Портал по тригенерации, когенерации и мини-ТЭЦ
О роли теплофикации в секторе централизованного теплоснабжения в России

О роли теплофикации в секторе централизованного теплоснабжения в России

 

К.т.н. В.А. Малафеев, РАО «ЕЭС России»

 

Введение

Под термином «теплофикация» в бывшем СССР и в России было принято понимать централизованное теплоснабжение (ЦТ), базирующееся на совместном (комбинированном) производстве электрической энергии (ЭЭ) и тепловой энергии (ТЭ) на тепловых электростанциях (ТЭС). Именно в комбинированном способе производства ТЭ совместно с ЭЭ заключается отличие теплофикации от ЦТ как способа удовлетворения многочисленных коммунально-бытовых и (или) промышленных потребителей ТЭ от одного (нескольких) источников тепла.

Из сказанного следует, что под термином «теплофикация» следует понимать объединение двух энерготехнологий: ЦТ и совместного (комбинированного) производства ЭЭ и ТЭ на ТЭС в одну комплексную энерготехнологию.

Соответственно, по аналогии с широко используемыми в специальной литературе по энергетике фонетически близких терминов «электрификация» и «газификация», термины «теплофикация» и «уровень теплофикации» могут быть определены следующим образом.

Теплофикация - это внедрение в промышленность и быт ТЭ, произведенной на ТЭС в комбинированном цикле, а доля ТЭ, произведенной в комбинированном цикле на ТЭС, в общем объеме производства ТЭ на определенной территории есть уровень теплофикации (в городе, регионе, в стране в целом).

Теплофикация как энерготехнология возникла в конце XIX - начале XX столетия в результате бурного развития промышленного производства, которое требовало все больше и больше энергии (механической, электрической, тепловой и др.).

Сегодня на ТЭС России производится около 70% ЭЭ и почти 25% ТЭ, используемой в народном хозяйстве. Практически третья часть (32%) ЭЭ, производимой всеми ТЭС, вырабатывается в теплофикационном цикле, что обеспечивает экономию первичного топлива в стране в размере не менее 20-25% в сравнении с вариантом раздельного производства обоих видов энергии на конденсационных ТЭС и в котельных.

Кроме указанных ТЭЦ и ГРЭС в городах работает много промышленных ТЭЦ и котельных, которые входят в состав промышленных предприятий и снабжают их ТЭ (прежде всего) и ЭЭ, а также прилегающие жилые районы, где проживают работники указанных предприятий.

Индивидуальные котельные, встроенные в отапливаемые здания или пристроенные к ним, обычно являются собственностью тех хозяйствующих субъектов, которым принадлежат указанные здания. Кроме таких котельных в последнее время в России появились индивидуальные котельные, которые монтируются на крышах зданий (крышные котельные). Структура покрытия тепловых нагрузок на уровне 2000-2020 гг. приведена в таблице 1.

Системы ЦТ в России обеспечивают теплоснабжение около 75% всех потребителей тепла, включая сельские населенные пункты. При этом около 35% потребности в ТЭ обеспечивают теплофикационные системы. В общей сложности крупными теплофикационными системами России вырабатывается около 1,5 млн Гкал в год, из них 47,5% на твердом топливе, 40,7% - на газе и 11,8% - на жидком топливе. Доля крупных (мощностью более 500 Гкал/ч) в суммарной тепловой мощности всех источников тепла составляет около 70% (см. табл. 2).

Около 600 млн Гкал ТЭ по данным Госстроя России ежегодно производят 68 тыс. коммунальных котельных. Причем, чем крупнее город тем, как правило, мощнее и системы ЦТ. В большинстве крупных городов (более 100 тыс. чел.) ЦТ обеспечено до 70-95% жилого фонда. Объемы производства ТЭ имеют тенденцию к росту примерно на 2,5-3,0% в год в основном за счет жилых и общественных зданий. Однако накопившиеся за многие годы проблемы в теплоснабжении отрицательно сказываются на нормальном функционировании не только жилищно-коммунального комплекса, но и ТЭК страны. Поэтому решение этих проблем и проводимая в настоящее время реформа ЖКХ должны быть организационно и экономически взаимосвязаны с реформированием РАО «ЕЭС России».

