Критериальный анализ условий системной эффективности теплофикации Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

ЭКОНОМИКА, ЭКОЛОГИЯ РЕГИОНАЛЬНЫЕ АСПЕКТ ЭНЕРГЕТИКИ

УДК 697.1:621:311

КРИТЕРИАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УСЛОВИЙ СИСТЕМНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОФИКАЦИИ

Б.А. СЕМЕНОВ, А.Г. ГОРДЕЕВ Саратовский государственный технический университет

Изложена методика критериального анализа условий системной эффективности теплофикации. Приведены расчеты для определения условий эффективности теплофикации. Даны рекомендации по дальнейшему развитию систем теплофикации городов.

В последние годы в нашей стране возникла устойчивая тенденция к повсеместной децентрализации теплоснабжения. Главными причинами ее возникновения являются высокие тарифы на тепловую энергию, вырабатываемую на ТЭЦ и в районных котельных, недоверие абонентов к поставщикам, вызванное частыми перебоями в централизованной подаче теплоты потребителям (особенно в летнее время), исчерпание резервов пропускной способности существующих тепловых сетей в центральных районах крупных городов, а также появление на Российском рынке большого количества привлекательных для потребителей образцов импортной техники для автономного теплоснабжения зданий (блочные и крышные котельные) и даже отдельных квартир (индивидуальные квартирные теплогенераторы на природном газе).

Стоимость теплоты, вырабатываемой индивидуальными

теплогенераторами малой мощности, действительно получается более низкой из-за явно заниженной тарифной стоимости природного газа, отпускаемого населению, по сравнению с уровнем цен на другие энергоносители. Кроме того, определенное сокращение результирующих эксплуатационных расходов на отопление в индивидуальных или групповых системах теплоснабжения достигается в результате отсутствия транспортных энергопотерь и более рационального режима регулирования отопительной нагрузки [1].

Однако, как показывают расчеты, полная децентрализация систем городского теплоснабжения не может считаться безоговорочно целесообразной. Массовая замена систем централизованного теплоснабжения от ТЭЦ децентрализованными системами от автономных теплоисточников ликвидирует преимущества комбинированной выработки электроэнергии и теплоты [2], способствуя в ряде случаев увеличению удельных расходов топлива в целом по

© Б.А. Семенов, А.Г. Гордеев

Проблемы энергетики, 2004, № 9-10

энергосистеме. Поэтому при выборе стратегического направления развития систем теплоснабжения необходимо основываться на значениях двух основных показателей: результирующей экономии топлива в энергосистеме

рассматриваемого объекта, являющейся характеристикой энергоэффективности, и чистого дисконтированного дохода (ЧДД), определяющего экономическую целесообразность каждого из конкурирующих вариантов.

Общие принципы методики сопоставления вариантов городского теплоснабжения подробно изложены в статье [3]. В настоящей работе предложена разработанная на основе этих принципов методика критериального анализа условий системной эффективности теплофикации, позволяющая в результате использования ряда безразмерных комплексов (критериев) существенно сократить число независимых переменных в функциях отклика, сделать наглядной процедуру сравнительного анализа энергетической и экономической целесообразности конкурирующих вариантов, а также обосновать теоретический и фактический пределы экономической целесообразности теплофикации.

При разработке этой методики в качестве базового был принят вариант раздельного энергоснабжения с выработкой электроэнергии на КЭС и полностью децентрализованной выработкой теплоты в индивидуальных теплогенераторах, работающих на природном газе (поквартирное теплоснабжение).

В альтернативном варианте централизованного энергоснабжения на основе комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ (по теплофикационному циклу) экономия затраченного топлива относительно

базового варианта , т у.т./год, в наиболее общем виде определяется как

ДВ

тф

_В

год + В год КЭС ДЦС

)-

В год ТЭЦ ’

(1)

где ВКэс ; Я'ДЦс - расходы топлива на районных КЭС и в автономных

теплогенераторах децентрализованных систем теплоснабжения, требуемые для выработки заданных количеств полезно потребляемой абонентами теплоты и

электроэнергии, т у.т./год; ВТЭц - требуемый для покрытия тех же

потребительских нагрузок (тепловой и электрической) суммарный годовой расход топлива на замещающей ТЭЦ, т у.т./год.

