География тепловой электроэнергетики России

       Суммарная установленная электрическая мощность теплофикационных турбин превышает 20 млн. кВт, что с учетом конденсационных турбоагрегатов позволило выработать более 180 млрд. кВт ч. электроэнергии. Установленная мощность ТЭС колеблется от единиц до 600-800  Мвт, из них почти 97% мощностей ТЭС принадлежат РОСЭНЕРГО, расход условного топлива на которых в среднем составляет 319 г/(кВт ч.) и 42,2 кг/Дж. Однако более трети оборудования ТЭС имеют параметры острого пара менее 9,0 МПА, что резко снижает эффективность теплофикации, а срок их эксплуатации близок к предельному или превышает его.

       Основные  недостатки в развитии теплового  хозяйства Сибири во многом объясняются  отсутствием государственной политики и четкого руководства развитием  теплоснабжающих систем, в результате чего: продолжается стихийное строительство мелких неэкономичных промышленных и отопительных котельных, связанное с отставанием ввода мощностей на ТЭС и прокладки тепловых сетей; не достигается необходимый уровень демонтажа и обновления оборудования малоэкономичных ТЭЦ, что приводит к увеличению затрат и времени на его ремонт, а также снижению надежности работы оборудования и систем теплоснабжения в целом; конденсационная выработка энергии на ТЭЦ, оборудованных турбинами на параметры острого пара менее 9,0 МПа, снижает эффективность телофикации, что особенно имело место при недовыработке электроэнергии на ГЭС в маловодные годы, техническая оснащенность систем теплоснабжения и технические решения при строительстве тепловых сетей осталась на уровне 60-х годов, в то время как резко увеличились радиусы теплоснабжения и произошел переход на новые типоразмеры диаметров труб.

       ОСНОВНЫЕ  ПРИНЦИПЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО  ХОЗЯЙСТВА В СИБИРИ

       Разработка  концепции  развития ТХ в Сибири в сущ. условиях и с учетом требований представляет сложную проблему, связанную с характером ориентации экономики, динамикой развития нар. хоз-ва и инерционности энергетики в целом. Тем не менее, в качестве основных принципов формирования систем теплоснабжения должны быть выбраны - надежность теплоснабжения, экологическую приемлемость и экономичность вариантов. Для реализации этих принципов необходимо применение соответствующей методической базы и комплекса технических .мероприятий. Так, надежность теплоснабжения может быть достигнута путем:

       - учета в схемах теплоснабжения количественных показателей надежности и степени резервирования, исходя из допустимой частоты и уровня пониженного теплоснабжения на период ликвидации аварий (дифференцированных по климатическим параметрам и особенностям потребителей);

       - внедрения в практику проектирования регионального кольцевания и блочного построения тепловых сетей, конструкций и способов прокладки, обеспечивающих нормативные сроки службы трубопроводов, многоступенчатых схем управления и автоматики;

       - расширения роли средних и мелких ТЭС как источников, обеспечивающих надежное теплоснабжение средних и мелких городов и повышающих надежность электроснабжения в территориально протяженных энергосистемах СИБИРИ.

       Для обеспечения экологических требований прежде всего необходимы:

       - обязательный учет экологических показателей при выборе оборудования и разработке схем теплоснабжения;

       - вовлечение газа в топливный баланс региона, особенно для производства тепла в котельных;

       - перевод в режим котельных действующих городских ТЭЦ с параметрами пара менее 4,0 МПа и выполнение требований по выбросам с учетом фоновых загрязнений;

       - вынесение крупных источников, в том числе и котельных, за пределы городской застройки, уменьшение в крупных городах величины энергетической нагрузки новых угольных ТЭЦ с традиционным составом оборудования и целенаправленное строительство отопительных котельных с системами очистки дымовых газов:

       - внедрение новых технологий преобразования топлива и, в первую очередь, конденционных отопительных котлов, газотурбинных и парогазовых установок, котлов с кипящим слоем.

       Обеспечение экономичности вариантов теплоснабжения возможно различными способами: от пересмотра и оптимизации схем и параметров до внедрения новых термодиамических циклов и технологий.

       ПЕРСПЕКТИВНЫЕ УРОВНИ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ.

       Теплопотребление  по России в целом и отдельно по экономическим регионам на перспективу до 1995-2010 гг. существенно зависит от принимаемых стратегий развития экономики и темпов входа в рыночную систему. Анализ вариантов теплопотребления, предложенных различными организациями (ВНИИКТЭП, ИнЭИ, ВНИПИЭнергопром, СЭИ СО РАН, ВГПИ НИИ "Энергосетьпроект" и др.), показывает, что среди них можно выделить три основных.

