Доклад рабочей группы «НГ».
Группа специалистов задалась вопросом, почему так разнятся инженерные решения, применяемые в системах централизованного теплоснабжения в России и развитых странах (Дания, Финляндия) считающихся лидерами в области эффективного централизованного теплоснабжения. Предполагалось оценить эффективность применяемых решений у нас в России и у них, в Европе.
Для получения объективной оценки было предложено выполнить научную работу, целью которой являлось получение объективных данных, которые были бы приняты и услышаны не только специалистами в энергетике, но главное специалистами в управлении государством (экономистами и юристами). Результаты этой работы предлагаются вашему вниманию:
Суть работы сводится к проектированию условного города: проектированию внутренней разводки зданий, проектированию квартальных и магистральных тепловых сетей, проектированию источника тепловой энергии (ТЭЦ) для трех вариантов различных сценарных условий. Использование в качестве централизованного источника котельной не рассматривалось.
Первый сценарий основан на технических решениях сформулированных еще во времена СССР и повсеместно применяемых сегодня (температурный график 150/70 ОС с применением ЦТП и четырехтрубным подключением зданий). К примеру, так построена система теплоснабжения эксплуатируемая сегодня в г.Москве. Второй сценарий построен на отказе от использования ЦТП в пользу применения ИТП (так строят в Европе). А третий сценарий отличается изменением температурного графика в пользу температурного режима, при котором температура теплоносителя в подающем трубопроводе меняется по графику аналогичному 150/70, а в обратном трубопроводе всегда составляет 40ОС.
При разработке схемы теплоснабжения условного города был взят типовой "спальный" квартал городской застройки.
В основе квартала группа из 4 секционных жилых домов переменной этажности (9-17 этажей).
Все дома имеют в своем составе встроенные подземные гаражи-стоянки и встроенные объекты социального назначения. Для корректности сравнения вариантов со сложившейся схемой теплоснабжения принята схема с включением "точечной" застройки в виде здания повышенной этажности с собственным ИТП. Практически данный вариант позволял рассматривать эту "точечную" застройку с собственным ИТП, как объект социального назначения (школа, детсад, магазин и т.п.). Расчетное количество квартир в квартале ~ 1300. Расчетное количество жителей в квартале ~ 3 500 чел.
Для условного города без промышленной застройки принята к рассмотрению схема города из 30 кварталов. При этом условное количество жителей составит ~ 100-110 тысяч человек. Такой город относится к понятию "средний город" по условиям, сложившимся в России.
Для корректности сравнения вентиляционная нагрузка, не превышающая 20% отопительной, подключается к трубопроводам отопления зданий. Для наглядности результатов работы предложено просчитать стоимость владения системой централизованного теплоснабжения за 20 лет эксплуатации по трем сценариям, и сравнить их между собой.
Результаты работы проведенной силами рабочей группы сведены в таблицы. Все расчеты могут быть представлены заинтересованным лицам по отдельному запросу к рабочей группе.
