Повышение энергоэффективности в системах теплоснабжения
Часть II. Потенциал и мероприятия энергосбережения в системах теплоснабжения

И. А. Башмаков, исполнительный директор Центра по эффективному использованию энергии (ЦЭНЭФ)

Технический потенциал повышения эффективности использования и транспортировки тепловой энергии в России оценен в 840 млн Гкал, или 58 % от потребления энергии, производимой в централизованных системах теплоснабжения.

Основная часть этого потенциала – повышение эффективности использования тепловой энергии в зданиях (460 млн Гкал) и в промышленности (160 млн Гкал). Только ликвидация небаланса между спросом и предложением тепла для зданий за счет автоматизации процессов теплоснабжения позволит снизить потребность в тепловой энергии для отопления зданий не менее чем на 130 млн Гкал. Косвенный потенциал снижения потребности в топливе на производство тепловой энергии и требуемой для ее производства и транспорта электрической энергии равен 166 млн т. у. т., в том числе около 110 млн т. у. т. (т. е. без малого 100 млрд м³) природного газа.

Потенциал повышения энергетической эффективности производства тепла на котельных оценивается в 15 млн т. у. т., или 8,4 % от уровня потребления в 2005 году.

Наибольший потенциал определяется на промышленных котельных. Приблизительно на 90 % технический потенциал является экономически эффективным, а на 30–87 % – привлекательным для субъектов рынка.

На многих мелких котельных удельные расходы топлива существенно выше нормативных, а на отдельных котельных достигают уровня 500 кг. у. т./Гкал.

Удельные расходы в большой степени зависят от вида топлива (самые низкие удельные расходы в котельных, работающих на газе), единичной мощности и состояния оборудования котельных. Выборочная диагностика муниципальных систем теплоснабжения показала, что 64 % муниципальных котельных имеют КПД ниже 80 %, 27 % – ниже 60 %, а 13 % – даже ниже 40 %. Заявленные КПД котлов, работающих на природном газе, варьируют в пределах 70–93 %; на нефти и нефтепродуктах – 65–90 %, на угле – 60–80 %, на дровах – 30–65 %. Однако даже для котельных, работающих на газе, КПД часто не превышает 80 %. Там, где используются самодельные котлы, устаревшие или неэффективные марки котлов типа «Энергия» или КЕ, где топливо (дизельное или уголь) используется нецелевым образом, КПД котельных даже на газе составляет только 40–50 %, на нефти – 30–40 %, а на угле – даже 13 %. В то же время есть примеры высокоэффективной эксплуатации котельного оборудования.

Основные причины того, что фактический КПД котельных ниже регламентного, заключаются в следующем: низкое качество теплоносителя; нарушение качества топлива (нефтяные котлы); устаревшее оборудование и нарушение дисциплины его ремонтов (или недостаточные ремонты); применение непрофильной автоматики. Иногда в качестве новых устанавливаются морально устаревшие низкоэффективные котлы. Существуют значительные возможности повышения КПД отдельных котельных как за счет модернизации оборудования, так и за счет повышения эффективности эксплуатации имеющегося оборудования.

Важнейшей задачей реконструкции и развития систем теплоснабжения является тиражирование накопленного опыта и более широкое использование новейших технологий, позволяющих повысить надежность и эффективность производства тепловой энергии на котельных.

Удельный расход электроэнергии на выработку и транспорт теплоты для большинства котельных существенно превышает нормативные значения.

В среднем по России этот показатель вырос с 12,4 кВт•ч/Гкал (2000 год) до 26 кВт•ч/Гкал. Для 60 % котельных он даже превышает максимальное нормативное значение для систем теплоснабжения с малой нагрузкой – 35 кВт•ч/Гкал (рис. 1). Особенно важно отметить, что высокие удельные расходы электроэнергии характерны для многих населенных пунктов, где очень дорогая электроэнергия вырабатывается на ДЭС, что ставит затраты на электроэнергию (20–25 %) на первое место в структуре затрат предприятий теплоснабжения. В Финляндии среднее значение этой величины равно 7 кВт•ч/Гкал, а для систем с присоединенной нагрузкой не более 4 Гкал/ч оно не превышает в среднем 9 кВт•ч/Гкал. Высокая степень износа оборудования и плохое качество эксплуатации также приводят к избыточному электропотреблению систем теплоснабжения (см. рис. 1). Модернизация насосов на котельных приведет к экономии 13 млн кВт•ч, или 1,12 млн тнэ.

Рисунок 1. Распределение 175 котельных по удельным расходам электроэнергии

Фактические потери в 70 % систем теплоснабжения (преимущественно в мелких) составляют 20–60 %.

