Повышение эффективности использования энергоресурсов в Мурманской области Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

УДК 620.9 (470.21)

А. М. Клюкин, Н. М. Кузнецов, С. Н. Трибуналов

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ В МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ

Аннотация

Даны показатели работы источников теплоэнергии Мурманской области, балансы топлива и выработки тепловой энергии. Рассмотрены направления энергосбережения в жилищно-коммунальной и бюджетной сферах. Показана необходимость создания интегрированной измерительно-информационной системы учета и анализа потребляемых энергоресурсов для управления энергопотреблением. Ключевые слова:

энергоэффективность, энергетическое обследование, электропотребление, теплопотребление, затраты на энергоресурсы, энергосберегающие мероприятия.

A. М. Klyukin, N. M. Kuznetsov, S. N. Tribunalov

IMPROVING THE EFFICIENCY OF ENERGY USE IN THE MURMANSK REGION Abstract

The performance of the sources of heat energy in the Murmansk region, the balances of fuel and thermal generation are shown. The directions of energy saving in housing and utilities and public sectors considered. The necessity of creation of integrated measurement and information system of accounting and analysis of energy use for energy management is shown. Keywords:

energy efficiency, energy audit, power consumption, heat consumption, energy costs, energy-saving measures.

Мурманская область относится к высоко урбанизированным регионам, несмотря на отрицательную динамику численности населения региона в последние годы. Основу экономики региона составляют энергоемкие отрасли промышленности сырьевой ориентации: производство апатитового концентрата, никеля, меди, железной руды. Технологические процессы получения этой продукции связаны с большими затратами электро- и теплоэнергии [1]. Обеспечение электроэнергией потребителей региона осуществляется от Кольской энергосистемы, в ее составе работает 17 гидроэлектростанций, 2 тепловых электростанции, Кольская атомная электростанция и единственная в России приливная электростанция [2]. Поставки топлива (угля, мазута, дизельного топлива и др.) в Мурманскую область для источников теплоснабжения производятся на расстояние более 1500 км. Высокая транспортная составляющая в стоимости топлива и рыночная система

ценообразования на топливо приводят к необходимости предоставлять теплогенерирующим предприятиям субсидии на компенсацию недополученных доходов (теплоснабжающим организациям в 2014 г. компенсированы выпадающие доходы в суммарном объеме 2 385.44 млн руб.), чтобы избежать убыточности теплоснабжающих организаций. Ситуация усугубляется высоким уровнем морального и физического износа оборудования источников и сетей теплоснабжения. Сказывается также низкая эффективность использования топлива, отсутствие приборного учета и регулирования потребления тепловой энергии. Решение указанных проблем возможно при комплексной модернизации систем теплоснабжения и теплоснабжающих предприятий в целях оптимизации структуры топливного баланса области и снижения муниципальных бюджетных расходов на их содержание.

Для Мурманской области характерен высокий уровень централизации теплоснабжения. Число источников теплоснабжения составляет 120, из них 56 работают на жидком топливе [3]. В областном центре от четырех наиболее крупных теплоисточников (котельные «Южная», «Восточная», относящиеся к ОАО «Мурманская ТЭЦ», и котельные «Северная» и «Роста» из ОАО «МЭС») централизованным теплоснабжением охвачено более 90 % всего жилого фонда. В городах Апатиты и Кировск теплоснабжение практически всего жилого фонда осуществляется от Апатитской ТЭЦ. В остальных крупных городах области централизованные системы теплоснабжения, как правило, подключены к ведомственным ТЭЦ и котельным. Основными потребителями тепловой энергии является население (рис. 1). На выработку тепловой энергии используются уголь, мазут и дизельное топливо (рис. 2). Собственных источников топлива регион не имеет. Около 80 % отпускаемой тепловой энергии вырабатывается котельными, работающими на привозном мазуте. Системы теплоснабжения городов в нормальном эксплуатационном режиме предусматривают работу по качественному температурному графику 150-70 °С или 115-70 °С. Большинство систем теплопотребления подключено к тепловой сети по зависимой схеме через элеваторные тепловые узлы.

Анализ существующих систем теплоснабжения показывает, что действующие сети теплоснабжения работают на пределе ресурсной надежности. Оборудование тепловых пунктов и тепловых насосных станций, магистральных и внутриквартальных сетей на сегодняшний день имеет до 90 % физического и морального износа, в результате чего увеличиваются тепловые потери и утечки. Необходима модернизация систем теплоснабжения, включающая в себя реконструкцию сетей и замену устаревшего оборудования.

