Введение

Биомассовая электростанция в Северном Йоркшире

Открыта в 1974 году и расширена в 1980-х годах. Работы по модернизации были завершены в 2016 году, а четвертый блок был переоборудован в 2018 году. Компания планировала переоборудовать два оставшихся угольных блока в установки газотурбинного комбинированного цикла и установить аккумуляторные батареи мощностью 200 МВт. Однако эти два угольных блока были выведены из эксплуатации в 2021 году без перевода их на использование биомассы.

История

Drax была первоначально задумана Центральным советом по производству электроэнергии (CEGB) в 1962 году как крупнейшая электростанция страны на тот момент, мощностью около 3000 МВт. Впоследствии было решено использовать эту возможность для строительства первой станции, использующей 660-мегаваттные турбогенераторные установки, которые планировалось сделать новым стандартом, поэтому разрешения на строительство были пересмотрены до примерно 4000 МВт. После открытия угольного бассейна Селби в 1967 году Совет решил построить три крупные электростанции для использования этого угля. Это были расширение станции в Феррибридже, новая станция в Эггборо и Дракс, которая должна была стать самой большой. Компания Costain построила фундамент и кабельные туннели; Sir Robert McAlpine Ltd. проложила дороги и построила вспомогательные здания; Mowlem заложила глубокий фундамент; Alfred McAlpine построила здания администрации и управления; Balfour Beatty выполняла общестроительные работы; а James Scott занималась установкой кабелей. На обоих этапах котлы производились компанией Babcock Power Ltd, а генераторы – компанией C. A. Parsons and Company. Вторая фаза была завершена в 1986 году. Строительство электростанции потребовало сноса фермы, известной как Wood House. Компания Mitsui Babcock установила оборудование для десульфуризации дымовых газов (FGD) в период с 1988 по 1995 год.

После приватизации

После приватизации CEGB в 1990 году станция была передана от CEGB приватизированной генерирующей компании National Power, которая продала ее корпорации AES в ноябре 1999 года за 1,87 млрд фунтов стерлингов (3 млрд долларов США). В декабре 2005 года, после рефинансирования, право собственности перешло к группе Drax. Отдельные предложения о покупке от International Power, группы частных инвестиций Texas Pacific и предложение, поддержанное частными инвестициями от Constellation Energy, были отклонены из-за заниженной оценки компании. Впоследствии, в 2005 году, оценка компании возросла в связи с ростом цен на электроэнергию, и 15 декабря 2005 года Drax Group plc провела листинг своих акций на Лондонской фондовой бирже, разместив акции на сумму 400 миллионов фунтов стерлингов при оценке в 2,6 миллиарда фунтов стерлингов. В 2009 году Drax Group подала заявку на строительство биомассовой электростанции Ouse Renewable Energy Plant мощностью 300 МВт рядом с электростанцией. Правительственное одобрение было получено в середине 2011 года. В феврале 2012 года компания отказалась от дальнейшей разработки проекта, ссылаясь на логистические издержки и неопределенность в отношении государственной финансовой поддержки биомассы.

