одобрения регулирующими органами. В результате развитие атомной энергетики в этих странах существенно усложняется, особенно на либерализованных электроэнергетических рынках.

Ситуацию усугубила также тяжелая авария на АЭС Фукусима-1 в 2011 г., произошедшая через 25 лет после аварии на Чернобыльской АЭС. По масштабу воздействия на окружающую среду она оказалась на порядок меньше, чем авария на ЧАЭС. Однако по воздействию на общественное мнение, стала сопоставима с аварией на ЧАЭС. Поэтому этой аварии был назначен самый высокий уровень 7, такой же, как и аварии на ЧАЭС. В результате авария на АЭС Фукусима-1, по самым оптимистическим сценариям затормозит минимум на 10-15 лет начало возможного массового строительства энергоблоков АЭС в мире (кроме Китая). Соответственно их подключение к сети будет сдвинуто на 15-20 лет.

В США программа развитие атомной энергетики базируется главным образом на продление эксплуатации действующих энергоблоков АЭС до максимально возможного предельного срока – 60 и более лет. По экономическим соображениям не планируется массовое строительство новых энергоблоков АЭС, как это было в 70-80-х годах.

ФРГ, Бельгия, Швейцария отказались от продолжения развития атомной энергетики. Во Франции планируется сокращение с 75% до 50% доли производства электроэнергии на АЭС. В Японии объем производства электроэнергии на АЭС уже никогда не вернется к уровню до аварии на АЭС Фукусима-1. В России и Великобритании планируется ограниченное строительство новых энергоблоков АЭС, для замещения снимаемых с эксплуатации.

Массовое строительство АЭС в мире, кроме Китая, можно ожидать в крупных и средних по размеру (экономик) развивающихся странах, имеющих дефицит ископаемых энергоресурсов, или программы замещения «грязных» энергоисточников (в первую очередь угольные ТЭС) на «чистые», куда входит развитие атомной энергетики.

При разработке прогноза динамики установленных мощностей энергоблоков АЭС, подключенных к сети в период 2016-2050 гг., необходимо учитывать суммарную мощность энергоблоков АЭС по годам, достигших предельного срока службы 60 лет, которые должны быть выведены из эксплуатации в этот период.

На рис.15 показано число энергоблоков, выводимых из эксплуатации, и их суммарная мощность в период 2029-2050 гг.

Рис. 15. Число энергоблоков, выводимых из эксплуатации, и их суммарная мощность в период 2029-2050 гг.

Из рис. 15 видно, что все энергоблоки АЭС, подключенные к сети, с 1969-1989 гг. (328 бл., суммарной мощностью 286 ГВт) должны быть выведены из эксплуатации в период 2029-2050 гг. (если они не были выведены из эксплуатации ранее), так как в этот период эти энергоблоки достигнут предельного срока эксплуатации – 60 лет. Оценки показывают, что примерно 40-45 энергоблоков АЭС суммарной мощностью 35 ГВт были выведены ранее 60-тилетнего срока эксплуатации.

В мире в период 2016-2020 гг. запланировано начать строительство 56 энергоблоков АЭС, суммарной мощностью 56 ГВт., из которых в Китае, будет начато строительство 23 энергоблока АЭС, суммарной мощностью 26 ГВт. Отсюда следует, что доля мощности строящихся энергоблоков АЭС в мире по отношению к мощности строящихся китайских энергоблоков АЭС составляет пропорцию: 54/46.

Для прямой экстраполяции этой пропорции на период 2021-2050 гг. требуется дополнительное обоснование, т.к. в этот период существуют бОльшие неопределенности для начала строительства энергоблоков АЭС в других странах мира по сравнению с Китаем.

В сценарных условиях при разработке прогноза роста суммарной мощности энергоблоков АЭС, подключаемых к сети, в период 2016-2050 гг., учитываются следующие обстоятельства:

- мощность энергоблоков АЭС по годам, достигших предельного срока 60 лет, которые должны быть выведены из эксплуатации в период 2016-2050 гг. Суммарная мощность таких энергоблоков составляет 286 ГВт к 2050 г. (оценка снизу).

- мощность энергоблоков АЭС, подключаемых к сети в Китае, по годам в период 2016-2050 гг., принимается в соответствии с базовым прогнозом электропроизводства на АЭС в этой стране по данным CNPC ETRI 2016 и прогнозу средневзвешенного КИУМ АЭС Китая (оценка сверху).