Эффективность функционирования систем теплоснабжения региона является недостаточно высокой по следующей причине. Существующие системы теплоснабжения спроектированы для обеспечения теплом с учетом неуклонного увеличения численности населения, строительства новых микрорайонов, а также наращивания производственно-хозяйственной деятельности. Поскольку этого не произошло, то источники теплоснабжения муниципальных образований оказались избыточными по установленной тепловой мощности (рис. 3), что обуславливает отсутствие дефицита в генерации тепловой энергии [4].

Наблюдается тенденция роста удельных расходов топлива, а значит, снижается эффективность работы источников теплоснабжения. Коэффициент загрузки мощности источников теплоснабжения Мурманской области крайне

неравномерен и колеблется от 12 % (Ковдорская ТЭЦ) до 105 % (Мурманская ТЭЦ) (рис. 4).

■ население

■ бюджетные организации

■ на производственные нужды - прочие организации

Чалома

Тетрино Стрельма

Рис. 1. Потребление тепловой энергии в Мурманской области, %

100 80 60 40 20 0

% 1,38 3,15

- Ш 14,69 ш 18,17 —

- • 83,93 1 1 78,68 1

7,42 19,5

73,08

Установленная мощность

-1

Выработка тепла Расход топлива

I мазут п уголь У прочие

Рис. 2. Балансы топлива и выработки тепловой энергии, % 900

800

123456789 ■ Р уст., Гкал/ч ■ р прис., Гкал/ч ■ Т уд., кг у.т./Гкал

Рис. 3. Показатели работы источников теплоэнергии: 1 - ТЭЦ «Кольская ГМК», г. Мончегорск; 2 - ТЭЦ г. Апатиты; 3 - ТЭЦ г. Ковдора; 4 - котельная г. Кировска; 5 - Мурманская ТЭЦ; 6 - котельная ООО «ТЭК» г. Оленегорска;

7 - котельная ОАО «Тепловодоснабжение» г. Полярные Зори;

8 - ООО «ТКЦ» г. Кандалакши; 9 - ТЦ-640 г. Александровска

Рис. 4. Коэффициент использования установленной мощности, % 1 - Мурманская ТЭЦ; 2 - Апатитская ТЭЦ; 3 - ТЭЦ «Кольская ГМК»; 4 - Ковдорская ТЭЦ; 5 - котельная ООО "ТЭК" г. Оленегорска;

6 - Котельная ОАО "Тепловодоснабжение" г. Полярные Зори;

7 - котельная ООО "ЦКТ" г.Кандалакши

Мероприятия и механизмы в системе производства энергоресурсов необходимо ориентировать на снижение удельных расходов топлива и на изменение структуры потребления топливно-энергетических ресурсов.

Снижение удельных расходов зависит от снижения степени износа энергетического оборудования и его загрузки. Оптимизация загрузки может успешно решаться в рамках планов комплексного развития инженерной инфраструктуры. В связи с этим в настоящее время на региональном уровне разрабатываются комплексные программы развития коммунальной инфраструктуры муниципальных образований.

Целью комплексной программы модернизации объектов теплоснабжения является разработка документов стратегического планирования теплоэнергетики. Эти документы должны учитывать следующие требования: повышение надежности, качества и эффективности работы теплоэнергетического комплекса Мурманской области, сокращение бюджетных расходов по субсидированию организаций, осуществляющих регулируемые виды деятельности в сфере теплоснабжения. Необходимо выполнять постоянную работу по актуализации схем теплоснабжения городов.

Схемы теплоснабжения разрабатываются на основе программы комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры, анализа фактических тепловых нагрузок потребителей с учётом перспективного развития. Принимается во внимание структура топливного баланса региона, состояние существующих источников тепла и тепловых сетей, возможности их дальнейшего использования, учитываются вопросы надёжности и экономичности. В настоящее время изменения структуры потребления топливно-энергетических ресурсов региона нацелены на увеличение загрузки мощностей Кольской АЭС и гидроэлектростанций с увеличением доли использования электрической энергии для нужд отопления. На выработку тепловой энергии расходуется электроэнергия в объеме 7 % от общего количества топливно-энергетических ресурсов. Следует отметить, что использование имеющейся избыточной электрической мощности для нужд отопления в настоящее время сдерживается действующим федеральным законодательством. Поскольку себестоимость тепловой энергии, вырабатываемой действующими в Мурманской области электрокотельными, очень высока, и теплогенерирующие предприятия оказываются убыточными, то для реализации этого направления необходима разработка и внедрение ряда специальных механизмов. Нужно учитывать, что применение электрокотельных позволит значительно улучшить экологическую ситуацию и снизить расход топливно-энергетических ресурсов на собственные нужды при выработке тепла. Мероприятия по изменению топливного баланса путем перспективной разработки Штокманского газоконденсатного месторождения и использования добытого природного газа для нужд отопления Мурманской области могут внедряться после начала разработки месторождения, планируемого на 2025 г.