Сектор энергетики, представленный ТЭЦ АО-энерго, является важнейшей социально и политически ориентированной компонентой энергетического комплекса страны. А это означает, что этот сектор всегда будет находиться под контролем государства, который может и осуществляется как со стороны РАО «ЕЭС России», так и со стороны органов государственного управления (Минэнерго РФ) в диапазоне от «минимум РАО ЕЭС, но большая доля Минэнерго» (аналог - нефтяная промышленность) до «большая доля РАО ЕЭС, но минимум Минэнерго» (аналог - газовая промышленность).

В любом случае и сегодня, и после вывода всех электростанций (в том числе ТЭЦ) в конкурентный сектор будет востребована координация действий самостоятельных субъектов рынка ЭЭ на федеральном и на региональном уровнях.

Для ТЭЦ в составе АО-энерго как участников энергетических рынков положение осложняется тем, что их экономически эффективная работа на рынках ЭЭ не может быть обеспечена без успешной работы ТЭЦ на местных тепловых рынках, которые сегодня регулируются зачастую в ущерб бизнесу ТЭЦ АО-энерго (перекрестное субсидирование населения промышленностью, неадекватное рыночной экономике регулирование тарифов на ЭЭ и ТЭ, вырабатываемую на ТЭЦ, когда искусственно субсидируется один вид энергии другим, и т.п.).

В секторе ЦТ, включая и системы, получающие ТЭ от ТЭЦ АО-энерго, за последние годы накопилось множество проблем. В новых экономических условиях на рынках тепла ТЭЦ оказались зарегулированными государством и незащищенными в сравнении с альтернативными источниками теплоснабжения. Здесь следует говорить о рынках тепла в широком смысле этого слова, т.е. о конкуренции различных способов удовлетворения потребностей в ТЭ не только за счет горячей воды и пара, передаваемых от ТЭЦ или крупных котельных, но и за счет других энергоносителей, включая газ и ЭЭ. С этой точки зрения ЦТ не является естественной монополией, а становится таковой лишь при условии административного запрета на использование потребителями индивидуальных котельных на газе/легком жидком топливе, электротеплогенераторов, тепловых насосов и т.п.

В условиях низких цен на природный газ и при отсутствии требований по платежам за вредные выбросы от мелких котельных и индивидуальных теплогенераторов в сочетании с весьма агрессивной рекламой зарубежных производителей индивидуальных котлов и мини-котельных появился повод для обсуждения вопроса, нужны ли в России ТЭЦ общего пользования в принципе. Поэтому необходимо провести анализ ситуации, сложившейся к настоящему времени в России, и разработать обновленную концепцию развития теплоснабжения страны на ближайшую (3-5 лет) и более отдаленную (15-20 лет) перспективу, включая развитие теплофикации - технологии, объединяющей электро- и теплоэнергетический секторы экономики страны. При этом необходимо учитывать, что общая эффективность ТЭЦ общего пользования и ряда федеральных ТЭС -ГРЭС с большими объемами отпуска тепла во многом зависит от эффективности функционирования теплоиспользующих установок у потребителей и систем транспорта и особенно распределения ТЭ и теплоносителей.

 

Основные проблемы в области ЦТ

В настоящее время основными проблемами в области ЦТ (и теплофикации в частности) в России являются следующие:

1. Крайне высокий износ тепловых сетей (ТС) и в меньшей мере - оборудования источников тепла (ТЭЦ, районных и квартальных котельных).

В период понижения температур наружного воздуха до уровня расчетных (наиболее холодных) температур, которые в России могут достигать -30-40 ОС, а в районах Крайнего Севера до -50 ОС, необходимо нагревать сетевую воду до +130 ОС и выше. При этом, физически изношенные (прокорродировавшие) трубопроводы ТС не выдерживают нагрузок и в результате приходится отключать поврежденные участки ТС с прекращением подачи теплоносителя, т.е. прекращать теплоснабжение зданий, присоединенных к указанному участку сети. В дальнейшем события развиваются по следующему сценарию:

- здания выстывают, температура в помещениях падает, население начинает массово включать различные электронагревательные

приборы, а в домах, обеспеченных газом, включают также газовые плиты для обогрева квартир;

-       растут электрические и газовые нагрузки и происходит перегруз этих сетей, срабатывают средства автоматической защиты в электрических и газовых сетях и здания полностью лишаются энергоснабжения, останавливаются насосы для подачи воды, лифты, исчезает освещение и т.д.;

-       рост электрических нагрузок усугубляет ситуацию в сетях внешнего электроснабжения и на ТЭС;

-       к моменту окончания поиска поврежденного участка ТС и его аварийного ремонта (примерно в течение суток) практически парализуется нормальная жизнедеятельность людей, происходят массовые заболевания населения и т.д.