- ограниченное развитие атомной энергетики в мире (вне Китая), из-за: отсутствия роста электропотребления в развитых странах, ограниченных инвестиционных возможностей в развивающихся странах, конкуренции ВИЭ и ТЭС на природном газе, из-за прогнозируемой долговременной низкой цены газа, постфукусимского синдрома; ограничения мощностей по производству энергетического оборудования для АЭС в Китае, Ю.Кореи и России – основных стран-экспортёров АЭС.

- ненулевая вероятность очередной тяжёлой аварии на АЭС в мире.

Прогноз суммарной установленной мощности АЭС в мире базируется на допущении, что Китай к 2050 г. достигнет установленной мощности АЭС 246 ГВт, с суммарной выработкой электроэнергии 1,81 трлн. кВтч, при КИУМ 84% (оценка сверху).

Ниже рассматриваются два сценария:

Оптимистический: предполагается, что суммарная установленная мощность энергоблоков АЭС, подключаемых к сети в мире (кроме Китая) и аналогичная мощность в Китае, по годам в период 2021-2050 гг. будет соответствовать пропорции 54/46. Это значит, что в мире по годам эта мощность будет составлять 117% от аналогичной мощности в Китае, или 288 ГВт в 2050 г. (оценка сверху).

Базовый: предполагается, что суммарная установленная мощность энергоблоков АЭС, подключаемых к сети в мире (кроме Китая), в период 2021-2050 гг. равняется 59% = 117% / 2 от аналогичной мощности в Китае, или 145 ГВт в 2050 гг.

На рис. 16 показан рост суммарной установленной мощности энергоблоков АЭС в мире и отдельно в Китае на период 1969-2015 гг. (факт.) и прогноз на период 2016-2050 гг., в соответствии с этими двумя сценариями.

 

Рис. 16. Рост суммарной установленной мощности энергоблоков АЭС в мире и отдельно в Китае на период 1969-2015 гг. (факт.) и в период 2016-2050 гг., в соответствии базовым и оптимистичным прогнозами настоящей работы и прогноз роста суммарной установленной мощности АЭС в Китае рассчитанный по данным CNPC ETRI 2016.

Из рис. 16 видно, что по базовому прогнозу роста суммарной установленной мощности энергоблоков АЭС в мире сохраняет примерно тот же темп, который имел место в период 1987-2015 гг., при этом в 2050 г. она будет равняться 456 ГВт и по сравнению с 2015 г. вырастет всего на 16%.

По оптимистическому (максимально возможный) сценарию темп роста суммарной установленной мощности энергоблоков АЭС в мире увеличится приблизительно в 3 раза по отношению к базовому и в 2050 г. эта мощность будет равняться 600 ГВт и по сравнению с 2015 г. вырастет на 53%.

Рост суммарной установленной мощности энергоблоков АЭС в Китае соответствует базовому прогнозу, рассчитанному по данным CNPC ETRI 2016. В период 2016-2050 гг. эта мощность вырастет с 41 ГВт до 246 ГВт или в 6 раз (оценка сверху).

На рис. 17 показано сопоставление прогнозов роста суммарной установленной мощности энергоблоков АЭС в мире в период 2016-2050 гг., полученных в настоящей работы, с аналогичными прогнозами Enerdata и OECD NEA& IAEA

Рис. 17. Сопоставление прогнозов роста суммарной установленной мощности энергоблоков АЭС в мире в период 2016-2050 гг., полученных в настоящей работы, с аналогичными прогнозами, Enerdata и OECD NEA & IAEA.

Из рис. 17 видно, что прогнозы роста установленной мощности энергоблока АЭС в период 2016-2050 гг. по различным источникам имеют существенный разброс.

По минимальному прогнозу OECD NEA & IAEA, получается, что установленная мощность энергоблоков АЭС в мире мало меняется от 392 (2015 г.) до 417 ГВт (2050 г.) Тогда, как по минимальному прогнозу Enerdata эта мощность увеличивается с 392 ГВт. (2015 г.) до 702 ГВт. (2040 г.) или в 1,8 раз.