Улов и хранение углерода

В 2006 году Drax Power Limited, в ответ на консультации с правительством, заявила, что спонсирует исследования по разработке системы улавливания и хранения углерода (CCS), но отметила, что в то время она не была коммерчески жизнеспособной, поскольку ее стоимость сопоставима с затратами на атомную энергетику или морскую ветроэнергетику. 17 июня 2009 года государственный секретарь по энергетике и изменению климата Эд Милибэнд объявил о планах, согласно которым все угольные электростанции Великобритании должны быть оснащены технологией CCS к началу 2020-х годов, иначе они будут закрыты. В 2012 году проект CCS на Drax был включен в шорт-лист для государственного финансирования. В 2013 году проект по улавливанию и хранению углерода White Rose (ранее проект UK OXY CCS) был включен в шорт-лист для схемы CCS правительства Великобритании, а в конце 2013 года был заключен двухлетний контракт FEED (Front End Engineering Design) для проекта CCS. В июне 2014 года Drax участвовала в совместном предприятии с Alstom и BOC для строительства электростанции мощностью 626 МВт, работающей на кислородном сжигании, рядом с существующим комплексом Drax. National Grid одновременно построит трубопровод протяженностью 64 км (40 миль) до побережья Йоркшира для секвестрации. В июле 2014 года проект получил финансирование в размере 300 миллионов евро от Европейской комиссии. В сентябре 2015 года Drax объявила, что не будет делать дальнейших инвестиций в схему CCS после завершения исследования технико-экономической обоснованности, поскольку негативные изменения в государственной поддержке возобновляемых источников энергии сделали проект слишком финансово рискованным, а падение стоимости акций компании из-за той же неопределенности снизило способность Drax привлекать средства. Ожидалось, что Front End Engineering Design будет продолжен компаниями Alstom и BOC, а проект все еще будет размещен на площадке Drax. В конце 2015 года правительство Великобритании отозвало потенциальную финансовую поддержку проектов CCS – до 1 миллиарда фунтов стерлингов, отказавшись от поддержки, обещанной в предвыборном манифесте правящей партии в 2015 году. В результате Ли Хэкетт, генеральный директор Capture Power, заявил, что "[н]айти продолжение в отсутствие существенной государственной поддержки будет сложно". В мае 2018 года Drax объявила о новой пилотной схеме улавливания и хранения углерода, которую она будет реализовывать совместно с компанией C Capture, базирующейся в Лидсе. В рамках этого пилотного проекта основное внимание будет уделено улавливанию углерода после сжигания биомассы, а не угля. Drax инвестирует 400 000 фунтов стерлингов в проект. Компания C Capture является дочерней компанией Департамента химии, созданного в Университете Лидса. Это позволит получать около 500 000 тонн уловленного углерода в день, который можно будет продать для использования в производстве напитков. Пилотная схема была запущена в феврале 2019 года. Улавливание углерода из биомассовых горелок известно как биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода (BECCS).

Конструкция и спецификация

Основные здания выполнены из стального каркаса и имеют металлическую обшивку. Основные элементы – это турбинный зал, котельная, дымовая труба и 12 градирен. Котельная имеет большую высоту, а турбинный зал – значительную длину. Дымовая труба возвышается на большую высоту, с общим диаметром . Размеры дымовой трубы, включая высоту, были определены проектной общей производительностью в 5100 м³/с газов при скорости 26 м/с. Поскольку станция была спроектирована и построена до того, как CEGB взяла на себя обязательства по десульфуризации дымовых газов, были приняты обширные меры для ограничения кислотной коррозии от «сернистого конденсата», а именно облицовка дымоходов фторэластомером и покрытие верхней части наружных поверхностей смесью кислотостойкой плитки и указанным фторэластомером. Срок службы был определен в терминах количества пусков и рабочих «циклов», но с учетом того, что станция будет работать как стандартный генератор базовой нагрузки второго уровня (атомные электростанции – первого уровня) в устоявшейся схеме централизованной государственной электроэнергетической системы, он был сформулирован как «порядка 40 лет». Минимальным требованием являлось обеспечение «полной нагрузки в будние дни в течение 3 месяцев» с доступностью свыше 85%. Ожидалось, что выходные мощности будут составлять от 50 до 100% от полной мощности. Несмотря на это намерение работать в режиме базовой нагрузки, станция была спроектирована с разумной способностью следовать за изменяющейся нагрузкой, позволяя увеличивать или уменьшать мощность на 5% от полной мощности в минуту в диапазоне от 50 до 100% от полной мощности.

Поставка топлива

Основным транспортным маршрутом доставки топлива (первоначально угля) на электростанцию является железнодорожный транспорт по длинному грузовому участку бывшей железной дороги Халл и Барнсли, отходящему от линии Понтефракт на переезде Хенсалл. Используется петлевая схема пути, чтобы вагоны с углем не требовалось переформировать после разгрузки. Применяются составы "кругового движения", позволяющие разгружать вагоны без остановки поезда при прохождении через разгрузочный цех. В среднем осуществляется 35 доставок в день, 6 дней в неделю. Электростанция также имеет причал (см. § Jetty) – импорт через причал прекратился примерно в 1980 году, а в 2004 году причал был протестирован для импорта таллового масла баржами.

