CC BY
135
2.5
Pfl(ö)
sí—w—¥
Р'я(в) Р"я(б) Pox
1.5
0.5
1 1 _______Kdnn....K!!ann________ Р"япр
r ...
j / - - - a. \ \ \
........... В"' ..„a.... Ряпр
/ > Ч"- \ ■. \
Á' \ \ V*
/ // / \ ■ 4
О О
30
SO
90
&
120
150
ISO ISO
Рис. 7. Обобщенный график угловых характеристик для явнополюсных генераторов Р , Р' , Р"
я я я
мощности между «ЗГЭС-1» и п/ст «Алагир» могут быть использованы для оптимального управления Зарамаг-ским каскадом ГЭС.
Исследования проводились в рамках использова-
ния гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МК-2576.2009.8.
Библиографический список
1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. М.: Высшая школа, 1985.
2. Васильев И.Е., Кочиев П.Г., Клюев Р.В. Исследование и расчет статической устойчивости Головной ЗГЭС при дискретном изменении нагрузки в энергосистеме «Севкавказ-энерго» Владикавказ, Депонир. в ВИНИТИ №1605-В2006. 2006. 26 с.
3. Исследование некоторых вопросов устойчивости работы Зарамагской ГЭС РСО-Алания // Сб. мат-лов Всеросс. студ. олимпиады, науч.-практ. конф. и выставки студентов, аспирантов и молодых ученых / Клюев Р.В. [и др.]. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. С. 336-337.
УДК 621
СОСТОЯНИЕ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ
М.А.Семенов1, Т.В.Черемных2
Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Проводятся обзор и анализ состояния теплоэнергетики Иркутской области. Дана характеристика основных теплоисточников и систем теплоснабжения области. Выявлены проблемы в сфере теплоснабжения, сформулированы принципы совершенствования систем теплоснабжения. Обозначены основные направления работы по решению проблем теплоснабжения Иркутской области. Ил. 1. Табл. 3. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: проблемы повышения энергетической безопасности и экономически устойчивого развития ТЭКа; методологические и методические подходы к решению проблем в области экономики, организации управления отраслями и предприятиями топливно-энергетического комплекса.
1Семенов Михаил Алексеевич, доктор технических наук, профессор кафедры управления промышленными предприятиями, тел.: (3952)405174.
Semenov Mikhail Alexeevich, a doctor of technical sciences, a professor of the Chair of Management of Industrial Enterprises, tel.: (3952) 405174.
Черемных Татьяна Васильевна, соискатель, тел.: 8-950-104-11-26, e-mail: [email protected] Cheremnyh Tatjana Vasiljevna, a competitor for a scientific degree, tel.: 8-950-104-11-26, e-mail: [email protected]
CONDITION OF HEAT POWER ENGINEERING OF IRKUTSK REGIONt M.A.Semenov, T.V.Cheremnyh
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St, Irkutsk, 664074.
The authors give the review and the analysis of the condition of heat power engineering of Irkutsk region. The characteristic of the major heat sources and heat supply systems of the region are presented. The authors identify the problems in the sphere of heat supply; formulate the principles to improve heat supply systems. In conclusion, they outline the key working directions to solve the problems of heat supply in Irkutsk region. 1 figure. 3 tables. 7 sources.
Key words: problems to increase power safety and economically stable development of the fuel and energy complex; methodological and methodical approaches to solving problems in the field of economics; organization of management of industries and enterprises of fuel and energy complex.
Иркутская область занимает 6-е место среди регионов РФ по площади (768 тыс. кв. км), 20-е место по населению (4-е место в СФО) и 62-е место по плотности населения (3,35 чел./кв. км, 6-е место в СФО). Валовой региональный продукт (ВРП) на душу населения в 2008 году составил 191,8 тыс. руб./чел. (в 2007 г. - 160,5 тыс. руб./чел.).