2.   Высокая степень износа теплогенерирующих установок (ТЭЦ и котельных общего пользования) является другой потенциальной причиной срывов в теплоснабжении. И хотя вероятность одновременного выхода из строя сразу всех котлов, питательных, сетевых и подпиточных насосов невелика, а при сохранении циркуляции в сети (даже без нагрева сетевой воды)система теплоснабжения продолжает функционировать за счет использования аккумулирующей способности системы теплоснабжения в целом, включая отапливаемые здания, недооценивать этот фактор нельзя.

3.   Высокий уровень повреждаемости ТС и потерь ТЭ в ТС (в настоящее время потери достигают 30%, из них: в магистральных сетях большого диаметра - 5-10%, а остальноев распределительных сетях малого диаметра) является одной из главных причин, которая выдвигается оппонентами ЦТ и ТЭЦ общего пользования как довод в пользу децентрализации теплоснабжения: нет ТС и нет проблем. Кроме этого при децентрализации повышается уровень управления теплопотреблением, что повышает эффективность использования топливно-энергетических ресурсов.

4.   Однако отказ от централизации теплоснабжения означает отказ от теплофикации, т.е. от полезного использования для нужд теплоснабжения теплоты, отработавшей при выработке ЭЭ на ТЭС конденсационного типа. В результате суммарное количество топлива, сжигаемого на ТЭС и в котельных, увеличивается в среднем на20-25%. Рост количества топлива, сжигаемого на ТЭС и в котельных, приводит к росту топливных затрат и соответственно - к росту тарифов на производство (без передачи) ЭЭ и ТЭ.

5.   Возникает дилемма: при теплофикации можно получить существенно более низкие тарифы на производство ЭЭ и ТЭ в сравнении с тарифами ТЭС и котельных, но при этом потребуется сооружение достаточно капиталоемких ТС, а это может привести к заметному росту конечных тарифов, но, с другой стороны, тарифы для потребителей, использующих индивидуальные мелкие котельные, могут оказаться выше, чем при ЦТ на базе ТЭЦ общего пользования, т.к. их топливная составляющая всегда будет выше топливной составляющей ТЭЦ, а стоимость единицы (МВт или Гкал/ч) мощности индивидуальных котельных в разы больше удельной стоимости теплогенерирующих установок ТЭЦ. Следует учитывать также, что мелкие котельные могут работать только на природном газе или светлых сортах жидкого топлива (использование угля в котельных, расположенных в жилой застройке, весьма проблематично), а перекос цен на газ, уголь и другие виды топлива рано или поздно будет устранен: газ не может быть дешевле угля.

Какой способ теплоснабжения предпочтителен? Что принять в качестве базового варианта? Однозначного ответа нет. В каждом конкретном городе и даже на конкретном объекте необходимо выполнять расчеты, которые должны быть доступны потенциальным потребителям ТЭ и властям города, которые будут осознанно выбирать тип систем теплоснабжения.

6. При решении вопроса, какой способ теплоснабжения выбрать, одной из ключевых проблем станет проблема стоимости первичных энергоресурсов.

При нерегулируемом рынке ТЭ у потребителя есть выбор: он может покупать органические виды топлива (газ, светлые нефтепродукты, уголь) и ЭЭ и с их помощью нагревать холодную воду для санитарных нужд, создавать тепловой комфорт в отапливаемых помещениях, обеспечивать технологические процессы, требующие ТЭ и т.п.

Одним из наиболее распространенных и привычных способов теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий в городах России является покупка на ТЭЦ энергоресурса в виде горячей воды или пара, отработавших при выработке ЭЭ.

Такой же ресурс (горячая вода и пар) может быть произведен и продан крупной промышленной, районной или квартальной котельной, работающей в системе ЦТ. Однако необходимо учитывать следующее: в котельной используется полноценный первичный энергоресурс в виде природного газа, жидкого топлива, угля. Поэтому цена ТЭ, произведенной при сжигании топлива в котельной, не может быть ниже стоимости топлива в энергетическом эквиваленте (при КПД 100%): при цене газа 30 долл. США за 1000 м3 (с теплотворной способностью 8000 ккал/м3) одна Гкал будет стоить не меньше

3,75 долл. США, а при цене 1 т мазута 120 долл. США одна Гкал мазута (с теплотворной способностью 9200 ккал/кг) будет стоить не меньше 13,04 долл. США. В то же время на ТЭЦ с оборудованием на начальные параметры пара не ниже 13 МПа, эти цены могут быть ниже за счет синергетического эффекта. Главное при этом, чтобы цена на ЭЭ при регулировании искусственно не занижалась. Естественно, такая ТЭЦ должна быть в хорошем техническом состоянии и что очень важно, она должна быть максимально (или близко к этому) загружена по теплу. Это может быть достигнуто лишь при тесном взаимодействии АО-энерго с промышленностью и местными муниципальными органами власти.