В настоящее время в регионе ведется активное строительство энергетических и транспортных объектов, направленных на создание в Кольском заливе инфраструктуры опорной базы освоения Арктики. В этой связи стратегически важным является обеспечение энергобезопасности

Мурманской области, что возможно только на основе комплексного подхода к развитию электро- и теплоснабжения региона. Энергообеспечение региона во многом обусловлено значительным объемом привозного мазута, высокой стоимостью его доставки, и, как следствие, необходимостью компенсации за счет бюджетных средств выпадающих доходов ресурсоснабжающим организаций. Для решения указанных проблем сформирован Комплексный инвестиционный проект модернизации системы теплоснабжения Мурманской области (КИП). В его рамках выполнен комплексный анализ утвержденных схем теплоснабжения, определена потребность в их корректировке и подготовлены соответствующие предложения, произведена оценка экономической целесообразности использования местных видов топлива, вторичных и возобновляемых источников энергии. КИП предполагает существенное изменение структуры генерирующей мощности и топливного баланса Мурманской области. Результатом его реализации должно стать существенное сокращение потребности региона в топочном мазуте за счет увеличения в топливном балансе доли угля. Вместе с тем мероприятия КИП позволят значительно увеличить коэффициент использования установленной мощности объектов генерации и уменьшить расходы на производство тепловой энергии. Организация этих работ основана на мерах технической поддержки и экономического стимулирования. Процесс энергосбережения должен опираться на результаты постоянного мониторинга удельных показателей энергоемкости и ориентироваться на их снижение. Комплекс мер, необходимых для достижения задач по энергосбережению, включает в себя следующие механизмы:

• проведение независимых энергоаудиторских проверок промышленных предприятий на предмет соответствия нормативным требованиям и разработка конкретных энергосберегающих мероприятий и предложений по внедрению передовых технологий;

• разработка предприятиями комплексных целевых программ энергосбережения (в том числе на основании проведенных энергоаудитов) в соответствии с новым законодательством об энергосбережении;

• контроль за выполнением разработанных программ энергосбережения;

• мониторинг энергетической эффективности производства промышленной продукции.

Структура потребления топливно-энергетических ресурсов в Мурманской области показана на рис. 5. Основная доля потребляемого топлива приходится на мазут. Одним из важнейших целевых показателей эффективного использования энергии для учреждений бюджетной сферы является удельная величина потребления энергетических ресурсов. Этот показатель призван обеспечить связь энергетических паспортов бюджетных организаций с региональными и муниципальными программами в области энергосбережения и повышения энергоэффективности.

Удельное потребление тепловой энергии в жилищно-коммунальном секторе городов Мурманской области зависит от вида топлива, протяженности тепловых сетей и их изношенности [5]. В Мурманске удельное теплопотребление в жилищно-коммунальном секторе составляет 0.2; в Апатитах - 0.36; в Кандалакше -0.28 Гкал/м2.

Поэтому актуальной задачей муниципальных образований является проведение энергетических обследований [6] в целях разработки программ рационализации структуры и перспективного развития теплового хозяйства, расчета гидравлических режимов в тепловых сетях с последующей наладкой режимов работы тепловых сетей, разработки и внедрения энергосберегающих мероприятий.

мазут ; 1411.81

дрова; 0.42

дизтопливо; 0.73

электроэнергия; 142.32

уголь; 376.5

Рис. 5. Расход топлива на выработку тепловой энергии, тыс. т.у.т

Энергосберегающие мероприятия в жилищной сфере проводятся по следующим направлениям: строительство многоквартирных домов в соответствии с требованиями энергетической эффективности; реализация мероприятий по повышению энергетической эффективности при капитальном ремонте многоквартирных домов; проведение 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.

