К оценке эффективности атомных станций малой мощности для энергоснабжения арктических регионов России

DOI: 10.25702/KSC.2307-5228.2018.10.2.17-24 УДК 621.039:338.45:332.1

К ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ МАЛОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ АРКТИЧЕСКИХ РЕГИОНОВ РОССИИ

С. А. Гусак

ФГБУН Горный институт КНЦ РАН

Аннотация

В статье рассмотрены основные положения экспертно-аналитического метода для оценки эффективности инновационных проектов реакторных установок малой мощности. Методический подход основан на сравнительной оценке альтернативных проектов, при которой под эффективностью проекта понимается отношение уровня инвестиционной привлекательности к уровню инвестиционного риска. На основе использования этого метода с учетом ряда факторов инвестиционной привлекательности и риска выполнена сравнительная оценка реакторных установок электрической мощностью 6-12 МВт. Ключевые слова:

атомные станции малой мощности, инвестиционная привлекательность, энергоснабжение, арктические регионы России.

EFFICIENCY ASSESSMENT OF SMALL NUCLEAR POWER PLANTS FOR POWER SUPPLY IN THE ARCTIC REGIONS OF RUSSIA

Sergey A. Gusak

Mining Institute of the KSC of the RAS

Abstract

The paper presents the main provisions of the expert-analytical method for the efficiency assessment of innovative projects of small power reactor units. The methodological approach is based on the comparative assessment of alternative projects, in which the efficiency of the project is understood as the ratio of the level of investment attractiveness to the level of investment risk. Based on the use of this method, taking into account a number of factors of investment attractiveness and risk there was carried out a comparative assessment of reactor units of an electric power of 6-12 MW.

Keywords:

small nuclear power plants, investment attractiveness, power supply, Russian Arctic regions. Введение

В 2013 г. президентом РФ была утверждена Стратегия развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года [1]. Среди приоритетных задач, решение которых направлено на достижение главных целей государственной политики Российской Федерации в Арктике, в данном документе определена необходимость создания альтернативных источников энергии и модернизации энергетической инфраструктуры в арктических регионах.

Указанное приоритетное направление развития российской Арктики обусловливает реальные перспективы практического внедрения проектов атомных станций малой мощности (АСММ) для энергоснабжения труднодоступных и удаленных территорий арктических регионов РФ, состояние энергетической инфраструктуры которых определяет объективную необходимость её развития на основе использования источников энергии малой мощности.

При определенных условиях АСММ могут быть конкурентоспособными по сравнению с традиционными энергоисточниками, работающими на органическом топливе [2]. В настоящее время в России разработано около 20 реакторных установок (РУ) малой мощности, на основе которых могут быть созданы АСММ в широком энергетическом диапазоне для покрытия перспективных нагрузок потенциальных потребителей в российской Арктике [2, 3]. Однако до сих пор нет опыта коммерческого освоения инновационных проектов АСММ и их практического использования в различных секторах энергетики. Этим во многом объясняется отсутствие достаточно полной информации о технико-экономических характеристиках предлагаемых проектов АСММ, которая позволяла бы выполнить детально обоснованную оценку эффективности инновационных проектов атомных энергоисточников малой мощности.

Как правило, выбор проекта из альтернативных вариантов требует оценки многообразных факторов, оказывающих влияние на эффективность реализации проектов. Значительная неопределенность в исходной информации затрудняет или практически исключает возможность применения стандартных методик, которые основаны на расчете критериев денежной природы (ожидаемая доходность, ожидаемые затраты, чистый дисконтированный доход, срок окупаемости и другие) и которые успешно используются в условиях определённости информации [4].

В условиях ограниченного информационного обеспечения в настоящей работе для экспертной ориентировочной оценки инвестиционной привлекательности АСММ применен методический подход, на основе которого выполнена сравнительная оценка инновационных проектов РУ трех типов: АБВ-6, Унитерм и СВБР-10.