Сценарные условия:
| Кол-во жителей города | 100 000 чел; |
| Площадь отапливаемых зданий | 3 000 000 м2; |
| Минимальная зимняя температура на улице | - 25 oС; |
| Средняя температура отопительного периода | - 2,5 oС; |
| Средняя температура в зданиях | + 20 oС; |
| Отопительный сезон | 200 дней; |
| Температура воды в системе ГВС | + 60 oС; |
| Температура холодной воды (подпитка), зима/лето | 5/15 oС; |
| Полезная тепловая нагрузка, год: | 665 951 Гкал; |
| Показатель потребления тепловой энергии | 0,9 Вт/м2*oС; |
| Потребление тепловой энергии зданием, м2/год | 0,23 Гкал; |
| Показатель потребления ГВС, чел/мес. | 5,2 м3; |
| Цена газа, 1000м3 | 3000 рублей |
| Цена электрической энергии при реализации, кВт/час | 1 рубль |
| Цена электрической энергии при покупке, кВт/час | 2,42 рубля |
| Цена тепловой энергии для конечных потребителей, Гкал | 1350 рублей |
| Цена тепловой энергии на коллекторах источника, Гкал | 750 рублей |
Таблица 1
| № | параметр | ед.изм | значение | ||
| сценарий 1 | сценарий 2 | сценарий 3 | |||
| 1 | температурный график (режим) | 150/70 | 150/70 | 150/40 | |
| 2 | наличие ЦТП/ИТП | ЦТП | ИТП | ИТП | |
| 3 | тип регулирования | Качеств. | Колич/кач. | Колич/кач. | |
| 4.1. | длина магистральных трубопроводов теплосети | м | 40 480 | 40 480 | 40 480 |
| 4.2. | длина квартальных трубопроводов теплосети | м | 59 100 | 30 000 | 30 000 |
| 4.3. | общая площадь трубопроводов теплосети | м2 | 96 956 | 74 441 | 70 636 |
| 5 | Количество ЦТП | шт. | 30 | 0 | 0 |
| 6 | Количество ИТП | шт. | 30 | 150 | 150 |
| 7 | Отпуск тепловой энергии с источника, год | Гкал | 765 866 | 751 100 | 747 810 |
| 8.1 | Показатель циркуляции теплоносителя (КЦТ) | Гкал/т | 0,081 | 0,080 | 0,110 |
| 8.2 | Показатель загрузки трубопровода, макс/мин (КЗТ) | м/с | 1.2/0.33 | 1.19/0.33 | 0.86/0.33 |
| 8.3 | Показатель эффект. теплоизоляции труб (КЭТТ) | Вт/м2*oС | 0.91 | 1.02 | 1.04 |
| 9 | Выработка эл.энергии, год | МВт/час | 394 916 | 385 676 | 383 820 |
| 10 | Реализация эл.энергии, год | МВт/час | 340 649 | 331 682 | 330 508 |
| 11 | Реализация ТЭ, год | Гкал | 665 951 | 665 951 | 665 951 |
| 12 | Потери ТЭ в теплосети при транспортировании | Гкал | 55 911 | 41 144 | 37 854 |
| 13 | Потери ТЭ в теплосети при транспортировании | % | 8,4 | 6,2 | 5,7 |
| 14 | Отношение потерь ТЭ по сценариям | % | 100 | 73,8 | 64,3 |
| 15 | Потребление газа источником 1000 | м3 | 164 050 | 161 220 | 159 615 |
| 16 | Потребление газа источником | тыс.руб. | 492 150 | 483 660 | 478 845 |
| 17 | Потребление условного топлива | г ут/кВтч | 208,2 | 211,2 | 208,0 |
| 18 | Потребление условного топлива | кг ут/Гкал | 161,6 | 161,6 | 161,6 |
| 19 | Потребление эл.энергии на теплоснабжение, год | тыс.руб. | 19 091 | 14 412 | 9 488 |
| 19.1 | - на источнике | МВт/час | 7 666 | 7 592 | 7 137 |
| 19.2 | - в сетях теплоснабжения (ЦТП) | МВт/час | 7 889 | 0 | 0 |
| 19.3 | - в сетях теплоснабжения | тыс.руб. | 19 091 | 0 | 0 |
| 19.4 | - в отапливаемых зданиях (ИТП) | МВт/час | 0 | 4 214 | 2 774 |
| 19.5 | - в отапливаемых зданиях | тыс.руб. | 0 | 10 198 | 6 714 |
| 20 | Стоимость строительства источника | тыс.руб. | 4 794 800 | 4 794 800 | 4 794 800 |
| 21 | Стоимость содержания источника (год) | тыс.руб. | 250 000 | 250 000 | 250 000 |