Иркутская область состоит из 33 административных районов, включая 6 районов Усть-Ордынского Бурятского автономного округа. В области преобладают территории с низким уровнем экономического развития. Наиболее экономически развитые районы сосредоточены в Иркутско-Ангарской зоне, в городах с высоким экспортным потенциалом. Экономическое благополучие области в целом складывается за счет крупных городов, где проживает 54% населения области.
Потребление тепловой энергии в области в 2007 г. составило около 44 млн. Гкал, в том числе потребление тепла населением - 16,3 млн. Гкал. В настоящее время в теплоснабжении области участвуют 13 ТЭЦ АО «Иркутскэнерго», 3 ТЭЦ других ведомств (Байкальского целлюлозно-бумажного комбината, Братского и Усть-Илимского лесопромышленных комплексов)-25,5 млн. Гкал, большим количеством котельных (в основном угольных) - 9,4 млн. Гкал, электробойлерными - 2,1 млн. Гкал, теплоутилизационными установками - 7 млн. Гкал. [5]
На ТЭЦ сжигается более 8 млн. т у.т., в том числе около 6,5 млн. т у.т. угля, в котельных - 1,73 млн. т у.т.
В табл. 1 представлены обобщенные данные по структуре производства тепловой энергии различными типами источников. Все количественные показатели получены на основе информации по статистической отчетности.
Анализ данных, приведенных в табл. 1, показывает, Производство тепловой энергии
что производство тепловой энергии в настоящее время представлено в основном двумя типами источников: ТЭЦ (около 59%) и котельными на органическом топливе (23%), а также электрокотельными (более 5%) и прочими установками (13%).
В отличие от имеющейся достаточно исчерпывающей информации по системам теплоснабжения ОАО «Иркутскэнерго», полную картину по другим теплоисточникам представить достаточно сложно. Это во многом обусловлено тем, что до сих пор продолжается закрытие котельных и передача промышленных котельных в муниципальную собственность. Зачастую информация о таких котельных не попадает в статистическую отчетность и в результате не учитывается. До 1990 г. в области функционировало более 4300 котельных, из них более 1900 промышленных и более 2400 отопительных котельных, включая индивидуальные отопительные котельные социально-бытового сектора в сельской местности. Доля крупных котельных мощностью 20 Гкал/ч и более составляла около 49% в общем производстве тепла котельными при их доле в суммарной установленной мощности котельных порядка 21%. Среди них доля промышленных котельных была около 76% в производстве тепла и почти 80% по установленной мощности. [4]
К 2006 г. в тепловом хозяйстве области произошли значительные изменения и, прежде всего, в количественном составе. Коммунальная энергетика Иркутской области в настоящее время представлена 1152 ведомственными и муниципальными теплоисточниками. Количество ведомственных котельных равно 145, муниципальных - 1007. Из всего состава 1107 котельных работают на угле, 46 - на мазуте. Общая установленная мощность муниципальных котельных составляет 3200 Гкал/ч.
Основу коммунальной теплоэнергетики составля-
Таблица 1
Показатель Год
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Производство тепловой энергии, всего 51,4 49,83 46,97 47,78 47,30 46,27 46,50 44,0
в том числе:
- ТЭС 30,05 27,94 26,59 27,67 26,76 26,71 27,47 25,5
- котельные 12,72 12,79 12,00 12,14 12,16 11,28 10,66 9,4
- электробойлерные 4,11 4,37 3,35 2,47 2,40 2,27 2,35 2,1
- ТУУ и прочие 4,56 4,73 5,03 5,50 5,98 6,01 6,02 3,7+3,3
ют котельные постройки 50-60-х годов и тепловые сети, основная часть которых вводилась в эксплуатацию преимущественно в 60-70-е годы. Оборудование котельных с тех пор несколько раз заменялось. Последнее соответствует вводу в 80 - 90-е годы.
Фактические КПД котлов составляют 32 - 60 %, вместо паспортных 75 - 80%, их располагаемая мощность ниже проектной на 10-15%.