Основные положения методики сравнительной оценки реакторных установок

Для оценки эффективности рассматриваемых проектов РУ применяется методика, которая предложена в работе [4], посвященной методологическим аспектам сравнительной оценки эффективности альтернативных инновационных проектов в условиях сильной неопределенности. В соответствии с используемой методикой оценка проектов РУ выполнялась для двух вариантов возможного критерия. Во-первых, в качестве меры эффективности использовано отношение приоритетов инвестиционной привлекательности к приоритетам риска. Согласно второму варианту показатель инвестиционной привлекательности определяется с учетом коэффициента оптимизма а [4]:

K* = {max [(ki), (1 - ¿2)]}а- {min [(ki), (1 - £2)]}1-а,

где K* — показатель инвестиционной привлекательности проекта с учетом риска; k1 — уровень инвестиционной привлекательности в долях единицы; k2 — уровень инвестиционного риска в долях единицы; а — коэффициент оптимизма.

Говоря о коэффициенте оптимизма а, который используется в сравнительной оценке проектов АСММ, следует отметить, что этот критерий был предложен американским экономистом, лауреатом Нобелевской премии по экономике Леонидом Гурвицем. Критерий Гурвица позволяет принимать решения в промежуточных случаях между крайним оптимизмом и крайним пессимизмом. В соответствии с этим критерием коэффициент оптимизма а (0 < а < 1) может рассматриваться как степень уверенности при принятии решения в том, что события будут развиваться по наилучшему сценарию. Тогда (1-а) — коэффициент пессимизма, степень уверенности в том, что события будут развиваться по наихудшему сценарию [5].

Принятый в оценках диапазон значений коэффициента оптимизма (0,3-0,7) можно охарактеризовать следующим образом:

• 0,3 — в большей степени отражает пессимистический взгляд на развитие событий;

• 0,5 — характеризует компромиссный взгляд на развитие событий;

• 0,7 — в большей степени предполагает развитие событий по наилучшему сценарию.

Сравнительная оценка инновационных проектов реакторных установок

На первом этапе сравнения уровней инвестиционной привлекательности проектов РУ (к{) проводится ранжирование принятых к рассмотрению факторов инвестиционной привлекательности с целью выделения наиболее приоритетных. Второй этап направлен на оценку приоритетов (уровней) факторов привлекательности по каждому проекту РУ.

Факторы инвестиционной привлекательности и критерии, которые были использованы при оценке приоритетов этих факторов, приведены в табл. 1.

Таблица 1 Table 1

Факторы инвестиционной привлекательности Factors of investment attractiveness

Фактор привлекательности Factors of attractiveness Критерии, используемые при оценке приоритетов Criteria used in assessment of priorities

Инновационный Innovative Уровень референтности и стадия разработки

Потребительский Consumer Экономическая эффективность (себестоимость вырабатываемой электрической энергии), возможность работы в режиме когенерации, срок службы основного оборудования Economic efficiency (cost of electricity produced), ability to work in cogeneration mode, service life of main equipment

Производственный Production Длительность топливного цикла, модульный подход в конструкции РУ, численность эксплуатационного персонала Duration of fuel cycle, modular approach in the design of reactor units, quantity of operating personnel

Инфраструктурный Infrastructure Массогабаритные характеристики единичного оборудования РУ с учетом возможности транспортировки различными видами транспорта Weight and size characteristics of the single equipment of reactor units taking into account the possibility of transportation by different modes of transport

На основе экспертных суждений автора статьи принято следующее распределение приоритетов (весов) факторов инвестиционной привлекательности.

Инновационный фактор. В работе специалистов «ОКБМ Африкантов» [6], которое является главным конструктором всех судовых реакторных установок для атомного ледокольного флота, отмечается, что уровень референтности и степень готовности реакторных установок к практической реализации является одним из важных факторов, которые сдерживают коммерческое внедрение атомных энергоисточников на локальном и местном уровнях. Значение данного фактора определяет его высокий приоритет (вес), которому устанавливается значение, равное 0,35.

Потребительский фактор в наибольшей степени отражает требования потенциальных потребителей энергетической продукции. С точки зрения значимости экономической эффективности, роли и объема использования атомного энергоисточника этому фактору устанавливается приоритет, равный приоритету инновационного фактора.

Производственный фактор характеризует уровень автономности и особенности строительства и эксплуатации атомного энергоисточника с точки зрения обращения с отработавшим ядерным топливом и возможности сокращения объема строительно-монтажных работ и оптимизации обслуживания на основе создания модульно-блочной структуры АСММ путем использования стандартизированных реакторных модулей заводского изготовления. В общей структуре факторов инвестиционной привлекательности производственному фактору устанавливается приоритет, равный 0,2.