| 22 | Стоимость строительства сетей | тыс.руб. | 2 964 800 | 2 470 425 | 2 246 787 |
| 22.1 | - стоимость квартальных сетей ТЭ | тыс.руб. | 548 409 | 397 585 | 371 888 |
| 22.2 | - стоимость магистральных сетей | тыс.руб. | 1 244 836 | 1 244 836 | 1 023 297 |
| 22.3 | - стоимость зданий ЦТП (без земли) | тыс.руб. | 491 674 | 0 | 0 |
| 22.4 | - стоимость оборудования ЦТП | тыс.руб. | 370 881 | 0 | 0 |
| 22.5 | - отопительные батареи (радиаторы) | тыс.руб. | 309 000 | 309 000 | 351 000 |
| 22.6 | - стоимость оборудования ИТП | тыс.руб. | 0 | 519 004 | 500 602 |
| 23 | Стоимость содержания сетей (год) | тыс.руб. | 91 985 | 65 104 | 65 104 |
| 24 | Стоимость содержания ЦТП (год) | рублей | 38 274 | 0 | 0 |
| 25 | Стоимость содержания ИТП (год) | рублей | 1 800 | 9 000 | 9 000 |
Экономические результаты:
Таблица 2
включая стоимость строительства и содержания источника электрической энергии
| № | параметр | ед.изм | значение | ||
| сценарий 1 | сценарий 2 | сценарий 3 | |||
| 1.1 | Затраты (инвестиции) на строительство системы | тыс.руб. | 7 759 600 | 7 265 225 | 7 041 587 |
| 1.2. | Затраты на содержание системы, 20 лет | тыс.руб. | 8 023 000 | 6 482 080 | 6 482 080 |
| 1.3. | Затраты на топливо (газ), 20 лет | тыс.руб. | 9 843 000 | 9 673 200 | 9 576 900 |
| 1.3. | Доход от реализации эл.энергии, 20 лет | тыс.руб. | 6 812 980 | 7 960 368 | 7 932 192 |
| 1.4 | Доход от реализации тепловой энергии, 20 лет | тыс.руб. | 17 980 677 | 17 980 677 | 17 980 677 |
| 1.5 | Эффект (превышение доходов над расходами) | тыс.руб. | -831 943 | 2 520 540 | 2 812 302 |
Экономический эффект (разность между 1 и 3 сценарием) составляет 3 644 245 тыс.руб. Эффект по отношению к объему реализации тепловой энергии составляет 20,3%. Полученный эффект может быть направлен на снижение цены за тепловую энергию для конечных потребителей.
Таблица 3
без стоимости строительства и содержания источника электрической энергии
| № | параметр | ед.изм | значение | ||
| сценарий 1 | сценарий 2 | сценарий 3 | |||
| 1.1 | Затраты (инвестиции) на строительство системы | тыс.руб. | 2 964 800 | 2 470 425 | 2 246 787 |
| 1.2. | Затраты на содержание системы, 20 лет | тыс.руб. | 3 565 184 | 1 975 663 | 1 807 038 |
| 1.3. | Затраты на покупку ТЭ, 20 лет | тыс.руб. | 11 487 990 | 11 266 500 | 11 217 150 |
| 1.4 | Доход от реализации тепловой энергии, 20 лет | тыс.руб. | 17 980 677 | 17 980 677 | 17 980 677 |
| 1.5 | Эффект (превышение доходов над расходами) | тыс.руб. | -37 297 | 2 268 089 | 2 709 702 |
Экономический эффект (разность между 1 и 3 сценарием) в размере 2 747 000 тыс.руб. Эффект по отношению к объему реализации тепловой энергии составляет 15,3%.
- применение технического решения по сценарию № 3 приводит к снижению потерь тепловой энергии в тепловых сетях на ~ 36%. Если бы в России, соответствующим образом переделали системы централизованного теплоснабжения, то потери тепловой энергии в сетях снизились бы на 36%. Имея сегодня в среднем по стране потери более 12%, внедрение такого решения дало бы эффект в виде снижения выработки ТЭ на ~ 5%. А учитывая масштаб использования тепловой энергии в энергобалансе страны, просматривается соответствующее снижение общего потребления энергоресурсов России.