По максимальному прогнозу OECD NEA & IAEA получается, что установленная мощность энергоблоков АЭС в мире изменяется с 392 ГВт (2015 г.) до 898 ГВт (2050 г.) или в 2,3 раза. При этом разница между максимальным и минимальными прогнозами в 2050 г. составляет 481 ГВт = 898 ГВт – 417 ГВт или 115% относительно минимального прогноза.

А по максимальному прогнозу (Enerdata) эта мощность увеличивается с 392 (в 2015 г.) до 909 ГВт уже в 2040 г. или также в 2,3 раза. Тогда разница между максимальным и минимальным прогнозами в 2040 г. составляет 207 ГВт = 909 ГВт – 702 ГВт или в 29% относительно минимального прогноза. При этом минимальный прогноз Enerdata выше максимального прогноза OECD NEA& IAEA.

Такие значительные разбросы прогнозов (минимальных и максимальных) роста установленной мощности энергоблоков АЭС в мире, предложенных OECD NEA & IAEA и Enerdata, показывают, что в этих прогнозах имеет место существенная неопределенность в учете фундаментальных факторов, влияющих на развитие атомной энергетики в мире.

В прогнозах роста установленной мощности энергоблоков АЭС в мире в период 2016-2050 гг., полученных в настоящей работе (базовый и оптимистический), учтены основные фундаментальные балансы между подключением новых энергоблоков АЭС к сети и выводом старых энергоблоков из эксплуатации. В результате разброс установленных мощностей энергоблоков АЭС в мире, полученных по базовому и оптимистичному прогнозам в 2050 г., составляет всего 144 ГВт = 600 ГВт – 456 ГВт, или 32% относительно базового прогноза.

 

4.                  Прогноз роста мирового электропроизводства на АЭС в период 2015-2050 гг.

На рис. 18 показана динамика мирового электропроизводства на АЭС в период 1970-2015 гг. (факт, по данным Enerdata) и прогнозы (базовый и оптимистичный), рассчитанные по данным настоящей работы.

Рис. 18. Динамика мирового электропроизводства на АЭС в период 1970-2015 гг. (факт, по данным Enerdata) и прогнозы (базовый и оптимистический), рассчитанные по данным настоящей работы.

Из рис. 18 видно, что по базовому сценарию мировое электропроизводство на АЭС увеличится с 2,63 (2016 г.) до 3,35 трлн. КВт ч. (2050 г.) или на 27%, а по оптимистичному сценарию с 2,63 (2016 г.) до 4,4 трлн. КВт ч. (2050 г.) или на 67%.

На рис. 19 показана доля мирового электропроизводства на АЭС от общего объема электропроизводства в мире в период 1971-2015 гг. и в период 2016-2050 гг. (прогнозы) по CNPC ETRI 2016 (базовый), добавлены данные настоящей работы (базовый и оптимистичный).

Рис. 19 Доля мирового электропроизводства на АЭС от общего объема электропроизводства в мире в период 1971-2015 гг. (факт, см. рис. 6, раздел 1.5) и в период 2016-2050 гг. (прогнозы) по CNPC ETRI 2016 (базовый) и данным настоящей работы (базовый и оптимистичный).

Из рис. 19 видно, что в период 2016-2050 гг. доля мирового электропроизводства на АЭС от общего объема электропроизводства в мире по базовому прогнозу настоящей работы, падает с 10,5 % (2015 г.) до 8,2 % (2050 г.), а по оптимистичному - практически остается на постоянном уровне - 10,5 – 10,8% весь прогнозный период. Прогнозы настоящей работы заметно ниже, в отличие от базового прогноза CNPC ETRI 2016, где эта доля возрастает с 10,5 % (2015 г.) до 14,6 % (2050 г.)

 

5.      Заключение

1. Крупномасштабные аварии на АЭС, на АЭС Три-Майл-Айленд (США, 1979 г.), на Чернобыльской АЭС (СССР, Украина 1986 г.) и АЭС Фукусима I, (Япония, 2011 г.) чрезвычайно негативно повлияли на развитие атомной энергетики в мире, вызвав резкое снижение темпов ввода в эксплуатацию новых энергоблоков АЭС. Например, после аварии на ЧАЭС, произошло в 6 раз снижение среднегодовых темпов роста мирового электропроизводства на АЭС.