Поставки угля до 2021 года

В первоначальном виде станция имела максимальное потенциальное потребление 36 000 тонн угля в день. Этот уголь поступал из смеси отечественных и импортных источников, причем отечественный уголь добывался на шахтах в Йоркшире, Мидлендсе и Шотландии, а импортные поставки – из Австралии, Колумбии, Польши, России и Южной Африки. По состоянию на 2020 год весь уголь закупался за рубежом. Топливо и другие сыпучие грузы поставлялись по 9,6-километровому участку старой железнодорожной линии Халл-Барнсли, ответвляющейся от железнодорожной линии Уэйкфилд-Гул. Железнодорожная инфраструктура включает в себя западный съезд на линии Гул, весовые платформы для определения брутто- и нетто-веса, склады для обработки известняка и гипса, включая здание обработки и диспетчерскую завода FGD, подъездные пути FGD G и H, разгрузку биомассы (путь A), разгрузку угля (пути A, B и C), обходную линию (путь D), нефтеналивной путь (путь E) и погрузку золы (путь F), а также здание разгрузки и диспетчерскую. Когда станция была открыта, большая часть сжигаемого угля поступала с местных угольных шахт в Йоркшире, включая шахты Келлингли, Принц Уэльский, Актон-Холл, Шарлстон, Фрайстон, Аскерн и Бентли. После забастовки шахтеров в середине 1980-х годов к 2006 году все, кроме Келлингли, были закрыты (Келлингли была закрыта в конце 2015 года). Компания UK Coal имела пятилетний контракт на поставку угля с шахт Келлингли, Мальтби и, до ее закрытия в 2007 году, Россингтон. Уголь также поставлялся с шахты Харворт до ее консервации, а также компанией Daw Mill в Уорвикшире. Импортный уголь доставлялся по железной дороге через различные порты. Около 2007 года компания GB Railfreight выиграла контракт на перевозку угля из порта Тайн, в честь чего компания назвала один из своих локомотивов Drax Power Station в 2007 году. DB Cargo UK перевозит уголь из близлежащих портов Халл и Иммингема, а также из терминала Хантерстон на западном побережье Шотландии. В 2021 году все поставки угля на электростанцию Drax и коммерческое производство электроэнергии из угля были прекращены в соответствии с планом по отказу от угля, объявленным в 2020 году, который предусматривает переход Drax на биомассу до установленного срока полного отказа от угля в энергетической системе Великобритании.

Совместное зажигание

Летом 2004 года станция провела испытания по совместному сжиганию биомассы и стала первой электростанцией в Великобритании, использующей древесину в качестве топлива. В ходе первоначального испытания было использовано 14 100 тонн ивы, заготовленной в окрестностях Эггборо. С тех пор использование биомассы на станции продолжается. Биомасса сжигается методом прямого впрыска, минуя дробильные мельницы, и подается непосредственно в котел или топливопровод для увеличения производительности. Станция сжигает широкий спектр биомассы, в основном древесные пеллеты, пеллеты из подсолнечника, оливковую выжимку, скорлупу арахиса и рапсовый жмых. Большая часть поступает из-за рубежа. В 2008 году в Капитолийском парке, Гуль, был построен цех по гранулированию соломы мощностью 100 000 тонн в год, введенный в эксплуатацию в 2009 году. Строительство специализированных объектов для обработки биомассы началось в 2009 году в порту Тайн и на станции Drax.

Новые установки биомассы

В 2000-х годах Drax Group подала заявку на разрешение на строительство новой электростанции мощностью 300 МВт, работающей исключительно на биомассе, к северу от существующей станции. Ожидалось, что завод по производству возобновляемой энергии Ouse будет сжигать 1 400 000 тонн биомассы ежегодно, что позволит сократить выбросы на 1 850 000 тонн, а также создать 850 рабочих мест в период строительства и 150 постоянных рабочих мест после открытия, включая прямые и контрактные позиции. В июле 2009 года планы были представлены в Департамент энергетики и изменения климата для рассмотрения. В случае получения разрешения, строительство планировалось начать в конце 2010 года и завершить в течение трех с половиной лет. Drax также планировала строительство еще двух биомассовых электростанций мощностью 300 МВт в портах Халл и Иммингем. В 2012 году Drax Group отказалась от планов строительства отдельного биомассового завода из-за изменений в государственной поддержке производства энергии из биомассы, которые отдавали предпочтение модернизации существующих мощностей, а не строительству новых. Вместо этого компания переключилась на проект по переоборудованию половины агрегатов на действующем заводе для работы на биомассе.

