Принципы реорганизации теплофикационных систем энергообъединений РАО «ЕЭС России»

Я. А. Ковылянский, канд. техн. наук, ВНИПИэнергопром

 

За прошедшие 80 лет после начала теплофикации в России в разработке путей ее развития был допущен ряд основополагающих ошибок, таких как искаженное представление, что ТЭЦ существуют, прежде всего, для производства дешевой электроэнергии; ориентация турбостроительных заводов на создание крупных и сверхкрупных турбоагрегатов для ТЭЦ; стремление к созданию мощных теплофикационных систем; гипертрофированное развитие конденсационной электрической мощности городских ТЭЦ в размерах, превышающих городские потребности в электроэнергии; игнорирование положительных свойств турбин с противодавлением; постоянное отставание вводов тепловых сетей и т. д. Перечисленные ошибки усугубляются хроническим недостатком инвестиций, нарастающим физическим и моральным старением энергооборудования и тепловых сетей.

Число аварий и крупных отказов продолжает нарастать. Нельзя не отметить, что, по данным Госстроя России, причины 35% аварий связаны с человеческим фактором: с браком в работе, с расхлябанностью, с низким качеством обслуживания оборудования, с несоблюдением требуемых режимов, норм, инструкций, с недостаточной технической грамотностью персонала и в конечном итоге с отсутствием элементарного порядка на производстве, при строительстве, на монтаже и в эксплуатации.

Все это происходит на фоне повсеместной ведомственной разобщенности отдельных звеньев теплоснабжающих систем: ТЭЦ, магистральных, распределительных, квартальных тепловых сетей, теплоприемников абонентов. Отсюда неувязки, несогласованность технических решений, разновременность восстановительных ремонтов.

Развитие теплофикации в России серьезно отстало от западноевропейских стран. В России теплофикацией охвачен 41% систем централизованного теплоснабжения (СЦТ). По этому показателю Россию опережают 14 европейских стран.

Сфера теплоснабжения в России непривлекательна для бизнеса, поскольку российские теплофикационные системы в настоящее время технически, организационно и юридически не готовы к работе в условиях рынка.

Загрузка ТЭЦ энергообъединений РАО «ЕЭС России» продолжает падать. Ряд теплофикационных систем сейчас стоят на грани конкурентоспособности на рынке тепловой энергии, поскольку цена отпускаемого от них тепла выше, чем от местных теплогенераторов и котельных.

В целом по сравнению с 1990 годом теплопотребление снизилось:

- России в целом – на 13–22%;

- ТЭЦ РАО «ЕЭС России» – на 34%;

- ТЭЦ промышленных – на 17%.

Цифры примерные, т. к. учет в России оставляет желать лучшего. Например, в Приморском крае число источников тепла по Госкомстату – 816, по Госэнергонадзору – 3 666.

Рисунок 1. Причины аварий в тепловых сетях России

Что даст реорганизация?

Целью реорганизации теплоснабжающего хозяйства является формирование финансово устойчивых акционерных обществ, готовых конкурировать между собой на городских рынках тепла и услуг и способных привлекать инвестиции для своего развития.

Реорганизация в целом:

- создаст условия для привлечения не только крупных, но и небольших капиталов в теплоснабжающее хозяйство;

- позволит предложить инвесторам серию инвестиционно привлекательных проектов, реализовать программы модернизации, реконструкции, техперевооружения и внедрения новых технологий;

- объединит и усилит вспомогательные службы текущего обслуживания абонентов, позволит синхронизировать предсезонные и аварийно-восстановительные ремонты.

- обеспечит прибыльность и надежную монетаризацию расчетов.

Основополагающий принцип реорганизации – это юридическое слияние в едином акционерном обществе всех звеньев каждой отдельно взятой СЦТ: источников тепла (базовых и пиковых), тепловых сетей (магистральных, распределительных и квартальных), тепловых пунктов всех назначений и приемников тепла потребителей.