Основным топливом для источников тепловой энергии является уголь, доля которого в топливном балансе составляет 81%. Причем из всего этого объема 82% приходится на бурый уголь, 18% - на каменный уголь. В связи с закрытием мазутных котельных доля жидкого топлива сократилась до 5,5%. Прочие виды топлива составляют 13,4% в топливном балансе области. Несколько котельных области, расположенных вблизи газовых месторождений (Усть-Кутский, Жигаловский районы), работают на газе. Доля газа в настоящее время не превышает 0,1%.
Действующие угольные предприятия области, за исключением разреза Мугунский, практически не имеют потенциала для своего развития и будут выработаны в течение ближайших 10-15 лет. Подготовленные запасы для ввода новых угольных мощностей в целом по области составляют 2398,5 млн. т, и на их базе могут быть освоены новые производственные мощности по добыче угля до 28 млн. т в год.
Среди основных проблем угольной промышленности следует отметить неконкурентоспособность углей Иркутской области на зарубежных рынках из-за невысоких качественных характеристик и больших транспортных издержек. В этих условиях перспективное развитие угольной промышленности в области может быть ориентировано только на создание индустрии по глубокой и комплексной переработке углей в ценные продукты на месте добычи.
Иркутская область обладает уникальными запасами углеводородных ресурсов: в ее недрах содержится около 10 млрд.т углеводородов. На территории области открыто, разведано и подготовлено к промышленному освоению крупнейшее в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке Ковыктинское газоконден-сатное месторождение с утвержденными запасами категории С1+С2 в объеме около 2 трлн.м3. [2]
Несмотря на то что Иркутская область обладает уникальными запасами углеводородов, она по уровню использования качественных видов топлива (газ, мазут) в балансе котельно-печного топлива значительно уступает другим, особенно европейским, районам Российской Федерации (менее 10% против 65-70%). Это негативно сказывается на эксплуатационных затратах, является причиной недопустимо высокого уровня загрязнения окружающей среды.
Одним из направлений снижения антропогенной нагрузки в городах и крупных населенных пунктах области является газификация жилья (с печным отоплением) и сжигание газа в мелких котельных области.
В табл. 2 приведены объемы топлива, расходуемого на производство тепловой энергии в области по его видам и типам источников.
Таблица 2
Расход топлива на производство тепловой _энергии (состояние на 2006 г.)_
Показатель Расход топлива на производство тепловой энергии
тыс.т у.т. %
Расход топлива, всего 5962,8 100
В том числе:
- уголь 4829,9 81,0
- газ 5,1 0,1
- мазут 326,8 5,5
- прочие виды топлива 801,0 13,4
Расход топлива на ТЭЦ, всего 4008,7 100
В том числе:
- уголь 3606,1 90,0
- газ 0,0 0,0
- мазут 24,69 0,6
- прочие виды топлива 377,9 9,4
Расход топлива на котельных, всего 1954,1 100
В том числе:
- уголь 1223,8 62,6
- газ 5,1 0,3
- мазут 302,1 15,5
- прочие виды топлива 423,1 21,6
В структуре расхода топлива на производство тепла и электроэнергии около 9 млн. т у.т. потребляется на ТЭЦ и в котельных. На производство тепловой
энергии при действующем способе разделения затрат топлива на ТЭЦ расходуется 67%, а на выработку электроэнергии - 33% (в 2 раза меньше, чем на тепло).
Всеми электробойлерными установками области в 2006 г. было выработано 2,35 млн. Гкал. На эти цели было израсходовано около 2,8 млрд. кВтч электроэнергии. Средний удельный расход электроэнергии на выработку тепловой энергии составил примерно 1190 кВтч/Гкал. На рисунке представлена структура топлива, потребляемого на производство тепловой энергии.
Состояние тепловых сетей Иркутской области. В настоящее время в 11 городах области (Ангарск, Байкальск, Братск, Железногорск, Зима, Иркутск, Са-янск, Усолье-Сибирское, Усть-Илимск, Черемхово, Шелехов) действуют теплофикационные системы с одной или несколькими ТЭЦ.
