Обзор 2. Технологические параметры и проблемы

Современные реалии в сфере теплоснабжения

Е.Г.Гашо, В.С.Пузаков. Современные реалии в сфере теплоснабжения. (92 Kb)

Теплоснабжение за прошедшие 20 лет характеризуется снижением своей эффективности, в том числе за счет износа оборудования генерации (см. таблицу), тепловых сетей (около 60% теплосетей нуждаются в модернизации и перекладке) и тепловых пунктов, увеличением тепловых потерь.

Сроки службы оборудования ТЭС России
ВсегоСрок эксплуатации от 30 до 50 летСрок эксплуатации более 50 лет
котлов, шт.турбин, шт.котлов, шт.турбин, шт.котлов, шт.турбин, шт.
313620401847
(59%)
1055
(52%)
669
(21%)
485
(24%)

В отдельных регионах тепловые потери в тепловых сетях доходят до 40% (например, по оценкам АО «Ригас Силтумс» (Латвия), в г. Риге эксплуатация тепловых сетей с тепловыми потерями выше 30% нецелесообразна). Не смотря на очевидную выгоду комбинированной выработки тепла и электроэнергии, доля выработки тепловой энергии снижается в режиме когенерации (см. рисунок), т.к. многие потребители строят свои собственные котельные и отключаются от системы ЦТ. В связи с этим снижается эффективность использования топлива (коэффициент использования топлива на ТЭС снизился с 62% в 1992 г. до 52% в 2008 г.) и все это перекладывается на плечи тех потребителей, которые подключены к системе ЦТ.

Изменение выработки в режиме когенерации (комбинированной выработки) в России

Рисунок 1. Изменение выработки в режиме когенерации (комбинированной выработки) в России

Анализ основных тенденций развития систем теплоснабжения в России и за рубежом

И.А.Башмаков. Анализ основных тенденций развития систем теплоснабжения в России и за рубежом. (1.46 Mb)

Средняя по России частота отказов работы систем теплоснабжения в 2006 г. находилась на грани приемлемого уровня надежности (0,1 отказа/км/год). В Финляндии она находится на уровне 0,05‑0,1.

Практически во всех локальных системах теплоснабжения отмечается значительный (20% и более) избыток располагаемых мощностей. Оценки тепловых нагрузок потребителей как правило завышены. В Москве суммарная мощность источников теплоснабжения равна 54 тыс.Гкал/час при нагрузке 30 тыс.гкал/час. При нормальном резерве мощности в 13% её избыток равен 20 тыс.Гкал/час, или 37%. … В Польше в тариф на тепло не включены затраты на содержание избытка мощности свыше 25%.

Плотность тепловой нагрузки 70% российских систем теплоснабжения находится за пределами границы зоны высокой эффективности централизованного теплоснабжения и даже за пределами границ зоны предельной эффективности централизованного теплоснабжения (в этой зоне нормативные потери в тепловых сетях не превышают 15‑20%, а фактические — 20‑30%).

Среднее потребление тепловой энергии на цели отопления в жилых зданиях, присоединенных к системам централизованного теплоснабжения в 2006 г. составило 0,15 Гкал/м2/год.

Выборочная диагностика муниципальных котельных показала, что 64% из них имеют КПД ниже 80%, 27% — ниже 60%, а 13% — даже ниже 40%.

Презентация к докладу Е.Гашо и Е. Репецкой «Проблемы модернизации России на примере осуществления проектов по энергоэффективности» 21 июня 2011.

Энергорасточительность российских городов – это методологическая ошибка расчетов без сводного баланса затрат топлива (слайд 15). Удельный расход топлива кг.у.т./чел*ГСОП составляет в Стокгольме – 0.123, в Уфе – 0.13-0.15, в Москве – 0.19-0.22, в Воркуте – 0.4, в Вене – 0.5, в Берлине – 0.84, в Лондоне – 0.9, в Париже – 1.04, в Риме – 3.6.

Комплексный подход и логистика территориального энергохозяйства

Материалы сорок девятого заседания Открытого семинара «Экономические проблемы энергетического комплекса» от 24 февраля 2004 года.Е.Г.Гашо, А.В.Коваль, М.И.Постельник. Комплексный подход и логистика территориального энергохозяйства: единство технических, организационно-экономических и информационных решений. (442 Kb) Полный текст доклада можно заказать на сайте семинара.

На рисунке показаны тренды роста удельных отопительных затрат для разных климатических зон.

