CC BY
46АНАЛИЗ СИСТЕМЫ
ТЕПЛО- И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГА:
ИСХОДНЫЕ УСЛОВИЯ
ДЛЯ ВНЕДРЕНИЯ
ЭЛЕКТРОТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
SAINT-PETERSBURG HEAT AND ELECTRICITY SYSTEM ANALYSIS: STARTING CONDITIONS FOR THE ELECTRIC HEAT SUPPLY INTRODUCTION
УДК 338.012
ХАРЛАМОВА Татьяна Львовна
профессор Международной высшей школы управления Института промышленного менеджмента, экономики и торговли, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, доктор экономических наук, доцент, [email protected]
KHARLAMOVA, Tatyana Lvovna
Professor of International Graduate Management School, Institute of Industrial Management, Economics and Trade, Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University, Doctor of Economic Sciences, Docent, [email protected]
ОСИПОВА Ксения Владимировна
аспирант Международной высшей школы управления Института промышленного менеджмента, экономики и торговли, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, [email protected]
OSIPOVA, Kseniya Vladimirovna
Post-graduate Student of International Graduate Management School, Institute of Industrial Management, Economics and Trade, Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University, [email protected]
Аннотация.
В статье проводится комплексный анализ системы тепло- и электроснабжения Санкт-Петербурга и выявляются перспективные направления развития теплоснабжения, исходя из особенностей его функционирования и ресурсного обеспечения. Для характеристики энергетического комплекса Санкт-Петербурга и Ленинградской области приводится структура производства энергии и указываются ее основные производители. Исходя из этого, выделяются особенности электротеплоснабжения, делающие его внедрение целесообразным в сегодняшних условиях. На основе анализа авторами предлагаются решения, позволяющие обеспечить результативность
© Харламова Т. Л., Осипова К. В., 2018.
внедрения электротеплоснабжения с целью повышения эффективности энергетической системы города.
Ключевые слова: теплоснабжение, электроэнергетика, электротеплоснабжение, энергоэффективность, развитие.
Abstract.
The article presents a comprehensive analysis of the heat and electricity supply system of St. Petersburg and identifies promising directions of development of heat supply, based on the characteristics of its functioning and resources. For the characteristics of the power complex of St. Petersburg and Leningrad region, the structure of energy production is presented and its major producers are demonstrated. On this basis, the features of the electric heat supply that makes its implementation feasible in today's environment are highlighted. Based on the analysis the authors offer solutions to ensure the effectiveness of the introduction of the electric heat supply with the purpose of increase of efficiency of energy system of the city.
Key words: heat supply, electric power, electric heat supply, energy efficiency, development.
Вопросы, связанные с энергоэффективностью системы теплоснабжения нашей страны в целом и каждого из российских городов, с каждым годом становятся все более острыми [1]. Это связано с тем, что решения, предлагаемые в области энергоэффективности, зачастую либо носят точечный характер, либо оказываются неосуществимыми в современных условиях. Становится очевидным, что эта отрасль, являющаяся важнейшей частью топливно-энергетического комплекса и отвечающая за энергетическую безопасность страны и благополучие экономики народного хозяйства в целом, нуждается в переменах. В этой ситуации внедрение электротеплоснабжения может послужить источником решения многих проблем.
Российская система централизованного теплоснабжения является крупнейшей в мире. В России производится практически половина всего тепла, производимого мировыми централизованными системами отопления [2]; внутри страны 70% всего тепла отпускается
централизованно [3]. Существующая система теплоснабжения создавалась еще в СССР, когда действовали иные политические и экономические законы, и большая часть генерирующего оборудования, составляющая основу современного теплоснабжения страны, не модернизировалась с того времени. Этапы транспортировки и потребления тепловой энергии сопровождаются сегодня большими потерями. Распространены ситуации как избыточной подачи тепловой энергии в жилой сектор (без возможности регулирования в домах самим потребителем) в относительно теплое время года, так и недостаточной - в холодное, что приводит к увеличению спроса на электроэнергию для нужд отопления. Это свидетельствует о недостаточной эффективности существующего цикла теплоснабжения и требует кардинально новых подходов к его организации в стране.
