Определяющим является исторически сложившийся комплекс проблем в развитии теплоснабжающего хозяйства страны: организационных, нормативно-технических, социально-экономических, топливно — экологических. Ниже в ретроспективе развития СЦТ в1991-2000 гг. рассматриваются все четыре группы проблем и даются рекомендации по их разрешению. К организационным проблемам следует отнести, прежде всего, масштабность развития теплоснабжения в России и разобщенность звеньев СЦТ. К 1990 г. общая годовая потребность в тепловой энергии в России превысила 11 млрд ГДж (табл. 1). При этом более 80 % тепловых нагрузок удовлетворялось от источников тепла систем централизованного тепло­снабжения (рис. 1.2).

Таблица 1 Динамика покрытия потребности в тепловой энергии от различных энергоисточников России, млрд ГДж Потреб­ность в паре и горячей — воде в це­ Покрытие потребности различными технологиями Централизованное теплоснабжение Годы Теплофика­ция на базе От котельных На базе ВЭР (вен­ От элек­тро- котель­ных От местных Генера­торов тепла Лом по Рос­сии ТЭС АЭС > 100 МДж/с < 100 МДж/с Тиля­ционный выброс) 1990 11,04 3,99 0,03 1,20 3,88 0,41 0,03 1,50 2000 9,60 3,00 0,03 1,05 3,52 0,18 0,02 1,80 Прогноз (оптимистический) 2010 11,70 5,35 0,05 1,46 2,30 0,63 0,03 1,88 Прогноз (пессимистический) 2010 11,00 3,90 0,03 1,30 3,80 0,25 0,02 1,70

В 1990 г. 42 % суммарной теплопроизводительности всех источников тепла систем централизованного теплоснабжения обеспечили 4,02 млрд ГДж. К 2000 —теплофикационные установки тепловых электро­станций (ТЭС) г. отпуск тепла снизился до 3,03 млрд ГДж. Общее количество тепловых электростанций России, отпускавших тепло внешним потребителям в 2000 г., составило 483 (табл. 2).

Таблица.2 Количество и мощность тепловых электростанций России (более 5 МВт), отпускавшим тепло в 2000 г. Установленная электрическая мощность, МВт > 1000 601-1000 101-600 < 100 Всего 1. ТЭС > 5 МВт отрасли "Электро­энергетика" 35 26 1 60 136 357 В том числе ТЭС с отпуском тепла и теплоэлектроцентрали 17 22 150 130 319 2. ТЭС других ведомств с отпуском тепла и теплоэлектроцентрали 7 1 15 141 164 Итого с отпуском тепла 24 23 165 271 483

Динамика расхода топлива по источникам теплоснабжения, млн. т. у.т.

250

200

О I — 150 Ч О 8 100 га CL 50

1950 г. 1960 г. 1970 г. 1980 г. 1990 г. 2000 г. □ Теплофикационные установки □ Котельные □ Децентрализованное теплоснабжение Рис.1 Динамика расхода топлива по источникам теплоснабжения.

Га m

0

1980 год 17% 83%

□ Централизованное теплоснабжение

Доля централизованного теплоснабжения в 1970 году □ Централизованное теплоснабжение □ Децентрализованное теплоснабжение

34%

66%

1990 год 15% □ Централизованное теплоснабжение □ Децентрализованное теплоснабжение

□ Децентрализованное теплоснабжение

2000 год 19% 81% □ Централизованное теплоснабжение □ Децентрализованное теплоснабжение

Рис. 2 Доля систем централизованного теплоснабжения в России.

Системы централизованного теплоснабжения от котельных в настоящее время удовлетворяют почти 43 % теплопотребления России. Из общего количества котельных (242000) 98 % имеют единичную тепло­вую мощность менее 20 МДж/с и только 2 % достаточно крупные котельные. Основное оборудование котельных паровые и водогрейные котлы отличаются большим разнообразием, как по производитель­ности, так и по техническим характеристикам. Подавляющее большинство их физически и морально ус­тарело, требует замены. Удельный расход условного топлива на отпущенный 1 ГДж, как правило, пре­вышает 40-57 кг у. т. В относительно крупных котельных применяются преимущественно паровые котлы серий ДКВР, ДЕ, КЕ, водогрейные котлы КВГМ, КВТС, ПТВМ, ТВГ. Оборудование мелких котельных представлено более чем 50 типами котлов. Многолетней практикой эксплуатации мелких котельных ус­тановлено, что коэффициент полезного действия малых котлов (Универсал, Энергия и т. п.) после 5-10 лет эксплуатации на природном газе снижается на 5-7 %. Одновременно возрастает выброс вредных веществ в атмосферу с уходящими газами. Характеристика котельных России приведена в табл. 3.

