В настоящее время проходят общественные обсуждения законопроекта о внесении изменений в федеральный закон № 35-ФЗ «Об электроэнергетике» в части совершенствования системы перспективного планирования в электроэнергетике. Это весьма актуальная тема вообще и тем более в энергетике. Почему?

 

 

 

 

Яков ЩЕЛОКОВ,
член Комитета по энергетике СОСПП, Екатеринбург

 

Законы физики объективны для функционирования российской энергетики

На современных ТЭЦ кпд почти достигает 50%. Остальная же часть энергетических потоков, в том числе и на ТЭС – это низкопотенциальная тепловая энергия, утилизация которой может быть, помимо прочего, использована и при централизованном отоплении зданий [1]. К сожалению, на практике периодически до сих пор возникают попытки внесения в объективные физические законы отраслевых и даже «экономических» поправок. Все эти случаи имеют монопольную природу.

Так, в середине XX века в СССР была выдвинута теория, которая, по сути, «корректировала» второе начало термодинамики и, исходя из которой, в России было принято, что монопольное обеспечение тепловой энергией потребите­лей может осуществляться двумя путями:

1. Методом теплофикации (как наиболее экономичный по расходу топлива).
2. За счет систем теплоснабжения от котельных установок разных типов.

Чем это было вызвано? Тем, что согласно идеологии 60-х годов [1]: «при низких (5-100 Гкал/ч) тепловых нагрузках сооружение ТЭЦ с установкой на них паровых турбин и энергетических котельных агрегатов с вспомогательным оборудованием экономически не может быть оправдано? Одним из путей «рационального» теплоснабжения районов с низкими тепловыми нагрузками является сооружение крупных центральных производственно-отопительных котельных с паровыми и водогрейными котлами и отопительных с водогрейными котлами, производительностью для европейской части страны до 150 Гкал/ч, а за ее пределами до 300 Гкал/ч. Такое разделение связано с тем, что в европейской части стоимость топлива существенно выше, чем в других районах нашей страны».

Очевидно, дело было не столько в выборе путей «рационального» теплоснабжения, сколько в выборе, какими быть системам электроснабжения промышленных потребителей – с объектами распределенной генерации (РГ) или нет? По сути, практически полный отказ от распределен­ной генерации, конечно, повысил надежность электроснабжения потребителей, но возник ряд существенных экономических проблем, особенно в централизованном теплоснабжении, в том числе и для населения. В основном это случилось, когда Россия перешла на путь капиталистического развития.

И вот уже более полувека идет процесс котельнизации России. Исходя из указанной в [1] тепловой мощности до 150-300 Гкал/ч, согласно решениям, принятым еще в 1960-х годах, до сих пор официально теплофикация (комбинированная выработка электрической и тепловой энергии) остается в РФ декларативно экономически выгодной, только начиная с установленной электрической мощности турбогенераторов в 20 МВт. Кстати, эти 20 МВт сохраняют в России свою ключевую роль при всех форматах рынков электроэнергии, при сохранении тарифного (внерыночного) пайка для теплоснабжения любого вида.

Для сравнения приведем выдержку из издания по энергетическому менеджменту концерна DuPont (США) [4]: «…даже паровые системы низкого давления имеют возможность для регенерации механической энергии, в результате чего системы промежуточного давления могут обеспечить нагрузки предприятия и/или деаэратор паром. Часто оказывается выгодным устанавливать турбины с противодавлением небольшой мощности, начиная от ~ 18 кВт». Видимо отсюда существует такая разбежка по мощности (от 18 кВт [4] до 20 МВт [1]) у различных экономических и, главное, монопольных систем при экономических оценках физических законов?

Согласно рассекреченным в конце 1980-х годов данным [5] оказалось, что в СССР были «цены на топливо и энергию значительно ниже действительных народно-хозяйственных издержек на их дополнительное производство». Проще говоря, цены на топливо оказались ниже его себестоимости: по газу и нефтепродуктам в 2-2,5 раза, по углю в 2,5-3 раза и более. Без учета этих «поправок» весьма разумная идея теплофикации (комбинированной выработки электрической и тепловой энергии в одной установке) остается определяющим достоинством централизованного теплоснабжения, практически при любой мощности системы [2].