       - с глубоким падением экономики  до 1995 г. и замедленным выходом из кризиса 2000-2005 гг. (вариант1)

       - с уменьшением развития экономики при достаточно быстрых сроках стабилизации и выходом из кризиса до 1995 г. (вариант 2)

       - с развитием энергетики, близким к предполагаемому в схеме развитом отрасли "Электроэнергетика", выполненной в 1991 г. (варинт 3). . Информация по тепловым нагрузкам и структуре пром-ти и ЖКХ отдельных крупных городов, определенная в схемах теплоснабжения неоднозначна, в некоторых случаях устарела и  поэтому в дальнейшем используется с корректировками. Кроме того, практически полностью отсутствует согласованная информация по развитию мелких городов и населенных пунктов. В этих условиях был принят подход, в котором оценка возможных граничных условий развития городов и населенных пунктов Сибири проводилась по след. правилам: для рассматриваемых временных уровней построен прогноз численности городского и сельского населения в областях и краях, который в дальнейшем уточняется по отдельным населенным пунктам, и определены уровни теплопотребления ЖКХ; прогноз промышленного теплопотребления сделан в основном для городов со сложившейся промышленной структурой.

       Изменение экономической ситуации уже оказывает  влияние на темпы роста уровней  теплопотребления в результате:

       а)падение  прироста промышленных производств  и соответственно выпуска народохозяйственных товаров и сокращения объема различных социальных услуг;

       б)изменения  показателей прироста численности  населения. В этих условиях до 1995-1997 гг. следует ожидать снижение теплопотребления, что позволит использовать этот период для реконструкции и модернизации основного оборудовании источников теплоснабжения и тепловых сетей (при наличии соответсвующих денежных и трудовых ресурсов). Несмотря на то, что на развитие системы теплоснабжения наибольшее влияние оказывают темпы прироста тепловых нагрузок и уровни теплопотребления (поскольку необходимо предусматривать ввод новых мощностей на ТЭЦ, котельных и прочих теплоисточниках), более тяжелым (по мнению авторов) является вариант развития теплового хозяйства, связанный с глубоким падением  теплопотребления в 1995-1997 гг. Прежде всего, это обусловлено тем что падение спроса на тепловую энергию в крупных промышленных городах заметно ослабит внимание к темпам возможного внедрения перспективного оборудования, особенно на ТЭЦ. Это усложнит ситуацию, связанную с поддержание в работе физически изношенного и морально устаревшего на старых и маломощных ТЭЦ, т.к. из-за временных организационных трудностей (акционирование энергетических предприятий, сложности в вопросах финансирования и пр.) будет трудно вывести из эксплуатации энергетическое оборудование согласно Генеральной схеме развития и размещения отрасли "ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА" на период до 2010 г.- для возможной реконструкции, модернизации или демонтажа.

       Таким образом был определен граничный минимум теплопотребления в развитии областей, который в дальнейшем был доведен до оценок  минимальных нагрузок городов. В этих подборках принято два основных допущения:

       1) будут осуществлены мероприятия,  приводящие к стабилизации сельского  населения и некоторому ограничению роста численности крупных городов;

       2) прирост промышленного теплопотребления рассматривался в основном для уже сложившихся городов, где есть трудовые ресурсы,  развита пром-ть и материально-сырьевая база.

       Анализ  полученных результатов по уровням теплопотребления отдельных городов и ПГТ показывает следующее:

       - темпы роста теплопотребления в крупных городах (с населением более 100000 чел.) сильно зависят от принимаемых условий развития экономики и несмотря на в целом неуклонный рост уровней теплопотребления требуют очень внимательного рассмотрения в динамике и увязке с тепловыми нагрузками;

       - весьма сложная ситуация складывается с малыми и средними городами, для которых период до 2000 года характеризуется неустойчивыми колебаниями, плохо поддающимися оценке.

       ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛОСНАБЖАЮЩИХ  СИСТЕМ

       Наличие в Сибири достаточных природных  ресурсов позволяет в принципе развивать  любые схемы теплоснабжения на базе ТЭЦ и котельных. Однако необходимо учитывать проводимую республиканскую  политику сокращения использования нефти в энергетических установках, трудности в освоении

       Восточно-Сибирского нефтегазового комплекса и ряд  других обстоятельств, предопределяющих необходимость использования угля. Исследования по отдельным городам  позволили сделать следующие выводы ОБ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ:

       а) наиболее продуктивное использование  газа в ГТУ с котлами -утилизаторами при размещении в котельных; б) ТЭЦ на газе и угле менее целесообразны по сравнению с раздельной схемой энергоснабжения на базе котельных при низкой стоимости газа и электроэнергии:

       в)при  тепловых нагрузках 1500-2900 МДж/с угольные котельные могут быть вынесены могут быть вынесены угольными ТЭЦ только при высоких значениях затрат на замещаемую электроэнергию: ТЭЦ на газе эффективны при нагрузках начиная от 700-800 МДж/с и более, а парогзовые ТЭЦ на газе при тепловых нагрузках более 1500-1800 МДж/с: г) для района Тюмени дешевый газ вытесняет уголь во всем диапазоне нагрузок;

       д) для средних городов с нагрузкой отопления, вентиляции и горячего водоснабжения на уровне 700-930 МДж/с наиболее перспективны ГТУ в котельных;

       е) для крупных городов предпочтительны  котельные на газе и ГТУ надстройка.

       Фактически  это означает, что ДЛЯ КРУПНЫХ  ГОРОДОВ НЕЭФФЕКТИВНО НАРАЩИВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МОЩНОСТЕЙ, т.к. затраты на мероприятия по сокращению выбросов серы и азота сводят на нет эффект экономии топлива от применению теплофикации. Одновременно резко растут затраты на транспорт тепловой энергии при выполнении требований к надежности и качеству теплоснабжения для крупных систем (до 100% от стоимости тепловы сетей). Кроме того, ТЭЦ на газе при высокой стоимости электроэнергии, а угольные ТЭЦ, еще и при стоимости газа около 55 руб/т у.т (цены 1990 г.), конкурентноспособны с котельными на газе при нагрузках более 800 МДж/с и с котельными на угле при нагрузках более 1280 МДж/с и с котельными на угле при нагрузках более 12000 МДж/с. Для ряда городов (Рубцовск, Бийск, Прокопьевск, Березовский, Бердск, Тобольск, Ачинск, Назарове, Усолье-Сибирское, Чита, Улан-Уде) были определены оптимальные параметры промышленно-оптических ТЭЦ и эффективность их применения. Результаты показывают что при затратах на электроэнергию не выше 17 руб/МВт*ч, например, для Рубцовска при тепловой нагрузке 1200МДж/с (доля паровой нагрузки - 20°/о)оптимальной является установка двух турбин (Т-100-130 + Р-50-130), трех энергетических котлов производительностью 420 т/ч каждый и пяти водогрейных котлов (КВТК-100). При этом от таких ТЭЦ покрываются 80% тепловых нагрузок в паре и 20% - в горячей воде. При увеличении затрат на электроэнергию на 30-35% меняется состав оборудования (Т-175-130 +ПТ-135-130 + 4*БКЗ-420 + 4*КВТК-100) и возрастает величина покрытия отопительных нагрузок в горячей водедо 50%. Анализ таких вариантов, неоптимальных с точки зрения критерия минимума приведенных затрат, показал, что можно подобрать такой состав оборудования, при котором выработка электроэнергии существенно выше, чем в оптимальном варианте. Так, на ТЭЦ следующего состава: 2*Т-100-130 + Р -50-130 + 4*БКЗ-420 + 5*КВТК-100, а экономичность ухудшается менее, чем на 1%. Это представляется очень важным, т.к. представляет предложить перемещение выработки электроэнергии на ТЭЦ из крупных городов в средние. В условиях растущей неопределенности технико-экономических показателей были проведены дополнительные исследования по анализу граничных условий применимости комбинировванной и раздельной схем энергоснабжения. Анализу были подвергнуты пять вариантов схем энергоснабжения, для которых предварительно был выбран оптимальный состав оборудования. Это три варианта комбинированной (ГТУ ТЭЦ, ТЭЦ на угле и ТЭЦ на газе) и два варианта раздельной (с которой на угле и газе) схем энергоснабжения. Анализ отличается от обычного, называемого сенситивитетным (когда поведение критерия оптимальности прослеживается в зависимости от изменения величины одного, в лучшем случае - двух показателей), тем, что позволяет увидеть зоны устойчивости оптимальности вариантов в динамике изменения величин сразу многих показателей. Из рассмотренных вариантов энергоснабжения наиболее экономичны (по критерию минимума приведенных затрат) вариант с ГТУ ТЭЦ - при низких показателях стоимости газа и капиталовложений (хотя последние играют важную роль, чем стоимость топлива), и вариант с котельной на угле - для высоких значений стоимости газа и капиталовложений в ТЭЦ. Остальные варианты должны анализироваться дополнительно.