CC BY
102
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
УДК 620.9 (470.21)
Н. М. Кузнецов, А. М. Клюкин, С. Н. Трибуналов
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ В МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация
Собраны и проанализированы сведения об объёме используемых энергетических ресурсов и показателях энергетической эффективности. Произведена оценка возможной экономии энергетических ресурсов. Рассмотрены направления энергосбережения.
Ключевые слова:
энергосбережение, энергоэффективность, электропотребление, теплопотребление, интегральный показатель, энергосберегающие мероприятия.
N. M. Kuznetsov, A. М. Klyukin, S. N. Tribunalov
ENERGY SAVING AND ENERGY EFFICIENCY INCREASE IN THE MURMANSK REGION
Abstract
Data on the amount of energy resources used as well as data on energy efficiency indicators have been collected and analyzed. Evaluation of possible energy saving has been made. Energy saving directions have been considered.
Keywords:
energy saving, energy efficiency, power consumption, heat consumption, integral indicator, energy-saving measures.
Надежное и экономически эффективное энергоснабжение имеет большое значение для обеспечения нормальной жизнедеятельности всех категорий потребителей. Получение электрической и тепловой энергии до сих пор в основном базируется на использовании ископаемых видов топлива, запасы которых велики, но не безграничны. Это требует бережного и экономного расходования традиционных энергетических ресурсов, более широкого внедрения мероприятий по повышению энергоэффективности и энергосбережению. Энерго- и ресурсосбережение является одним из важнейших факторов, обеспечивающих эффективность функционирования отраслей экономики. Оно достигается посредством реализации мероприятий по энергосбережению, своевременным переходом к новым техническим решениям, повышением качества продукции, использованием международного опыта и другими мерами. Внедрение энергосберегающих технологий приводит к снижению издержек, способствует повышению устойчивости топливно-энергетического комплекса, снижению затрат на введение дополнительных мощностей, улучшению экологической ситуации.
На Кольском полуострове разрабатываются месторождения различных видов минерального сырья (рис. 1), из которых наибольшее значение для развития экономики имеют медно-никелевые, железные, апатит-нефелиновые руды, руды редких и редкоземельных металлов. Существенны запасы слюды, сырья для строительных материалов и керамических изделий, облицовочного камня.
Административно Мурманская область состоит из 12 городских округов, 5 муниципальных районов, 13 городских поселений, 10 сельских поселений. Площадь Мурманской области составляет 144.9 тыс. кв. км (0.86 % площади России), численность населения на 01.01.2017 г. составила 758.0 тыс. чел., плотность населения 5.23 чел/км2, удельный вес городского населения 92.5 %. Демографическая ситуация в Мурманской области и городах имеет кризисный характер. За последние 25 лет численность населения области сократилась на 34 % (рис. 2).
Топливно-энергетический баланс Мурманской области в настоящее время формируется в основном за счет привозного топлива (угля, нефтепродуктов, ядерного горючего). Собственных источников топлива регион не имеет. Около 80 % отпускаемой тепловой энергии вырабатывается котельными, работающими на привозном мазуте [1].
Это топливо зачастую доставляется за тысячи километров с использованием различных видов транспорта и имеет высокую транспортную составляющую в конечной стоимости. Оно используется для выработки тепловой и электрической энергии, обеспечения работы транспортных средств, для удовлетворения технологических нужд предприятий и в других целях. В отдельных районах часть энергетических потребностей удовлетворяется за счет использования местных энергетических ресурсов, например гидроэнергетических. Рост цен на органическое топливо способствовал значительному росту тарифов на электрическую и тепловую энергию. Потребление мазута и дистиллятного топлива для дизельных электростанций уменьшилось. Возросло внимание к использованию на теплогенерирующих установках угля, стоимость которого существенно ниже. Но переход на уголь увеличит нагрузку на магистральный транспорт и негативное воздействие на окружающую среду.
Суммарный годовой расход топливно-энергетических ресурсов в Мурманской области составляет около 10 млн т условного топлива (т у. т.). Из них 40 % приходится на ресурсы ядерного топлива, используемые на Кольской АЭС. Около 22 % представляют собой гидроэнергоресурсы, преобразуемые в электроэнергию на 17 ГЭС региона. Остальные 38 % — это органическое топливо (мазут, уголь, светлые нефтепродукты, газ и др.). Оно сжигается на котельных и ТЭЦ, расходуется на технологические нужды в промышленности, транспорте и т. д.
