CC BY-NC-ND
40
Гришан А.А.
ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМАМИ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА: СОСТОЯНИЕ, ТЕНДЕНЦИИ, РЕКОМЕНДАЦИИ
Аннотация
Выявлены статистически значимые тенденции отказов региональной системы централизованного теплоснабжения Приморского края от состояния систем электро-, водо-, топливоснабжения и обособленных структур «Тепловые сети».
Получены оценки последствий, отраженных ростом удельных отключений населения и продолжительности отключений на время «менее 1 часа», «1-6 часов» «6-10 часов» и «более 10 часов». В частности, состояние региональной системы теплоснабжения характеризуется снижением числа и тяжести последствий крупных аварий и ростом отказов, обусловленных хронически неудовлетворительным состоянием оборудования самой системы и взаимодействующих с нею энергосистем городского хозяйства.
По результатам анализа кризис централизованного теплоснабжения характеризуется как управленческий вопреки бытующему мнению о его энергетической природе.
Рекомендованы превентивные действия в сфере управления, направленные на повышение надежности (качества и безопасности) теплоснабжения.
На основе общности принципов организации управления коммунальными энергосистемами, включая принципы расчета, экспертизы и утверждения тарифов, предлагается распространить полученные оценки, выводы и рекомендации на все энергосистемы городского хозяйства.
Ключевые слова: городское хозяйство; отказы систем; последствия отказов; кризис теплоснабжения; проблемы управления.
Из энергосистем городского хозяйства наиболее часто подвержены критике со стороны населения системы централизованного теплоснабжения (далее - СЦТС). Периодически в течение года - за сомнительную обоснованность роста тарифов, сезонно в отопительные периоды - за ненадежность и низкое качество теплоснабжения.
Структуры, управляющие теплоснабжением, используют все виды административного ресурса для получения платежей в запланированных объемах. При этом активно используются только те положения законов и подзаконных актов, которые направлены на «извлечение прибыли». Например, совершенно не работает положение Федерального закона № 384 «Предупреждение действий, вводящих в заблуждение приобретателей» и другие акты, реализация которых способствовала бы улучшению ситуации [1]. Формально принимаются меры по повышению качества теплоснабжения. Однако цели в этом направлении формулируются так, что результаты не поддаются инструментальной проверке. За исключением, пожалуй, одного - освоения средств.
Основными причинами сохранения негативной ситуации являются неэффективность концептуальных подходов к рассмотрению взаимодействия СЦТС с другими системами жизнеобеспечения, а также отсутствие полномасштабного анализа последствий отказов теплоснабжения для потребителей. Другая причина - молчаливое согласие властных структур с действиями хозяйствующих субъектов на формальной основе невмешательства в дела частных предприятий. Однако это влияние имеет место в виде частичного бюджетного инвестирования, тарифного регулирования и других мер.
Структура обобщенной системы централизованного теплоснабжения
В представленной на рисунке 1 структуре обобщенной системы централизованного теплоснабжения значками * обозначены блоки, ко-
торых не должно быть, но они присутствуют, а значками ** - которые должны быть, но отсутствуют.
Рисунок 1
Обобщенная структура систем централизованного теплоснабжения
Факторы, воздействующие на систему, мы предлагаем называть шумами.
1. Природные шумы - это сезонные изменения климата. Соответствующие изменения структуры или режима функционирования систем предусмотрены проектной документацией и не являются кардинальными.
2. Технические шумы - это информация: об износе оборудования; об инцидентах и авариях; о поставках и качестве топлива и материалов; о работоспособности оборудования и объектов, включая здания и сооружения потребителей.
Обобщающей оценкой этих шумов является надежность и безотказность СЦТС.
3. Поведенческие шумы обусловлены поведением людей. К ним относятся шумы: управленческие; персонала; потребителей, - а также формулировка цели.
4. Социально-экономические шумы обусловлены расходованием бюджетных средств на поддержание функций СЦТС.
5. Экономические шумы формируются динамикой топливной составляющей в себестоимости теплоснабжения.
6. Экологические шумы включают в себя оценки состояния природной среды под воздействием энергоисточников, сжигающих топливо, в том числе для компенсации сверхнормативных потерь на объектах, не потребляющих топлива.
7. Властные шумы обусловлены «правилами игры» в сфере ЖКХ, сформированными нормативно-техническими и нормативно-правовыми документами. Они устанавливают принципы и методы взаимодействия подсистем в составе СЦТС, правила формирования и экспертизы тарифов, формулировку конечных целей и востребованность результатов.