Инфраструктурный фактор. Размещение потенциальных потребителей энергетической продукции на удаленных арктических территориях, которые характеризуются слабо развитой транспортной инфраструктурой, обуславливает комплексный характер проблемы доставки единичного оборудования реакторных установок на площадку атомного энергоисточника. Решение этой проблемы, очевидно, потребует использования различных видов транспорта — водного, железнодорожного и автомобильного. Выбор способов доставки оборудования на площадку АСММ будет определяться в зависимости от массогабаритных параметров транспортируемых грузов с учетом состояния и перспектив развития транспортной инфраструктуры в районе размещения атомного энергоисточника. В сравнительной оценке проектов РУ инфраструктурному фактору установлен приоритет, равный 0,1.

Также на основе экспертной оценки автора статьи устанавливается распределение приоритетов проектов РУ по различным критериям инвестиционной привлекательности, приведенным в табл. 1. Данная оценка проводилась на основе анализа опубликованной информации о проектно-конструкторских решениях и технико-экономических характеристиках РУ [3, 7-12], а также нормативных документов, регулирующих перевозку тяжеловесных и крупногабаритных грузов различными видами транспорта. В качестве примера экспертных суждений при оценке приоритетов инвестиционной привлекательности остановимся на потребительском факторе (см. табл. 1).

В оценке приоритетов экономической эффективности предполагается, что чем меньше стоимость энергетической продукции, тем более привлекательным является проект АСММ. С учетом этого качественного предположения, значение долей данного критерия в структуре потребительского фактора инвестиционной привлекательности различных проектов определялось пропорционально соотношению обратных величин LCOE (нормированная на срок жизни станции стоимость единицы электроэнергии с учетом всех возможных затрат, доходов и инвестиций, в том числе с учетом фактора дисконтирования).

Следует отметить существенные изменения в оценках экономических показателей, которые выполнялись в различное время на разных стадиях разработки проектов РУ. Можно полагать, что существенные различия в результатах оценки экономических показателей конкретной АСММ в значительной степени обусловлены тем, что такие оценки выполнялись на разных стадиях разработки (степени «зрелости») проектов АСММ в условиях сильной неопределенности.

Среди основных причин возникновения неопределенности в инвестиционных проектах выделим следующие [13]:

• ошибки в расчетах параметров проекта, вызванные неточной экстраполяцией данных на будущее;

• неточность и неполнота информации о параметрах объектов (технических, технологических и экономических);

• возможное изменение рыночной конъюнктуры;

• нестабильность экономической ситуации и законодательства, условий инвестирования.

В условиях значительной неопределенности некоторые исходные параметры, которые используются при расчетах экономической эффективности проекта, носят прогнозный характер. Значения этих параметров зачастую определяется в ходе экспертных оценок или базируются на информации по проектам, которые уже были реализованы [13]. В настоящей работе в качестве исходных данных по экономическим показателям альтернативных проектов были использованы результаты их оценок, которые выполнялись либо в один и тот же период времени, либо в периоды времени, наиболее близкие из имеющейся опубликованной информации. Экономические показатели, которые были использованы в сравнительной оценке эффективности проектов, приведены в табл. 2.

Таблица 2 Table 2

Экономические показатели АСММ различного типа [3, 8, 9] Economic indicators of small nuclear power plants (SNPP) of various types [3, 8, 9]

АСММ SNPP Электрическая мощность, МВт Electricity power, MW LCOE, руб/кВтч

АБВ-6 ABV-6 9 1,02

Унитерм Uniterm 6,6 2,50

СВБР-10 SVBR-10 12 1,36

В предположении об обратной зависимости привлекательности от стоимости энергетической продукции приоритеты проектов РУ по данному критерию ^тоим, рассчитанные пропорционально соотношению обратных величин LCOE, составили: 0,463 (для АБВ-6); 0,189 (для Унитерма); 0,348 (для СВБР-10).

Во всех проектах РУ предусмотрена возможность работы энергоисточника в режиме когенерации, следовательно, всем установкам по данному критерию устанавливается одинаковый приоритет (вес) ^ог, равный 0,333.

Согласно проектным данным, срок службы основного оборудования реакторных установок Унитерм и СВБР-10 составляет 60 лет. Проектный ресурс основного оборудования установки АБВ-6 составляет 40 лет с возможностью продления до 60 лет [3]. На основе этой информации о проектных характеристиках для всех установок также устанавливается одинаковый приоритет А^с, равный 0,333.