В этих условиях электротеплоснабжение может быть одной из альтернатив существующей системы. Прежде всего, это связано с тем, что
электрический ток, по своей природе, имеет больше преимуществ перед пароводяным теплоносителем как на этапе передачи, так и на этапе потребления. Если при существующей - пароводяной - системе теплоснабжения потери на этапе передачи достигают 30% [3], то при использовании электрического тока они составляют всего 5-7%. Значимым преимуществом в пользу электротеплоснабжения является и способ производства энергии, при котором исчезает зависимость между тепловой и электрической энергией при их производстве на теплоэлектростанциях. Кроме того, в условиях растущей угрозы исчерпания невозобновляемых источников энергии перспективным может стать производство электроэнергии на атомных станциях для нужд теплоснабжения, с учетом того, что ядерное топливо составит конкуренцию нефти и газу.
Основные вопросы, связанные с переходом хозяйствующего субъекта от традиционной системы теплоснабжения к электротеплоснабжению, касаются необходимости увеличения производства электроэнергии. Во сколько раз увеличится потребление электроэнергии субъектом? Обладает ли он достаточным количеством генерирующих мощностей для этого? Для ответа на эти вопросы проведём исследование существующей системы электро- и
теплоснабжения одного из крупных городов России. Показательным примером здесь является Санкт-Петербург, важнейший экономический, промышленный, культурный и научный центр страны. Именно здесь в 1924 г. начиналось зарождение централизованного теплоснабжения страны.
В целях комплексной оценки можно сопоставить структуру электро- и теплоэнергетики Санкт-Петербурга и Ленинградской области, используя единые единицы измерения. Данные по установленной мощности (тепловой и электрической) будут приведены в гигаваттах (ГВт), а выработка тепло- и электроэнергии в тераватт-часах (ТВт*ч). Поскольку производство и потребление электрической и тепловой энергии в Санкт-Петербурге и Ленинградской области тесно связаны, показатели этих двух субъектов будем рассматривать в совокупности, а данные по Санкт-Петербургу будут представлены в итоговой таблице.
В состав электроэнергетического комплекса Санкт-Петербурга и Ленинградской области входят 13 крупных теплоэлектростанций (ТЭЦ), 1 атомная электростанция (АЭС), 1 ГРЭС, 7 гидроэлектростанций (ГЭС), а также электростанции промышленных предприятий. Указанные генерирующие объекты принадлежат разным организациям (таблица 1).
Таблица 1
Структура производства электроэнергии в Санкт-Петербурге и Ленинградской области за 2016 г. по основным объектам генерации [4; 5; 6; 7; 8]
Название предприятия Выработка электроэнергии Установленная электрическая мощность
ТВт*ч % ГВт %
ПАО «ТГК-1» 11 29 4,3 34
АО «Концерн Росэнергоатом» Ленинградская атомная станция 28 49 4 33
АО «Интер РАО ЕЭС Электрогенерация» Северо-Западная ТЭЦ б 1O 0,9 1
АО «Юго-Западная ТЭЦ» 2 3 0,5 5
ПАО «ОГК-2» - Киришская ГРЭС 5 9 2,6 21
Всего 58 1OO 12,3 1OO
Так, в собственности ПАО «ТГК-1» находятся 10 ТЭЦ и семь ГЭС. АО «Интер РАО ЕЭС Электрогенерация» является собственником Северо-Западной ТЭЦ - одной из наиболее технологически оснащенных станций не только в России, но и в Европе. Северо-Западная ТЭЦ - первая российская электростанция с технологией парогазового бинарного цикла, позволяющей работать с коэффициентом полезного действия, достигающим 50%, в то время как КПД аналогичных установок на других станциях не превышает 40%.
Одна из крупнейших станций Санкт-Петербурга - Юго-Западная ТЭЦ. Ее единственным акционером является город в лице Комитета имущественных отношений Санкт-Петербурга. Станция является базовым источником электроэнергии и тепла для новых кварталов приморской части на юго-западе города. Несмотря на то, что на долю Юго-Западной ТЭЦ приходится всего 3% общего объема производимой электроэнергии, она остаётся одним из ключевых объектов генерации Санкт-Петербурга.
Практически половина всей электроэнергии области и города и треть электроэнергии всего Северо-Запада страны вырабатывается на Ленинградской АЭС, принадлежащей АО «Концерн Росэнергоатом». На атомной станции работают четыре энергоблока и восемь конденсационных турбин. Также ведётся строительство ЛАЭС-2, в проекте которой запланировано строительство четырех энергоблоков. Ввод в действие двух из них с электрической мощностью каждого около 2 ГВт и теплофикационной мощностью примерно 0,3 ГВт запланирован на 2018 и 2019 гг.
