Децентрализованное электроснабжение на базе муниципальных котельных

 

Левицкая М.С., Куликов В.В.

Центр энергоресурсосбережения в ЖКХ Томской области

 

В настоящее время в энергетике России наблюдается лавинообразный процесс старения оборудования, что при отсутствии необходимых инвестиций, создаёт реальную угрозу энергетического кризиса.

Дефицитность Томской области по мощности (320 МВт) и электроэнергии (3 млрд. кВт*ч), наличие на территории области запасов природного газа дают возможность увеличения производства электроэнергии и обеспечения ее энергетической независимости.

В настоящее время в печати появилось множество публикаций [1-4], в которых подвергается критике сложившаяся практика использования газа с целью получения только тепловой энергии, со ссылкой на опыт промышленно развитых стран, где в законодательном порядке запрещено прямое сжигание газообразного топлива в топках котлов. Выходом из сложившейся ситуации авторы считают обязательную когенерацию, то есть совместную выработку электрической и тепловой энергии с использованием газотурбинных технологий (ГТУ-ТЭС). Возникает вопрос, насколько допустима масштабная реализация этого принципа производства энергии в ЖКХ Томской области?

Действительно, с точки зрения эксергетического баланса прямое сжигание газообразного топлива с целью получения низкопотенциального теплоносителя на нужды отопления невыгодно, но всегда ли когенерация будет экономически оправдана?

В структуре топливного баланса муниципальных котельных Томской области преобладает дальнепривозное топливо – каменный уголь, доставка которого, особенно в северные районы, требует значительных затрат. Помимо угля в муниципальных котельных сжигается сырая нефть, являющаяся ценным органическим сырьём. В последние годы все больше используется природный газ, который в силу неразвитости системы газоснабжения еще не нашел достаточного применения.

Сложившиеся цены на различные виды топлива свидетельствуют о приоритетности использования газа в коммунальной энергетике области. Планируемое повышение стоимости газа практически не изменяет его конкурентоспособности на рынке топлива. Муниципальными котельными области на нужды теплоснабжения ежегодно расходуется 188,1 млн.м3 природного газа. Проектом областной целевой программы «Газификация Томской области на период 2003-2007 года» предусмотрено дальнейшее развитие системы газоснабжения и газификации Томской области на базе собственных ресурсов углеводородного сырья. Предусматривается в ближайшие годы перевести на газ 119 муниципальных котельных с планируемым потреблением газа в объёме 58,1 млн.м3.

Реконструкция муниципальных котельных в ГТУ-ТЭС решает следующие задачи:

котельные превращаются из потребителей электроэнергии в поставщиков дешевой электроэнергии как в пиковом, так и в базовом режимах;

существенно снижаются удельные расходы топлива как на производство электроэнергии, так и на производство тепла;

снижается себестоимость тепловой энергии, что очень важно, так как дотации можно превратить в инвестиции.

Достаточно ли приведённых аргументов в пользу ГТУ-ТЭС для принятия решений об их широкомасштабном использовании? Конечно нет. Необходимо дать ответы на следующие вопросы:

Каковы экономические показатели работы таких установок?

Будут ли они конкурентоспособны на создающемся энергетическом рынке?

Каковы условия взаимодействия с энергосистемой РАО «ЕЭС России»?

Чем резервировать выбывающую мощность на случай аварийной остановки установки?

Как показывают расчёты, когенерация экономически целесообразна только при наличии стабильного рынка сбыта продукции, то есть при полной реализации выработанной электрической и тепловой энергии.

В настоящее время в районах области практически нет крупных потребителей - промышленных и сельскохозяйственных предприятий, которые могли бы обеспечить стабильную загрузку электрических и тепловых мощностей ГТУ-ТЭС.

В общем числе муниципальных котельных области 73% - котельные производительностью до 3 Гкал/ч. При отсутствии централизованных систем горячего водоснабжения котельные работают только в период отопительного сезона. Кроме того, в подавляющем большинстве районов распределительные электрические сети переданы в собственность АО Томскэнерго. Все это существенно ограничивает возможность использования когенерации.