Полный заряд с биомассой

В сентябре 2012 года Drax Group объявила о переходе на полное сжигание биомассы в трех из шести своих энергоблоков. Первый блок планировалось ввести в эксплуатацию к июню 2013 года, второй – в 2014 году, а третий – к 2017 году; первоначально поставки биомассы были обеспечены для первого блока. Стоимость оценивалась в 700 миллионов фунтов стерлингов (1,13 миллиарда долларов США), включая модификацию мельниц и котлов, а также строительство складских помещений и конвейеров для древесных пеллет. Каждый блок будет потреблять около 2,3 миллиона тонн биомассы в год, что потребует, по оценкам, 7,5 миллиона тонн в 2017 году. Это эквивалентно двум третям всего потребления энергии биомассы в Европе в 2010 году и требует постоянного снабжения лесом. Ожидалось, что основная часть биомассы будет поступать из Северной Америки, хотя часть будет закупаться из местных источников – ивы и мискантуса. Решение Drax Group стало возможным благодаря новой политике правительства Великобритании, вступившей в силу в апреле 2013 года, предусматривающей выдачу 1,0 торгуемых ROC (сертификатов об обязательствах по использованию возобновляемых источников энергии) за каждый мегаватт электроэнергии, произведенной на угольных электростанциях, полностью переведенных на сжигание биомассы; генеральный директор Дороти Томпсон заявила, что компания намерена стать преимущественно производителем энергии на основе биомассы. К апрелю 2013 года финансирование проекта включало 190 миллионов фунтов стерлингов, полученные от продажи акций, 100 миллионов фунтов стерлингов от Prudential/M&G UK Companies Financing Fund, 50 миллионов фунтов стерлингов от UK Green Investment Bank и 75 миллионов фунтов стерлингов от Friends Life (под гарантией HM Treasury), а также кредитную линию в размере 400 миллионов фунтов стерлингов. В 2013 году планировалось построить два завода по гранулированию древесных пеллет мощностью 1 миллион тонн в год каждый в округе Мораус, Луизиана, и Глостер, Миссисипи, которые будут доставляться автомобильным и железнодорожным транспортом в порт Батон-Руж, Луизиана, а затем отправляться в Великобританию на грузовых судах дедвейтом 50 000 тонн. В финансовом отчете за 2013 год Drax объявила о рассмотрении возможности увеличения производственных мощностей по гранулированию пеллет еще на 2 миллиона тонн, вероятно, в США. В 2013 году компания подписала соглашение с Associated British Ports о развитии перевалочных мощностей в портах Халл, Иммингеем и Гримсби; строительство автоматизированных объектов началось в 2013 году, создав мощности в 3 и 1 миллион тонн в год в портах Иммингеем и Халлом соответственно, в дополнение к объекту по переработке биомассы в порту Тайн мощностью 1,4 миллиона тонн в год, построенному в 2009 году. В том же году был представлен новый тип крытого железнодорожного вагона с высокой объемной вместимостью для транспортировки пеллет биомассы низкой плотности, предназначенный для использования Drax в Великобритании; было заказано 200 таких вагонов. На Drax пеллеты будут храниться в куполах и транспортироваться конвейерной системой перед измельчением в пыль. Технологию строительства бетонных куполов предоставили компании E & D Company, PLLC (торгующие под названием Engineering System Solutions, ES2) и Dome Technology LLC. К июлю 2013 года один энергоблок был переоборудован и, по сообщениям, функционировал нормально; к 2013 году переоборудование второго и третьего блоков было запланировано на 2014 год и в течение или до 2016 года соответственно. Второй блок был переоборудован к маю 2014 года, первоначально работая на смеси 85% биомассы и 15% угля из-за ограниченных поставок биомассы. В апреле 2014 года Drax получила субсидию в виде контракта на разницу (CFD) на производство электроэнергии на основе биомассы на другом переоборудованном угольном блоке, однако третий блок, ранее признанный имеющим право на финансирование CFD, был исключен; Drax Group затем оспорила это решение в судебном порядке, первоначально получив решение в свою пользу, которое было отменено в апелляционном суде. В июле 2014 года Высокий суд вынес решение в пользу Drax. В 2014 году на биомассу из США приходилось 82% импорта биомассы в Великобританию (60% от общего объема экспорта древесных пеллет из США), что стало важным фактором в увеличении экспорта биомассы из этой страны на 40% в год; импорт из США составлял 58% от общего объема использования биомассы Drax в 2014 году, а из Канады – 22%. Строительство перевалочного комплекса в Батон-Руж, Луизиана, было завершено к апрелю 2015 года. В середине 2015 года Drax достигла соглашения с Peel Ports о строительстве перевалочного комплекса по импорту биомассы в порту Ливерпуля мощностью 3 миллиона тонн в год, стоимость которого оценивается в 100 миллионов фунтов стерлингов. Этот объект, соединенный с железнодорожной сетью, должен был включать хранилище на 100 000 тонн и строиться компанией Graham Construction. В сентябре 2015 года Drax Group и Infinis начали судебное разбирательство против правительства Великобритании в связи с недостаточным уведомлением об отмене налоговой льготы, связанной с климатом (см. Climate Change Levy) – Drax заявила, что это изменение снизит ее прибыль на 30 миллионов фунтов стерлингов. В феврале 2016 года Высокий суд отклонил этот иск. В декабре 2016 года Европейская комиссия одобрила государственные субсидии Великобритании на переоборудование третьего блока для сжигания биомассы. В декабре 2011 года The Guardian сообщила, что компания намерена инвестировать средства с целью удвоить производство древесных пеллет к 2030 году.