Киришская ГРЭС принадлежит ПАО «ОГК-2» и является крупнейшей электростанцией Северо-Запада, совмещающей теплофикационную, конденсационную и парогазовую станции. Учитывая, что только часть Ки-ришской ГРЭС производит электроэнергию в режиме теплофикации, следует отметить важную особенность данной ГРЭС, связанную с возможностью регулирования частоты и мощности в энергосистеме. Таким образом,
Киришская ГРЭС является главным регулятором центральной части объединенной энергетической системы и обеспечивает ее надежную работу.
Как видно из таблицы 1, на втором месте по производству электроэнергии после АО «Концерн Росэнергоатом» находится ПАО «ТГК-1» (46 и 33% от общего количества выработанной электроэнергии, соответственно). По установленной электрической мощности оба предприятия также занимают лидирующие позиции, хотя в процентном соотношении ПАО «ТГК-1» и незначительно (на 1%) опережает АО «Концерн Росэнергоатом», несмотря на то, что на атомной станции производится более чем в полтора раза больше электроэнергии, чем на всех станциях ПАО «ТГК-1».
Северо-Западная ТЭЦ и Киришская ТЭЦ производят практически одинаковое количество электроэнергии в год, вырабатывая около 10% совокупного производства по Санкт-Петербургу и Ленинградской области.
В таблице 2 приведена структура выработки электроэнергии в Санкт-Петербурге и Ленинградской области в 2016 г., выделенная по способу производства.
Судя по данным таблицы 2, теплофикационным способом в городе и области вырабатывается только 36% электроэнергии.
Ниже рассмотрим основных производителей тепловой энергии на территории города и области. К ним относятся 12 крупных ТЭЦ и более 1000 крупных и мелких котельных, а также теплоэлектростанции промышленных предприятий. Прежде всего, здесь следует говорить о ГУП «ТЭК Санкт-Петербурга» (котельное производство тепловой энергии) и ПАО «ТГК-1», на долю которых приходится практически 90% совокупного рынка города и области. На рынке теплоэнергии Санкт-Петербурга им принадлежат доли в размере 49 и 40% - соответственно (таблица 3). Оставшиеся 10% делят между собой ООО «Пе-тербургтеплоэнерго», АО «Интер РАО ЕЭС Электрогенерация» Северо-Западная ТЭЦ, а также ряд мелких производителей тепло-
Таблица 2
Структура производства электроэнергии в Санкт-Петербурге и Ленинградской области за 2016 г. по способу производства [4]
Способ производства Выработка электроэнергии
ТВт*ч Доля общей выработки электроэнергии в городе и области
ТЭЦ 22 36
ГЭС 3 5
АЭС 28 46
ГРЭС 5 8
Прочие 3 5
Итого б1 100
Таблица 3
Основные производители тепловой энергии в Санкт-Петербурге [9; 10]
Способ производства Выработка электроэнергии
ТВт*ч Доля общей выработки электроэнергии в городе и области
ТЭЦ 22 36
ГЭС 3 5
АЭС 28 46
ГРЭС 5 8
Прочие 3 5
Итого б1 100
энергии (суммарный годовой отпуск тепла последних ничтожно мал).
Основными производителями тепловой энергии в Ленинградской области являются электростанции ПАО «ТГК-1», АО «Интер РАО ЕЭС Электрогенерация» Северо-Западная ТЭЦ, ПАО «ОГК-2» - Киришская ГРЭС,
восемь ТЭЦ промышленных предприятий и 679 ведомственных и муниципальных котельных [11].
Опираясь на данные таблицы 4, можно видеть, что из 72 ТВт*ч тепловой энергии, произведенной в 2016 г. в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, на город приходится 45 ТВт*ч.