- Применение технического решения реализованного по сценарию № 3 по сравнению со сценарием №1 приводит к снижению инвестиций при строительстве сетей на 718 013 тыс.руб. (~25%).
- Применение технического решения реализованного по сценарию № 3 приводит к снижению эксплуатационных затрат по тепловым сетям на 49 % (87 907 тыс.руб. в год).
Общий вывод:
применение технического решения по сценарию № 3 приводит к снижению стоимости владения системой централизованного теплоснабжения на 20,3 %. Группа специалистов считает доказанным преимущество использования в централизованных системах теплоснабжения количественно качественного регулирования путем применения ИТП с максимально возможным понижением температуры теплоносителя в обратном трубопроводе вместо применяемых повсеместно в России систем с ЦТП. И считает, что государство должно создать условия, при которых произойдет соответствующая модернизация систем централизованного теплоснабжения.
Рекомендации:
Для того чтобы в России строили системы централизованного теплоснабжения по сценарию №3, а существующие системы централизованного теплоснабжения модернизировали соответствующим образом, на государственном уровне необходимо создать условия (кнут и пряник), при которых у собственников объектов централизованного теплоснабжения (источников, сетей и зданий) принимающих решения об инвестициях и ставящих задачи перед проектировщиками, появился стимул это делать.
Исходя из выводов исследования, достаточно простимулировать снижение температуры теплоносителя в обратном трубопроводе и тогда возникнут условия (интересы субъектов) для модернизации существующих систем централизованного теплоснабжения от сценария №1 к сценарию №3.
Температура теплоносителя в обратном трубопроводе определяется оборудованием принадлежащем потребителю тепловой энергии и для смены этого оборудования инвестиционные затраты придется нести потребителю, а экономический эффект возникающий при этом появляется на стороне поставщика. Следовательно, нужен инструмент, соответствующим образом стимулирующий потребителя (перераспределяющий экономический эффект от поставщика к потребителю). Такой инструмент известен и широко используется в Дании, речь идет о так называемом многоступенчатом тарифе (3+1) в котором ступени 3 и +1 стимулируют снижение температуры теплоносителя в обратном трубопроводе. Подробно о многоступенчатых тарифах изложено в монографии И. Кузник "Централизованное теплоснабжение. Проектируем эффективность", МЭИ 2008. В случае появления такого инструмента возникнет устойчивый вектор интересов собственников объектов систем централизованного теплоснабжения, который гарантированно приведет к соответствующей модернизации систем теплоснабжения в обозримом будущем, 5-7 лет. Для появления такого инструмента следует внести соответствующие изменения, в нормативные акты определяющие порядок образования тарифов в стране.
Помимо этого следует обязать проектировать и строить новые здания в обязательном порядке оборудованные ИТП (гидравлически развязанного) с системами автоматики для регулирования и контроля температуры в обратном трубопроводе. Следует повсеместно выдавать технические условия для новых зданий на подключение к сетям централизованного теплоснабжения с режимами, в которых температура в обратном трубопроводе устанавливается равной 40 °С и обязать оборудовать здания ИТП при капитальных ремонтах, в том числе здания жилого фонда. Необходимо предоставить право теплоснабжающим организациям модернизировать тепловые сети путем сноса ЦТП и установки ИТП у потребителей тепловой энергии.
В случае принятия решения о необходимости реализации предложений обоснованных данной работой, специалисты рабочей группы готовы сформулировать предложения, в виде законопроектов о внесении соответствующих изменений в федеральные законы.
Рабочая группа НГ:
- Кузник И.В.;
- Колубков А.Н.;
- Ильин Е.Т.;
- Белов В.М.;
- Михайлов М.А.;
- Плехов А.Г.;
- Гринчевский И.Л.;
- Гусев М.А.;
- Гун В.А.;
- Белов А.Л.;
- Шеин И.С.;
- Клюшенков Н.Н.