2. После аварии на ЧАЭС, ситуация с развитием атомной энергетики в мире усугубилось еще тем, что резко возросла конкуренция со стороны газовых ТЭС, так как с середины 80-х до начала «нулевых» годов существенно снизилась цена природного газа, основного энергоносителя для ТЭС во многих странах. В себестоимости электропроизводства на газовых ТЭС доля стоимости газа достигает 90%. Аналогичная ситуация повторилась после аварии на АЭС Фукусима I, когда цена газа упала в 2-2,5 раза. В настоящее время прогнозируется низкая цена на газ не менее чем на 10 лет (до 2025 г.).

3. На примере США, доля затрат на природный уран в себестоимости 1 кВт.ч. на не амортизированных АЭС составит не более 3-5% при цене $71÷104 за 1 кг природного урана и не более 6-10% при цене $ 140÷200.

4. В США, к 2022 г., как по нормированным капитальным затратам (LCC), так и по нормированной стоимости электроэнергии (LCOE) новые АЭС конкурентоспособны только по сравнению с ТЭС на угле, а по сравнению с другими технологиями электропроизводства, АЭС особенно сильно проигрывают (почти в 2 раза по LCOE) улучшенным парогазовым установкам (ПГУ). Поэтому и на ближнюю, и на среднесрочную перспективу, массовое строительства новых АЭС в США достаточно призрачно. В России такое различие не столь драматично, но, тем не менее, улучшенные ПГУ более конкурентоспособны, чем АЭС с ВВЭР, и еще более конкурентоспособна реконструкция и техперевооружение, газовых,паротурбинных ТЭС в ПГУ, установленная мощность которых более 30 ГВт.

5. В период 2004-2014 гг. (11 лет), объем извлекаемых запасов природного урана увеличился с 4,8 до 5,72 млн. тонн или на 19%, с себестоимостью добычи менее $130/кгU и 4,8 до 7,64 млн. тонн или на 59%, с себестоимостью добычи менее $ 260/ кгU.

6. Мировое электропроизводство на энергоблоках АЭС в 2014 г. равнялось 2410 млрд. кВт.ч., при этом потребление природного урана составило 56,6 тыс.тонн, или на 1 КВт ч. потребовалось 23,5 * 10-6 кг. природного урана. Тогда, для существующего уровня мирового электропроизводства на АЭС, извлекаемых запасов природного урана (по данным 01.01.2015 г.), хватит минимум на 95 лет (при себестоимости добычи менее $130/кгU) и минимум на 127 лет (при себестоимости добычи менее $ 260/ кгU).

7. Показано, что в мире в период 1980-2015 гг. (36 лет), на 1% роста численности населения Земли в среднем приходится 2,05% роста мирового электропотребления. Если предположить, что это соотношение сохраняется и на последующие 35 лет, то можно сделать прогноз мирового электропроизводства на период 2016-2050 гг., который практически совпал с прогнозом CNPC ETRI 2016 (Китай). По этому прогнозу мировое электропроизводство вырастет с 24,5 до 40,7 трлн. кВт. ч в 2050 году, при среднегодовом темпе роста 1,4%, что более чем в 2 раза больше, чем среднегодовые темпы роста потребления первичных энергоресурсов.

8. Развитие атомной энергетики в развитых странах, существенно усложняется, особенно на либерализованных электроэнергетических рынках, из-за:

• сохранения или даже некоторого снижения спроса на электроэнергию в развитых странах (США, странах ОЭСР);

• установления низкой цены природного газа и связанной с ней низкой цены энергетического угля сначала в США, в 2009-2014 гг., а затем в Европе и во всем мире;

• конкуренции со стороны ВИЭ, которые во многих регионах выходят на точку безубыточности;

• ограничения инвестиции в капиталоемкие проекты строительства АЭС с длительным сроком одобрения регулирующими органами и сооружения.

9. Массовое строительство АЭС в мире, помимо Китая, можно ожидать в крупных и средних по размеру (экономик) развивающихся странах, имеющих дефицит ископаемых энергоресурсов, или программы замещения «грязных» электропроизводств (в первую очередь угольные ТЭС) на «чистые», куда входит атомная энергетика.

10. По базовому прогнозу CNPC ETRI 2016, суммарная установленная мощность энергоблоков АЭС в Китае, в период 2016-2050 гг., вырастет с 41 ГВт до 246 ГВт или в 6 раз.