Наиболее крупные из них, действующие в Иркутске, Ангарске, Братске, Усть-Илимске, Усолье-Сибирском и Саянске, имеют развитые тепловые сети с радиусами теплоснабжения (расстояние по трассе от источника до конечного потребителя) до 15 км и с диаметрами головных магистралей до 1200 мм. Протяженность тепловых сетей в одной системе измеряется сотнями километров. Общая протяженность тепловых сетей по области составляет сейчас более 3800
Тепловая энергия 66,7%
Электроэнерг: 33,3%-
66,4% "Бурый уг°ль
□ Каменный уголь
14,6% ^МазУт
□ Газ
□ Прочие
Структура топливного баланса на производство тепловой и электрической энергии
км (по трассе), из них более половины являются муниципальными (табл. 3) [4].
Таблица 3
Протяженность тепловых сетей по трассе, км
Ведомство 2006 г.
Муниципальные 2282,6
ОАО «Иркутскэнерго» 1513,7
Другие ведомства 154,5
ВСЕГО 3950,8
Для эксплуатации тепловых сетей и котельных в ОАО «Иркутскэнерго» созданы три предприятия тепловых сетей в Иркутске, Ангарске и Братске, причем предприятие «Братские тепловые сети» включает тепловые сети Братска и Усть-Илимска.
Эксплуатацией коммунальных теплоснабжающих систем занимаются муниципальные теплоэнергетические предприятия в крупных городах и муниципальные предприятия жилищно-коммунального хозяйства в других населенных пунктах области. Эти предприятия эксплуатируют более 1000 котельных и более 2800 км тепловых сетей (почти 58% всех тепловых сетей области).
К настоящему времени в тепловом хозяйстве области сложилась следующая ситуация: коммуникации отслужили свой проектный срок и нуждаются в срочной реконструкции. Исключение, пожалуй, представляет только Братск. При этом не всегда имеется в наличии вся документация, тепловые сети нередко проложены без соблюдения строительных норм и с явными технологическими нарушениями. Кроме того, многолетнее отсутствие финансирования капитального ремонта лишь усугубили ситуацию
Наиболее актуальными являются вопросы теплоснабжения малых и средних населенных пунктов, особенно в сельской местности. Так, при уровне благоустройства жилищного фонда в крупных городах области 80-100% в малых городах и сельских населённых пунктах централизованным и центральным отоплением от котельных обеспечено около 15% жилого фонда, горячим водоснабжением - около 4%.
Таким образом, теплоснабжение малых и средних населенных пунктов требует пристального внимания.
Проблемы в сфере теплоснабжения. В сфере обеспечения потребителей тепловой энергией накопилось множество проблем. Они имеются как в крупных системах теплофикации и централизованного
теплоснабжения, так и в сфере теплоснабжения от мелких котельных. [3]
Основными являются следующие проблемы:
- Значительный износ оборудования и, как следствие, снижение эффективности, надежности и качества теплоснабжения потребителей. Основное оборудование ОАО «Иркутскэнерго» отработало более 40 лет (дата ввода турбин и котлоагрегатов в пределах 195280 гг.). Срок эксплуатации оборудования станций превысил нормативный ресурс и нуждается в замене.
- Физический износ и необходимость модернизации и замены оборудования котельных области. Основную их долю составляют котельные малой мощности (96% котельных). Как правило, они отличаются неудовлетворительным техническим состоянием. Замена поверхностей нагрева и котлов в целом производится в недостаточном объеме и не устраняет негативную тенденцию старения оборудования. Котельные отличаются низкой экономичностью и изношенностью.
- Отсутствие средств механизации и автоматизации работы котельного оборудования. До сих пор в мелких котельных используется ручной немеханизированный труд. Коэффициент полезного действия таких котельных фактически составляет 30-58%, вместо 70-80% по паспорту, что снижает их располагаемую мощность, приводит к существенному перерасходу топлива (на 30-40%), повышению тарифов и ухудшению экологической обстановки в населенных пунктах.
