«Спасти» городское теплоснабжение

Структура теплоэнергоснабжения в промышленных центрах и городах России является, по сути, сложной иерархической системой. Особенности распределенных объектов и систем теплоэнергоснабжения (СТЭС) заключаются в том, что простой набор частных решений не всегда приводит к повышению системной эффективности. Многие современные проекты в энергетике, по мнению профессионалов, характеризуются большими сроками окупаемости, а в ряде случаев просто не оправдывают вложенных заказчиком средств.

Виной тому сочетание различных факторов: параметров оборудования, режимов работы, цен на энергоресурсы, масштабов систем жизнеобеспечения, климатических условий территорий РФ, состояния энергомашиностроения и т. д. Чтобы понять, какие условия влияют на окупаемость различных элементов энергетической инфраструктуры, необходимо проанализировать особенности эволюции систем энергоснабжения городов.



Эволюция энергоснабжения

Массовое строительство жилья в стране велось за счет типовых зданий и сооружений с известными паспортными теплогидравлическими характеристиками. Системы теплоэнергоснабжения сооружались и проектировались в расчете на номинальную (максимальную проектную) нагрузку. Наряду с ростом единичной мощности ТЭЦ росли магистральные и «вторичные» распределительные сети, к старым сетям подключались новые потребители.

Поскольку именно рост промышленности был важнейшим фактором урбанизации в СССР, то промышленные ТЭЦ стали частью систем жизнеобеспечения промузлов и городов. Крупные промузлы и предприятия обладали существенными количествами тепловых вторичных энергоресурсов, способными покрыть отопительную нагрузку прилегающих поселков. Необходимо отметить, что недостаточное развитие энергетических систем в отдельных районах в период их промышленного формирования явилось одной из основных причин сооружения многочисленных промышленных ТЭЦ малой мощности.

Этому способствовал и ведомственный подход к теплоснабжению различных отраслей промышленности. Соответственно, теплофикация в ЖКХ была развита значительно слабее. Чисто отопительные ТЭЦ (в основном с параметрами пара на 13 МПа) сооружались уже в создаваемых крупных городах с высокой концентрацией тепловой нагрузки.

Развитие систем теплоснабжения городов шло вслед за созданием промышленных комплексов и их систем энергообеспечения: удельное потребление тепла на промышленные нужды превышало коммунально-бытовые в 1,6‑2 раза.



Типы городов и систем

Процесс урбанизации в России был кардинальным и быстрым, количественный рост явно опережал качественное развитие. Примерно две трети ныне существующих городов России образованы в течение XX века. Около 400 городов имеют городской стаж менее 40 лет.

По итогам последней переписи населения 2002 года виден устойчивый рост городов численностью 50‑100 тысяч и 100‑500 тысяч жителей. При численности населения от 500 тысяч до миллиона темп роста городов существенно падает. Кроме того, видно, что после 1979‑1980 годов рост крупных городов замедлился. В последние 15 лет большая часть мегаполисов начала терять население.

Доля централизованного сектора теплоснабжения достигает 68‑69 процентов, что соответствует доле городов с населением свыше 100‑150 тысяч человек. Вместе с тем в городах с населением 50‑150 тысяч человек в достаточной степени развиты так называемые «кустовые» схемы, когда существующие городские отопительные (промышленно-отопительные) котельные обслуживают свой ареал потребителей, при этом перемычек между этими «кустами», как правило, нет. Размер населенных пунктов свидетельствует о плотности тепловой нагрузки, используемом фонде зданий, их размерах, характеристиках протяженности распределительных сетей, а распределение городов по размеру в разных территориально-климатических условиях ясно свидетельствует о наличии тенденций централизации или децентрализации энергообеспечения.

Таким образом, около 950 городов численностью до 100 тысяч человек (это 85 процентов всех городов России) имеют разрозненные «кустовые» схемы теплообеспечения и потребляют до 40 процентов тепла; чуть больше 100 городов численностью 100‑300 тысяч человек (10 процентов) развивают централизованные системы, потребляя около 16 процентов тепла, 50 городов численностью до 1 миллиона человек (4,5 процента) в разной степени используют теплофикацию, их потребление достигает 21 процента всей тепловой энергии. И, наконец, 13 мегаполисов, составляя всего 1,1 процента от общего числа городов, имеют разветвленные системы энергообеспечения, суммарное потребление тепла составляет около 25 процентов.



