CC BY
50
УДК 620.9:621.311 (470.13-21-922)
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ИНФРАСТРУКТУРА АРКТИЧЕСКОГО ГОРОДА ВОРКУТА: ПРОБЛЕМЫ, НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ
А.А. КАЛИНИНА, В.П. ЛУКАНИЧЕВА
Институт социально-экономических и энергетических проблем Севера
Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар
lukanicheva@energy.komisc.ru
Рассмотрены возможные варианты развития энергетической инфраструктуры муниципального образования городского округа «Воркута», два из которых угольно-мазутные. Третий вариант - газово-угольный, четвертый - угольный с производством энергии в теплофикационном режиме и комплексным использованием попутных при добыче угля ресурсов (шахтного метана и качественного топлива, получаемого из отходов углеобогащения) и снижения до минимума в системе теплоснабжения дорогого топлива (мазута), решением экологических проблем города.
Ключевые слова: энергетическая инфраструктура, моногород, электро- и теплоснабжение, модернизация, шахтный метан, угольные брикеты
А.А. KALININA, V.P. LUKANICHEVA. POWER INFRASTRUCTURE OF THE ARCTIC CITY OF VORKUTA: PROBLEMS, DIRECTIONS OF DEVELOPMENT
Possible options of development of power infrastructure of municipality of the city district "Vorkuta", two of which are coal and black oil, are considered. The third option is gas-coal, the fourth - coal with energy production in heat-extraction mode and complex use of associated at coal mining resources (coal mine methane and high-quality fuel derived from coal enrichment waste) and to minimize the heating system expensive fuel oil, the solution of the environmental problems of the city. An important condition of the IV option of power supply of the Arctic city of Vorkuta is the fact that it considers opportunities for providing power, proceeding from own renewable resources that answers the main task of development of the Russian power engineering - an integrated approach in use of non-renewable and renewable fuel and energy resources, especially in areas of their production. It is quite real to transfer all four municipal coal boiler rooms to better briquette fuel from coal slimes at increase in its production up to 50 thousand tons a year that will create more favorable ecological conditions in the zone of their action. Ensuring power supply of new mines of the Usinsk field, in our opinion, should be built on the basis of renewable own resources (coal mine methane and briquette fuel produced from brand Zh coal enrichment waste). At additional requirement of mines in the electric power the Pechora-Vorkuta power line of 220 kV passing in close proximity to Usinsk mines will be the source. In general such a system of power supply of Usinsk mines will initially increase the level of safety of mines, to ensure the solution of environmental problems, to organize waste-free coal production, to reduce the amount of energy required in the construction of the mines.
Keywords: power infrastructure, monotown, electro- and heat supply, modernization, mine methane, coal briquettes
Принадлежность муниципального образования городского округа (МО ГО) «Воркута» к Арктической зоне Российской Федерации предполагает комплексное социально-экономическое развитие, обеспечивающее улучшение качества жизни населения, социальных условий хозяйственной деятельности, развитие ресурсной базы на основе перспективных технологий, устойчивое инфраструктурное обеспечение. Важным элементом инфраструктурного обеспечения МО ГО «Воркута» является энергетическая инфраструктура.
Электро- и теплоснабжение города осуществляется от Воркутинских ТЭЦ-1, ТЭЦ-2 (ТЭЦ - теплоэлектроцентраль) и Центральной водогрейной котельной (ЦВК). Система имеет неэффективный топливный баланс из-за высокой доли мазута. Соотношение долей объемов угля и мазута 56:44%%, а в стоимостном выражении это же соотношение 28:72. Из трех источников электро- и теплоснабжения наиболее технически совершенным является ТЭЦ-2, предусматривающая теплофикационную выработку энергии, но работающая практически в кон-
денсационном экономически неоправданном режиме. Кроме основных источников электро- и теплоснабжения МО ГО «Воркута» имеет еще четыре локальные зоны теплоснабжения в изолированных от города районах: пос. Заполярный, микрорайон Советский, пос. Сивомаскинский, пос. Елецкий. Еще в 2010 г. МО ГО «Воркута» вошло в число пяти российских городов, где был проведен аудит энергетической инфраструктуры всего городского хозяйства и перспектив развития инженерной инфраструктуры [1], который выявил основные проблемы МО ГО:
- установленные мощности энергетической инфраструктуры, ранее рассчитанные на обеспечение города в 300 тыс. чел., превосходят современные потребности города с населением 62 тыс. чел. в результате: закрытия 78% нерентабельных и малоэффективных шахт, высвобождения значительного количества работающих и их переселения в южные районы Республики Коми и за ее пределы;
- отсутствие длительного времени качественных улучшений во всех звеньях энергетической инфраструктуры (генерации, распределении, потреблении) ведет к общей деградации системы жизнеобеспечения города;
- низкий уровень учета потребления населением электрической и тепловой энергии (отсутствие общедомовых и даже квартирных счетчиков) не способствует росту энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ);
- высокая коммунальная нагрузка на население (отопление пустующего жилья в многоквартирных домах (МКД) при затягивании процесса переселения из ветхого и аварийного жилья и закрываемых поселков).
