Портал по тригенерации, когенерации и мини-ТЭЦ

Состояние и перспективы российской теплофикации

Д.Б. Вольфберг, А.А.Кролин, В.П.Шахин
Из доклада, представленного на международном рабочем совещании в Копенгагене (июль 1998 г.)
LCombing Heat and Power and District Heating¦

Под теплофикацией мы понимаем комбинированное производство электрической и тепловой энергии. При этом теплофикация включает в себя как производство тепловой энергии путем использования пара, отработавшего в турбинах теплвых электростанций, так и ее передачу, а также централизованное распределение среди потребителей для отопительных и технологических нужд. Историческая справка
Впервые централизованное снабжение потребителей горячей водой было осуществлено в конце 1924 г. в Ленинграде. Однако лишь в 1931 г. было принято решение на государственном уровне об ускоренном развитии теплофикации на базе крупных районных теплоэлектроцентралей. К этому времени суммарная мощность теплофикационных агрегатов составила 210 МВт, протяженность теплосетей около 45 км при годовом отпуске тепла 1,5 млн. Гкал. К 1940 г. число ТЭЦ достигло 116, а их суммарная мощность - 2 млн. кВт. ТЭЦ обеспечивали покрытие 21% тепловых нагрузок систем централизованного теплоснабжения. Последующий военный период характеризуется разрушением и демонтажем оборудования с вывозом его на Восток при последующем послевоенном восстановлении и строительстве новых теплофикационных мощностей. К 1950 г. общее количество ТЭЦ достигло 700, при этом большая их часть - 470 - не входило в энергосистему, а изолированно работала в промышленности. К этому времени ТЭЦ покрывали уже 40% всех тепловых нагрузок сетей ЦТ при суммарной выработке тепловой энергии 70 млн. Гкал. Характерными чертами ТЭЦ того периода являлись малые единичные мощности при среднем радиусе теплоснабжения 4 - 5 км. Период с 50-х по 70-е гг. является периодом научно-технического прогресса. Происходит широкомасштабное жилищное строительство, проводится укрупнение систем УТ с переходом на повышенные параметры сетевой воды - до 150 оС почти во всех теплосетях страны. Разрабатываются новые типы теплофикационных котлов и турбин с увеличением единичной мощности ТЭЦ до средней величины 150 МВт. Стремление к удешевлению ТЭЦ и необходимость улучшения экологической обстановки в городах привели к постепенной замене угля на газ и мазут. Так к 1070 г. доля мазута и газа в топливном балансе ТЭЦ увеличилась до 55:, при этом почти 46% приходилось на газ, а доля угля снизилась до 38%. В период до 90-х г. ТЭЦ становятся не только важным звеном теплоснабжения страны, но и важной составляющей электроэнергетических систем. Осуществляется переход на турбины с повышенными параметрами пара. Среднегодовая экономия топлива за счет комбинированного производства тепла и электроэнергии достигает 30 млн. т.у.т. средний показатель удельного расхода топлива на отпущенную электроэнергию по всей группе тепловых электростанций за счет ТЭЦ достигает величины 325 г/кВт/час. В целом же по ТЭЦ этот показатель достиг значения 267 г/кВт/час. При этом доля выработки электроэнергии по теплофикационному режиму для всех ТЭЦ составила около 65%. Структура потребления тепла по регионам имеет большие различия, например потребление тепла промышленностью составляет в Северо-Кавказском регионе 6,3%, а в восточно-Сибирском регионе - 65%. Одновременно с достигнутыми успехами к 90-му г. возрастают некоторые негативные тенденции, такие как:
- моральное и физическое устаревание большого числа генерирующих мощностей;
- низкий уровень технической оснащенности системы транспорта и распределения тепла;
- снижение надежности и качества теплоснабжения.

Теплофикация России в период после 1990 г.

Наметившиеся ранее отрицательные тенденции существенным образом усилились после 90-го г. в связи с кардинальными изменениями в общественно-экономическом развитии страны. Одновременно с резким спадом промышленного производства произошло снижение технологического теплопотребления. В целом по России за период с 1990 по 1995 гг. при спаде промышленного производства на более, чем 20%, суммарный уровень теплопотребления снизился на 8%. В соответствии с Энергетической стратегией России предполагается изменение структуры потребления тепла в сторону дальнейшего снижения промышленного потребления и роста потребности коммунально-бытового сектора. При этом во всех рассматриваемых сценариях развития экономики страны не предполагается существенный рост теплопотребления в целом. Анализ новых тенденций дает основания для некоторого снижения доли отпуска тепла по ТЭЦ в период до 2000 г. при обоих сценариях развития при постепенном ее росте до 2010 г. только при сценарии высокого уровня теплопотребления. В соответствии со сценарными подходами при определении ввода новых теплогенерирующих мощностей предполагается реконструкция и ведение вместо выбывших от 30 до 70% котельных, существовавших в 1990 г. При этом наибольший прирост ожидается для газовых котельных мощностью менее 85 ГДж/час (20 Гкал/час). В целом это отражает существующую в настоящий момент тенденцию к строительству мелких котельных, связанную с нежеланием (или невозможностью) инвесторов осуществлять крупные капиталовложения в период экономической нестабильности.

Особенности теплофикации в новых экономических условиях

В последние годы резко сократился объем средств, выделяемых на ремонт и реконструкцию ТЭЦ и тепловых сетей. Приходится признать тот факт, что Россия не в состоянии обеспечить бюджетное финансирование долгосрочных программ реконструкции крупных ТЭЦ и протяженных теплосетей. Однако переход к рыночным отношениям между производителями и потребителями энергии в условиях практически монопольного ее производства, а также многократное увеличение тарифов на отпускаемую энергию позволяют рассматривать вариант децентрализованной инновационной политики в тепло- и электроэнергетике, в том числе и главным образом на основе сооружения малых ТЭЦ. Разумность такого подхода к энергосбережению определяется рядом факторов, важнейшими из которых являются:
- сокращение государственного финансирования развития электроэнергетики;
- стремление регионов сбалансировать внутренне производство и потребление электроэнергии при максимально возможном ограничении ее производства на своей территории;
- обеспечение прав потребителей на выбор источника энергосбережения в условиях резкого роста тарифов при монопольном энергосбережении;
- стремление к сокращению продолжительности строительства вводимых мощностей;
- ужесточение экологических требований.

Все это в совокупности стимулирует потребителей к развитию собственных мощностей для комбинированного производства тепловой и электрической энергии. При выборе типа малых теплофикационных установок предпочтение в настоящий момент отдается газотурбинным (ГТУ), парогазовым (ПГУ) и дизельным электростанциям (ДУ). Одним из важных преимуществ подобных электростанций малой мощности является возможность их блочной поставки и быстрого ввода в эксплуатацию. Главным недостатком объектов малой энергетики является, безусловно, более низкая по сравнению с крупными ТЭЦ энергетическая эффективность и увеличение удельных начальных затрат как следствие малой единичной мощности оборудования. Поэтому децентрализация теплофикационных установок может рассматриваться только как вспомогательное решение, разумно сочетаясь с традиционными путями развития централизованного теплоснабжения.