О проблемах функционирования

Системы жизнеобеспечения населенных пунктов формируются вместе с жилым фондом в определенных пропорциях. Централизованные энергетические мощности могут соседствовать с автономными агрегатами для обеспечения максимальной эффективности энергоиспользования, надежности и экологической безопасности.

Приходится согласиться с тем, что в отдельных регионах России до сих пор работают устаревшие ТЭЦ малой мощности с агрегатами полувековой давности. В связи с этим значительную часть тепловой нагрузки берут на себя муниципальные, ведомственные котельные, иногда промышленные ТЭЦ. Кроме того, существенный спад промышленного производства в последние десятилетия тоже привел к резкому сокращению промышленной нагрузки ТЭЦ и котельных. Все это спровоцировало отклонения в режимах эксплуатации, и это наблюдается во многих регионах страны.

Недостатки структурного развития систем теплоснабжения (нехватка пиковых агрегатов, неразвитость сетей, отставание ввода потребителей, завышение расчетных нагрузок потребителей и ориентация на строительство мощных ТЭЦ) обусловили существенное снижение расчетной эффективности теплофикационных систем.

Резкое падение промышленной нагрузки на ТЭЦ, которая превышала отопительную нагрузку практически вдвое, в ряде регионов привело к тому, что суммарное теплопотребление стало определяться именно нагрузкой коммунального комплекса, с присущей ей сезонностью и иными колебаниями. Помимо климатических особенностей, эта нагрузка определяется в первую очередь численностью населения.

В основе массового кризиса систем жизнеобеспечения (тепло-, водоснабжения) страны лежит комплекс причин, в числе которых не только удорожание топлива, износ основных фондов, но и существенное изменение расчетных условий эксплуатации, графика тепловых нагрузок, функционального состава оборудования.

Помимо существенного изменения режимных характеристик всего комплекса (источники, магистральные и распределительные сети), это серьезно меняет состав и номенклатуру необходимого оборудования, делает более значимым и актуальным использование различного рода пикового, аккумулирующего оборудования. Преобладание промышленной нагрузки ТЭЦ, превышающей отопительную нагрузку практически вдвое, во многом сглаживала сезонные пики коммунального теплопотребления городов. Резкое сокращение промышленного теплопотребления привело к переизбытку централизованных мощностей при возрастании роли пиковых источников и агрегатов.

Дисбалансы энергопотребления в рамках мегаполиса вполне можно прогнозировать и нейтрализовывать при комплексном территориальном подходе к городскому хозяйству как единому механизму жизнеобеспечения. Очевидно, что никакие частные решения автономного энергообеспечения не спасут ситуацию, необходимо повышение устойчивости энергетических инфраструктур с помощью разнообразных энерготехнологических агрегатов и систем.

Органичное использование разнородных источников энергии, включая нетрадиционные и возобновляемые источники, будет характеризовать «зрелость» развития системы, ее устойчивость и надежность функционирования. Именно разноплановая инфраструктура является наиболее совершенной.

 

По материалам Евгения ГАШО, к. т. н., главного специалиста отдела проблем энергетики ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром»
Подготовила Ирина КРИВОШАПКА

Газета "Энергетика и промышленность России": № 12 (104) июнь 2008 года, http://www.eprussia.ru/epr/104/7962.htm

 

Другие события

Наши работы:

Методология IFC an image подробнее...


Справочный документ по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности an image подробнее...


Благодарственное письмо
Департамента ТЭК
Краснодарского края

Дмитрий Медведев, Президент РФ:

“«… Энергоэффективность - настолько злободневная и в то же время тяжёлая для нас тема, что практически все направления работы по этой теме следует признать весьма и весьма необходимыми...»”

Немного юмора