Энергосбережение в бюджетной сфере для Мурманской области имеет особое значение, поскольку повышение эффективности использования энергоресурсов напрямую связано с эффективным использованием бюджетных средств. Потребление в бюджетной сфере области составляет примерно 10 % от общего потребления электроэнергии и 12 % от общего потребления тепловой энергии. Приоритетом повышения эффективности энергопотребления в бюджетных организациях областного и муниципального уровней стало, в первую очередь, снижение объемов теплопотребления на объектах социальной сферы, где расходуется порядка 280 тыс. Гкал в год тепловой энергии и свыше 200 млн кВтч электроэнергии. При этом потенциал энергосбережения только по теплу составляет около 25 % от уровня годового потребления. Наиболее оптимальным для решения задач повышения энергетической эффективности

в бюджетной сфере является программно-целевой метод. Он позволяет в масштабах всей области наиболее эффективно использовать выделяемые для решения этих задач финансовые средства, привлекать для реализации энергосберегающих мероприятий инвестиции, развивая систему оказания энергосервисных услуг как на стадии внедрения мероприятий, так и на стадии технического обслуживания внедряемого оборудования. Комплекс работ включает внедрение энергосберегающих мероприятий и технологий и меры организационного плана. К последним относится создание условий для реализации энергосервисных контрактов по внедрению энергосберегающих мероприятий, определение нормативных требований по минимальному уровню энергоэффективности объектов бюджетной сферы, проведение энергетических обследований. Реализация энергосберегающих мероприятий позволяет существенно уменьшить потребление энергоресурсов и топлива, что приводит к снижению основного целевого показателя эффективного использования энергии - удельного энергопотребления (рис. 6). 0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

Значительная удаленность Мурманской области от основных мест производства мазута и добычи угля, рыночная система ценообразования на эти продукты и её привязка к уровню экспортных цен приводят к образованию значительной диспропорции между фактической стоимостью доставляемого в область топлива и его стоимостью, включаемой в тариф поставки тепла для населения. Это привело к убыточности деятельности большинства теплоснабжающих организаций области в связи с тем, что теплоснабжающие организации осуществляют регулируемую деятельность в районах Крайнего Севера, где продолжительность отопительного периода составляет 270 дней в году. Правительство Мурманской области вынуждено предоставлять субсидии указанным организациям на компенсацию недополученных доходов. Стоимость оплаты коммунальных услуг является одной из самых высоких в СевероЗападном федеральном округе. Доля платежа за отопление и подогрев воды в структуре платежа за коммунальные услуги является самой высокой по сравнению с другими регионами (рис. 7).

В настоящее время собираемость платежей от населения за жилищно-коммунальные услуги составляет около 90 %. Это означает, что тепло-, электро-, водоснабжающие организации недополучают средства на оплату поставленных

энергоресурсов, выплату заработной платы своим работникам, оплату налогов, модернизацию оборудования.

90 80 70 60 50 40 30 20

10 0

123456789

Отопление и подогрев

Водоснабжение

Водоотведение

Рис. 7. Доля платежа за коммунальные услуги, % 1 - Мурманская область; 2 - Республика Карелия; 3 - Псковская область;

4 - Вологодская область; 5 - Республика Коми; 6 - Новгородская область;

7 - Архангельская область; 8 - Ленинградская область;

9 - Ненецкий автономный округ

Кроме долгов населения, у ресурсоснабжающих организаций, особенно у теплоснабжающих, использующих мазутные и электрические котлы, накапливаются убытки. Они связаны с тем, что эти компании работают на регулируемом рынке, а ресурсы для них покупаются на нерегулируемом. При этом долги у предприятий появляются, если тариф на тепло им устанавливается ниже экономически обоснованного тарифа, и если фактическая цена ресурсов оказывается выше установленных в тарифе, как это происходит с ценами на мазут и на электроэнергию для предприятий. На компенсацию выпадающих доходов теплоснабжающим организациям из областного бюджета ежегодно выделяется более 2 млрд руб., из них на компенсации мазутным котельным -90%, электрокотельным - 10%. Тарифы на крупных источниках тепловой энергии, работающих на угле (рис. 8), установлены на экономически обоснованном уровне и не дотируются из областного бюджета.

Разрабатываемые муниципальными образованиями программы энергосбережения предусматривают первоочередное выполнение малозатратных и быстроокупаемых энергосберегающих мероприятий для снижения энергопотребления всех видов энергии. Главная цель программ — снижение расходов бюджета на энергоснабжение муниципальных зданий за счет рационального использования всех энергетических ресурсов и повышения эффективности их использования. Для осуществления поставленной цели

в рамках программ энергосбережения осуществляется совершенствование систем учета потребляемых энергетических ресурсов.