Формула (1) после ряда подстановок и преобразований принимает вид

ДВ

тф_

й

год

пол

й н-п

ТЭ1Т Ц

рег

йгод ^ ТЭЦ

ТЭЦ -8 Ц

рег

рег

1

э

уд

ТГ

ДЦС е ДЦС _ КЭСп КЭС

* о *

рег

п э -п ;

П ТЭЦ

+Дэс Ь _ц?

КЭС п эс

п ДЦС -8 ДЦС

Я _

Ж _

ТЭЦ

п эс

п КЭС

п эс

Ь

(2)

где

й

год

полезное годовое теплопотребление микрорайона, МДж/год;

йр - низшая рабочая теплотворная способность условного топлива, МДж/т у.т.;

п

йТЭц - требуемая для покрытия заданных потребительских нагрузок годовая

ТЭЦ кэс

выработка теплоты и электроэнергии на ТЭЦ, МДж/год; пэс ; Лэс - КПД

электрических сетей ТЭЦ и КЭС; 8^г-;пТЭЦ - соответственно коэффициент

эффективности регулирования нагрузки при централизованном теплоснабжении

абонентов и КПД теплосети ТЭЦ; 8ДЦС; п дЦС -коэффициент эффективности

регулирования нагрузки при децентрализованном теплоснабжении и КПД

выработки теплоты в автономных теплогенераторах; э^Г - среднее за

отопительный период значение удельного расхода электроэнергии, затрачиваемого на выработку единицы полезной теплоты в автономных теплогенераторах децентрализованных систем теплоснабжения, МДж/МДж; Я -коэффициент, учитывающий дополнительное электропотребление автономных теплогенераторов в децентрализованных системах теплоснабжения,

Я _

г пДЦС8ДЦС ^

1 , уд П5 рег

1 + эхт-> ---------------

ТГ „КЭС „КЭС . пэ -<Пэс .

Ч У

(3)

Ж, Ь - промежуточные безразмерные комплексы, являющиеся показателями энергетической эффективности отдельных элементов сравниваемых систем и определяющиеся, согласно [3], по формулам:

а год ( + у т ) ЭТЭЦ (1 а год )

Ж _ а т I1 + Уэ) + Эрв + Е _ат ) (4)

К Ит пТЭЦ п ТЭЦ ’ 1 ;

пЭ,р.в п5,р.в

Ь _____1_(у год, у т + ЭТЭЦ _ Эшт ) (5)

КЭС “т ^ +с,р.в нас,ТЭЦ / ’ ^

где а1год- годовой коэффициент теплофикации; у^ - удельная выработка

электроэнергии на тепловом потреблении; Кит - коэффициент использования теплоты топлива при комбинированной выработке двух видов энергии на ТЭЦ;

ЭраЭЦ - отношение раздельно выработанной электроэнергии к годовому отпуску

теплоты тэц; пТЭЦ;пйрв- КПД раздельной выработки электроэнергии и Э,р.в й,р.в

теплоты на ТЭЦ; пКЭС - КПД выработки электроэнергии на КЭС; эниттэц - отношение расхода электроэнергии, потребляемой подпиточными,

сетевыми насосами ТЭЦ и насосными станциями, к годовому отпуску теплоты ТЭЦ.