Таким образом, можно сделать вывод о возможности ограниченного использования когенерации в малых населённых пунктах Томской области. Негативным примером может служить уже введённая в действие в Каргасокском районе газодизельная мини-теплоэлектростанция, которая, при необеспеченности стабильной годовой тепловой нагрузкой, в настоящее время является экономически неэффективной.

Вместе с тем, как показали расчёты, для крупных населённых пунктов с развитой инфраструктурой, высокой степенью благоустройства и устойчивой нагрузкой горячего водоснабжения, таких как г.Томск, г.Стрежевой и г.Кедровый, совместная выработка тепловой и электрической энергии является экономически обоснованной.

Центром ЭРС в ЖКХ ТО в рамках подготовки программы энергосбережения г. Стрежевой разработан инвестиционный проект децентрализованного электроснабжения производственных объектов ЖКХ на базе ГТУ ТЭС. В производственной структуре ЖКХ стабильными потребителями электроэнергии являются муниципальные котельные №4 и №3 и «Стрежевойводоканал». Электрическая нагрузка объектов «Стрежевойводоканала» постоянна на протяжении года и составляет 3,37 МВт, котельных при вводе ГТУ-ТЭС с учётом снижения тепловой мощности в летний период - 1,1 МВт, в отопительный период – 5,1 МВт. Поскольку выработка тепловой энергии на ГТУ-ТЭС на протяжении года остаётся постоянной, предполагается её использование на нужды горячего водоснабжения. Нагрузка горячего водоснабжения системы теплоснабжения г. Стрежевой составляет 62,9 Гкал/ч.

Отпуск электрической энергии предполагается осуществлять в общую сеть, находящуюся в муниципальной собственности, отпуск тепловой энергии - в магистральные трубопроводы тепловых сетей, имеющие перемычки, резервирующие источники. Два блока ГТУ-4П ОАО «Авиадвигатель» г.Пермь электрической мощностью 8 МВт и тепловой – 16,4 Гкал/ч монтируются на территории котельной №4, что позволит осуществить подключение к магистральным теплопроводам и газопроводу с наименьшими затратами.

Инвестиционные затраты на проект в ценах февраля 2003 года - 142,4 млн. рублей, срок окупаемости на основе дисконтированного дохода - 3,4 года. При этом, себестоимость продукции составит: тепловая энергия - 61,2 руб./Гкал, электрическая - 0,206 руб./кВт*ч.

В связи с перспективой застройки и газификации западной части Южного округа г.Томска, был разработан инвестиционный проект ГТУ-ТЭС в микрорайоне Заисток. Потребителями электрической энергии являются насосно-фильтровальная станция «Томскводоканал», городская больница №3 и население микрорайона. Потребителями тепловой энергии являются системы горячего водоснабжения и отопления жилых и производственных зданий.

ГТУ-ТЭС включает в себя два блока ГТУ-4П ОАО «Авиадвигатель» общей номинальной электрической мощностью 8 МВт и тепловой мощностью 16,4 Гкал/ч.

Инвестиционные затраты на реализацию проекта, без учёта строительства тепловых и газовых сетей, в ценах февраля 2003 года составляют 149,5 млн. рублей, рентабельность 34,2%. При этом, себестоимость продукции составит: тепловая энергия - 118,4 руб./Гкал, электрическая - 0,298 руб./кВт*ч. Обязательным условием функционирования предприятия является согласие собственника электрических сетей - ОАО «Томскэнерго» на реализацию электроэнергии.

Таким образом, можно сделать вывод, что в условиях Томской области целесообразно внедрение когенерации на реконструируемых источниках теплоснабжения в населённых пунктах с высокой степенью благоустройства и наличием промышленных объектов с постоянной электрической нагрузкой. В малых населённых пунктах использование систем совместного производства тепловой и электрической энергии с применением газовых турбин при отсутствии стабильного рынка сбыта энергетической продукции экономически нецелесообразно.