Повышение уровня энергетической эффективности в сфере электро- и теплоснабжения затрагивает все отрасли экономики и социальную сферу, всех производителей и потребителей энергетических ресурсов. Основной потенциал энергосбережения в Мурманской области (рис. 3) сосредоточен на источниках производства электрической и тепловой энергии (32 %) и в жилищном фонде (35 %).
Рис. 1. Минеральные ресурсы Мурманской области
1146,7
1200 1000 800 600 400 200 0
1989 г.
2002 г.
2010 г.
2014 г.
2015 г.
2016 г.
Рис. 2. Численность населения Мурманской области, тыс. чел.
бюджетная сфера
промышленность
распределительные сети производство электрической и тепловой энергии
жилищный фонд
6%
9%
18%
32%
35%
0%
10% 20% 30%
40%
Рис. 3. Потенциал энергосбережения
Интегральный показатель энергосбережения и энергоэффективности региона (энергоемкость валового регионального продукта) позволяет сделать вывод об эффективности внедрения наилучших доступных технологий по экономии энергоресурсов (рис. 4).
Реализация нового подхода к разработке региональных программ энергоэффективности должна осуществляться по следующим направлениям:
• вовлечение региональных отраслевых органов власти в решение вопросов в области энергоэффективности и энергосбережения;
• развитие региональной инфраструктуры в сфере энергоэффективности за счет формирования уполномоченного органа, осуществляющего сводные функции и наделенного необходимыми ресурсами;
• направлять бюджетные средства, предназначенные для повышения энергоэффективности, на привлечение ресурсов коммерческих организаций;
• формирование комплексной системы учета и мониторинга в сфере энергоэффективности.
40
30
20
10
30,9
28,05 27,47 26,9 26,32 25,75 25,17
2012 г. 2015 г. 2016 г. 2017 г. 2018 г. 2019 г. 2020 г.
0
Рис. 4. Энергоёмкость валового регионального продукта, кг у. т/тыс. руб.
Согласно методическим рекомендациям, сформированным при разработке Схем теплоснабжения потребителей Мурманской области, наиболее вероятными были признаны следующие сценарии развития энергетики региона.
1. Газификация Мурманской области без опоры на Штокмановское газоконденсатное месторождение (ШГКМ).
2. Газификация г. Мурманска с учетом поступления газа с ШГКМ.
3. Отсутствие газификации и сохранение мазутозависимости.
С учетом отложенной программы газификации Мурманской области, связанной с освоением ШГКМ, в рамках актуализации Схемы теплоснабжения на 2017 год рассмотрены два наиболее вероятные сценария развития энергетики региона [2].
Сценарий 1. Сохранение мазутозависимости для существующих источников и строительство новых на жидком и твердом топливе.
Сценарий 2. Переход энергетики Мурманска на твердое топливо и электроэнергию (базируется на сценарии, разработанном в рамках Комплексного инвестиционного проекта по модернизации системы теплоснабжения Мурманской области на 2015-2030 годы).
Сценарий 1 предполагает сохранение существующего положения в топливно-энергетическом комплексе Мурманской области. Он предполагает в первую очередь повышение эффективности сжигания мазута на существующих котельных и ТЭЦ, внедрение мероприятий по снижению собственных нужд, проведение мероприятий по снижению потерь в тепловых сетях и повышение энергоэффективности существующей жилой и социально-административной застройки на территории г. Мурманска, а также строительство новых котельных на жидком и твердом топливе.
Сценарий 2 базируется на решениях, предложенных Комплексным инвестиционным проектом модернизации системы теплоснабжения Мурманской области на 2015-2030 годы, разработанным ФГБУ «РЭА» Минэнерго России в 2015 г. Согласно этому сценарию осуществляется уход от мазутозависимости на всех источниках кроме Мурманской ТЭЦ, где переход на твердое топливо технически невозможен. При этом вместо маломощных котельных в поселках Абрам-мыс и Дровяное предлагается строительство новых электрокотельных, подключенных к электросетям по уровню напряжения ВН. Данный сценарий может рассматриваться в случае, если снабжение региона мазутом не сможет осуществляться в дальнейшем по экономическим или техническим причинам.