Построенная по такому принципу модель реорганизации теплоснабжающего хозяйства способна гарантированно обеспечить потребителям надежное и качественное теплоснабжение, но ее реализация в каждом конкретном случае потребует значительной подготовительной и разъяснительной работы, подкрепленной доказательной аргументацией как для энергообъединений, так и муниципалитетов. А в конечном итоге – для инвесторов.

Переходный период может быть достаточно длительным. В этот период допустимы модели, построенные на принципе оперативного слияния звеньев каждой отдельно взятой СЦТ. Отдельные самостоятельные акционерные общества будут входить в состав АО СЦТ и взаимодействовать на договорных началах с подчинением в тепловых и электрических режимах главному диспетчеру, но не объеденению диспетчерского управления, а теплоснабжающей системы.

Все действующие СЦТ можно разделить на три группы моделей:

I группа – СЦТ, в составе которой действуют несколько ТЭЦ (ТЭС) энергообъединений РАО «ЕЭС России» и организована их совместная работа на общие тепловые сети. К такой системе могут подключаться на юридической или оперативной основе промышленные и муниципальные ТЭЦ и котельные;

II группа – СЦТ, в составе которой основным источником тепла является одна ТЭЦ (ТЭС);

III группа – СЦТ, в составе которой основными источниками тепла в настоящее время являются котельные.

Рисунок 2. Теплоисточники, тепловые и электрические сети, юридически объединенные в одно акционерное общество

Этапы реорганизации

1. Первый этап – организация АО СЦТ. Выбор модели следует вести АО-энерго совместно с муниципалитетами и специализированной проектной организацией путем сопоставления экономических, технических и финансовых возможностей реализации в конкретных условиях рассматриваемой теплофикационной системы.

Далее нужно решить, останется ли система в структуре АО-энерго или будет передана муниципалитету.

Повышенное внимание следует уделить действующим в структуре энергосистем РАО «ЕЭС России» малоэкономичным ТЭЦ относительно небольшой мощности, учитывая, что такие ТЭЦ, лишенные электрической части, как правило, уступают по эффективности обычным городским котельным.

Объективным критерием в этом случае может быть только применение интегрированных показателей себестоимости всех видов энергопродукции, надежности при общесистемном подходе к оценке социальных и экологических последствий от принятия решения.

2. Второй этап – квалифицированный анализ рынка сбыта, основанный на рыночных критериях:

- действительное положение, сопоставимость действующих и немедленно предлагаемых цен на тепло, горячую воду и электроэнергию;

- ответственные заявки абонентов об ожидаемом росте тепловых нагрузок, перспективные предлагаемые цены;

- оптимальный радиус возможного охвата абонентов данной теплоснабжающей системой.

3. Третий этап – оценка состояния действующей теплоснабжающей системы путем:

– проведения детального обследования финансового и технического состояния всех звеньев системы;

– обследования источников тепла и тепловых сетей;

– выполнения технического аудита системы на основе проведенных обследований по методике ВНИПИэнергопрома, утвержденной РАО «ЕЭС России».

Главные задачи технического аудита заключаются в следующем:

- оценка организационного, технического и экономического уровня работоспособности системы, ее подготовленности к рыночной реорганизации;

- определение существующего уровня надежности (безотказности, готовности, живучести) системы;

- разработка плана реализации очевидных первоочередных мероприятий по модернизации и реконструкции системы, приведению ее к нормативной готовности.