Анализируя выражение (2), можно заметить, что нулевая экономия топлива от теплофикации (ДВ^ _ 0), соответствующая равной энергоэффективности

конкурирующих вариантов, может иметь место при выполнении условия, определяемого следующим уравнением:

(

Я •

„ТЭЦ ж _ _Лэс-----ь

пКЭС

Чэс

-1

• пТЭЦ ■1тс

Ц

^рег

ДЦС ДЦС

п

8

рег

(6)

Обозначим левую часть уравнения (6) символом и и будем считать полученный безразмерный комплекс системным критерием энергетической эффективности теплофикации, то есть

и =

ТЭЦ

эс

пЭсэс

ч—1

ь

Я •

пТсЭЦ8Ц

рег

ДЦС ДЦС

(7)

п

рег

1

Этот критерий является относительным показателем, характеризующим результирующую эффективность ряда взаимосвязанных реальных процессов комбинированного производства, распределения и потребления энергоносителей в централизованной системе энергоснабжения какого-либо объекта (города, микрорайона, предприятия) от ТЭЦ, по сравнению с результирующей эффективностью аналогичных процессов в эквивалентной по потребительским нагрузкам децентрализованной системе энергоснабжения того же объекта на базе раздельного производства электроэнергии и теплоты. При значениях и > 1 годовая экономия топлива от теплофикации в системе энергоснабжения рассматриваемого объекта имеет положительную величину и, следовательно, вариант централизованного теплоснабжения от ТЭЦ является более энергоэффективным. При значениях и < 1, наоборот, экономия топлива от теплофикации отрицательная и более энергоэффективным является вариант децентрализованного энергоснабжения. Таким образом, условие

энергоэффективности теплофикации в критериальном виде математически описывается следующим неравенством:

и > 1 . (8)

Следует особо подчеркнуть, что предложенный и-критерий по определению является системным и его величина совершенно не зависит от способа разделения затраченного на ТЭЦ общего расхода топлива по двум составляющим (тепловой и электрической). Этот критерий удобен тем, что позволяет, используя относительные показатели эффективности всех элементарных физических процессов производства, распределения и потребления энергии, легко оценивать результирующую энергоэффективность того или иного варианта энергоснабжения.

Как было отмечено выше, кроме энергетической эффективности, при обосновании рационального варианта теплоснабжения, следует учитывать экономические соображения. В качестве условия экономической целесообразности, согласно [4], может использоваться условие положительности чистого дисконтированного дохода (интегрального эффекта). Интегральным

экономическим эффектом теплофикации Эифт, руб, является сокращение

дисконтированных издержек ДИгод, руб/год, на топливо, затрачиваемое в

энергосистеме для ежегодной выработки полезных количеств теплоты и электроэнергии, потребляемых данным микрорайоном, за вычетом дополнительных капитальных вложений в теплофикационную систему

централизованного энергоснабжения от ТЭЦ (ДКТЭЦ , руб), а также сокращение отчислений на аммортизацию, обслуживание, текущий ремонт и выплату налогов, то есть

3$т = Код—р-Д«Т?Ц-(1—и) ^^Е-—Д*??Ц =

= ДИгод -а-ДК^ (1 + р а) ,

(9)

где Е - норма дисконта, год-1; * - номер текущего года; Тсл - нормативный срок службы ТЭЦ или выбранный горизонт расчета; р - коэффициент, учитывающий отчисления от капвложений на аммортизацию, ремонт, обслуживание и прочие эксплуатационные затраты в целом по системе энергоснабжения, 1/год; и - доля, выплачиваемых с прибыли налогов; к - темп инфляционного роста цен на топливо, год-1; а - коэффициент дисконтирования [4], равный, в

соответствии с [3],

Тсл( 1 + к ^ * а = (1 - и) -У —

1 + Е

(1+к_' Е - к

1 -

1 + к 'Гсл

1 + Е

(1 - и)

(10)

Для расчета сокращения ежегодных издержек на топливо в теплофикационной системе энергоснабжения от ТЭЦ можно использовать следующее исходное выражение:

ДИ

год

в год • с ДЦС + в год • с КЭС - в год • с ТЭЦ ДЦС т +"кэс ст тэц ст 1

КЭС

ТЭЦ

(11)

ДЦС КЭС ТЭЦ

где с т ; с т ; с т - соответственно стоимости топлива, сжигаемого в теплогенераторах децентрализованных систем и энергетических установках КЭС и ТЭЦ, руб/т у.т.