- Отсутствие систем автоматики и регулирования в тепловых сетях и установках потребителей не позволяет организовать эффективные режимы работы систем в течение отопительного периода и является одной из основных причин больших непроизводственных потерь тепла при его транспортировке и потреблении.
- Значительный износ и старение тепловых сетей ведет не только к постоянному увеличению тепловых потерь, но и к нарастанию количества аварий с массовыми отключениями зданий и нарушением работы местных систем теплопотребления.
- Отсутствие систем измерения и учета производства и потребления тепловой энергии. Отсутствие учета потребляемого тепла у потребителей не создает стимулов для экономного расходования тепловой энергии на отопление и горячее водоснабжение. В результате фактические расходы тепла превышают нормативные, а достоверные данные о тепловых нагрузках и факти-
ческом потреблении тепла отсутствуют. - Несовершенство тарифной политики, ее социальная направленность, которая не обеспечивает реальных финансовых потребностей организаций коммунального комплекса в модернизации объектов коммунальной инфраструктуры и не формирует стимулы к сокращению затрат. Действующая система тарифного регулирования и договорных отношений в коммунальном комплексе обусловливает высокие инвестиционные риски и препятствует привлечению средств внебюджетных источников в этот сектор экономики.
Принципы и направления развития и совершенствования систем теплоснабжения. Основными принципами развития теплоснабжения в Иркутской области в рассматриваемой перспективе должны стать:
1) повышение надежности и эффективности теплоснабжения потребителей;
2) существенное улучшение состояния воздушного бассейна населенных пунктов;
3) максимально эффективное использование возможностей теплофикации и когенерации;
4) выбор наиболее экономичных вариантов развития систем теплоснабжения населенных пунктов.
Основные положения перспективной политики теплоснабжения Иркутской области, обеспечивающей реализацию сформулированных выше принципов его развития и учитывающей существующее состояние и особенности энергетики территории, по нашему мнению, должны состоять в следующем:
1. Предпочтительным стратегическим направлением развития теплоснабжения в регионах является теплофикация на базе сооружения экологически чистых ПГУ и ГТУ ТЭЦ малой и средней мощности на твердом и газовом топливе.
2. Роль газа в преодолении негативных тенденций в тепловом хозяйстве Иркутской области менее существенная, чем для страны в целом. Однако необходимо использовать возможности вовлечения в сферу теплоснабжения природного газа рентабельных неф-те-, газовых месторождений регионов. Наиболее эффективным является использование газа для мелких потребителей. Это позволит уменьшить число неэкономичных угольных котельных, а также обеспечить широкое применение конденсационных отопительных котлов с малой производительностью (0,1-5 Гкал/ч).
3. Для обеспечения надежного и экологически приемлемого теплоснабжения городов от крупных действующих тепловых систем снабжения необходимо увеличить их мощности и довести системы очистки дымовых газов на установленном оборудовании до состояния, удовлетворяющего современным требованиям. Прирост тепловых нагрузок этих городов может удовлетворяться от районных газовых или угольных котельных с соответствующими системами очистки дымовых газов. Целенаправленное строительство крупных котельных будет препятствовать также возникновению мелких ведомственных котельных.
4. Приведение действующих систем теплоснабжения крупных городов в соответствие с техническими нормами надежности, требующее изменения структу-
ры систем (уменьшения радиусов теплоснабжения от действующих крупных источников тепла и ввод новых источников, изменение принципов построения тепловых сетей и др.) должно осуществляться при разработке новых схем теплоснабжения городов путем принятия решений с помощью современной методической и вычислительной базы.
5. Использование древесных отходов для обеспечения тепловой энергией объектов лесозаготовительной и лесоперерабатывающей промышленности регионов может реально вытеснять завозимое на эти объекты главным образом жидкое топливо.
6. Для реализации стратегического перехода к сооружению современных средних и малых ТЭЦ и эффективных котельных изолированное рассмотрение только систем централизованного теплоснабжения крупных городов необходимо заменить комплексным решением вопросов теплоснабжения населенных пунктов в рамках промышленно-жилых агломераций.