Нефтяной кокс

Станция начала испытания по совместному сжиганию нефтяного кокса (петококса) в одном из своих котлов в июне 2005 года. Для устранения опасений, выбросы постоянно контролировались на протяжении всего периода испытаний, и сжигание петококса не допускалось без работы установки FGD для удаления высокого содержания серы из выбросов. Испытания показали отсутствие значительного негативного воздействия на окружающую среду, и поэтому в конце 2007 года Drax Group подала заявку на переход от режима испытаний к коммерческому сжиганию.

Производство электроэнергии

Уголь подается в один из 30 угольных бункеров, каждый емкостью 1000 тонн. Каждый бункер питает два из 60 угольных дробилок, каждая из которых может измельчать 36 тонн угля в час. На станции установлено шесть котлов Babcock Power, каждый весом 4000 тонн. Каждый из шести котлов подает пар в паровую турбину, состоящую из одной турбины высокого давления (HP), одной турбины среднего давления (IP) и трех турбин низкого давления (LP). Каждая турбина HP генерирует 140 МВт. Отработанный пар от них возвращается в котел и перегревается, затем подается на турбины IP мощностью 250 МВт и, наконец, проходит через турбины LP мощностью 90 МВт. На станции также имеется шесть газовых турбин, обеспечивающих резервное энергоснабжение при авариях или отключениях в национальной энергосети. Их годовая выработка, как правило, невелика и составляет 75 МВт, при этом три агрегата законсервированы и не эксплуатируются, но их можно восстановить. В период с 2007 по 2012 год турбины высокого и низкого давления были заменены компанией Siemens в рамках программы стоимостью 100 миллионов фунтов стерлингов.

Система охлаждения

Вода необходима для тепловой электростанции, нагреваясь для создания пара, вращающего паровые турбины. Вода, используемая в котлах, берется из двух лицензированных скважин на территории станции. После прохождения через турбины вода охлаждается в конденсаторах с использованием воды из близлежащей реки Уз. Вода из реки подается насосной станцией, расположенной к северу от станции. После конденсатора вода охлаждается в одной из градирней естественной тяги, при этом на каждый генератор приходится по две башни. Охлажденная вода затем возвращается в реку. Побочным продуктом процесса является гипс, который производится в количестве 15 000 тонн в неделю. Он используется для производства гипсокартона. Гипс продается исключительно компании British Gypsum и транспортируется по железной дороге на их заводы в Киркби-Тор (на линии Settle-Carlisle), Ист-Лик (на бывшей Главной магистрали Great Central) и иногда в Робертсбридж (на линии Hastings). В 2023 году Drax объявила о полном отказе от использования угля после завершения действия соглашения о зимнем резерве, и заявила о начале процесса вывода из эксплуатации угольной инфраструктуры со станции. Этот процесс начнется с демонтажа установки десульфуризации дымовых газов, построенной в 1990-х годах для удаления 90% серы из выбросов станции.