Иерархическое соподчинение СЦТС, рассмотренное нами в [2, с. 36], выстраивает вертикаль этих шумов в отображениях систем всех уровней - поселковые (городские), муниципальные, региональные, государственные - в течение многих десятков лет.
Статистический анализ отказов теплоснабжения в Приморском крае
Причины и последствия отказов изучены по ежегодным данным, полученным от 457-864 котельных (40,99-89,63% от числа зарегистрированных) за отопительные периоды 1999-2009 гг. Для анализа использован пакет стандартных программ системы $1а11з11са № 8, серийный № ВХ905Е31770^А-Н. В оценках адекватности и статистической значимости использованы критерии Колмогорова-Смирнова, Стьюдента, Аббе и Фишера.
Установлено, что в течение отопительных периодов 1999-2009 гг. ежемесячно примерно на 17% от выборки котельных происходили инцидент или авария, 66,11% которых приводили к отказам. Тренды этих событий статистически незначимы на уровне р < 0,05.
Установлено влияние каждой из пяти групп причин на отказы СЦТС:
- среднегодовая доля «отключений электроэнергии» - 37,3%, среднемесячный рост от 19,48 до 55,57% и влияние на отказы статистически значимы;
- среднегодовая доля «отключения холодной воды» - 12,2%, среднемесячный рост от 10,9 до 14,1% статистически незначим, влияние на отказы значимо;
- среднегодовая доля «неисправности оборудования» - 12,8%, среднемесячное снижение от 19,40 до 8,95% статистически значимо, влияние на отказы незначимо;
- среднегодовая доля «прорывов теплотрасс» - 15,6%, среднемесячный рост от 14,71 до 17,97% статистически незначим, влияние на отказы значимо;
- среднегодовая доля «топливных причин» - 22,1%, среднемесячное снижение от 35,70 до 3,43% и влияние на отказы статистически значимы.
Оценки статистической значимости причин отказов можно интерпретировать как относительное улучшение состояния собственно СЦТС. В основном отказы имеют место из-за «отключений электроэнергии». Статистически значимый рост их доли (в 2,85 раза) свидетельствует об ухудшении состояния региональной энергосистемы в целом.
Получены оценки удельных продолжительностей отказов (час/ котельная):
- изменения доли отказов на время «менее 1 часа» статистически незначимы;
- снижение доли отказов на время «более 10 часов» статистически значимо;
- статистически значим рост доли отказов на «6-10 часов» и особенно на «1-6 часов».
Отсутствие статистически значимых изменений доли удельной продолжительности отказов на время «менее 1 часа» можно воспринимать как стабилизацию числа и тяжести последствий относительно мелких инцидентов и аварий. Доля средних значений этого показателя в суммарной удельной продолжительности отказов составляла 1,22%.
Получены оценки удельных отключений населения (чел./котель-ная):
- доля отключений на время «менее 1 часа» статистически незначимо снижается, а на время «более 10 часов» - значимо растет;
- рост доли отключений на «1-6 часов» статистически значим (с 9,94 до 65,86 чел./котельная), а на «6-10 часов» - незначим;
- статистически значим рост отключений суммарно по всем четырем диапазонам - с 58,85 до 135,92 чел./котельная (в 2,31 раза). Эти оценки можно воспринимать как снижение числа и тяжести
последствий крупных аварий и рост отказов, обусловленных хронически неудовлетворительным состоянием оборудования СЦТС и взаимодействующих с нею систем. Об этом также свидетельствует статистически значимый рост доли удельных отключений на «1-6 часов» (в 6,63 раза) и суммарно по всем четырем диапазонам - в 2,31 раза. При кажущейся незначительности отключений (от 1,57 до 135,92 чел./ котельная) суммарное количество человек, отключенных от отопления, исчислялось десятками и даже сотнями тысяч в месяц.
Оценка качества теплоснабжения
В оценках использовались данные о фактических температурах воды, подаваемых в тепловые сети. Средние значения недогрева воды в отопительные периоды 1999-2004 гг. характеризуются 30-35% от нормативного уровня, а в периоды 2004-2009 гг. - 12-13%. Причину такого резкого изменения не следует искать в кардинальном улучшении качества работы котельных. Это различие объясняется тем, что до 2004-2005 гг. службы Госэнергонадзора собирали сведения о фактических температурах нагрева воды. В последующие годы такой контроль прекратился, и мы вынуждены были использовать данные об утвержденных сниженных температурных графиках. Поэтому представленные оценки недогрева теплоносителя следует рассматривать как фактический недогрев в течение 1999-2004 гг. и как запланированный недогрев в последующие годы.