Необходимо выполнять постоянную работу по актуализации схем теплоснабжения городов, которая представляет собой комплексную проблему и влияет на капитальные вложения в теплоснабжающие системы. Схемы разрабатываются на основе программы комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры, анализа фактических тепловых нагрузок потребителей с учётом перспективного развития, структуры топливного баланса региона, оценки состояния существующих источников тепла и тепловых сетей, возможности их дальнейшего использования и рассмотрения вопросов надёжности и экономичности.
Анализ работы систем теплоснабжения городов показывает, что необходимо выполнение следующих мероприятий для повышения надежности, качества и эффективности работы теплоэнергетического комплекса Мурманской области:
• проведение энергетического аудита объектов систем теплоснабжения;
• оптимизация режимов работы теплоисточников, количества котельных и их установленной мощности с учетом корректировок схем теплоснабжения, местных условий и видов топлива;
• модернизация котельных с использованием энергоэффективного оборудования с высоким коэффициентом полезного действия; использование теплонакопителей [3] на котельных.
• внедрение систем автоматизации работы и загрузки котлов, общекотельного и вспомогательного оборудования, автоматизация отпуска тепловой энергии потребителям;
• оснащение объектов системы теплоснабжения (ЦТ11, котельных и тепловых узлов) приборами учета;
• замена тепловых сетей с использованием энергоэффективного оборудования, применение эффективных технологий по тепловой изоляции вновь строящихся тепловых сетей и при восстановлении разрушенной изоляции;
• использование систем централизованного технологического управления системами теплоснабжения, комплексная автоматизация тепловых пунктов с выведением основных параметров на диспетчерские пункты;
• диспетчеризация тепловых сетей и систем контроля теплопотребления;
• установка частотно-регулируемого электропривода насосов водоснабжения.
Внедрение таких мероприятий в жилищной сфере ведется по различным направлениям [4]: строительство многоквартирных домов в соответствии с требованиями энергетической эффективности; реализация мероприятий по повышению энергетической эффективности при проведении капитального ремонта многоквартирных домов; внедрение мероприятий по повышению энергетической эффективности систем освещения с установкой датчиков движения; внедрение автоматизированных тепловых пунктов; тепловая изоляция трубопроводов и повышение энергетической эффективности оборудования тепловых пунктов, трубопроводов отопления и горячего водоснабжения; проведение гидравлической регулировки распределительных систем отопления; внедрение частотного регулирования приводов насосов.
В каждой отрасли для оценки уровня энергосбережения и энергоэффективности на основе конкретных индикаторов формируются целевые показатели. Так, расчёт показателей энергоэффективности подпрограммы ЖКХ ведётся по следующим показателям:
• удельный расход топливно-энергетических ресурсов на выработку тепловой энергии (ТЭ) котельными;
• доля потерь в тепловых сетях;
• удельный расход электроэнергии (ЭЭ) на нежилые помещения в жилых домах;
• удельный расход тепловой энергии (ТЭ) в жилых домах;
• удельный расход ЭЭ, используемой при передаче ТЭ в системах теплоснабжения;
• удельный расход ЭЭ, используемой для передачи воды в системах водоснабжения;
• удельный расход воды в жилых домах.
Приоритетными направлениями финансирования мероприятий программы энергосбережения являются мероприятия за счет средств внебюджетных источников, в то время как бюджетные средства предусматриваются на софинансирование (субсидирование) проектов в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности для привлечения инвестиций. Объем финансирования программы «Энергоэффективность и развитие энергетики» до 2020 г. составит 32 млрд руб., из них 50 % — внебюджетные средства (рис. 5). Доля муниципальных образований в общем объеме финансирования менее 1 %.
□ Областной бюджет В Внебюджетные средства
Рис. 5. Финансирование программы «Энергоэффективность и развитие энергетики» Мурманской области, млрд руб.
Программа энергосбережения предусматривает первоочередное выполнение малозатратных и быстроокупаемых энергосберегающих мероприятий. Главной целью программы является снижение расходов бюджета на энергоснабжение муниципальных зданий за счет рационального использования всех энергетических ресурсов и повышения эффективности их использования.