Кризисное состояние коммунальной теплоэнергетики Иркутской области повышает вероятность возникновения крупномасштабных аварийных ситуаций, снижает надежность теплоснабжения населенных пунктов и ведет к разбалансированности экономики отрасли.
Изменение ситуации в сторону повышения экономической и энергетической эффективности объектов коммунальной теплоэнергетики требует значительных капитальных вложений, инвестирование которых должно носить плановый, системный характер.
Приведенный анализ состояния теплоэнергетики Иркутской области позволил выявить ряд ключевых проблем, которые требуют немедленного решения, так как в связи с достаточно суровыми климатическими условиями Иркутской области, где отопительный сезон длится 258 суток в году, проблемы обеспечения населения и промышленности тепловой энергией по своей значимости стоят в том же ряду, что и проблемы обеспечения населения продовольствием.
Ранее в работе [6] были предложены модели формирования программ капитального ремонта и реконструкции объектов теплоснабжения, а также ряд мероприятий :
1. Разработать программу реконструкции всех тепловых источников энергии, которая должна обеспечить не только замену оборудования, выработавшего свой ресурс, но и существенно повысит их КПД (это касается в первую очередь котельных, находящихся в муниципальной собственности).
2. Разработать программу замены, перетрассировки и реконструкции тепловых сетей.
3. Определить предельные уровни теплопотребле-ния региона в зависимости от реализации различных сценариев экономического развития региона.
4. Разработать критерии экономической целесообразности перевода ТЭЦ и котельных на газ в качестве основного вида топлива.
Однако в этой работе не достаточно полно определены критерии выбора объектов для реконструкции и перевода на газ как с технической, так и с социальной точки зрения, кроме того, предложенные модели
не расставляют приоритеты, не определяют, в какой очередности необходимо осуществлять реконструкцию в рамках ограниченного бюджета. По нашему мнению, необходимо дальнейшее обсуждение данной проблемы, которое позволит сформировать систему объективных критериев, учитывающую не только техническое состояние, но и социальную значимость, а также возможные риски в случае выхода из строя конкретных объектов. Затем, используя новую объективную систему критериев, разработать программу реконструкции, точно определяющую, какие конкретно
объекты, в какой последовательности, в какие сроки подлежат ремонту, какие ресурсы необходимы для её выполнения и какова возможная цена срыва её реализации.
Разработка такой программы позволит определить минимально необходимые объёмы финансирования для поддержания тепловых систем снабжения в рабочем состоянии, определить необходимые объёмы финансирования для развития и эффективной эксплуатации, определить источники финансирования.
Библиографический список
1. «Генеральная схема газификации и газоснабжения Иркутской области» разработана ОАО «Газпром промгаз» в 20042005 гг. по договору с ОАО «Газпром» от 06.09.04 № ПЭ 0731-04-2 в рамках Соглашения о сотрудничестве между ОАО "Газпром" и Администрацией Иркутской области от 10.02.04 г.
2. Корректировка генеральной схемы газоснабжения и газификации Иркутской области // Общая пояснительная записка. М., 2009., 120 с.
3. Областная государственная целевая программа развития коммунальной теплоэнергетики Иркутской области до 2006 г., http://www.sibfo.ru/project/files/programma_irk.doc
4. Программа развития топливно-энергетического комплекса
Иркутской области на период до 2030 г. / под ред. Б. Г. Са-неева. Иркутск, 2007. 177 с.
5. Программа социально-экономического развития Иркутской области на 2006-2010 годы. Иркутск: Изд-во БНУп, 2007. 360 с.
6. Семенов М.А., Черняк И.С. Ремонт объектов региональной тепловой энергетики с использованием экономико-математических моделей линейного программирования // Вестник ИрГТУ. 2008. № 11. С. 95-104.
7. Энергетическая стратегия России на период до 2020 г. Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 августа 2003 г. №1234-р. М., 2003. 118 с.