На основе данных о численности населения в соответствующих поселениях были получены оценки неоправданного сбора платежей, обусловленного отсутствием теплосчетчиков, как у потребителей, так и на энергоисточниках. В этих условиях счета на оплату отопления выставлялись по расчетному теплопотреблению, основанному на проектных температурных графиках. Анализ показал, что ежегодно от 788,82 до 1007,4 тыс. чел. (51,3-65,5% всего отапливаемого населения) вынуждены были оплачивать от 12 до 33% услуг, которые им фактически не были предоставлены.
Негативные последствия современного принципа формирования тарифов
Современная нормативно-правовая база не препятствует использованию отчетно-статистического метода нормирования удельных расходов энергии и энергоносителей при расчете себестоимости услуг в коммунальной сфере. Это следует из того факта, что технологическая экспертиза тарифов не предусмотрена законами и подзаконными актами и, следовательно, не востребована на местах. Правда, Госстроем РФ в 1998 г. было утверждено «Положение о проведении экспертизы экономического обоснования тарифов на товары, работы и услуги, учитываемых в оплате жилья и коммунальных услуг» [Постановление от 11.11.98 № 13]. Однако в массе оно востребовано не было.
Сегодня действуют «Стандарты раскрытия информации организациями коммунального комплекса и субъектами естественных монополий, осуществляющими деятельность в сфере оказания услуг по передаче тепловой энергии» [3]. Эти стандарты предусматривают в том числе раскрытие информации об удельных расходах энергии и энергоресурсов на выработку и доставку потребителям единица теплоты.
Вполне понятно, что по величине этих показателей можно судить об отклонениях от нормативных уровней. При открытом доступе к этой информации у широких слоев населения появятся законные вопросы: кто и насколько эффективно борется с превышением удельных расходов? если никто не борется, то почему теплоснабжающие организации до сих пор не обанкротились? если эти потери включаются в тарифы (а это действительно так!), то почему мы должны платить за непотребляемые услуги? и др.
Современная напряженность в обществе развивается именно потому, что на эти вопросы очень трудно (почти невозможно) получить удовлетворительные ответы по причине существования коммерческой тайны. Именно поэтому невозможно искоренить основы деградации систем ЖКХ.
Чтобы снять противостояние потребителей и поставщиков услуг теплоснабжения, необходимо организовать соблюдение упомянутых стандартов. Они должны быть востребованы не только организациями коммунального комплекса и субъектов естественных монополий (при формировании тарифов), но и организациями, контролирующими исполнение федеральных законов [4, 5].
О необходимости такого востребования свидетельствуют статистические оценки некоторых энергетических составляющих себестоимости 1 Гкал, выработанной в котельных Приморского края. Так, в 1999-2004 гг. в котельных чаще всего встречались котлы с паспортными КПД > 85% (потребление топлива менее 168,2 кг условного то-плива/Гкал), а в 2005-2008 гг. - с КПД 70% (более 204,3 кг у.т./Гкал). Если в 1999-2002 гг. наблюдался рост КПД котельных от 60 к 85% (снижение расхода топлива от 238,3 до 168,2 кг у.т./Гкал), то в 20032008 гг. наблюдается снижение КПД котельных до уровня 66-56% (рост потребления топлива от 216,7 до 255,4 кг у.т./Гкал). Сравнивая эти оценки, уместно предположить, что существуют факторы, стимулирующие рост удельных расходов топлива. Это может быть стремление сэкономить средства за счет установки менее дорогих (читай, менее эффективных) котлов, невостребованность восстановления работоспособности котельного оборудования при подготовке к отопительным периодам и др. Заметим, что работоспособным должно признаваться только такое оборудование, у которого все эксплуатационные характеристики соответствуют паспортным или проектным значениям [6].
Из рисунка 2 видно, что нормативное электропотребление (1820 кВт-ч/Гкал) характерно менее чем для 6% обследованных котельных. На 76,3-81,3% котельных этот показатель завышен и в среднем составляет 40 кВт-ч/Гкал. Дополнительные исследования показали, что размах удельных расходов превышает 115-120 кВт-ч/Гкал (более 120 кВт-ч/Гкал из рассмотрения исключены). Значительную долю (14,2-19,3%) составляют котельные с удельным расходом менее норматива (менее 5 кВт-ч/Гкал из рассмотрения исключены).