Одним из основных направлений развития технического, экономического и экологического регулирования энергосберегающей политики является внедрение принципа наилучших доступных технологий. В результате мониторинга мер государственной политики по энергосбережению, реализуемых в Мурманской области, определены показатели внедрения наилучших доступных энергосберегающих технологий и объем их реализации в регионе (табл.). Основная задача мониторинга — определить соответствие реализации наилучших доступных технологий (НТД) в регионе ключевым направлениям государственной политики в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
Мониторинг внедрения энергосберегающих мероприятий показал, что в сфере жилищно-коммунального хозяйства области имеется значительный потенциал энергосбережения. В регионе проводится работа по обеспечению соответствия региональной политики ключевым направлениям государственной политики — в отраслевые государственные программы включены удельные показатели энергоэффективности, внедряются энергетические декларации, разрабатываются требования к энергоэффективности при капитальном ремонте
многоквартирных домов. Для реализации имеющегося потенциала энергоэффективности необходимо разработать механизмы привлечения внебюджетного финансирования в рамках энергосервисных контрактов для внедрения наилучших доступных технологий в жилищно-коммунальном секторе и бюджетных организациях.
Таблица
Показатели внедрения НТД в Мурманской области [5]
Показатель Объем внедрения, %
Доля светоточек, использующих современные источники света со светоотдачей не менее 80 лм/Вт 62
Доля светоточек, работающих в составе осветительных систем с АСУ 56
Доля многоквартирных домов с приборами учета тепла 51
Доля бюджетных учреждений с приборами учета тепла 68
Доля внедрения автоматических индивидуальных тепловых пунктов в многоквартирных домах 4
Доля внедрения автоматических индивидуальных тепловых пунктов в бюджетных учреждениях 13
Процесс формирования программы энергосбережения имеет несколько ключевых моментов, определяющих программу структурно: цели, задачи программы, особенности территории региона, история формирования энергетической инфраструктуры территории, ее проблематика и стратегические задачи. Разработка программы энергосбережения и повышения энергетической эффективности выполняется по следующим направлениям.
1. Сбор исходных данных, определение формата программы.
2. Составление топливно-энергетического баланса региона, определение потенциалов и резервов энергосбережения в разных секторах экономики.
Существует две основные группы (рис. 6) потенциалов энергосбережения:
• снижение объема используемых невозобновляемых видов топлива за счет повышения доли возобновляемых видов энергии в общем балансе;
• повышение эффективности используемых невозобновляемых видов топлива за счет применения энергосберегающих технологий и различных мероприятий.
Технические ресурсы,
млрд кВт-ч/год
Солнце 11000
Ветер 360
Малые реки 4.4
Приливы 2.0
Древесные отходы 0.9
Топливо на выработку тепловой энергии,
тыс. т у. т.
Источники
генерации
>
Системы передачи энергии
Конечные потребители
Жилищный фонд
Промышленность
Бюджетная сфера
Транспорт
Сфера услуг, торговля
Рис. 6. Направления потенциалов энергосбережения Мурманской области
В Мурманской области изменение структуры потребления топливно-энергетических ресурсов нацелено на увеличение загрузки мощностей Кольской АЭС и гидроэлектростанций с увеличением доли использования электрической энергии для нужд отопления. Применение электрокотельных позволит значительно улучшить экологическую ситуацию, снизить расход топливно-энергетических ресурсов на собственные нужды при выработке тепла. Наличие в ряде программ энергосбережения мероприятий по изменению топливного баланса путем перспективной разработки ШГКМ и использования добытого природного газа для нужд отопления Мурманской области в настоящее время не отвечает действительности, так как в 2013 г. было принято решение о переносе начала разработки газоконденсатного месторождения на 2025 г. Поэтому программы энергосбережения, включающие в себя мероприятия по использованию ресурсов ШГКМ, подлежат корректировке.
3. Выбор приоритетных направлений энергосбережения, формирование структуры программы.
Основным результатом третьего этапа разработки региональной программы энергосбережения является разработка концепции программы энергосбережения, т. е. формирование структуры программы на базе выбора приоритетных направлений и основных показателей энергосбережения и повышения энергоэффективности в регионе.
4. Подбор эффективных технических решений энергосбережения и повышения энергоэффективности.
Формирование наиболее эффективного комплекса мер и мероприятий для региональных программ энергосбережения осуществляется путем решения двух основных задач:
• выбора технических и организационных решений (подходов) для поэтапной реализации потенциала и резервов энергосбережения, определенных на втором этапе;
• формирования благоприятной мотивационной среды для реализации подобранных технических мер (нормативно-правовое поле, экономические стимулы, запреты и др.).