Выражение (11) после ряда подстановок и преобразований с учетом введенных ранее обозначений (3), (4) и (5) несложно привести к виду

ди =с дцс 0

год

пол

дцс ДЦС

°рег

1+-

КЭС ч п ДЦСе ДЦС с ТЭЦ п ТЭЦ с кэС

т (-о 0 ^ т Пэс гСт

ДЦ

-СМ-

п тс е рег V с т

ДЦС п КЭ

эс

сЬ

ДЦС

. (12)

В полученном выражении сомножитель перед скобкой представляет собой не что иное, как годовые издержки на топливо, необходимое для выработки

с

заданного количества полезной теплоты 2пол, МДж/год, в теплогенераторах децентрализованных систем. Обозначим его символом И ДГСД, руб/год, то есть

И ДЦС

Ц, год

_ с ДЦС •-

ЦГ-ОД

1^пол

цн-п

ДЦС _ДЦС ц ьрег

(13)

С учетом принятого обозначения, а также введенного ранее понятия системного критерия энергетической эффективности теплофикации,

определяющегося выражением (7), получено следующее математическое выражение:

¿и год= ИДЦод1

КЭС

( с ТЭЦ п ТЭЦ с КЭС

Vс т

п

ьС т

ДЦС п КЭС с ДЦС т Чэс с т

V -

п ТЭЦ

эс п 1СЭС эс

-1

ь

(14)

После подстановки выражения (14) в исходное выражение (9) и решения неравенства, соответствующего случаю Э^фт > 0, условие экономической целесообразности теплофикации может быть представлено в виде

и >

( с ТЭЦ

1+

с КЭС V т

11-

п ТЭЦ ь

Чэс ^

п КЭС V

эс

-1

1

1+1 и с дцс " м ТЩ 1 с.э (1 ^ - + р 1а ) -1 ■

с КЭС И ДЦС _ И 0,год

.(15)

Правую часть полученного неравенства можно рассматривать как некоторый безразмерный комплекс, количественно определяющий минимальное значение системного критерия энергетической эффективности теплофикации, требуемое по условию экономической целесообразности. Обозначим этот

комплекс символом и, то есть

тт тр_

и эк~

1+

(с ТЭЦ

КЭС

-1

1 -

п ТЭЦ ь

эс

п КЭС VI

Чэс )

-1

1

1и + 1 с дцс " м ТЭЦ 1 с.э (1 -+р ) *• -1 ■

с КЭС И ДЦС . И 0,г,г

. (16)

С учетом введенного обозначения математическая запись условия экономической целесообразности теплофикации принимает наиболее простой вид

и > и

тр

с

с

Сравнивая между собой неравенства (8) и (17), определяющие условия энергоэффективности и экономической целесообразности теплофикации, видим, что для выполнения первого из них необходимо иметь фактические значения Т-критерия большие единицы, а для выполнения второго - большие некоторого требуемого значения, рассчитываемого по выражению (16). Анализ выражения

(16) свидетельствует о том, что величина иэтР зависит, в основном, от двух факторов: отношения стоимостей топлива, используемого источниками

конкурирующих энергосистем, и дополнительных капвложений в

теплофикационную систему энергоснабжения - ¿К^э^, определяемых согласно [3]. При этом можно заметить, что указанные дополнительные капвложения АкСэЭЦ входят в формулу (16) в составе некоторого безразмерного комплекса, который в процессе математического анализа удобно считать самостоятельной независимой переменной. Обозначим этот комплекс символом ДК , то есть

- м-ТЭч

ДК = сэ

И ДЦС

И О,год

Г1 —+р

а

(18)

С учетом введенного обозначения (18) выражение (16) примет наиболее простой вид

и тР

17 эк

фс

1

1+1

Я

сДЦС

1

КЭС

[1 -ДК ]-1

(19)

где фс - поправочный коэффициент на отношение стоимостей топлива, сжигаемого на ТЭЦ и КЭС, рассчитываемый по следующему выражению:

Ф с =

1 +

.ТЭЦ

- 1

, пТсЭЦ -1----------- ---

ПКЭС

Чэс

ь_

¥

-1

(20)

Полученный вид (19) наиболее удобен для математического анализа сопоставимости условий экономической целесообразности с условиями энергоэффективности теплофикации. Анализируя уравнение (19), можно

заметить, что область определения функции и^ = I (дк ) описывается

неравенством — от < ДК < ДК^р, в котором символом ДК^р обозначено

теоретическое предельное значение аргумента, соответствующее достижению

максимально возможного значения исследуемой функции и^ = от. Подставив

иэтР = от в (19) и решив полученное уравнение относительно ДК, найдем выражение для расчета указанного теоретического предела

¿к пр _ 1 +

,ДЦС

(и -1).

(21)

Аналогичным образом можно получить выражение для расчета

фактического предельного значения аргумента ДКфр, которое определяет

выполнение условия экономической целесообразности при любом заданном конечном значении Т-критерия конкретной теплофикационной системы:

ДК пфр _ 1 + ■

КЭС

ДЦС

и

1-

Ф с

и

-1

(22)

Все вышеизложенное наглядно иллюстрируется графиками, построенными на основании многовариантных расчетов.

Рис. Границы области системной эффективности теплофикации без учета электропотребления

ДЦС ( К = 1,0 ):

кривая 1 - линия равноэкономичности при с т

КЭС

ТЭЦ _ сКЭС _ с ДЦС .

_с

_ ст

ТЭЦ

кривая 2 - линия равноэкономичности при ст

ТЭЦ

кривая 3 - линия равноэкономичности при ст

т

КЭС

_ 1,0; сДда/с

_ 1,0; с да/ с

КЭС

КЭС

_ 2,0; _ 4 ,0

Из графиков видно, что во всех рассмотренных случаях функции требуемых (по экономическим соображениям) значений и^ _ /(ДК) интерпретируются линиями равноэкономичности вариантов, которые стремятся к бесконечности при относительной величине дополнительных капвложений, стремящейся к предельному значению, определяемому выражению (21). Следовательно, в пределе

при ДК _ ДК^р любое фактическое конечное значение безразмерного и-критерия

реальной теплофикационной системы обязательно окажется меньшим бесконечно

большого требуемого значения. Это значит, что при ДК > ДК¿р теплофикация не

может быть экономически целесообразной ни при каких, даже самых высоких, показателях энергоэффективности. Поэтому численное значение дополнительных капвложений, определяемое по выражению (21), следует считать теоретическим пределом экономической целесообразности теплофикации.

Практическое значение введенного понятия заключается в том, что при относительной величине дополнительных капитальных вложений в теплофикационные системы, превышающей указанный предел, можно, не прибегая к трудоемким расчетам, сразу же делать однозначный вывод об экономической нецелесообразности теплофикации в данных условиях. При величине дополнительных капвложений, меньшей теоретического предела, вывод о целесообразности теплофикации может быть сделан лишь в случае не превышения фактического предела экономической целесообразности, определяемого по выражению (22), или в результате попадания характерной точки в область системной эффективности теплофикации, выделенную на рисунке.

На этом рисунке часть площади, расположенная выше линии и = 1, представляет собой зону энергоэффективности теплофикации, а часть площади, расположенная выше соответствующей линии равноэкономичности,

интерпретируемой одной из кривых иэк* _ /(ДК), является зоной экономической целесообразности. Семейство точек, одновременно принадлежащих обеим зонам, определяет область системной эффективности теплофикации. На графике эта область выделена для наиболее простого и распространенного частного случая -одинаковой стоимости топлива, используемого на ТЭЦ, КЭС и в ДЦ источниках.

Из графика видно, что выход за пределы указанной области может описываться одним из трех принципиально различных случаев. Во-первых, возможно попадание характерной точки в часть площади, одновременно расположенную ниже линии и = 1 и ниже линии равноэкономичности. Это -область системной эффективности децентрализованного теплоснабжения. Кроме того, к этой же области следует отнести и часть площади графика, расположенную правее теоретического предела экономической целесообразности теплофикации. Область системной эффективности децентрализованного теплоснабжения на рисунке выделена заливкой более темного цвета.