4000 3500 3000 2500 2000 Н 1500 1000 500 0

3659

а

У ч/

3145

2935

1643

рЯ

^ / ^ /

2105

# 4

&

Рис.8. Тарифы на тепловую энергию, руб/Гкал

Для создания методического инструмента при обосновании управленческих решений по энергосбережению необходимо внедрение информационно-моделирующих систем учета и анализа энергопотребления, построение которых должно осуществляться на основе концепции единства методического, программного, информационного, технического и организационного обеспечения [7]. В настоящее время на различных уровнях применяются следующие компьютерные системы (рис.9):

• информационно-аналитические системы и системы поддержки принятия решений (АС), позволяющие производить комплексный анализ и обобщение полученной информации и на этой основе делать оценку деятельности и прогноз развития анализируемых объектов;

• диспетчерские (8САБА) системы, обеспечивающие выполнение задач оперативно-диспетчерского контроля, организации оптимального управления потреблением энергоресурсов, выявления аварийных ситуаций и состояния оборудования;

• автоматизированные системы коммерческого учета энергоресурсов (АСКУЭ), выполняющие задачи инструментального коммерческого учета энергоресурсов, основанного на измерении количественных, качественных и режимных параметров подачи/потребления энергоресурсов. Системы АСКУЭ обеспечивают общегородские и ведомственные системы оперативной и объективной информацией для принятия оптимальных управляющих решений, направленных на экономию энергоресурсов и связанное с этим сокращение расходов;

• геоинформационные системы (ГИС), позволяющие наиболее оптимальным образом осуществлять сбор, систематизацию, хранение, обработку, оценку и отображение географически координированных данных.

Каждая из этих систем решает свой, достаточно широкий, но ограниченный круг задач. Более того, функции разных систем взаимосвязаны и частично пересекаются. Это приводит к тому, что при решении комплексных задач традиционными средствами разрешается только часть задач или приходится использовать сразу несколько систем, частично дублирующих друг друга. В связи с этим представляется логичным построение комплексной интегрированной автоматизированной измерительно-информационной системы, которая объединит функции всех систем. При проектировании такой системы имеет смысл поддерживать не весь набор функций универсальных систем АСКУЭ, 8СЛБЛ, ГИС и АС, а только те, которые необходимы для решения конкретного комплекса задач.

Рис. 9. Задачи компьютерных систем учета энергоресурсов

Первоочередными задачами в регионе по энергосбережению являются:

• достижение нормативных эксплуатационных характеристик на существующих источниках энергии за счет их модернизации;

• вывод из эксплуатации неэффективных источников энергии;

• создание комплекса экономических мер, позволяющих использовать избыточную электроэнергию в зоне ГЭС и АЭС на нужды электроотопления.

Литература

1. Щуцкий, В. И. Анализ и прогнозирование энергопотребления в Мурманской области / В. И. Щуцкий, Н. М. Кузнецов, Е. А. Токарева, С. А. Фищук // Промышленная энергетика. 1998. № 10. С. 5-7.

2. Минин В. А. Кольская энергосистема: состояние и перспективы развития // Труды Кольского научного центра РАН. Энергетика. 2015. № 2 (28), вып. 10. С. 7-15.

3. Использование топливно-энергетических ресурсов в Мурманской области / Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Мурманской области Мурманск. 2015. 49 с.

4. Отчет о НИР. Разработка комплексной программы модернизации объектов теплоснабжения областной и муниципальной собственности в целях оптимизации структуры топливного баланса Мурманской области на 20142020 гг. / НИЦ «Аксиос». 2014. 498 с.

5. Клюкин, А. М. Международное сотрудничество по повышению эффективного управления энергопотреблением в Баренц-регионе / А. М. Клюкин, Н. М. Кузнецов, С. Н. Трибуналов // Труды Кольского научного центра РАН. Энергетика. 2014. № 7 (26). С. 93-97.

6. Клюкин, А. М. Энергетическое обследование - основа эффективного управления энергопотреблением / А. М. Клюкин, Н. М. Кузнецов, С. Н. Трибуналов // Труды Кольского научного центра. Энергетика. 2015 № 2 (28), вып. 10. С. 16-24.

7. Кузнецов Н. М. Направления энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве северных городов / Н. М. Кузнецов, В. А. Маслобоев // Наука и инновационные разработки Северу: сб. докл. Междунар.науч.-практ. конф., посвящ. 20-летию Политех. ин-та (филиал) СВФУ им. М.К. Аммосова в г. Мирном, 2014 г., Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2014. С. 174-177.

Сведения об авторах: 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

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

Трибуналов Сергей Николаевич

Инженер лаборатории энергосбережения и возобновляемых источников энергии Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН. Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 21 А Эл.почта:ser@ien.kolasc.net.ru

УДК 621.311

П. В. Осипов, Г. П. Фастий, А. С. Карпов, В. В. Ярошевич

АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ НЕЙТРАЛИ СЕТИ 35 КВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ НАСЕЛЕНИЯ

Аннотация