Использование и утилизация пепла

Пыль израсходованного топлива (PFA) и шлак из печи (FBA) – два побочных продукта сжигания угля. Каждый год станция производит около 1 000 000 тонн PFA и около 220 000 тонн FBA: весь FBA и 85% PFA реализуются. Шлак также используется в других регионах Великобритании. Непроданный PFA по конвейеру направляется на отвал Барлоу, который используется для утилизации и временного хранения. Три конвейера подают материал на отвал, с общей производительностью 750 тонн в час. Гипс, образующийся в процессе FGD, складируется на отвале, если его качество недостаточно для продажи. Отвал был удостоен ряда наград за работу по охране природы. В 2007 году станция произвела 22 160 000 тонн, что сделало ее крупнейшим источником в Великобритании. В период с 2000 по 2007 год произошло чистое увеличение выбросов углекислого газа более чем на 3 000 000 тонн. В 2007 году, стремясь снизить выбросы, Drax Group заключила контракт на 100 миллионов фунтов стерлингов с Siemens Power Generation на замену лопаток паровых турбин в течение четырех лет. Это крупнейшая модернизация паровых турбин, когда-либо проводившаяся в Великобритании, которая повысит эффективность. В сочетании со сжиганием биомассы, это было частью плана по сокращению выбросов на 15% к 2011 году. В годовом отчете Drax за 2013 год сообщалось, что годовые выбросы Drax составили 20 612 000 тонн. Это было незначительное снижение по сравнению с уровнем 2007 года благодаря сжиганию биомассы. Drax присоединилась к Директиве о крупных сжигательных установках (LCPD) и, следовательно, ей разрешено продолжать работу после 2015 года. Использование технологии десульфуризации дымовых газов обеспечивает соблюдение установленных норм по выбросам диоксида серы.

Климатический лагерь (2006)

31 августа 2006 года в протесте против высоких выбросов углекислого газа приняли участие более 600 человек. Координацию осуществляла группа "Лагерь за климатические действия". По сообщениям, для обеспечения безопасности на время протеста были привлечены не менее 3000 сотрудников полиции из 12 сил, чтобы защитить электроснабжение и предотвратить отключение станции протестующими. Тридцать девять человек были арестованы за попытку несанкционированного проникновения на территорию предприятия.

Протест против поездов (2008)

В 8:00 утра 13 июня 2008 года более 30 активистов, выступающих против изменения климата, остановили угольный поезд компании EWS, направлявшийся к станции, замаскировавшись под работников железной дороги – надев сигнальную одежду и размахивая красными флагами. Остановив поезд на мосту через реку Эйр, они взобрались на вагоны, используя опоры моста. Затем они разместили на боку вагона плакат с надписью "Оставьте его в земле" и привязали поезд к мосту, чтобы заблокировать его движение. После этого они высыпали более 20 тонн угля на железнодорожные пути. Протест продолжался весь день, пока полиция ночью не удалила с поезда нескольких активистов. Руководство станции заявило, что протест не повлиял на объемы производства. Координацию акции осуществляла организация Camp for Climate Action.

Забастовка рабочих (2009)

18 июня 2009 года менее 200 подрядчиков бастовали или не вышли на работу в ходе стихийной забастовки, выражая солидарность с работниками нефтеперерабатывающего завода Lindsey в Линкольншире, где 51 сотрудник был уволен, в то время как другой работодатель на той же площадке нанимал новых сотрудников. Представитель компании заявила, что забастовка не повлияла на выработку электроэнергии.

Пожарные пожары в биомассе (2011, 2013)

В октябре 2011 года в хранилище биомассы в порту Тайн произошел пожар, вызванный самовозгоранием. В октябре 2013 года на том же объекте произошел еще один пожар – в башне перегрузки конвейера.