ПРИМЕНЕНИЕ  МЕТОДИКИ  РАСЧЕТА  МАКСИМАЛЬНОЙ  ДАЛЬНОСТИ  ПЕРЕДАЧИ  ТЕПЛОВОЙ  ЭНЕРГИИ  ДЛЯ  СИСТЕМЫ  ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ  НА  БАЗЕ  ТЭЦ

Плахута  Андрей  Дмитриевич

начальник  отдела  энергетических  программ  ОАО  «ВНИПИэнергопром»  Невский  филиал,  РФ,  г.  Санкт- Петербург

E-mail: 

USE  OF  CALCULATION  PROCEDURE  OF  MAXIMUM  DISTANCE  OF  HEAT  ENERGY  TRANSFER  FOR  HEAT  SUPPLY  SYSTEM  BASED  ON  COGENERATION  PLANT

Andrey  Plahuta

head  of  Energy  Programme  Division,  OAO  “VNIPIenergoprom”,  Nevsky  Branch,  Russia,  St.  Petersburg

АННОТАЦИЯ

Новаторская  методика  расчета  радиусов  эффективного  теплоснабжения  позволяет  технически  и  экономически  обосновывать  зоны  эффективного  теплоснабжения  на  базе  ТЭЦ.  В  основе  методики  лежат  расчеты  по  определению  себестоимости  тепловой  энергии  и  капитальных  затрат.  При  использовании  методики  минимизируется  использование  эмпирических  зависимостей  в  расчетах  и  находится  численное  значение  радиуса  эффективного  теплоснабжения.  Результаты  апробированы,  методика  может  использоваться  при  разработке  Схем  теплоснабжения  муниципальных  образований.

ABSTRACT

An  innovative  method  of  calculating  the  radius  of  the  effective  heating  allows  justifying  the  effective  heating  zone  based  on  cogeneration  plant  technically  and  economically.  The  methodology  is  based  on  calculations  to  determine  the  cost  of  thermal  energy  and  capital  costs.  When  using  the  technique,  the  use  of  empirical  relationships  in  calculations  minimizes,  and  the  numerical  value  of  the  radius  of  the  effective  heating  is  in  calculations.  The  results  have  been  tested;  the  technique  can  be  used  in  the  development  of  heating  models  of  municipal  units.

Ключевые  слова:   схема  теплоснабжения;  радиус  эффективного  теплоснабжения;  себестоимость  тепловой  энергии;  капитальные  затраты;  независимые  и  зависимые  теплосетевые  затраты.

Keywords:   heating  models;  radius  of  the  effective  heating;  prime  cost  of  heat  energy;  capital  costs;  independent  and  dependent  costs  of  heat  supply  system. 

В  настоящее  время  приоритетным  направлением  развития  энергетической  отрасли  Российской  Федерации  является  ориентированность  на  энергосбережение  и  повышение  энергетической  эффективности  промышленных  предприятий,  что  закреплено  на  законодательном  уровне  Федеральным  законом  №  261-ФЗ  «Об  энергосбережении  и  о  повышении  энергетической  эффективности  и  о  внесении  изменений  в  отдельные  законодательные  акты  Российской  Федерации»  [2].  Федеральный  закон  №  190-ФЗ  «О  теплоснабжении»  [3]  предусматривает  наличие  для  каждого  муниципального  образования  разработанной  и  утвержденной  Схемы  теплоснабжения,  которая  представляет  собой  документ,  содержащий  предпроектные  материалы  по  обоснованию  эффективного  и  безопасного  функционирования  системы  теплоснабжения,  её  развития  с  учетом  правового  регулирования  в  области  энергосбережения  и  повышения  энергетической  эффективности.

Согласно  нормативно-правовым  актам,  в  Схемах  теплоснабжения  должен  рассматриваться  и  решаться  комплекс  задач  по  улучшению  качества  и  надежности  теплоснабжения  потребителей.  Вместе  с  тем,  в  документе  должны  рассматриваться  задачи  повышения  экономической  эффективности  при  теплоснабжении  потребителей.