Два других характерных случая соответствуют выполнению одного из двух необходимых условий эффективности конкурирующих вариантов. Они графически интерпретируются двумя соответствующими областями: областью условной эффективности теплофикации и областью условной эффективности децентрализованного теплоснабжения. Область условной эффективности теплофикации расположена выше линии и = 1, но ниже линии

равноэкономичности. В пределах этой области выполняется условие

энергоэффективности и не выполняется условие экономической целесообразности теплофикации. Аналогичными условиями определяется и положение области условной эффективности децентрализованного теплоснабжения, которая расположена ниже прямой U = 1 и выше линии равноэкономичности в левой части графика.

Несложно заметить, что положение линий равноэкономичности вариантов, определяющее границы указанных областей, существенно зависит от соотношения цен на топливо, используемое централизованными и децентрализованными энергоисточниками. Поэтому, по мере удорожания природного газа, сжигаемого в автономных теплогенераторах, и вызванного этим перевода ТЭЦ и КЭС на более дешевые виды топлива, линия равноэкономичности может постепенно сдвигаться вправо, приближаясь к теоретическому пределу экономической целесообразности теплофикации. Это значит, что любая точка, принадлежащая сегодня области условной эффективности, со временем может перейти в область системной эффективности теплофикации только за счет удорожания природного газа при неизменных координатах U=const, ДК = const, определяющихся техническими и стоимостными характеристиками сравниваемых систем.

С учетом вышеизложенного, можно констатировать, что координата верхней границы зоны условной эффективности совпадает с теоретическим пределом экономической целесообразности теплофикации, определяемым по выражению (21). Эта координата для любых теплофикационных систем является константой, не зависящей от величины U-критерия. В наиболее простом частном

случае (без учета электропотребления ДЦС) при R = 1 ^ ДК ^ = 1.

Координата нижней границы указанной зоны для любой реальной теплофикационной системы, имеющей конечное значение U, определяется фактическим пределом экономической целесообразности, который с учетом (22), применительно к тому же частному случаю, составляет

с КЭС _

ДКфр =1 - ТдаС 'и • (23)

Совместный анализ выражений (20) и (23) показывает, что при одинаковой стоимости топлива, используемого в энергоисточниках всех конкурирующих

вариантов (сКЭС/сДЦС _ 1; ст"ЭЦ/с^ЭС _ 1 и фс _ 1), фактический предел целесообразности использования теплофикационных систем может быть найден по выражению

ДКф _ 1 - -1. (24)

Полученное выражение свидетельствует о том, что при одинаковой стоимости топлива граница области системной эффективности теплофикации может приближаться к своему теоретическому пределу только за счет увеличения и-критерия, то есть за счет улучшения технических характеристик теплофикационных систем.

При использовании на ТЭЦ и КЭС одинакового, низкосортного топлива

(сТЭЦ/стКЭС = 1 ; фc = 1), а в ДЦ системах - более дорогого природного газа,

фактический предел целесообразности использования теплофикационных систем будет иным:

-* с ТЭЦ .

ДКфр =1 - сдтё • и ■ <25)

Это значит, что в случае использования загородных ТЭЦ, работающих на низкосортных (дешевых) видах топлива, границы области системной эффективности теплофикации могут расширяться по мере роста стоимости

природного газа сДЦ^сТЭЦ ^ да, приближаясь к теоретическому пределу экономической целесообразности даже при неизменных технических показателях сравниваемых вариантов и = сопз1.

Аналогичным образом можно доказать, что в случае использования

внутригородских ТЭЦ, работающих на природном газе (сТЭЦ/ сДЦС = 1 и фс Ф 1),

с ростом стоимости газа будет наблюдаться обратная картина - сокращение зоны системной эффективности теплофикации. Граница указанной зоны при этом может переместиться из области положительных в область отрицательных значений дополнительных капвложений ДКф < 0, что может сделать

теплофикацию экономически нецелесообразной.

