АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ КОГЕНЕРАЦИИ В РОССИИ

Энергоресурсосбережение является одной из самых серьезных задач XXI века. От результатов решения этой проблемы зависит место нашего общества в ряду развитых в экономическом отношении стран и уровень жизни граждан. Россия не только располагает всеми необходимыми природными ресурсами и интеллектуальным потенциалом для успешного решения своих энергетических проблем, но и объективно является ресурсной базой для европейских и азиатских государств, экспортируя нефть, нефтепродукты и природный газ в объемах, стратегически значимых для стран-импортеров. Однако избыточность топливно-энергетических ресурсов в нашей стране совершенно не должна предусматривать энергорасточительность, так как только энергоэффективное хозяйствование при открытой рыночной экономике является важнейшим фактором конкурентоспособности российских товаров и услуг. [1]

Одним из способов ресурсосбережения в теплоэнергетике является использование комбинированной выработки тепловой и электрической энергий на ТЭЦ вместо раздельного производства.

Энергоэффективность режима когенерации можно продемонстрировать, если сравнить с отдельным производством. Генерация электроэнергии с использованием энергии ископаемого, атомного или возобновляемого топлива неизбежно связана со сбросом части тепловой энергии от процесса в окружающую среду. Наибольшая часть электроэнергии генерируется с использованием паровых котлов и бойлеров высокого давления и турбин После турбин пар должен конденсироваться, и в большинстве случаев это тепло является сбросным. Станции, работающие на этой технологии, когда основная часть тепла выбрасывается, обычно называют конденсационными электростанциями.

Обычно предполагается, что объем тепловой энергии, высвобождаемой во время сжигания топлива, равен 100%. Если тепло производится отдельно, почти вся энергия топлива преобразуется обычно в тепловую энергию. В то же время, если электроэнергия производится отдельно, то около 45-70% первичной энергии, в зависимости от технологии и параметров станции, просто теряется. Даже на очень хороших конденсирующих электростанциях только около 40% энергии первичного топлива преобразуется в конечное электричество (Рис. 1).

Рисунок 1. Энергоэффективность на станции

A - конденсирующая электростанция, B - теплоэлектроцентраль, ST - котёл, T - турбоагрегат, G - генератор, HE – теплообменник, С – конденсатор

В случае параллельного производства электрической и тепловой энергии часть генерируемой электроэнергии немного меньше, но эффективность производства энергии становится больше.

Однако если обратиться к схемам теплоснабжения любого города России, то можно заметить, что почти везде ТЭЦ недогружены и имеют колоссальный резерв по тепловой мощности. Так, например, на диаграмме ниже представлены резервы тепловой мощности на ТЭЦ в Москве.

Рисунок 2. Резервы тепловой мощности ТЭЦ ПАО «Мосэнерго» за 01.01.2017 г.

Встает вопрос почему так сложилось, что имея большую эффективность, ТЭЦ в России остаются недогруженными, для этого следует обратиться к истории возникновения и развития когенерации.  

Первая ТЭЦ появилась в 1893 году в Гамбурге. Тогда к действующей электростанции присоединили тепловую нагрузку здания новой ратуши. В России первая ТЭЦ появилась в 1903 г. Она обеспечивала электроэнергией и теплом 13 зданий детской городской больницы в Санкт-Петербурге. Однако толчком к массовому строительству источников когенерации были топливные кризисы. СССР столкнулся с нехваткой топлива при реализации плана ГОЭЛРО, поэтому в 1930 году было принято решение о развитии теплофикации в стране. К 1975 г. мощность ТЭЦ составила почти 60 тыс. МВт.

Остальной мир серьезно задумался о когенерации после нефтяных кризисов 1973 и 1978 гг. Только между 1975 и 1980 годами в Западной Европе были построены 43 новые ТЭЦ общей мощностью 5200 МВт и с тех пор когенерация медленно, но постоянно развивается.[2]

Во многих европейских странах в 2000-ых годах были введены законодательные стимулы для развития когенерации, благодаря которым они стали лидерами по выработки электрической энергии в режиме когенерации. В России же в рассматриваемый период наблюдается противоположная тенденция – новые ТЭЦ не строились, а действующие потеряли существенную часть тепловой нагрузки. Основной причиной такой тенденции является строительство собственных котельных муниципалитетом, промышленными предприятиями и потребителями. Сегодня доля электроэнергии, вырабатываемой в теплофикационном цикле, составляет всего 14% от её общего производства в стране.

В настоящее время в России было запущено существенное количество новых парогазовых теплофикационных блоков, но, к сожалению, это не всегда является самым подходящим решением для наших климатических условий. теплофикационные ПГУ блоки имеют существенные ограничения по маневренности и снижают экономичность существующего оборудования ТЭЦ.

Самым эффективным и в большинстве случаев экономически выгодным решением развития когенерации в стране является закрытие или консервация котельной, переключение её тепловой нагрузки на ТЭЦ. Такие проекты существуют и реализовываются, но в таком случае необходимо понимать, что их реализация возможна только в том случае, когда и котельная и ТЭЦ принадлежат одному инвестору, который готов покрыть капитальные затраты. Так, например, в Москве большинство тепловых сетей и малых котельных принадлежат МОЭК, а все крупные котельные и ТЭЦ – Мосэнерго. В свою очередь обе эти кампании принадлежат Газпромэнергохолдингу, поэтому не составляет труда реализовать проект по переключению тепловой нагрузки котельной на ТЭЦ.

Например, в городе Сургут существуют 2 ГРЭС с тепловой мощностью нетто 703 и 503 Гкал/ч, имеют резерв 31 и 41,5% соответственно. И при этом для части теплоснабжения города используют 14 котельных с общей присоединенной тепловой нагрузкой в 277 Гкал/ч, которую может покрыть любая из ГРЭС. Проблема города Сургут заключается в том, что обе ГРЭС принадлежат двум разным инвесторам: ПАО «Юнипро» и ОГК-2, магистральные сети от ГРЭС до пиковой котельной и сама котельная принадлежат Сургутским городским электросетям, а магистральные сети от пиковой котельной, тепловые пункты и распределительные сети принадлежат Сургутским городским тепловым сетям. В такой ситуации сложно перевести тепловую нагрузку хотя бы одной котельной на ГРЭС, так как одни инвесторы получат прибыль, а другие будут в убытке.

Такая ситуация, как в городе Сургут, сложилась во многих городах России. Необходимо решение на законодательном уровне, при котором инвесторы смогут найти компромисс между собой до того, как наступит еще один топливный кризис.

Список литературы:

1. Стратегия повышения энергоэффективности в муниципальных образованиях [Электронный ресурс] – режим доступа: http://www.energosovet.ru
2. Совершенствование государственной политики в области когенерации [Электронный ресурс] – режим доступа: http://www.energosovet.ru