Динамика роста удельных расходов тепла на отопление при децентрализации расселен

Рисунок 2. Динамика роста удельных расходов тепла на отопление при децентрализации расселения

Эти тренды рассчитаны для случаев расселения из крупных зданий с высокой плотностью населения и тепловой нагрузки в небольшие строения и коттеджные поселения с соответствующей децентрализацией отопления: при этом коэффициент формы зданий растет от 0,2 до 1,0. Расчет энергозатрат выполнен для средних значений термических сопротивлений стен с Rогр=1,0 кв.м К/Вт. Очевидно, что уже для ГСОП=3000 град/сут (т.е. 72000 град/час) рост энергозатрат при децентрализации становится весьма существенным, именно эти значения соответствуют параметрам отопительного периода Копенгагена и Стокгольма. Климатические требования для большинства регионов России безоговорочно указывают на предпочтительность концентрации потребителей (и тепловой нагрузки), что в значительной степени предопределяет экономические преимущества и функциональную необходимость централизованных систем теплоэнергообеспечения.

Кроме того, в данном контексте редко учитывается тот факт, что количество выбросов в атмосферу прямо пропорционально расходам топлива, а приземная концентрация оксидов азота, кроме того, существенно определяется еще и высотой дымовых труб, которые в случае децентрализованных источников существенно ниже стационарных труб ТЭЦ.

Удельные расходы тепла для коттеджей и небольших зданий с Rогр=2,5 кв.м К/Вт будут примерно равны расходам для многоквартирных домов с Rогр=1,0 кв.м К/Вт. В этой связи нет уверенности, что переход от централизованных к автономным системам и источникам энергии позволит резко сократить потери.

Анализ показывает, что при разделении «единого здания» общим объемом 100 тыс.куб.м на 10 строений объемом по 10 тыс.куб.м, теплопотери ограждающими конструкциями возрастают в 2,5 раза, так как вырастает внешняя площадь ограждающих конструкций. Распределение единого объекта на 10, 50, 100 самостоятельных субъобъектов приводит в первую очередь к существенному росту затрат на отопление, что связано с ростом отношения F/V. Очевидно, что уменьшение размеров зданий меньше 2,5‑3,0 тыс.куб.м, существенно повышает теплопотери ограждающими конструкциями.

Экономические проблемы использования газа в России

Материалы шестнадцатого заседания Открытого семинара «Экономические проблемы энергетического комплекса» от 28 ноября 2000 года. В.А.Саркисян. Экономические проблемы использования газа в России. (49 Kb) Полный текст доклада можно заказать на сайте семинара

Коммунально‑бытовые потребители и население — сферы потребления, где использование газа дает наибольший экономический эффект и газ трудно замещается другими энергоресурсами.

Существенный рост потребления газа прогнозируется в коммунально‑бытовом секторе. Частично он происходит за счет улучшения условий жизни населения, увеличения энергоемкости, создания, особенно в сельских населенных пунктах, индивидуальных газовых установок для отопления и горячего водоснабжения.

Эффективность использования газа в отраслях экономики России

Материалы сорокового заседания Открытого семинара «Экономические проблемы энергетического комплекса» от 25 марта 2003 года. А.М.Карасевич, Н.М.Сторонский, Л.Д.Уткина. Эффективность использования газа в отраслях экономики России. (142 Kb) Полный текст доклада можно заказать на сайте семинара

Структура потребления газа в секторах экономики России в 1990‑2000 гг.
Потребление1990 г.1995 г.2000 г.
Распределено в РФ   
млрд.куб.м404,0339,4350,6
%100,084,086,8
%100,0100,0100,0
В том числе:   
отрасли промышленности41,035,931,6
электроэнергетика44,341,340,9
коммунально‑бытовой сектор10,518,715,3
   из них население3,78,911,6
прочие отрасли4,24,112,2

ДИСКУССИЯ

А.С.НЕКРАСОВ

… Вы говорите, что лучшее использование газа — прямое использование газа вместо тепла. Это означает, что надо подать для отопления газ и поставить у себя в квартире газовую плиту?

Л.Д.УТКИНА

Имеется в виду замена тепла, выработанного в котельных, теплом от непосредственного сжигания газа в специальном оборудовании, например, в воздухонагревателях различных конструкций для отопления производственных и общественных помещений. Прямое использование газа, точнее продуктов его сгорания, предполагает отсутствие промежуточного теплоносителя — воды, пара, электроэнергии. Экономия затрат происходит за счет отсутствия трубопроводов при централизованном отоплении, более высоких КПД нового оборудования по сравнению с котельными.

В зависимости от технологии производства можно сохранять двойное энергоснабжение. Но при установке «крышных» котельных, мини‑ТЭЦ мы экономим на теплоснабжающих сетях, на повышении КПД отопительного оборудования.

А.С.НЕКРАСОВ

Вы предлагаете отказаться от централизованного теплоснабжения, а подавать газ прямо потребителю, у которого будет стоять какая‑то мини‑котельная или мини‑ТЭЦ.