Основным результатом четвертого этапа разработки региональной программы энергосбережения является выбор из всего комплекса мер наиболее эффективных и быстрореализуемых.
5. Выбор мотивирующих механизмов для реализации технических мероприятий по энергосбережению и повышению энергоэффективности.
Реализация ряда технических мероприятий, необходимых для развития энергосистемы региона и повышения уровня энергоэффективности, требует совершенствования нормативно-правового поля, создания благоприятной мотивационной среды и формирования различных стимулирующих механизмов:
• финансово-экономических;
• нормативно-правовой базы, регламентов и стандартов;
• информационно-пропагандистских мер;
• рычагов тарифного и иного стимулирования.
Полноценная и масштабная деятельность в сфере энергосбережения требует создания целой системы финансово-экономических механизмов, основанной на комплексном подходе к решению проблемы энергосбережения региона с учетом его особенностей. Структура таких механизмов зависит от особенностей региона и требует привлечения значительных инвестиций из разных источников финансирования.
Основными источниками реализации финансово-экономических механизмов в регионе являются:
• собственные средства потребителей энергоресурсов;
• кредитные средства в виде краткосрочных и долгосрочных кредитов и кредитных линий, лизинговых схем;
• амортизационная и инвестиционная составляющие тарифа;
• гранты фондов;
• бюджетная поддержка в виде софинансирования, субсидирования, льгот.
Внедрение финансово-экономических механизмов, направленное
на использование в комплексе различных источников финансирования, должно сопровождаться повышением эффективности нормативно-правового поля энергосбережения региона.
Основным результатом пятого этапа разработки программы энергосбережения и повышения энергетической эффективности является сформированная комплексная региональная программа энергосбережения с обязательным определением в зависимости от особенностей территории необходимых мотивационных механизмов.
6. Мониторинг программ энергосбережения и повышения энергоэффективности при их разработке и реализации.
Основным результатом шестого этапа является обеспечение в рамках региональной программы энергосбережения комплексного мониторинга, в первую очередь, показателей энергопотребления в регионе.
Выводы
1. Комплексная программа энергосбережения позволит определить потенциал энергосбережения в регионе, затраты на реализацию этого потенциала и экономию денежных средств, осуществлять комплексный мониторинг энергопотребления в регионе.
2. Реализация мероприятий программы будет способствовать устойчивому обеспечению экономики и населения топливом и энергией, сокращению удельного потребления топливно-энергетических ресурсов в организациях бюджетной сферы и других секторах экономики, росту конкурентоспособности, энергетической и экологической безопасности.
Литература
1. Клюкин А. М., Кузнецов Н. М., Трибуналов С. Н. Повышение эффективности использования энергоресурсов в Мурманской области // Труды Кольского научного центра РАН. Энергетика. 2016. № 5 (39), вып. 13. Спецвыпуск. С. 107-118.
2. Актуализация на 2017 год Схемы теплоснабжения муниципального образования город Мурманск с 2014 по 2029 годы. Сводный том изменений. Т. 13. СПб., 2016. 21 с.
3. Бежан А. В., Минин В. А. Математическое описание работы котельной совместно с ветроэнергетической установкой и тепловым аккумулятором // Теплоэнергетика. 2011. № 11. С. 20-25.
4. Повышение энергетической эффективности в региональной энергетике Мурманской области // Сборник статей по материалам «ENES-2014» / отв. ред. Н. М.Кузнецов. М.: Перо, 2015. 40 с.
5. Государственный доклад о состоянии энергосбережения и повышении энергетической эффективности в Российской Федерации в 2014 г. М., 2014. 139 с.
Сведения об авторах Кузнецов Николай Матвеевич,
ведущий научный сотрудник лаборатории энергосбережения и возобновляемых источников энергии Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН, к. т. н. Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 21А Эл. почта: kuzn55@mail.ru
Клюкин Александр Михайлович,
заместитель директора Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 21А Эл. почта: kluk@ien.kolasc.net.ru
Трибуналов Сергей Николаевич,
инженер I категории лаборатории энергосбережения и возобновляемых источников энергии Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 21А Эл. почта: ser@ien.kolasc.net.ru