11. По базовому прогнозу настоящей работы, (36 лет), в котором учитывается прогноз CNPC ETRI 2016 для Китая, среднегодовой темп роста суммарной установленной мощности энергоблоков АЭС в мире, в период 2015-2050 гг., имеет примерно такой же уровень, как в период 1987-2015 гг. (29 лет). При этом эта мощность вырастет на 19%, с 383 ГВт (2015 г.) до 456 ГВт (2050 г).

По оптимистическому прогнозу настоящей работы, в котором также учитывается прогноз CNPC ETRI 2016 для Китая, среднегодовой темп роста суммарной установленной мощности энергоблоков АЭС в мире, в период 2015-2050 гг., увеличится приблизительно в 3 раза по отношению к базовому. При этом эта мощность вырастет на 57%, с 383 ГВт (2015 г.) до 600 ГВт (2050 г).

12. По прогнозам Enerdata, OECD NEA & IAEA и CNPC ETRI 2016, динамика установленной мощности энергоблоков АЭС в период 2016-2050 гг., имеет существенный разброс между минимальными и максимальными сценариями, в отличие от прогнозов настоящей работы, где этот разброс значительно меньше, в 2050 г. 456 и 600 ГВт или 32%.

13. На основании базового и оптимистичного прогнозов роста установленной мощности энергоблоков АЭС, и их средневзвешенного КИУМа в мире в период 2016-2050 гг., были рассчитаны базовый и оптимистичный прогнозы роста мирового электропроизводства на АЭС на этот же период.

По базовому прогнозу мировое электропроизводство на АЭС увеличивается с 2,44 (2015 г.) до 3,35 трлн. КВт ч (2050 г.). При этом ее доля в общем объеме электропроизводства в мире падает с 10,5 % (2015 г.) до 8,2% (2050 г.). По оптимистичному прогнозу мировое электропроизводство на АЭС увеличивается с 2,44 (2015 г.) до 4,4 трлн. КВт ч (2050 г.), а ее доля, весь прогнозный период, практически остается на постоянном уровне 10,5 – 10,8%.

Прогнозы настоящей работы заметно ниже базового прогноза CNPC ETRI 2016, где доля мирового электропроизводства на АЭС возрастает с 10,5 % (2015 г.) до 14,6 % (2050 г.).

14. При оптимистическом (максимальном) прогнозе роста электропроизводства на АЭС в период 2016-2050 гг. и сохранение достигнутого уровня на последующий период, извлекаемых запасов природного урана (по данным 01.01.2015 г.) хватит минимум на 63 года (при себестоимости добычи менее $130/кгU) и минимум на 82 года (при себестоимости добычи менее $ 260/ кгU).

Отсюда следует, что технология ЗЯТЦ с БР возможно станет коммерчески востребованными в мире, не ранее чем после 2050 г.

15. В период 2015-2035 гг. на действующих месторождениях с существующими производственными мощностями прогнозный объем добычи природного урана находится на уровне 65-70 тыс. тонн (при себестоимости добычи менее $130/кгU). Имеется потенциальная возможность увеличения этого объема до 105 тыс. тонн, при расширении существующей инфраструктуры к 2035 г.

Выводы и рекомендации для дальнейшего развития гражданской части ГК «Росатома», которая практически полностью определяется единственным продуктом – АЭС:

1. Приоритетное финансирование работ по повышению конкурентоспособности АЭС с ВВЭР, что сегодня является главной задачей ГК «Росатома» в гражданской атомной энергетике. (см. ВВЭР-ТОИ – Тупик, Обманка, Имитация)

2. Отказаться от преждевременного строительства «коммерческих» АЭС БН/БР, требующих субсидий из госбюджета. При этом ограничиться НИОКР для создания экономически конкурентоспособной технологии к ~ 2040-2050 г. и международным сотрудничеством по данной тематике, чтобы обеспечить доступ к разработкам потенциальных конкурентов и/или партнёров.

3. Рассмотреть экономическую целесообразность переработки на российских предприятиях, включая БН, иностранного ОЯТ и выжигание высокоактивных продуктов деления. Возможно, это даст экономический смысл эксплуатации АЭС с БН-600 и БН-800 и обоснование строительства БН-1200, помимо выработки дорогой электроэнергии.

 

Источник - Проатом