Л.Д.УТКИНА

И плюс воздухонагреватели, где не нужна вода. Такие проекты уже существуют.

А.С.НЕКРАСОВ

Это известная технология. Смысл такой, что не надо использовать централизованное теплоснабжение, потому что там трубы, большие потери. Я с Вами согласен. Скажите, пожалуйста, если отказаться от этих труб (действительно, теплорасточительных), в какой мере необходимо увеличить пропускную способность в сложившихся системах газоснабжения для того, чтобы все это создать?

Л.Д. УТКИНА

Коэффициент загрузки газовых сетей при этом еще больше будет снижаться из‑за снижения объемов потребления газа при внедрении новых методов отопления с помощью прогрессивного газоиспользующего оборудования, имеющего более высокие КПД. Однако появляется возможность подключения новых потребителей для использования сэкономленного газа, и в этом случае режим работы распределительных газовых сетей не изменится.

А.С.НЕКРАСОВ

Иными словами, «крышная» котельная и другое новое оборудование имеют более высокие КПД по сравнению с обычными котлами, и это повлечет за собой уменьшение объемов подаваемого газа в районы?

Л.Д.УТКИНА

Да, это так. Новые схемы отопления с использованием прогрессивного газоиспользующего оборудования обеспечивают снижение объемов потребления газа. Решение этой проблемы для газовой промышленности может быть найдено путем или подключения новых потребителей, или продажи высвобожденного газа за рубеж, или сокращения объемов добычи газа. Необходимо учитывать разнонаправленное влияние процесса снижения потребления газа в результате внедрения новой техники: повышение коэффициента полезного использования газа, экономия газа с одной стороны и снижение загрузки газопроводов и повышение затрат на транспортирование газа с другой стороны.

Интересно оценить опыт решения этой проблемы за рубежом, например, опыт фирм‑поставщиков газа, которые борются за энергосбережение, внедрение новых технологий и прогрессивного оборудования и в то же время обеспечивают высокие объемы поставок газа в целях снижения затрат на его подачу потребителям.

А.С.НЕКРАСОВ

Еще один вопрос. Сейчас у нас свыше 80% теплотрасс требуют замены или капитального ремонта с огромными затратами порядка 30 млрд. долл. Возникает вопрос: нужно ли возвращаться к этой теплотрассе или можно переходить на другие способы выработки тепла, скажем, «крышные» котельные? Тогда пропускная способность газоснабжающей системы, которая уже заложена, может оказаться недостаточной, потому что пиковые потребности возросли, а население обеспечивается в основном такими «крышными» котельными. Население — главный потребитель, население, а не промышленность, которая уходит от централизованного теплоснабжения и имеет собственную отопительную систему. Здесь заложена очень серьезная проблема. С другой стороны, из‑за того, что у нас спрос на централизованно выработанное тепло упал у многих ТЭЦ тепловые отборы снизились, турбины не загружены, значит, экономика там валится. Может быть, действительно, не надо давать газ на целый ряд ТЭЦ, а перейти на теплоснабжение от газовых котельных.

Практический пример экономии тепловой энергии

В.Г.Ященко. Практический пример экономии тепловой энергии. (87 Kb)

Температура выброса продуктов горения в отопительный сезон на топливосжигающем оборудовании всех типов, моделей и их модификаций, перед выходом в атмосферу, колеблется в пределах от 275‑360 градусов по Цельсию.

На нашем предприятии, имеющем 2100 метров квадратных производственных, складских и офисных отапливаемых площадей газовым котлом Ростовского производства Дон‑30, паспортной мощностью = 31,5 киловатт, обогреваются все эти площади, и тепла хватает всем, в любые лютые морозы.

Зимой, в любой мороз на улице, продукты горения из трубы нашей котельной, при выходе в атмосферу не превышают +14 градусов по Цельсию. Вся энергия (превышающая значение +14 градусов), что в составе дыма из продуктов горения после котла, идет не на обогрев нашей перегретой атмосферы, а в отопительную систему зданий.

Приведено описание некоторых технических деталей и хронология движения предприятия к «газовой независимости».

Предложение по энергосбережению в РФ

Д.С.Стребков. Предложение по энергосбережению в РФ. (28 Kb)

Водогрейные котлы и иные теплогенераторы, вырабатывающие только низкотемпературную тепловую энергию для отопления и получения горячей воды эксэргию топлива (потенциальную превратимость его теплотворной способности в работу или электроэнергию) не используют. Необходима срочная модернизация этих теплогенерирующих систем в микро‑ и мини‑ТЭЦ с когенерацией тепловой энергии и применением тепловых насосов. Необходимо отметить недопустимое отставание РФ по производству и применению тепловых насосов, которые позволяют использовать наиболее распространенный и общедоступный возобновляемый источник энергии — теплоту среды.