Обеспечение эффективной и комфортной жизни людей в суровых климатических условиях Арктики требует новых подходов в организации энергетической инфраструктуры. В этом отношении у Воркуты имеются серьезные проблемы, но и обнадеживающие инициативы, связанные с реализацией инвестиционного проекта по модернизации системы энергоснабжения.
Инвестиционный проект «Выбор оптимального варианта энергоснабжения МО ГО "Воркута" в условиях убывающего населения города»
Цель проекта - оценить возможные варианты энерго- и топливоснабжения МО ГО «Воркута», исходя из действующих источников производства электро- и теплоэнергии с учетом их модернизации, снижения до минимума в системе теплоснабжения дорогого топлива (мазута) и вовлечения возобновляемых источников энергии региона.
Содержание. Рассматриваются возможные варианты электро- и теплоснабжения МО ГО «Воркута»: два из них (№1 и №11) - угольно-мазутные, предложенные в работе ГипроКоммунЭнерго [2, 3].
Вариант I - максимальное сокращение мазута, модернизация ТЭЦ-1 за счет водогрейных котлов на угле, перевод ЦВК в пиковый режим (мазут) и строительство перемычки между этими источниками, реконструкция ТЭЦ-2, но без теплоснабжения от нее города. Вариант максимально
приближен к существующей энергетической инфраструктуре, наиболее экономичный (инвестиции 160 млн. руб.), однако он не решает проблемы эффективного использования мощностей ТЭЦ-2 с сохранением высокого удельного расхода топлива на производство электроэнергии (450-500 гр/кВт.ч).
Вариант II - реконструкция ТЭЦ-2 и строительство от нее теплотрассы до ЦВК, закрытие ТЭЦ-1, пиковый режим работы ЦВК (мазут). Использование ТЭЦ-2 в наиболее экономичном теплофикационном режиме, т.е. она становится основным производителем электро- и теплоэнергии в МО ГО «Воркута». Строительство теплотрассы от ТЭЦ-2 до города обойдется в 2,0 млрд. руб. [3], но при этом на 30% сократится расход топлива (экономия угля - 216,5 тыс. т в год). Из расчета средней цены продаж энергетического воркутинского угля в 33 дол. за 1 т (в ценах 2014 г.) экономия только за его счет составит 402 млн. руб. в год, т.е. затраты на теплотрассу окупятся в течение пяти лет. Из двух вариантов ГипроКоммунЭнерго предложен к реализации второй вариант, как наиболее технически совершенный, предлагающий стратегическое решение проблемы.
Однако из-за существенных капиталовложений вариант требует дополнительной проработки.
Вариант III - основной источник теплоснабжения Воркуты - ЦВК на газе, благодаря договоренности Коми филиала ПАО «Т Плюс» с ПАО «Газпром» о выделении ямальского газа для газоснабжения Воркуты и строительства отвода от магистрального газопровода «Ямал-Европа» до ЦВК. Как недостаток III варианта следует отметить, что использование газа для прямого сжигания на ЦВК не эффективно. При этом ТЭЦ-2 по-прежнему будет работать в конденсационном режиме. Этот вариант, как и II, требует также дополнительной проработки - технико-экономического сравнения строительства теплотрассы от ТЭЦ-2 до города с учетом повышения эффективности работы ТЭЦ-2 в теплофикационном режиме со строительством газопровода отвода до ЦВК с оценкой упущенного эффекта от неэффективного использования газа на ЦВК по сравнению с парогазовыми установками.
Вариант IV - предлагаемый нами к рассмотрению, который по действующим энергоисточникам соответствует II варианту, но предусматривает активное использование потенциала возобновляемых местных топливно-энергетических ресурсов - шахтного метана (2 трлн. м3[4]) и отходов обогащения угля (8 млн. т [5]). Этот вариант отвечает решению задачи не только снижения себестоимости угля за счет использования более дешевой энергии, но и платы за вредные выбросы.