Во многих европейских странах с хорошо развитыми системами теплоснабжения потери в сетях составляют 2–10 %.

Высокий уровень потерь в России определяется как избыточной централизацией многих систем теплоснабжения, так и плохим состоянием тепловых сетей и низким качеством их обслуживания (рис. 2). Износ тепловых сетей составляет по отдельным муниципальным образованиям и поселениям от 30 до 87 %.

Рисунок 2. Распределение 230 российских систем теплоснабжения по уровню потерь в тепловых сетях

Потенциал снижения тепловых потерь был оценен в 173 млн Гкал с учетом различных диаметров и сроков службы трубопроводов. Большая часть этого потенциала (170 млн Гкал) является экономически эффективной по экономико-инвестиционным критериям, а 159 млн Гкал – по рыночно-инвестиционным критериям (при ценах на топливо 2007 года) и 166 млн Гкал – при ожидаемых ценах 2010 года.

Плотность тепловой нагрузки 70 % российских систем теплоснабжения находится за пределами зоны высокой эффективности централизованного теплоснабжения и даже за пределами зоны предельной эффективности.

В системах с низкими плотностями даже нормативные потери в сетях превышают 15–20 %. Низкое качество их эксплуатации приводит к повышенному уровню потерь по сравнению с нормативными еще на 5–35 %. При оценке итогового потенциала снижения потерь в сетях сначала учитывалось снижение потребности в тепле за счет реализации потенциала повышения эффективности его использования у конечных потребителей, а затем принималось допущение, что для оставшейся части тепла технически возможно снизить потери в сетях до 4–5 %. В итоге интегральный потенциал снижения потерь в сетях получается равным 212,5 млн Гкал.

За последние годы в России накоплен значительный опыт повышения эффективности работы систем теплоснабжения с использованием новейших технологий, который нужно максимально тиражировать.

Основные мероприятия программ развития и модернизации тепловых сетей можно разбить на пять укрупненных групп:

1. Проведение обследования объектов теплоснабжения;

2. Строительство новых источников тепловой энергии;

3. Модернизация и реконструкция ТЭЦ, котельных, тепловых сетей и ЦТП;

4. Строительство тепловых сетей;

5. Внедрение ресурсосберегающих технологий.

Для максимизации эффекта программ их следует реализовать в комплексе с модернизацией системы теплозащиты жилых и общественных зданий, совершенствованием их инженерных систем, мерами по утеплению квартир, оснащению их приборами учета и эффективной водоразборной арматурой.

Целевые индикаторы повышения энергоэффективности в системах теплоснабжения

Система целевых индикаторов повышения эффективности в жилищной сфере может выглядеть, как это показано в таблице, а со временем стать более развитой. Частными индикаторами могут быть показатели, часть из которых уже сейчас наблюдается статистикой, но точность оценки которых требует повышения:

• имеющийся резерв мощности;
• относительная материальная характеристика;
• доля ТЭЦ и других когенерационных источников в выработке тепла;
• удельное потребление электроэнергии в системах транспорта тепла;
• подпитка в системах централизованного теплоснабжения;
• доля тепловых источников, оснащенных приборами учета топлива и тепла;
• доля ЦТП, оснащенных приборами учета топлива и тепла;
• доля тепловой энергии, отпускаемой по приборам учета;
• число когенерационных источников на котельных и производство электрической энергии на них.

Требования по повышению энергоэффективности в составе программ комплексного развития коммунального хозяйства

Важным рычагом повышения эффективности работы российских систем теплоснабжения может стать требование ко всем программам комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры муниципального образования по содержанию раздела «План энергосбережения и повышения энергетической эффективности муниципального образования», в котором должны быть определены целевые показатели энергоэффективности.

Эти программы разрабатываются муниципальными образованиями в соответствии с Федеральным законом от 22.12.2004 года № 210-ФЗ «Об основах регулирования тарифов организаций коммунального комплекса». В них необходимо задавать муниципальные стандарты предоставления услуг теплоснабжения – систему показателей, характеризующих параметры сбалансированности структуры системы теплоснабжения, ее надежности, энергетической и экономической эффективности, качества услуги и качества работы с абонентами, доступность услуг и соответствие их стоимости показателям платежеспособности основных групп потребителей.

Логика разработки комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры муниципального образования базируется на необходимости достижения целевых уровней стандартов качества предоставления услуг теплоснабжения (индикаторов, ключевых показателей) при соблюдении ограничений по платежной способности потребителей.