Таблица 4
Итоговая таблица производства и потребления тепло- и электроэнергии в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, ТВт*ч. [4; 9; 10; 11]
Санкт-Петербург и Ленинградская область Санкт-Петербург
Потребление тепловой энергии в год, в том числе от ТЭЦ 72 34 45 19
Потребление тепловой энергии жилищным сектором 25 16
Производство электроэнергии, в том числе от ТЭЦ 61 27 18 18
Потребление электроэнергии 45 -
Из итоговой таблицы 4 видно, что для полного перевода теплоснабжения Петербурга и Ленинградской области на электротеплоснабжение, при существующей культуре тепло-сбережения и эффективности производства электроэнергии, когда потребляется 72 ТВт*ч тепла, а производится 61 ТВт*ч электричества, потребовалось бы увеличить электро-генерирующие мощности региона более чем в два раза.
Однако даже при оговоренных условиях, город вполне может изыскать электроэнергетические ресурсы для внедрения электротеплоснабжения. Так, для нужд бытового сектора Санкт-Петербурга потребуется 16 ТВт*ч. энергии. Более того, из производимых 61 ТВт*ч электричества в регионе потребляется только 45 ТВт*ч, что означает наличие ярко выраженного положительного электроэнергетического баланса.
Особенность внедрения электротеплоснабжения заключается в том, что оно основательно затрагивает различные сферы экономики и интересы многих субъектов, меняя привычный уклад жилищного хозяйства [12] и структуру тепло- и электроэнергетики. Это требует не только существенных финансовых и органи-
зационных вложений, но и означает полное изменение уже существующей системы теплоснабжения. И даже с учетом того, что город (в нашем случае Санкт-Петербург) обладает достаточными элекроэнергетическими ресурсами, внедрение электротеплоснабжения сразу во всю систему теплоснабжения было бы затруднительным. Одним из возможных вариантов осуществления данного решения может быть поэтапное внедрение электротеплоснабжения, а именно - внедрение в новостроящиеся здания (районы), изначально проектирующиеся под такой способ теплоснабжения.
Подводя итог исследованию возможностей внедрения электротеплоснабжения в теплоэнергетический комплекс города, можно сделать вывод о перспективности его использования в силу его независимости от природы первичных источников энергии, что обеспечивает его экономическую гибкость и в конечном итоге тепловую безопасность страны. Возможность гибкого использования универсальных электроэнергетических ресурсов обеспечивает экономичность теплоэнергетического цикла и формирует основу для развития стратегического управления развитием крупных российских городов.
Список литературы
1. Харламова Т. Л. Совершенствование процесса управления инновационным развитием мегаполиса // Проблемы современной экономики. 2012. № 1(41). С. 310-314.
2. Башмаков И. А. Анализ основных тенденций развития систем теплоснабжения в России и за рубежом // Центр по эффективному использованию энергии. URL: http:// www.cenef.ru/art_11212_119_ node2.html (дата обращения: 04.12.2017).
3. Башмаков И. А. Повышение энергоэффективности в системах теплоснабжения.
4. 1. Проблемы российских систем теплоснабжения // Энергосбережение. 2010. № 2. С. 46-51.
4. Годовой отчет открытого акционерного общества «Территориальная генерирующая компания № 1» по результатам работы за 2016 год. 316 с.
5. Официальный сайт АО «Концерн Росэнергоатом». URL: http://www.rosenergoatom. ru/ (дата обращения: 05.12.2017).
6. Официальный сайт АО «Интер РАО ЕЭС Электрогенерация» Северо-Западная ТЭЦ. URL: http://irao-generation.com/ (дата обращения: 05.12.2017).
7. Официальный сайт АО «Юго-Западная ТЭЦ». URL: http://uztec.ru/ (дата обращения: 05.12.2017).
8. Официальный сайт ПАО «ОГК-2». URL: http://www.ogk2.ru (дата обращения: 05.12.2017).
9. Схема теплоснабжения Санкт-Петербурга до 2030 года (актуализация на 2016 г). Книга 1. Сводный том «Схема теплоснабжения Санкт-Петербурга до 2030 года». Т. 1. 419 с.
10. Схема теплоснабжения Санкт-Петербурга до 2031 года (актуализация на 2017 г). Книги 1-2. Существующее положение в сфере производства, передачи и потребления тепловой энергии для целей теплоснабжения. Т. 4. Части 9-12. 444 с.
11. Схемы и программа развития электроэнергетики Ленинградской области на 2017-2021 г. (в части теплоснабжения). Т. 3. 2017. 157 с.
12. Харламова Т. Л. Управление процессом перехода российских мегаполисов к инновационному типу экономического развития // Известия Санкт-Петербургского университета экономики и финансов. 2012. № 1. С. 51-56.