Но даже рыночные условия вот уже двадцать лет не могут в РФ расставить все по своим местам. По этой же причине надежно сохраняется такой раритет в рос­сийской экономике как «перекрестное субсидирование». Опять же, одна из причин этому то, что наша энергетика функционирует не по законам физики, а теперь и рынка, а вопреки очевидной физике, по условно приятым возможностям систем централизованного теплоснабжения. Поэтому попробую провести свою оценку возможностям систем централизованного теплоснабжения в современных условиях.

 

О регулировании теплопотребления в многоквартирных домах

Для оценки инженерных решений, применяемых в области централизованного теплоснабжения, которые должны и могут привести к требуемой эффективности, следует рассматривать процесс теплоснабжения в составе трех технологических частей: производство, транспортировка и потребление тепловой энергии.

Производство и транспортировка тепловой энергии по-прежнему остаются во многом вне действия прямых физических законов, несмотря даже на требования федеральных законов (№ 261-ФЗ, № 190-ФЗ) о переходе на теплофикацию и на муниципальном уровне. Поэтому в сфере централизованного теплоснабжения реально возможной зоной повышения энергоэффективности остаются пока только объекты использования тепловой энергии – это, в первую очередь, многоквартирные дома (МКД).

Речь идет о тепловом (абонентском) вводе [6], который сейчас, в период рыночной экономики, называют «индивидуальным тепловым пунктом» (ИТП). В ИТП до рыночной поры [6] предлагалось устанавливать тепломеханическое оборудование и устройства, обеспечивающие, во-первых, надежную защиту и экономичную эксплуатацию местных систем (т. е. ИТП) и, во-вторых, защиту режимов работы систем теплоснабжения от влияния местных систем:

• Схема присоединения систем отопления, работающих на параметрах теплоносителя тепловой сети, считалась наиболее простой. Такое возможно только при одноэтаж­ной застройке при соответствующем рельефе местности.
• Присоединение с насосно-подмешивающим устройством (чаще всего элеватором) или независимое присоединение через водоподогреватель предлагалось при параметрах теплоносителя, превышающих допустимое значение для систем отопления.
• При закрытой схеме предлагалось несколько схем присоединения ГВС: параллельное, двухступенчатое последова­тельное включение подогревателей ГВС к тепловым сетям.
• И, конечно, открытая система теплоснабжения, уникальная по своей расточительности, появилась, когда цена энергоносителей много ниже их себестоимости. Данная система теплоснабжения жива до сих пор, хотя законодательно была, на какой-то период, запрещена.

Все упомянутые схемы ИТП, сложившиеся в эпоху, так сказать, «бесплатных энергоресурсов», оказались малопригодными для рыночных условий. Тем более, формируемых по одной проекции: когда население полностью оплачивает услуги энергоснабжающих компаний, не имея азбучных рыночных возможностей влиять на величину цены этой услуги, даже имея реальную возможность регулировать объемы используемых энергоресурсов. Что в итоге?

Напомним одно из многочисленных мнений того периода: «сегодня плата за тепло составляет более половины всего тарифа за коммунальные услуги, и если не поменять модель регулирования, то эта составляющая будет только увеличиваться, причем ускоренными темпами».

Отметим, что в теории регулирования есть правило без исключений: самая совершенная модель регулирования не может исправить недостатки технологически несовершенной технической системы. Вряд ли можно аргументировано оспорить тот факт, что существующие в России системы теплоснабжения МКД остаются технологически несовер­шенными, а режимы их управления пребывают в формате хронического банкротства.

 

Активные энергетические комплексы

В 2020 году, который запомнился рядом всем известных негативных потрясений, произошло, хочется верить, знаменательное событие, известное пока только кругу узких специалистов: принято постановление Правительства РФ от 21.03.2020 г. № 320 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам функционирования активных энергетических комплексов», позволяющих обеспечить интеграцию распределенной генерации в Единой энергетической си­стеме России с сохранением необходимого уровня надежности энергосистемы. По мере реализации проекта будут отработаны условия взаимодействия сторон по созданию целевой модели по внедрению АЭК в ЕЭС России.

Следует отметить, что эта тема в настоящее время подробно обсуждается в периодической печати. В этом плане заслуживает внимание статья [7], заключительный вывод которой гласит: «для обеспечения надежного электроснабжения потребителей от объектов распределенной генерации, особенно в островном режиме, необходимо при проектировании обеспечить правильный выбор систем возбуждения и уставок устройств релейной защиты генераторов».