В качестве целевых ориентиров на 2030 год можно предложить следующие:

• повысить эффективность производства тепла до 95 %;
• снизить потери в магистральных тепловых сетях до 3 %;
• уменьшить потери в распределительных тепловых сетях и системах горячего водоснабжения до 3 %;
• сократить расход теплоносителя на подпитку до 0,5 объемов системы теплоснабжения в год;
• осуществить приборный коммерческий учет всего топлива, используемого для производства тепловой энергии, и всего тепла, закупаемого со стороны;
• обеспечить снижение потерь тепла от небаланса спроса и предложения до минимума за счет внедрения средств автоматизации, диспетчеризации и регулирования;
• повысить нормативные требования к эффективности использования тепловой энергии на цели отопления во вновь строящихся зданиях до 30 ккал/м²/°С•сут.;
• организовать службу по утеплению квартир, подъездов, а также бюджетных организаций, имеющих контракты на обеспечение услуг теплового комфорта.

Базовые принципы разработки программ комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры муниципального образования должны быть следующими:

• четкая формулировка целевых качественных и количественных заданий программы развития теплоснабжения страны, региона, муниципальных образований и отдельных типов систем теплоснабжения (целевых параметров сбалансированности систем теплоснабжения, качества, надежности, эффективности и доступности услуг теплоснабжения) на перспективу до 2030 года, которые затем становятся основой для мониторинга ее реализации² [1, 2];
• анализ достижимости установленных целевых заданий по цепочке «индикаторы – параметры – мероприятия – проекты – программы – инвестиции – экономическая доступность» и последовательности реализации мероприятий;
• координация программ по отдельным элементам системы теплоснабжения, а также системам топливо-, водо- и электроснабжения и политики ценообразования на них для обеспечения возможности технического, топливного и тарифного маневра;
• обеспечение баланса потребностей и экономических возможностей. Целевые установки должны соответствовать способности потребителей рано (при использовании инвестиционной составляющей) или поздно (при привлечении кредитов или лизинга) оплатить стоимость реализации мероприятий;
• рост гибкости системы тарифообразования и перенесение акцента с контроля за динамикой тарифов на контроль экономической доступности услуг теплоснабжения (за соответствием начисленных сумм потребителям услуг теплоснабжения их платежной способности);
• развитие систем теплоснабжения за счет взимания платы с застройщиков за подключение к коммунальным сетям для снижения инвестиционной нагрузки в тарифе для уже подключенных абонентов. Дифференциация платы за подключение в зависимости от присоединяемой нагрузки, удаленности объекта от точки подключения к сети, наличия резервов мощности на источниках и сетях.

Реализация данных принципов позволяет обеспечить развитие и модернизацию систем теплоснабжения не выходя за пределы экономической доступности услуг теплоснабжения.

Основные мероприятия и механизмы реализации энергосбережения

Необходима подготовка «меню технических и управленческих решений» по модернизации и реформированию систем теплоснабжения.

Российские системы теплоснабжения очень сильно различаются, поэтому проводить в них преобразования нужно с учетом этой специфики. Важными направлениями реформирования рынков теплоснабжения в целях повышения их энергетической эффективности являются следующие:

1. Формирование перспективных муниципальных энергетических планов и схем теплоснабжения, включая определение рациональной степени централизации отдельных зон теплоснабжения, резервирования мощности и направлений изменения топливного баланса систем теплоснабжения населенных пунктов. Важнейшим направлением реализации программы реконструкции и развития систем теплоснабжения должны стать:

• инвентаризация и уточнение баланса нагрузок потребителей и мощностей источников;
• консервация или демонтаж избыточных мощностей;
• модернизация централизованных систем теплоснабжения с высокой плотностью тепловой нагрузки;
• частичная децентрализация систем, находящихся в зоне предельной эффективности централизованного теплоснабжения;
• полная децентрализация многих локальных систем теплоснабжения с очень низкой плотностью тепловой нагрузки.

2. Разработка типовых моделей рынка теплоснабжения, изменение институциональной структуры и системы договорных отношений участников рынка в рамках выбранной муниципалитетом модели, максимальное внедрение механизмов конкуренции на рынках тепла.

3. Изменение принципов управления системами теплоснабжения за счет изменения подхода к планированию (зонирование и индикативное планирование) и тарифообразованию, введение и отслеживание выполнения требований муниципальных стандартов предоставления услуг теплоснабжения и изменение схемы дотирования теплоснабжения.

4. Изменение схемы организации населения как конечного покупателя тепловой энергии и развитие энергосервисного бизнеса. Выделение двух видов услуг теплоснабжения – обеспечение ресурсами тепла и теплового комфорта: температуры, влажности, бесперебойного функционирования водоразборных приборов и др.