Рисунок 2
Соотношение удельных расходов электроэнергии (кВт-ч/Гкал) на 343-547 котельных Приморского края (35,3-60,9% от зарегистрированных)
90
2004-2005 2005-2006 2006-2007 2007-2008 2008-2009
Годы отопительных периодов
■ менее 18 кВт-ч/Гкал - 5%
■ 18-20 кВт-ч/Гкал + 5%
| | более 20 кВт-ч/Гкал
Завышение удельных расходов является следствием технико-технологических причин, а занижение - следствием расчетных оценок выработанной теплоты. По существу, это может быть расценено как обман потребителей.
Эволюция обобщенной СЦТС и предварительная оценка рисков
Функции каждой подсистемы, входящей в состав СЦТС, заключаются в следовании проектной цели - «надежное теплоснабжение». Согласно проекту, эта цель достигалась за счет навязывания каждой подсистеме структуры и функций, учитывающих местные условия (климат, рельеф, количество потребителей и др.), т.е. организацией СЦТС по принципу «сверху вниз». В результате изменения проектной цели на «извлечение прибыли» структура СЦТС претерпела несколько этапов самоорганизации по принципу «снизу вверх». Подробное описание эволюционной траектории приведено в [2, с. 38].
Исследуя причинно-следственные связи развития кризиса в СЦТС Приморского края в 1999-2009 гг. и анализируя ситуацию в других регионах страны, мы приходим к выводу о том, что эволюция обобщенной СЦТС приближается к катастрофе.
Современная ситуация выглядит как приближение к формированию корпоративного образования товариществ собственников жилья (ТСЖ). По мере его развития и укрепления можно ожидать корпоративного противодействия ТСЖ организациям, управляющим коммунальными инфраструктурами, с целью защиты прав потребителей на надежное (качественное и безопасное) теплоснабжение. Сегодня наиболее эффективной мерой защиты считается отказ от централизованного и переход к автономному теплоснабжению.
По состоянию на 01.01.2009 г. суммарная мощность отопительных электроприборов достигла 182,7 МВт. Это 7,49% от суммарной электрической мощности электростанций Приморского края (2008 г.) и 42,49% от электрической мощности Владивостокской ТЭЦ-2. Это неполные данные, поскольку соответствующий мониторинг не организован.
Федеральный закон «О теплоснабжении» запрещает поквартир-ный переход на автономное теплоснабжение [8]. Однако он не запрещает подомовой переход. Уже сейчас известны случаи перехода на электроотопление многоквартирных домов с установленной мощностью более 1 МВт, в то время как 10 лет назад все ограничивалось на уровне 50-60 кВт.
Эти обстоятельства отражают активизацию автономного и автономно-группового теплоснабжения. Стихийная автономизация может привести к достижению «критического» уровня, когда платежи сохранившегося рынка сбыта услуг не смогут покрыть расходы на подготовку к отопительным периодам.
Неожиданное скачкообразное изменение структуры и режима функционирования в теории динамических систем классифицируется как катастрофа. Для недопущения развития катастрофы будет предпринято дополнительное бюджетное финансирование ремонтно-восстановительных работ. Это приведет к дальнейшему ущемлению социальной сферы.
Это не единственные негативные последствия. Из-за перехода населения на электроотопление формируется отложенный дефицит электроснабжения возрождающейся промышленности. Кроме того, для получения 1 Гкал тепла за счет электроэнергии требуется почти в 2,5 раза больше условного топлива, чем при централизованном отоплении. При массовом отсутствии на электростанциях устройств для улавливания газообразных продуктов сгорания топлив переход на электроотопление будет означать рост загрязнения атмосферного воздуха, в том числе парниковыми газами. Рост удельного топливопотребления потребует наращивания добычи топлива, что сократит сроки его исчерпаемости и усилит угрозу энергетической безопасности страны в связи с тем, что уже сегодня в отоплении зданий избыточность добычи топлива оценивается как семикратная.