Окончательное распределение приоритетов проектов РУ по потребительскому фактору, которое определялось пропорционально сумме приоритетов рассматриваемых критериев ^ког + + ^тоим), выглядит следующим образом: АБВ-6: 0,377; Унитерм: 0,285; СВБР-10: 0,338.

В обобщенном виде результаты оценки распределения приоритетов проектов РУ по факторам инвестиционной привлекательности приведены в табл. 3.

Сравнительная оценка уровней (приоритетов) инвестиционного риска проектов РУ ( выполнялась на основе данных об удельных капиталовложениях (см. табл. 2), пропорционально которым определяется долевое значение этого критерия для РУ различного типа.

Результаты расчета отношения приоритетов инвестиционной привлекательности и риска, а также показателя инвестиционной привлекательности проектов РУ для рассмотренного диапазона значений коэффициента оптимизма, приведены в табл. 4.

Таблица 3 Table 3

Распределение приоритетов проектов РУ единичной мощности 6-12 МВт по критериям инвестиционной привлекательности Distribution of priorities of the projects of the rector units of electricity power of 6-12 MW according to the criteria of investment attractiveness

Фактор инвестиционной привлекательности Factors of investment attractiveness Вес Importance Приоритеты проекта Priorities of projects

АБВ-6 ABV-6 Унитерм Uniterm СВБР-10 SVBR-10

Инновационный Innovative 0,35 0,450 0,275 0,275

Потребительский Consumer 0,35 0,377 0,285 0,338

Производственный Production 0,20 0,334 0,329 0,337

Инфраструктурный Infrastructure 0,10 0,442 0,279 0,279

Интегральная оценка приоритетов с учетом веса каждого фактора (ki) Integrated assessment of priorities taking into account the importance of each factor (ki) 0,401 0,290 0,309

Таблица 4 Table 4

Расчет интегрального показателя инвестиционной привлекательности проектов РУ Calculation of the integral indicator of investment attractiveness of the projects of reactor units

Приоритет Priority Приоритеты проектов Priorities of projects

АБВ-6 ABV-6 Унитерм Uniterm СВБР-10 SVBR-10

Инвестиционная привлекательность, ki Investment attractiveness, k 0,401 0,290 0,309

Инвестиционный риск, k2 Investment risk, k2 0,332 0,275 0,393

Отношение приоритетов, k1/k2 Ratio of priorities, fek 1,208 1,055 0,786

Показатель инвестиционной привлекательности K* при коэффициенте оптимизма Indicator of investment attractiveness K* under the coefficient of optimism a = 0,3 a = 0,5 a = 0,7 0,467 0,518 0,573 0,381 0,459 0,551 0,378 0,433 0,496

Из результатов оценки, приведенных в табл. 4, видно, что по этим критериям проект АБВ-6 выглядит более предпочтительным по сравнению с проектами Унитерм и СВБР-10. Сравнительная оценка этих проектов показывает, что при более высокой инвестиционной привлекательности проект СВБР-10 характеризуется наибольшим инвестиционным риском.

По критерию отношения приоритетов инвестиционной привлекательности и риска, а также по значениям показателя инвестиционной привлекательности с учетом коэффициента оптимизма более предпочтительным является проект «Унитерм».

Заключение

В условиях значительной неопределенности исходной информации о технико-экономических показателях и других факторах, определяющих эффективность инновационных проектов атомных энергоисточников малой мощности, существенно усложняется задача принятия инвестиционного решения при сравнении альтернативных проектов. Вспомогательная информация в наглядном виде для такого решения может быть получена на основе применения экспертно-аналитического метода, рассмотренного в настоящей работе на примере сравнительной оценки эффективности инновационных проектов АСММ мощностью 6-12 МВт с учетом ограниченного числа факторов инвестиционной привлекательности и инвестиционного риска.