5. Формирование источника покрытия привлекаемых инвестиций на модернизацию элементов системы теплоснабжения и повышение энергетической эффективности зданий преимущественно за счет экономии при обеспечении параметров комфорта и соблюдении требований муниципальных стандартов предоставления услуг теплоснабжения.

6. Переход к расчетам за реально потребленную тепловую энергию и уточнение на этой основе нормативов их потребления для потребителей, не обеспеченных приборами учета.

7. Изменение принципов менеджмента муниципальных систем теплоснабжения за счет акционирования муниципальных предприятий теплоснабжения и активного привлечения в качестве операторов частных компаний, организаций сервисного обслуживания систем теплоснабжения в сельской местности.

8. Совершенствование тарифообразования. Введение сезонных тарифов на тепло для стимулирования производства летом тепловой энергии на ТЭЦ. Ликвидация перекрестного субсидирования. Переход от тарифообразования на основе принципа «затраты плюс» к определению устойчивых предельных уровней тарифов, корректируемых по установленной «формуле цены», и к формированию «тарифного меню» на тепловую энергию для конечных потребителей.

9. Создание интеллектуальных систем теплоснабжения за счет развития автоматизации технологических процессов выработки, транспорта и распределения энергоресурсов в соответствии с требованиями потребителя и обеспечением надежности и качества услуги; дистанционного контроля и управления технологическими процессами на распределенных по территории города коммунальных объектах; информатизации всех процессов, составляющих бизнес теплоснабжения.

Рычагами государственного управления процессом теплоснабжения становятся:

• определение форматов и процедур утверждения перспективных муниципальных энергетических планов и схем теплоснабжения;
• определение минимальных уровней стандартов качества, надежности и эффективности предоставления услуг теплоснабжения, мониторинг соблюдения этих стандартов и определение правил наложения штрафных санкций за нарушение их требований в договорах на аренду муниципальной инженерной инфраструктуры теплоснабжения;
• определение правил формирования верхнего предельного тарифа и «формулы цены» на тепловую энергию, а также определение устойчивых предельных тарифов на производство и передачу тепловой энергии, корректируемых по установленной «формуле цены», и формирование «тарифного меню» на тепловую энергию для конечных потребителей;
• определение правил подключения независимых производителей и новых потребителей тепловой энергии к единой тепловой сети;
• введение схемы бюджетных дотаций на компенсацию разрыва в уровнях эффективности производства и транспорта тепловой энергии и в уровнях платежной способности;
• увязка процедур выделения бюджетных капитальных вложений со снижением разрыва в уровнях эффективности производства и транспорта тепловой энергии.

Ключевыми вопросами регулирования отношений муниципалитетов с операторами рынка теплоснабжения являются:

• программы комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры и муниципальные энергетические планы с зонированием территории по уровню централизации теплоснабжения;
• конкретные значения муниципальных стандартов предоставления услуг теплоснабжения в договорах на привлечение операторов системы теплоснабжения и технических заданиях на разработку инвестиционных программ, по которым будет осуществляться мониторинг их деятельности;
• сроки и условия договоров аренды, включая уровень арендных платежей за пользование муниципальным имуществом и «меню договоров» для различных схем привлечения компаний в качестве операторов рынка теплоснабжения или отдельных его фрагментов;
• определение способов и источников финансирования мер по развитию и модернизации систем теплоснабжения, а также процедур и способов возмещения этих затрат;
• определение нормативов потребления для покупателей, не имеющих приборов учета;
• внедрение новых схем взимания платежей (биллинга) и организация взаимодействия с конечными потребителями – энергосервисный бизнес; разработка правил работы биллинговых и энергосервисных компаний.

Литература

1. Башмаков И. Муниципальные стандарты предоставления коммунальных услуг [Текст] / И. Башмаков // Реформа ЖКХ. – 2005. – № 3.

2. Башмаков И. Муниципальное энергетическое планирование [Текст] / И. Башмаков, В. Папушкин // Энергосбережение. – 2004. – № 3.

¹ Читайте в журнале «Энергосбережение». – 2010. – № 2. – С. 46–51.

² Данный принцип, предложенный ЦЭНЭФ, нашел отражение в трех приказах Министерства регионального развития РФ: № 99 от 11.10.2007 года «Методические рекомендации по разработке инвестиционных программ организаций коммунального комплекса», № 100 от 11.10.2007 года «Методические рекомендации по подготовке технических заданий по разработке инвестиционных программ организаций коммунального комплекса» и № 101 от 11.10.2007 года «Методические рекомендации по разработке производственных программ организаций коммунального комплекса».