Выводы
1. Системный анализ централизованного теплоснабжения, проведенный с использованием статистических методов, позволил выявить неизвестные ранее обстоятельства:
- надежность (качество и безопасность) регионального теплоснабжения определяется состоянием региональной системы электроснабжения и в значительной степени зависит от состояния систем водо- и топливоснабжения, от состояния теплотрасс;
- напряженность в отношениях между поставщиками и потребителями услуг теплоснабжения формируется на основе роста тяжести отказов СЦТС и снижения качества теплоснабжения, выраженного недогревом теплоносителя;
- развитию напряженности способствует отчетно-статистический метод нормирования удельных расходов энергоресурсов, допускающий возможность вносить все потери в нормы расходов соответствующих видов энергоресурсов;
- потребители стараются выйти из состава СЦТС на автономное теплоснабжение (преимущественно электроотопление), что может привести к риску размораживания поселковых и районных систем теплоснабжения, дефициту электроснабжения и другим негативным явлениям социального и экологического характера.
2. Современные управленческие решения неадекватны причинам, породившим кризис [7, с. 111-123]. Поэтому кризис централизованного теплоснабжения должен характеризоваться как управленческий вопреки бытующему мнению о его энергетической природе.
3. Выход из этой негативно развивающейся ситуации следует искать прежде всего в корректировке «властных шумов» путем: восстановления доверия потребителей к организациям, управляющим системами жизнеобеспечения; обеспечения неизменности проектных целей в течение всего жизненного цикла систем; конкретизации целей при подготовке к отопительным периодам; востребованности результатов, поддающихся инструментальной проверке в рамках поставленных целей; недопустимости противоправных действий в отношении потребителей, и др.
4. Полученные статистические оценки не позволяют перейти непосредственно к прогнозированию тенденций и рисков под воздействием выявленных факторов. Для этого необходимо использовать дополнительную информацию о состоянии систем, взаимодействующих в сфере обеспечения жизнедеятельности, о реакции потребителей по социальным и экономическим направлениям, о реакции структур, управляющих системами городского хозяйства, об адекватности правового поля тенденциям в сфере жизнеобеспечения.
Вместе с тем полученных результатов достаточно для реализации превентивных мер, направленных на повышение надежности и экологической безопасности систем жизнеобеспечения, за счет реализации принципов и методов, сформулированных в [7, с. 124-145].
5. Приведенные в статье материалы отражают условия, в которых изучено состояние региональной системы централизованного теплоснабжения. Вместе с тем мы убеждены в том, что принципы (начала, нормы, правила) организации управления теплоснабжением и электроснабжением, например на электростанциях, в целом одни и те же. Различия могут быть только в деталях, отражающих специфику продаваемой услуги (продукта). Точно так же принципы разработки, экспертизы и утверждения тарифов на коммунальное энергоснабжение в целом одинаковы для всех структур, задействованных в этих процессах. Это вытекает из общности законодательной базы и принципов избирательности ее применения.
Поэтому мы считаем возможным распространить полученные общие оценки и рекомендации на все энергосистемы городского хозяйства (тепло-, электро-, водоснабжения и водоотведения). Отличительные черты этих энергосистем, которые могут быть получены в результате статистического анализа ретроспективных данных, помогут уточнить наши рекомендации в плане повышения эффективности и надежности этих систем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений/ Федеральный закон Российской Федерации от 30.12.2009 № 384-Ф3// Собрание законодательства РФ. - 2010. - № 1. - Ст. 5.
2. Гришан А.А. Эволюция систем централизованного теплоснабжения: си-нергетический подход/ Б.В. Гусев// Промышленное и гражданское строительство. - № 2. - 2009. - С. 36-39.
3. Об утверждении стандартов раскрытия информации организациями коммунального комплекса и субъектами естественных монополий, осуществляющими деятельность в сфере оказания услуг по передаче тепловой энергии / Постановление Правительства РФ от 30.12.2009 № 1140 // Собрание законодательства РФ. - 2010. - № 3. - Ст. 302.
4. О внесении изменений в часть вторую Налогового кодекса РФ о налогах и сборах / Федеральный закон от 06.06.2005 № 58-ФЗ // Собрание законодательства РФ. - 2005. - № 24. - Ст. 2312.
5. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации/Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ / Собрание законодательства РФ. - 2009. - № 48. - Ст. 5711.
6. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. Введен 01.07.90. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 32 с.
7. Гришан А.А Энергосберегающая методология защиты и восстановления природно-технических систем в примерах практического применения: монография / А.А. Гришан. - Владивосток: Дальнаука, 2007. - 247 с.
8. О теплоснабжении / Федеральный закон от 27.07.2010 № 190-ФЗ // Собрание законодательства РФ. - 2010. - № 31. - Ст. 4159.