Несомненно, оптимальный подбор группы квалифицированных экспертов и расширение спектра рассматриваемых факторов будут способствовать наиболее обоснованному формированию суждений о предпочтении инвестиционных проектов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Стратегия развития Арктической зоны Российской федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года: утв. Президентом РФ 8 февр. 2013 г. № Пр-232. URL: http: //government.ru/news/432/ (дата обращения: 15.01.2015). 2. Сравнительная эффективность использования атомных станций малой мощности в локальных энергосистемах на востоке России / Н. И. Воропай [и др.] // Атомные станции малой мощности: новое направление развития энергетики / под ред. акад. РАН А. А. Саркисова. М.: Академ-Принт, 2015. Т. 2. С. 59-71. 3. Адамов Е. О. Состояние разработок АСММ в мире и России, приоритеты и перспективы их создания. URL: http://www.innov-rosatom.ru/files/articles/5e334977 fec5bf72d7dedcb904a914c0.pdf (дата обращения: 06.10.2015). 4. Хайрулин И. Г. Методологические подходы к сравнительной оценке эффективности инновационных проектов в условиях сильной неопределенности. URL: https://elibrary.ru/download/ elibrary_17942552_49116494.pdf (дата обращения: 17.06.2017). 5. Теория принятия решений. URL: http://www.rea.ш/ш/org/cathedries/mathmek/documentsЯЕОРИЯ0/o20ПРИНЯТИЯ0/o20РЕШЕНИЙ.pdf (дата обращения: 17.06.2017). 6. Перспективы развития атомных станций с реакторами малой и средней мощности / В. В. Петрунин [и др.] // Атомные станции малой мощности: новое направление развития энергетики: в 2 т. / под ред. акад. РАН А. А. Саркисова. М.: Академ-Принт, 2015. Т. 2. С. 36-49. 7. АБВ-6Э. Атомный энергоисточник малой мощности для объектов арктической зоны. URL: http://www.okbm.nnov.ru/images/pdf/abv_6e_ru_web.pdf (дата обращения: 11.01.2017). 8. Атомная станция малой мощности АСММ «Унитерм» для электро- и теплоснабжения. URL: http://atomicexpert-old.com/sites/default/files/library-pdf/Унитерм%20%28НИКИЭТ%29.pdf (дата обращения: 20.06.2017). 9. Кенжин Е. А. Реакторные установки малой мощности // Ядерная и радиационная физика: материалы 6-й Междунар. конф. (Алматы, 4-7 июня 2007 г.): в 3 т. Алматы: ИЯФ НЯЦ РК, 2008. Т. 1. С. 16-24. URL: http://www.inp.kz/konfrs/arhiv/shestaya-mezhdunarodnaya-konferenciya-abyadernaya-i-adiacionnaya-fizikabb-icnrp07/ tom-1.pdf (дата обращения: 21.07.2013). 10. Климов Н. Н. Свинцово-висмутовые быстрые реакторы для атомных станций малой и средней мощности. URL: http://www.slideshare.net/myatom/klimov-gidropress-svbr (дата обращения 13.02.2017). 11. Развитие работ по реакторной установке для АСММ «Унитерм» / А. И. Алексеев [и др.]. URL: http://nikiet.ru/images/stories/NIKIET/ Publications/Conf/mntk_nikiet_2014/IV-6_rus.pdf (дата обращения: 15.10.2015). 12. Status of Small Reactor Designs without On-Site Refuelling. IAEA-TECDOC-1536. URL: http://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/te_1536_web.pdf (дата обращения: 18.01.2016). 13. Уланов С., Макаров Ю., Опарин Д. Анализ рисков при управлении инвестиционными проектами. URL: https://elibrary.ru/download /elibrary_17908485_82885720.pdf (дата обращения: 17.06.2017).

Сведения об авторе

Гусак Сергей Андреевич — кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Горного института КНЦ РАН E-mail: gusnat52@mail.ru

Author Affiliation

Sergey A. Gusak — PhD (Engineering), Associate Professor, Leading Researcher of the Mining Institute of the KSC of the RAS E-mail: gusnat52@mail.ru

Библиографическое описание статьи

Гусак, С. А. К оценке эффективности атомных станций малой мощности для энергоснабжения арктических регионов России / С. А. Гусак // Вестник Кольского научного центра РАН. — 2018. — № 2 (10). — С. 17-24.

Reference

Gusak Sergey A. Efficiency Assessment of Small Nuclear Power Plants for Power Supply in the Arctic Regions of Russia. Herald of the Kola Science Centre of the RAS, 2018, vol. 2 (10), pp. 17-24 (In Russ.).