4. Четвертый этап – модернизация и реконструкция системы с целью максимально возможного повышения ее эффективности и соответствия требованиям нового СНиП 41-01-2003 исходя из окупаемости 1–2 года, в том числе:

– внедрения в строительство и ремонты теплопроводов в пенополимерминеральной изоляции. Сокращение затрат на 60% (материалы и изготовление);

– сокращения объемов перекладок при плановых восстановительных ремонтах на основе результатов комплексной инженерной диагностики и исключения затрат на ненужные вскрытия и перекладки теплопроводов, находящихся в удовлетворительном состоянии;

– массовой установки теплосчетчиков в ИТП абонентов и использования высвобождающихся резервов тепловой мощности для подключения новых потребителей (не менее чем на 15%);

– оптимизации гидравлических и тепловых режимов, внедрения графиков регулирования по совмещенной нагрузке отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, учета в открытых системах теплоснабжения суточных колебаний расходов сетевой воды в системе и т. п. Сокращение теплопотребления на 10%.

5. Пятый этап – организация совместной работы нескольких источников тепла на единые тепловые сети с учетом индивидуальностей каждого источника тепла в среднесрочной перспективе. Завершение реорганизации на основе слияния всех звеньев в едином технологическом процессе производства, транспорта и потребления тепла. Разработка и подготовка к реализации наиболее перспективных направлений совершенствования СЦТ.

Этап окупается за счет использования образовавшихся резервов установленной тепловой мощности источника тепла для подключения новых потребителей.

6. Шестой этап – техническое перевооружение СЦТ на базе внедрения высокоэффективных передовых технологий и нового оборудования путем разработки и реализации инвестиционно привлекательных для бизнеса проектов для каждого нового АО СЦТ с целью привлечения в теплофикационное хозяйство капиталов в первую очередь в следующих направлениях:

- первое направление – проекты, связанные с общим повышением уровней энергосбережения и энергоиспользования, включая сокращение объемов сжигания природного газа и более глубокого использования заключенной в нем энергии;

- второе направление – проекты, конкретно связанные с повышением прибыльности энергопроизводства в СЦТ путем освоения новых энергосберегающих технологий, новых типов энергоисточников – малых ТЭЦ;

- третье направление – проекты, связанные с повышением эффективности тепловых сетей за счет повышения безотказности, готовности и живучести, а также устранения сверхнормативных тепловых потерь и внедрения более эффективных конструкций теплопроводов.

Проекты, связанные с техническим перевооружением и реконструкцией действующих СЦТ

При этом прежде чем приступить к проекту обновления действующих систем, следует проверить целесообразность их дальнейшего функционирования в существующем виде.

Как показывает проектная и эксплуатационная практика, крупные системы от отдельных источников тепла экономично объединять общей транспортной системой с единым диспетчерским пунктом для совместной работы (создавая АО ТС + АО ИТ). Возможность взаимного резервирования источников тепла позволяет наличное резервное энергооборудование использовать в качестве основного с подключением дополнительного числа новых потребителей.

В некоторых крупных городах тепловые сети теплофикационной системы превысили оптимальный радиус и протяженность. Готовность, вероятность безотказной работы уже не отвечают минимальному нормативному уровню. Их эксплуатация, техническое перевооружение и ремонт требуют неоправданно больших затрат. Такие системы, наоборот, целесообразно разукрупнять, что может повлечь за собой необходимость создания новых малых ТЭЦ.

Гидравлический и тепловой режим теплофикационных систем с развитием автоматизации все в большей мере будет подчиняться требованиям индивидуального потребителя, желающего, как правило, по мере повышения стоимости тепла экономить расходы на оплату тепловой энергии за счет максимального энергосбережения, сокращения тепловых потерь и внедрения экономичных режимов регулирования температуры внутри помещений. В связи с этим предстоит нелегкий переход от качественного (или качественно-количественного) регулирования к количественно-качественному (или количественному).

Приоритетная роль регулятора постепенно должна перейти от энергоисточника к потребителю. Потребуется пересмотреть функции и характеристики установленного насосного и бойлерного оборудования на энергоисточниках и в тепловых пунктах, основной задачей которых в автоматизированных системах становится удержание гидравлических и тепловых режимов в заданных пределах с точки зрения надежности, безопасности и качества теплоснабжения.