Результаты профессиональных обсуждений указанной проблемы в течение последних 4-5 лет показали, что эйфория по поводу высокой эффективности индивидуального теплоснабжения многоэтажных зданий в городах с высокой плотностью тепловых нагрузок, где работают ТЭЦ общего пользования, уже проходит, а в среднесрочном и тем более в долгосрочном плане экономически эффективной альтернативы действующим и новым с суперсовременным оборудованием (типа ПГУ-450 СевЗапТЭЦ Ленэнерго) ТЭЦ общего пользования по большому счету нет. Тем более это относится к ТЭЦ малой и средней мощности, обслуживающих своих владельцев. Подтверждением этого тезиса служит опыт стран Западной и Центральной Европы, которые в отличие от России не имеют в достаточном количестве первичных ТЭР и вынуждены покупать их на мировых рынках. Здесь не обсуждаются преимущества ТЭЦ, связанные с Киотским Протоколом в случае его подписания Россией.

 

Решение проблем в области ЦТ

В связи с вышеизложенным вполне очевидной становится необходимость координации сектора электроэнергетики с жилищно-коммунальным и промышленным секторами экономики. Необходимо давать ясные для бизнеса ответы на вопросы, как скоординировать реформы в электроэнергетике с реформами в жилищно-коммунальном секторе. Сегодня появились первые результаты осознания важности работы АО-энерго с тепловыми потребителями: создано ОАО «Российские коммунальные системы» (где один из главных акционеров - РАО «ЕЭС России»). Но пока рано говорить о результатах. Более того, властные структуры на местах неоднозначно принимают ОАО РКС, рассматривая их как инструменты поглощения коммунальной энергетики.

В настоящее время идет подготовка проекта Закона «О теплоснабжении», в разработке которого принимают участие и специалисты РАО «ЕЭС России». При этом давление на разработчиков проекта Закона со стороны представителей коммунальной энергетики достаточно ощутимо. В складывающейся ситуации РАО «ЕЭС России» целесообразно брать на себя решение комплекса вопросов по реформированию АО-энерго с учетом интересов территорий и коммунальной энергетики вместо того, чтобы уходить от возникающих проблем. Снижение роли РАО «ЕЭС России» в этом процессе будет означать потерю управляемости бизнеса со стороны энергохолдинга, увеличение административного давления со стороны Минэнерго, ФЭК, МЭРТ и т.п. В то же время ответственность за надежное энергоснабжение страны сохранится за РАО «ЕЭС России», где главным акционером является государство, причем эта ответственность будет тем или иным способом распространяться и на сферу теплоснабжения в городах, где уже работают ТЭЦ АО-энерго.

Проводимые в РАО «ЕЭС России» работы по реальному реформированию АО-энерго показывают, насколько сложны проблемы, связанные с сектором теплоснабжения, и как они могут отрицательно отразиться на работе электроэнергетического комплекса страны в целом.

Анализ состояния теплофикации в РАО «ЕЭС России» показал, что в рамках АО-энерго работают около 20 нерентабельных ТЭЦ. Причины их нерентабельности: потеря тепловых потребителей, физический износ, низкие начальные параметры пара и моральное старение и т.п. Привлечение инвесторов на эти ТЭЦ, так же как и ставка на их продажу, нереальны. То же относится к ТС, которые имеют нескольких владельцев.

Для решения отмеченных проблем потребуются совместные усилия бизнес-структур и государства. Необходимо также создание на федеральном уровне оргструктур (например, ассоциаций, некоммерческих партнерств, корпораций или холдинга ТЭЦ и ТС), которые бы способствовали нормальному вхождению в свободный рынок ТЭЦ и связанных с ними тепло- и электросетевых активов реформируемых АО-энерго, а также координировали бы их деятельность с коммунальной энергетикой.

Из сказанного следует, что основным направлением в реформировании существующего РАО «ЕЭС России» с точки зрения эффективного управления процессами реформирования АО-энерго должно стать не минимизация участия РАО «ЕЭС России» в этой деятельности, а наоборот - усиление этой составляющей.