Три варианта (I, II, III) в разной степени детальности представлены в различных документах. Вариант IV публично не рассматривался, но начало ему уже положено на шахте «Северная»: в 2014 г. введена в эксплуатацию газопоршневая мини-ТЭЦ на шахтном метане. Это первая мини-ТЭЦ в России на метане «значительной» мощности - 18 МВт. В 2015 г. она покрывала потребности шахты в электроэнергии на 80% и до 50% в тепле, а также сни-
зила выбросы в атмосферу парниковых газов до 4%. Общая стоимость проекта составила 1 млрд. руб., экономический эффект - 281 млн.руб. в год, срок окупаемости - всего 3,6 года. Опыт эксплуатации газопоршневой станции на шахте «Северная» позволит применить его на других действующих шахтах, но ПАО «Северсталь» пока такого решения не приняло.
Если на всех шахтах установить газопоршневые мини-ТЭЦ различной мощности, то получим возможность обеспечить их, хотя и частично, своей тепловой и электрической энергией. В дальнейшем по мере выбытия шахт система электро- и теплоснабжения на шахтном метане сможет продолжить работу в общей системе с ТЭЦ-2.
Важным условием комплексного использования угольных ресурсов Воркутинского района является переработка отходов углеобогащения. Метод брикетирования отходов обогащения угля без использования связующего был разработан ООО «Брикетные технологии» [6]. Брикетированием угольных шламов марки Ж по данной технологии в Воркуте занимается ООО «Инновационные технологии "Северная Русь"», запустившая в августе 2014 г. производственную линию мощностью до 15 тыс.т угольных брикетов в год. Они предназначены для типовых топочных устройств. При замене угля на брикетное топливо можно снизить: выбросы в атмосферу твердых частиц в 2,5-3 раза, оксидов азота — в 1,5-2, а оксидов серы — в 2-2,5 раза, а также тарифы на отопление для потребителей. При этом переделки котельного оборудования не требуется. Полнота сгорания брикетов не ниже 80%, а длительность горения тонны брикетов на 25-30% превышает время горения тонны угля. В связи с повышенным спросом на продукцию, планируется расширение производства с увеличением выпуска брикетов до 50 тыс. т в год. Себестоимость одной тонны брикетов более чем в два раза ниже себестоимости тонны добываемого угля. Преимущества брикетов по сравнению с обычным углем заключаются в удобстве хранения, транспортировки и использования, а также бездымности и равномерности горения.
Муниципальные котельные (микрорайон Советский, п.г.т. Заполярный, Елецкий и Сивомаскин-ский) подлежат модернизации, учитывая, что срок их эксплуатации 50-60 лет. Кроме того, две котельные Елецкая и Сивомаскинская работают на дальнепривозном хакасском угле крупной фракции, который не производится в Воркуте. В 2015 г. котельная в микрорайоне Советский переведена с дорогого мазутного топлива на уголь.
Все четыре муниципальные угольные котельные вполне реально перевести на более качественное брикетное топливо из угольных шламов при увеличении его производства до 50 тыс. т в год. Модернизация всех котельных со снижением избыточных мощностей и возможной обеспеченностью их угольными брикетами создаст более благоприятные экологические условия в зоне их действия.
Таким образом, использование шахтного метана для производства электрической и тепловой энергии на газопоршневой мини-ТЭЦ и переработка
угольных шламов в качественное топливо позволяют сделать вывод, что в Печорском угольном бассейне положено начало реализации техноэколо-гической модернизации. Успехи ее в дальнейшем во многом зависят от решения ряда проблем: совершенствования технологии дегазации угольных пластов для действующих шахт; возможного расширения направлений использования шахтного метана для других потребностей МО ГО «Воркута».
Важным условием IV варианта энергоснабжения МО ГО «Воркута» является тот факт, что он учитывает возможности по обеспечению энергетики топливом, исходя из собственных ресурсов, что отвечает главной задаче развития российской энергетики - комплексному подходу в использовании невозобновляемых и возобновляемых топливно-энергетических ресурсов, особенно в районах их добычи.
Рассмотренные варианты реорганизации системы энергоснабжения МО ГО «Воркута» предусматривают качественные изменения внутри энергетики. Однако большая часть проблем энергоэффективности города связана со снижением непроизводительного потребления тепловой и электрической энергии за счет:
- максимальной обеспеченности коллективных потребителей приборами учета;
- внедрения организационно-технических мероприятий по экономии тепла;
- завершения переселения граждан из ветхого и аварийного жилья и закрываемых поселков;
- реконструкции МКД с проведением мероприятий по теплоизоляции наружных сооружений, промывке и частичной модернизации общедомовой инфраструктуры, что позволит сократить потери тепла в каждом доме на 15-20%;
- внедрения в системе учета теплоснабжения Smart Metering («умный учет» и система регулирования) с дистанционным снятием показаний приборов учета и возможностью дистанционного регулирования объемов тепла, подаваемого в дом: только за счет такого учета можно получить от 10 до 15% экономии энергоресурсов [2].