В качестве примера, используя предложенную методику, оценим условия системной эффективности теплофикации микрорайона от загородной ТЭЦ при

год т ’ |'ЭЦ

следующих исходных данных: Кит=0,82; ат =0,85; ^э =0,55; Эр^ =0,2;

пТЭр^ =0,28; =0,89; ПКЭС =0,36; Энит,ТЭЦ =0,03; вЦег =0,83; пТсЩ =0,84;

ТЭЦ по_ ПКЭС ЛО ДЦС по ДЦС л Пэс =0,95; пэс =0,9; =0,9; е рег = 1; суммарная установленная мощность

систем отопления и горячего водоснабжения абонентов Q т™ = 32,8 МВт; полезное

годовое теплопотребление Q пол =305000ГДж/год; электропотребление ДЦС

незначительное (Л=1); стоимость природного газа сДЦС = 850 руб/т у.т. с перспективой увеличения до 1200 руб/т у.т.; стоимость топлива, которое в перспективе может быть использовано на ТЭЦ и КЭС сТЭЦ = с^ЭС = = 600 руб/т у.т.; норма дисконта E =0,18 год-1; темп инфляционного роста цен h = 0,12 год-1; норма налоговых отчислений с прибыли u = 0,2; коэффициент отчислений от капвложений р = 0,15. Горизонт расчета Тсл = 25 лет. Предварительно рассчитанные по формулам (4) и (5) значения промежуточных параметров L=1,77 и W=2,49. Фактическое значение критерия энергоэффективности теплофикационной системы, рассчитанное по формуле (7), и = 1,25. Алгоритм решения задачи представлен в таблице.

Пример определения условий системной эффективности теплофикации

Наименование параметров Формула или обоснование Ед. изм. Зна ва чения по риантам

1 2 3

1. Стоимость топлива с ДЦС руб/т у.т. 850 1200 1200

с тэц 850 600 1200

с КЭС 850 600 600

2. Годовые издержки на топливо при теплоснабжении ДЦС ИДЦ , р,год ’ формула (13) млн. руб год 9,83 13,88 13,88

Коэффициент дисконтирования а, формула (10) лет 10,88

З.Теоретический предел экономической целесообразности дополнительных капвложений в теплофикацию:

- относительная величина лк птр, формула (21) 1,0 1,0 1,0

- абсолютная величина ЛК ТэЭЦпо уравн. (18) млн.руб 40,64 57,4 57,4

- удельное значение ЛК ТЭЦ ЛК ТЭЦ_ ЛК с.э млн.руб МВт 1,24 1,75 1,75

^лс.эут Q 8ШП Q тп

4. Поправочный коэффициент фс , формула (20) - 1,0 1,0 5,01

5.Фактический предел экономической целесообразности дополнительных капвложений в данную теплофикационную систему:

- относительная величина ЛК фр ,форму ла (22) 0,2 0,6 1,004

- абсолютная величина ЛК ТэЭЦпо уравн. (18) млн.руб 8,15 34,45 -59,7

- удельное значение ЛК ТЭЦ ЛК ТЭЦ_А* с.э млн.руб МВт 0,248 1,05 -1,82

^лс.эут Q зшп Q тп

С учетом выполненных расчетов можно констатировать, что данная теплофикационная система с показателем энергоэффективности ^=1,25 при существующей цене на газ (вариант 1) может быть целесообразной лишь при величине дополнительных капвложений в ее реализацию, не превышающей

0,248 млн.руб/МВт установленной полезной тепловой нагрузки. С возрастанием цены природного газа и переводом ТЭЦ и КЭС на более дешевые виды топлива (вариант 2) данная система может стать целесообразной при гораздо большей величине дополнительных капвложений. Фактический предел экономической

целесообразности этой системы в условиях второго варианта становится равным 1,05 млн.руб/МВт установленной полезной тепловой нагрузки.