Кроме  того,  в  Схемах  теплоснабжения  должны  рассчитываться  и  обосновываться  значения  максимальной  дальности  передачи  тепловой  энергии  от  теплоисточников,  путем  определения  показателя  «радиуса  эффективного  теплоснабжения»  (далее  по  тексту  —  РЭТ).

Несмотря  на  важность  данного  критерия,  в  настоящее  время  методика  его  определения  до  сих  пор  не  утверждена  федеральными  органами  власти  в  сфере  теплоснабжения.  С  учетом  актуальности  задачи,  попытки  нахождения  универсальной  методики,  позволяющей  корректно  оценивать  максимальную  дальность  передачи  тепловой  энергии  от  теплоисточников,  находят  свое  начало  в  40-х  годах  XX  века.

В  рамках  исследования  сформирована  новая  модель  РЭТ,  адаптированная  под  современные  модели  ценообразования  в  сфере  теплоснабжения.  В  статье  [1]  рассмотрена  актуальность  расчета  РЭТ,  отмечена  история  развития  инженерной  мысли  по  данному  вопросу.

Методический  подход  к  определению  РЭТ  учитывает  комплекс  факторов,  оказывающих  непосредственное  влияние  на  его  величину.  К  таким  факторам  относятся  следующие  характерные  показатели:

·     себестоимость  тепловой  энергии  на  теплоснабжение  потребителей;

·     капитальные  затраты  на  строительство  новых  участков,  реконструкцию  существующих  теплопроводов  и  строительство  подкачивающих  насосных  станций  для  обеспечения  потребителей  тепловой  энергией.

В  основу  методики  расчета  заложен  принцип  вычисления  себестоимости  тепловой  энергии  для  каждой  тепловой  камеры  в  границах  существующих  тепловых  сетей.  Для  проведения  расчетов  структура  себестоимости  тепловой  энергии  разделяется  на  2  составляющие:

1.  Независимые  теплосетевые  затраты  (далее  по  тексту  —  независимые  затраты),  которые  являются  функцией  от  расстояния  между  источником  и  потребителями  тепловой  энергии.  Независимые  затраты  прямо  пропорциональны  количеству  вырабатываемой  тепловой  энергии  на  источнике;

2.  Зависимые  теплосетевые  затраты  (далее  по  тексту  —  зависимые  затраты),  которые  являются  функцией  от  расстояния  между  источником  и  потребителями  тепловой  энергии.  В  данную  категорию  входят  преимущественно  затраты  на  транспорт  тепловой  энергии  от  источника  до  тепловой  камеры.  Затраты  прямо  пропорциональны  следующим  показателям:

а.   количество  передаваемой  тепловой  энергии;

б.  протяженность  систем  транспорта  тепловой  энергии.

На  примере  г.  Тюмени  было  рассчитано  изменение  независимых  и  зависимых  затрат  на  отпуск  тепловой  энергии  потребителям,  в  зависимости  от  расстояния  тепловой  сети  от  теплоисточника  до  тепловой  камеры.  Затраты  имеют  обратную  пропорциональность,  что  показано  на  рисунке  1.

Рисунок  1.  Динамика  изменения  затрат  от  протяженности  тепловой  сети

Как  видно  из  диаграммы,  доля  независимых  затрат  в  структуре  себестоимости  тепловой  энергии  с  увеличением  расстояния  от  теплоисточника  уменьшается  по  нелинейной  зависимости,  для  зависимых  затрат  наблюдается  обратная  ситуация.

Себестоимость  тепловой  энергии  в  каждой  тепловой  камере  сравнивается  с  себестоимостью  тепловой  энергии  от  альтернативного  источника  теплоснабжения  –  альтернативной  котельной.

Капитальные  затраты  на  обеспечение  потребителей  тепловой  энергией  от  существующей  системы  сравниваются  с  капитальными  затратами  на  обеспечение  потребителей  тепловой  энергией  от  альтернативной  котельной.