В качестве финансового ресурса для проведения активной политики энергосбережения в МО ГО «Воркута» может быть использована инициатива Правительства России для моногородов - восполнение до 60% расходов на модернизацию коммунальной и энергетической инфраструктуры из средств Фонда содействия реформированию ЖКХ [7].
Развитие экономики МО ГО «Воркута» как сегодня, так и в перспективе будет определять угольная отрасль. Основное направление ее развития -обеспечение коксующимися углями особо ценных марок российского и внешнего рынков. Решение этой задачи связано в перспективе с ростом добычи коксующихся углей за счет освоения:
- Нижнесыръягинского месторождения открытым способом добычи (АО «Воркутауголь»);
- Усинского месторождения (АО «Воркута-уголь», Новолипецкий металлургический комбинат) в зависимости от планов владельцев лицензий на его разработку.
Поскольку Нижнесыръягинское месторождение находится в непосредственной близости от ТЭЦ-2, то его обеспечение электроэнергией будет увязываться с действующей системой энергоснабжения в этой зоне.
Обеспечение энергоснабжения шахт Усин-ского месторождения, на наш взгляд, следует построить на основе возобновляемого собственного ресурса шахтного метана и брикетного топлива, получаемого из отходов обогащения угля без использования связующего. При дополнительной потребности шахт в электроэнергии ее источником будет линия электропередачи 220 кВ Печора-Воркута, проходящая в непосредственной близости от усинских шахт.
В целом же такая система энергоснабжения усинских шахт позволит изначально повысить уровень безопасности шахтерского труда, обеспечить решение экологических проблем, организовать безотходное угольное производство, уменьшить объемы энергоснабжения, необходимые в районе строительства этих шахт. Надеемся, что существующая несовершенная нормативно-законодательная база, необходимая для дегазации и утилизации шахтного метана [8], а также использования отходов углеобогащения, ко времени начала строительства усинских шахт будет доработана и обяжет владельцев шахт решать комплексно проблемы энергетической инфраструктуры, учитывая, что это позволит существенно снизить себестоимость добычи угля.
Таким образом, принимая решение о модернизации энергетической инфраструктуры МО ГО «Воркута» в настоящее время следует исходить из стратегических решений, что данный моногород сохранит угольный профиль в Арктической зоне России, предусматривающей необходимость комплексного развития ресурсной базы на основе перспективных технологий.
Литература
1. Гашо Е.Г., Репецкая Е.В. От стратегий и программ к реальному энергосбережению (опыт региональных проектов) // Энергетическая политика. 2011. Вып.1. С. 15-23.
2. Голубев И. Воркута - энергоэффективный го-род//Новая генерация. 2010. Июнь. С. 16-19.
3. Муниципальная программа «Комплексное развитие систем коммунальной инфраструктуры на территории муниципального образования городского округа «Воркута» на 2011-2015 годы и на период до 2020 года». Утверждена решением № 109 Совета МО ГО «Воркута» от 29 ноября 2011 г. 58 с. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://xn--80adyp-kng.xn--p1ai/upload/iblock/ eaaZ211_109.pdf
4. Мелентьев Г.Б., Короткий В.М. О вовлечении в комплексное использование энергетических ресурсов традиционного и альтернативного битуминозного сырья //Актуальные проблемы, направления и механизмы развития производительных сил Севера - 2012: Материалы Третьего Всероссийского научного семинара
(28-30 июня 2012 г., Сыктывкар); ч. I, II. Сыктывкар, 2012. Ч.1. С.286-293.
5. Калинина АА., Луканичева В.П. Стратегия освоения топливно-энергетических ресурсов малоизученных территорий Республики Коми// Актуальные проблемы, направления и механизмы развития производительных сил Севера-2012: Материалы Третьего Всероссийского научного семинара (28-30 июня 2012 г., Сыктывкар); ч. I, II. Сыктывкар, 2012. Ч.1. С. 303-310.
6. Никишанин М.С., Нештукова ОА. Опыт получения и сжигания топливных брикетов из угольных отходов, полученных без добавления связующих веществ // Управление отходами - основа восстановления экологического равновесия в Кузбассе: Сборник докладов Третьей Международной научно-практической конференции (20-22 октября 2010 г., Новокузнецк). Новокузнецк, 2010. С. 273-281.