Благодаря использованию в тепловом насосе в качестве рабочего процесса высокоэнергоэффективного самоорганизующегося процесса — испарение‑конденсация, он имеет необычайно высокий коэффициент полезной эффективности преобразования электрической энергии в низкотемпературное тепло. Используя теплоту среды, тепловой насос уменьшает тепловое загрязнение от энергетических установок.

Рекомендации МЭА по развитию централизованного теплоснабжения в России

Рекомендации МЭА по развитию централизованного теплоснабжения в России. «От холода к теплу» (2005 г., МЭА). (2.98 Mb)

В рамках рассматриваемой темы следует обратить внимание на такие разделы книги:

  • обоснование значимости централизованного теплоснабжения — раздел 1, параграфы 1‑2, и выводы исследования — параграф 10;
  • решение ключевых задач ( ) — параграф 4;
  • политика госрегулирования или конкуренции — параграфы 4 и 5;
  • инвестиции и финансирование‑ параграф 6;
  • форма собственности и управление‑ параграф 7;
  • когенерация (теплофикация) и эффективность — параграф 8;
  • централизованное теплоснабжение в рамках госполитики — параграф 9.

Кроме того, в книге всего на двадцати страницах представлены основные идеи и выводы в кратком изложении.

Когенерация и раздельная генерация тепла и электроэнергии

Рисунок 3. Когенерация и раздельная генерация тепла и электроэнергии

От концепций и стратегий к программам энергосбережения: региональный опыт

Материалы сто двенадцатого заседания Открытого семинара «Экономические проблемы энергетического комплекса» от 22 июня 2010 года. Е.Гашо, Е.Репецкая. От концепций и стратегий к программам энергосбережения: региональный опыт. (6.92 Mb) Полный текст доклада можно заказать на сайте семинара

Удельный расход топлива кг.у.т./чел*ГСОП составляет в Стокгольме — 0,123; в Уфе — 0,13‑0,15; в Москве — 0,19‑0,22; в Воркуте — 0,4; в Вене — 0,5; в Берлине — 0,84; в Лондоне — 0,9; в Париже — 1,04; в Риме — 3,6.

Региональные различия потребления тепла на отопление жилья

Региональные различия потребления тепла на отопление жилья

Наличие значительного количества небольших зданий с незначительной тепловой нагрузкой ведет к:

  • существенной распределенности тепловых сетей от ЦТП к зданиям,
  • завышенным расходам теплоносителя на этих участках,
  • к неустойчивой гидравлической работе системы теплоснабжения.

Подавляющее большинство жилых зданий в городе — 5‑этажные.

  • На 1 ЦТП приходится 100 000 кв.м. жилого фонда (общий жилой фонд — 2 600 000 кв.м).
  • Доля выработки электроэнергии в теплофикационном цикле сокращается и в настоящее время составляет 32%.
  • Совокупные потери энергосистемы при преобразовании топлива в тепловую и электрическую энергию достигают 48%.
  • Если жители других крупных городов в центральной части РФ получают необходимые им 1 т.у.т в год на человека с издержками преобразования в 0,3‑0,4 т.у.т., то жители Воркуты вынуждены платить за свои 2 т.у.т. практически 2,1‑2,3 т.у.т.
  • Такой рост системных издержек в генерации естественно обуславливает высокую себестоимость поставляемых энергоресурсов и значительный рост тарифов на коммунальные услуги, на который накладывается массовый отъезд населения, что ведет к катастрофическому падению собираемости платежей населения.

Предложения Кемеровского центра стандартизации, метрологии и сертификации

Б.И.Голин. Предложения Кемеровского центра стандартизации, метрологии и сертификации. (42 Kb)

Существенный вклад в энергосбережение может дать внедрение программного (по времени) и погодного регулирования теплопотребления. При этом, не снижая, а часто и улучшая комфортные условия, даже при не глубоком регулировании и по самым скромным оценкам, можно снизить потребление тепла и, следовательно, платежи за него в среднем на 20%. Приведен реальный пример для 5 этажного жилого дома. …

Децентрализация генерации тепловой энергии имеет и отрицательные аспекты. Плохая водоподготовка на локальных котельных приводит к засорению тепловых приборов и подводящих трубопроводов, что приводит к отказу отдельных участков тепловой системы здания. …

При утеплении общественных зданий часто «забывают» провести реконструкцию вентиляции. В итоге сэкономленная тепловая энергия теряется через постоянно открытые для проветривания окна. …