Дополнительный расчет показывает, что фактический предел экономической целесообразности капвложений для данной системы может быть еще более увеличен за счет отказа от раздельной выработки

электроэнергии Эр.^ =0, повышения степени автоматизации абонентских вводов

Ц ТЭЦ

врег =0,96 и сокращения теплопотерь в сетях Птс =0,9. При этом расчетные

значения промежуточных параметров составят L = 1,215, W = 1,775, а фактическое значение критерия энергоэффективности достигнет значения U = 1,95 , что повысит фактический предел экономической целесообразности дополнительных капвложений в данную систему по второму варианту до 1,3 млн.руб/МВт установленной полезной тепловой нагрузки.

Дальнейшее повышение ^критерия энергоэффективности может увеличить фактический предел экономической целесообразности дополнительных капвложений в данную систему не более, чем до теоретического предела целесообразности теплофикации, составляющего, согласно данным таблицы, по наиболее благоприятному второму варианту 1,75 млн.руб/МВт установленной полезной тепловой нагрузки потребителей. Поэтому, в случае превышения указанной предельной величины, данная теплофикационная система не сможет быть целесообразной ни при каких, даже самых высоких показателях энергоэффективности.

Анализ третьего варианта, с переводом КЭС на более дешевое топливо при работе ТЭЦ и ДЦС на природном газе, свидетельствует о том, что данная теплофикационная система при этом становится нецелесообразной, так как фактический предел экономической целесообразности дополнительных капвложений в эту систему становится отрицательным. Как показывают расчеты, отрицательное значение фактического предела сохраняется даже с учетом рекомендованных выше мероприятий, способствующих увеличению ^критерия энергоэффективности до 1,95.

Выводы

1. При стратегическом планировании направлений перспективного развития систем теплоснабжения следует ориентироваться на преимущественное применение теплофикационных систем на базе загородных ТЭЦ, имеющих U > 1 и способных работать на низкосортных (дешевых) видах топлива.

2. Эффективными могут считаться теплофикационные системы, относительная величина дополнительных капвложений в которые не превышает предельного значения, определяемого по выражению (22).

3. Теплофикационные системы, относительная величина дополнительных капвложений в которые превышает указанное значение, но не превышает теоретического предела экономической целесообразности, определяемого по выражению (21), могут считаться условно эффективными. Практическое использование условно эффективных теплофикационных систем может быть оправданным при обосновании перспективы их перехода в категорию эффективных - в результате прогнозируемого увеличения стоимости природного газа относительно стоимости топлива, используемого энергоисточниками этих систем.

4. Предложенная методика критериального анализа позволяет объективно оценивать условия системной эффективности теплофикации и существенно упрощает решение ряда технико-экономических задач, возникающих при обосновании рациональных путей развития городского теплоснабжения.

Summary

Criterion analysis method of system effectiveness for centralized heat supply is given. Calculations for defining of effectiveness for centralized heat supply conditions are presented. This work also gives certain recommendations on the development of the cities heat supplying systems.

Литература

1. Андрющенко А.И., Семенов Б.А., Николаев Ю.Е. Негативные тенденции и рациональные пути развития систем теплоснабжения городов // Энергетика. Энергосбережение 2003: Сборник трудов Всероссийской конференции РАО ЕЭС. - Саратов: Изд-во “Научная книга”, 2003. - C. 60-64.

2. Андрющенко А.И., Николаев Ю.Е., Семенов Б.А., Гордеев А.Г. Принципы создания высокоэкономичных систем централизованного теплоснабжения городов // Промышленная теплоэнергетика. - 2003. - №5. - С. 8-12

3. Андрющенко А.И., Николаев Ю.Е., Семенов Б.А. Проблемы развития систем теплофикации городов // Известия вузов. Проблемы энергетики. -2003. - №5-6. - С. 95-104.

4. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. - Официальное издание / Утверждено: Госстрой России № 7-12/47. - М.: Информэлектро, 1994. -78 с.

Поступила 02.04.2004