7. Коми включится в работу по Федеральной программе модернизации инфраструктуры ЖКХ моногородов// ИА БНКоми, 18.12.2015. URL: www.bnkomi.ru/.
8. Крупышев Д., Стрекалова П. Правовое сопровождение проектов по переработке шахтного метана в «зеленую энергию» // Нефть, газ и право. 2012. № 2.
References
1. Gasho E.G., Repetskaya E.V. Ot strategij i programm k real'nomu jenergosberezheniju (opyt regional'nyh proektov) [From strategy and programs to real energy saving (experience of regional projects)] // Jenergeticheskaja politika [Power policy]. 2011. Issue 1. P. 15-23.
2. Golubev I. Vorkuta - jenergojeffektivnyj gorod [Vorkuta - the power effective city] // Novaja ge-neracija [New generation]. 2010. June. P.16-19.
3. Municipal'naja programma «Kompleksnoe raz-vitie sistem kommunal'noj infrastruktury na territorii municipal'nogo obrazovanija gorods-kogo okruga «Vorkuta» na 2011-2015 gody i na period do 2020 goda» [Municipal program "Complex development of systems of municipal infrastructure in the territory of municipality of the City District "Vorkuta" for 2011-2015 and for the Period till 2020"]. Utverzhdena re-sheniem № 109 Soveta MO GO «Vorkuta» ot 29 nojabrja 2011 goda [Approved by decision No. 109 of the Soviet of municipality of the City District "Vorkuta" of November 29, 2011]. 58p. Access: http://xn--80adypkng.xn--p1ai/upload/ iblock/eaa/211_109.pdf
4. Melentyev G.B., Korotky V.M. O vovlechenii v kompleksnoe ispol'zovanie jenergeticheskih re-sursov tradicionnogo i al'ternativnogo bitumi-noznogo syr'ja [On involvement in complex use of energy resources of traditional and alternative bituminous raw materials] //Aktual'nye problemy, napravlenija i mehanizmy razvitija proizvoditel'nyh sil Severa - 2012: Materialy Tret'ego Vserossijskogo nauchnogo seminara (28-30 ijunja 2012 g., Syktyvkar): v 2 ch. Syktyvkar, 2012 [Actual problems, directions and
mechanisms of development of productive forces of the North - 2012: Materials of the III All-Russia sci. seminar (June 28-30, 2012, Syktyvkar)]: Parts I, II. Syktyvkar, 2012. Part I. P.286-293.
5. Kalinina AA., Lukanicheva V.P. Strategija os-voenija toplivno-jenergeticheskih resursov ma-loizuchennyh territorij Respubliki Komi [Strategy of development of fuel and energy resources of the little-studied territories of the Komi Republic] // Aktual'nye problemy, na-pravlenija i mehanizmy razvitija proizvodi-tel'nyh sil Severa - 2012: Materialy Tret'ego Vserossijskogo nauchnogo seminara (28-30 ijun-ja 2012 g., Syktyvkar): v 2 ch. Syktyvkar, 2012 [Actual problems, directions and mechanisms of development of productive forces of the North -2012: Materials of the III All-Russia sci. seminar (June 28-30, 2012, Syktyvkar)]: Parts I, II. Syktyvkar, 2012. Part I. P. 303-310.
6. Nikishanin M.S., Neshtukova OA. Opyt polu-chenija i szhiganija toplivnyh briketov iz ugol'-nyh othodov, poluchennyh bez dobavlenija svja-
zujushhih veshhestv [Experience of receiving and burning of fuel briquettes from the coal waste received without addition of binding substances] // Upravlenie othodami - osnova voss-tanovlenija jekologicheskogo ravnovesija v Kuzbasse [Waste management - a basis of restoration of ecological equilibrium in Kuzbass]. Reports of III Intern. Sci.-pract. Conf. (October 20-22, 2010, Novokuznetsk). Novokuznetsk, 2010. P. 273-281.
7. Komi vkljuchitsja v rabotu po federal'noj programme modernizacii in-frastruktury ZhKH monogorodov [Komi will take part in the federal program of modernization of infrastructure of housing and communal services of mono-towns] // IA BNKomi [Bnkomi news agency], 18.12.2015. URL: www.bnkomi.ru/.
8. Krupyshev D, Strekalova P. Pravovoe sopro-vozhdenie proektov po pere-rabotke shahtnogo metana v «zelenuju jenergiju» [Legal support of projects on processing of mine methane in "green energy"] // Neft', gaz i pravo [Oil, gas and the law]. 2012. № 2.