В системах централизованного теплоснабжения городов, учитывая преимущества совместной работы источников тепла, установка резервного оборудования должна стать исключением. В каждой такой СЦТ будет просматриваться принцип общего транспортного «кольца» с единой ранжировкой по экономичности включения в работу энергооборудования всех источников тепла.

ВНИПИэнергопром выполнил концепции технического перевооружения почти для 150 действующих ТЭЦ России. Реализация концепций позволит привести в порядок значительную часть теплофикационного хозяйства АО-энерго.

Проекты, связанные с освоением малых ТЭЦ

Целесообразно рассмотреть вопрос о вытеснении морально и физически стареющих городских котельных новыми полностью автоматизированными модульными малыми ТЭЦ.

Длительное использование в СССР и за рубежом турбин малой мощности показало их высокую надежность (коэффициент готовности 0,995) при минимальном количестве обслуживающего персонала. Кроме того, применение малых ТЭЦ имеет следующие преимущества:

- сохраняются все выгоды от теплофикации при значительно меньших капиталовложениях по сравнению с мощными ТЭЦ.

В целом снижение стоимости строительства при равной установленной тепловой мощности достигает 35–55%;

- уменьшаются трудозатраты при строительстве за счет перехода к крупноблочной заводской поставке и монтажу на уровне блоков «котел», «турбогенератор»;

- снижается срок окупаемости капиталовложений и ввода теплофикационных систем в действие;

- снижаются расходы топлива на городских малых ТЭЦ за счет исключения производства электроэнергии по конденсационному циклу.

Эффективно сооружение малых ТЭЦ в городах вместо намечаемых к сооружению крупных котельных мощностью более 100 Гкал/ч.

Учитывая экономическую целесообразность расширения рынка сбыта тепловой энергии за счет строительства малых ТЭЦ, ВНИПИэнергопром разрабатывает серии модулей:

- 2х(Е-100-40ГМ+Р-6-35+Е-160-14ГМ);

- 2х(Е-100-40ГМ+Р-12-35)+Е-160-14ГМ;

- 2х(Е-160-40ГМ+Р-6-35+Е-160-14ГМ);

- 2х(Е-160-40ГМ+Р-12-35)+Е-160-14ГМ;

- 2х(ГТУ-16+КВГМ-100);

- 2х(ГТУ-25+КВГМ-180).

Проекты, связанные с повышением эффективности тепловых сетей

Накопленный в России опыт позволяет остановить внимание инвесторов на трех конструкциях теплопроводов заводского изготовления для бесканальных прокладок, которые удовлетворяют требованиям надежности и качества теплоснабжения:

- теплопровод в пенополимерминеральной теплоизоляции. Применим при постоянной температуре теплоносителя до 150°C;

- теплопровод в армопенобетонной теплоизоляции. Применим при постоянной температуре теплоносителя до 180°C;

- теплопровод в пенополиуретановой теплоизоляции и полиэтиленовой толстостенной оболочке применим при температуре теплоносителя 110–130°C только при наличии сигнальной системы контроля за увлажнением теплоизоляции и немедленной замены увлажненных участков новыми.

Для прокладки тепловых сетей в каналах может быть рекомендованы теплопроводы из чугунных труб с шаровидным графитом, изолированные жесткими полуцилиндрами заводского изготовления, например, из минераловатных матов.

Энергосбережение

С переходом к рыночной экономике, оставаясь важным звеном государственной стратегической политики, энергосбережение становится актуальным средством повышения устойчивости в конкурентной борьбе за рынки сбыта тепловой энергии:

- на источниках тепла – за счет внедрения новых энергосберегающих технологий, в первую очередь, газотурбинных и парогазовых;

- в тепловых сетях – за счет снижения сверхнормативных тепловых потерь при транспорте тепла и сокращения числа аварий с потерей тепла;

-в теплофикационных системах в целом – за счет внедрения оптимальных энергосберегающих режимов работы и регулирования, повышения уровней готовности и безотказности.