Для  определения  технически  и  экономического  оправданного  РЭТ  производится  расчет  3  критериев:

1.  Радиус  эффективного  теплоснабжения  по  условиям  сопоставимости  себестоимости  R₁;

2.  Радиус  эффективного  теплоснабжения  по  условиям  сопоставимости  капитальных  затрат  R₂;

3.  Результирующий  радиус  эффективного  теплоснабжения  R₃.

После  расчета  всех  представленных  показателей  следуют  анализы  результатов  расчета,  которые  выполняются  по  алгоритму,  представленному  на  рисунке  2.  Данный  алгоритм  позволяет  в  конечном  итоге  определять  наиболее  эффективный  источник  теплоснабжения.

Следует  отметить,  что  сравнительный  метод  позволяет  не  только  определять  перспективные  источники  теплоснабжения  для  новой  застройки,  но  и  решать  иные  задачи,  связанные  с  изменением  зон  действия  теплоисточников,  например:

1.  Технико-экономическое  обоснование  задач  с  изменением  зон  действия  существующих  источников  тепловой  энергии  (расширение  и  разукрупнение  зон);

2.  Технико-экономическое  обоснование  приоритетности  расширения  зоны  действия  изолированной  системы  теплоснабжения  (объединение  2  и  более  систем  теплоснабжения).

Рисунок  2.  Алгоритм  проведения  анализа  результатов  расчета  РЭТ

Апробация  новаторского  подхода  и  методики  расчета  РЭТ  произведена  на  примере  систем  централизованного  теплоснабжения  г.  Тюмени.  Теплоснабжение  наибольшей  части  города  (более  90%)  осуществляется  от  2  Тюменских  ТЭЦ  ведомственной  принадлежности  ОАО  «ФОРТУМ».  На  рисунке  3  представлены  зоны  эффективного  теплоснабжения  по  состоянию  на  2029  г.

Перспективные  потребители  тепловой  энергии  обозначены  зелеными  треугольниками.  Совокупность  РЭТ  характеризует  искомую  зону  теплоснабжения,  которая  на  рисунке  представлена  бирюзовым  цветом.  Разработанный  расчетно-графический  метод  позволяет  определять,  какие  потребители  должны  подключаться  в  перспективе  к  ТЭЦ,  а  какие  к  альтернативной  котельной.

По  результатам  анализа  полученных  значений  следует  ряд  выводов:

1.  Величина  РЭТ  в  значительной  степени  зависит  от  величины  подключаемой  тепловой  нагрузки  к  тепловым  сетям;

2.  По  мере  удаления  тепловых  камер  от  теплоисточника  РЭТ  снижается  в  связи  с  увеличением  себестоимости  тепловой  энергии  для  рассматриваемой  тепловой  камеры;

3.  При  расчете  РЭТ  крайне  важно  сохранять  нейтралитет,  т.е.  не  отдавать  предпочтение  ни  системам  теплоснабжения  на  базе  ТЭЦ,  ни  системам  теплоснабжения  на  базе  альтернативной  котельной;

4.  Расчеты  РЭТ  будут  иметь  смысл  лишь  в  случае  низких  удельных  расходов  условного  топлива  на  ТЭЦ  по  сравнению  с  альтернативными  источниками  теплоснабжения.

Рисунок  3.  Зона  эффективного  теплоснабжения  от  Тюменских  ТЭЦ

Список  литературы:

1.Плахута  А.Д.  Энергосбережение  и  экономия  средств  при  обоснованном  выборе  перспективного  источника  теплоснабжения  //  Энергобезопасность  и  энергосбережение.  —  2015.  —  №  1.  —  С.  25—29.

2.Федеральный  закон  от  23.11.2009  г.  №  261-ФЗ  «Об  энергосбережении  и  о  повышении  энергетической  эффективности  и  о  внесении  изменений  в  отдельные  законодательные  акты  Российской  Федерации».

3.Федеральный  закон  от  27.07.2010  г.  №  190-ФЗ  «О  теплоснабжении».