Однако на объектах РГ практически пока полностью исключено использование устройств непрерывного регулирования напряжения. Кроме того, уставки устройств релейной защиты (РЗ), заданные заводами-изготовителями генераторов, часто не обоснованы. Это препятствует их нормальной работе и не позволяет согласовывать с уставками устройств РЗ электросетевых элементов, а так же приводит к их излишним отключениям [7]. Оказыва­ется, надо было не доказывать, что котельные благо для устойчивости электроснабжения, а разбираться в роли уставок в релейной защите.

Что возможно получить в результате реализации этих пока несогласованных технических решений? Экономия единицы энер­гии конечным потребителем дает дополнительную экономию по всей энергетической цепи (сети): снижаются потери в электрических, тепловых, газовых и т.д. Самые высокие косвенные эффекты у электроэнергии, при экономии 1 т у. т. конечным потребителем по всей цепочке электросети экономится до 4,9 т у. т., по теплу – 2,8 т у. т. [8].

 

Заключение

Приведенная справка о развитии российского централизованного теплоснабжения, а также оценка выполненных работ в системах тепло- и электроснабжения показывают, что из­менение «модели регулирования» в теплоснабжении следует начинать с перехода на использование интеллектуальных внебюджетных инвестиций, в первую очередь, с целью создания технологически совершенных схем ИТП МКД.

В этом плане целесообразно искать варианты успешного решения проблем теплоснабжения МКД, даже при сохранении всех недостатков схем централизованного теплоснабжения на стадиях производства, транспортирования и распределения тепловой энергии.

Следует учитывать, что в настоящее время централизованная тепловая энергия в нашей стране является практически самым дорогим из преобразованных видов энергии, особенно для населения. По электроэнергии население пока спасает перекрестное субсидирование. Об этом же свидетельствует и структура платежей за коммунальные услуги в МКД. Это делает многоквартирные дома наиболее важным объектом для применения энергосервисных контрактов по созданию технологически совершенных ИТП с отработанной моделью регулирования [3,9].

В итоге работ по выявлению возможности создания активных энергетических комплексов, обеспечивающих интеграцию распределенной генерации в ЕЭС РФ с условием сохранения требуемого уровня надежности энергосистемы, будут также снижены потери в электрических, тепловых, газовых и других сетях.

 

Есть надежда утверждать, что одним из обязательных условий совершенствования системы перспективного планирования в электроэнергетике являются вопросы функционирования активных энергетических комплексов, позволяющих обеспечить интеграцию распределенной генерации в ЕЭС России с сохранением необходимого уровня надежности энергосистемы в целом.

 

Литература

1. О развитии теплоснабжения СССР; схема тепло- и элек­троснабжения Москвы и Московской области//Электрические станции. 1966. № 12; 1969. № 12; Энергетик. 1969. № 6.
2. Данилов Н. И., Тимофеева Ю. Н., Щелоков Я. М. Центра­лизованное теплоснабжение в рыночных условиях: учебно-методическое пособие. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. 59 с.
3. Щелоков Я. М. О роли энергетического сервиса в те­плоснабжении //Промышленность и безопасность. № 9 (167). 2021. С. 42-45.
4. Энергетический менеджмент. Руководство по энергос­бережению концерна DuPont (США). Нижний Новгород: Изд. «Чувашия». 1997. 223 с.
5. Макаров А. А. Нуждается в совершенствовании // Энергия: экономика, техника, экология. № 5. 1987. С. 22-23.
6. Павлов И. И., Федоров М. Н. Котельные установки и те­пловые сети. Учебник для техникумов. Изд. 2-е. М.: Строй­издат. 1977. 301 с.
7. Ильюшин П. В. и др. О влиянии параметров систем воз­буждения и уставок защит генераторов на обеспечение на­дежного электроснабжения потребителей//Энергия единой сети. 2020. № 3 (52). С. 54-61.
8. Башмаков И. А. Российский ресурс эффективности: масшта­бы, затраты и выгоды//Вопросы экономики. 2009. № 2. С. 71-89.
9. Свод правил СП 60.13330.2020 «СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кон­диционирование воздуха». Утв. приказом Минстроя России от 30.12.2020 № 921/пр, введен в действие с 1 июля 2021 г.

 

Все статьи Якова Щелокова на ЕВите

 

ЕВита рекомендует

Модернизация + Цифровизация + Стандартизация = интегрированный подход к трансформации коммунальной инфраструктуры