Таблица 3. Характеристика котельных России Наименование Количество Установленная мощность, тыс. МДж/с Котельных Пар Вода Промышленные, всего 82000 344 185 Из них мощностью: До 20 МДж/с 79000 205 108 До 50 МДж/с 2000 69 20 Свыше 50 МДж/с 1000 70 57 Прочие, всего 160000 143 341 Из них мощностью: До 20 МДж/с 158000 115 268 До 50 МДж/с 1500 15 21 Свыше 50 МДж/с 500 13 52 Всего 242000 487 526

Примечание. Установленная мощность котлов котельных не менее чем в 2 раза превышает требуемую по тепловым нагрузкам.

Протяженность тепловых сетей к 2000 г. достигла 257 тыс. км в двухтрубном исчислении (табл.4).

Таблица 4 Протяженность тепловых сетей, тыс. км Наименование источ­ника тепла Магистральные Распредел ительные Квартальные Всего ТЭС 25 12 56 93 Котельные: > 100 ГДж/с 5 5 30 40 < 100 ГДж/с — 18 106 124 Итого 30 35 192 257

Суммарное теплопотребление в России за десятилетие снизилось на 13 %. Теплопотребление промыш­ленности упало более чем на 31,3 %. Жилищно-коммунальный сектор продолжал развиваться. Так, за тот же период был отмечен рост на 9,8 %. Падение теплопотребления в сельскохозяйственном секторе превысило 13 %. Несмотря на то, что отпуск тепла от СЦТ России к 2000 г. снизился до 7,8 млрд ГДж, он в 1,77 раза превышал суммарный отпуск тепла от СЦТ 19 ведущих европейских стран вместе взятых (4,4 млрд ГДж). По масштабам развития СЦТ среди стран Западной Европы выделяются Дания (50 %), Финляндия (50 %), Швеция (35 %), Франция (28 %). В остальных странах преобладает децентрализо­ванное теплоснабжение и СЦТ не превышает 15 % (для примера на рис. 2 приведена структура тепло­снабжения Германии). В странах Восточной Европы СЦТ получили значительно большее распростране­ние (Украина — 50 %, Литва — 54 %, Польша — 52 %, Эстония — 52 % и т. д.). Теплофикационные системы (СЦТ на базе комбинированной выработки тепла и электроэнергии) в таких странах, как Германия, Гре­ция, Дания, Италия, Нидерланды, Финляндия, составляют не менее половины общей мощности СЦТ.

Централизованные источники

Уголь 10%

□ Газ □ Жидкое топливо □ Уголь □ Электроэнергия □ Централизованные источники

Рис. 2. Структура теплоснабжения Германии по источникам.

Электроэнергия

Газ 40%

6%

Жидкое т< 32%

Однако масштабности развития СЦТ в России не соответствовала реальная надежность и экономич­ность. Основная причина ведомственная разобщенность—этого (и отличие от западноевропейских СЦТ) отдельных звеньев систем.

Как известно, российское теплоснабжающее хозяйство многие десятилетия развивалось по пути созда­ния средних и крупных систем централизованного теплоснабжения. В таких системах обычно энергоис­точник и магистральные тепловые сети принадлежали одним ведомствам, пиковые и параллельно рабо­тающие энергоисточники — другим, распределительные тепловые сети и центральные тепловые пункты — третьим, квартальные тепловые сети четвертым, а абоненты — всем ведомствам. В результате уро­вень организации строительства и особенно эксплуатации, обеспечения текущих и капитальных ремон­тов, снабжения материалами и оборудованием, и в конечном итоге, качество и сроки готовности отдель­ных звеньев систем к очередному отопительному сезону существенно отличались. Такое положение уже в своей сути содержит повышенную вероятность тех или иных отказов.

Энергооборудование и теплопроводы вовремя не заменялись и сейчас в своем большинстве, отработав свой технический ресурс, на 60-85 % изношены физически и морально. Объемы технического перевоо­ружения из-за недостатка капиталовложений не всегда предусматривали внедрение новых энергосбере­гающих технологий. Теплоизоляция трубопроводов тепловых сетей, выполненная, как правило, из не­кондиционных, некачественных материалов, почти повсеместно частично или полностью пришла в не­годность. В результате тепловые потери в 2-5 раз превышают проектные. Актуальнейшие задачи энер­госбережения и энергоиспользования в теплоснабжающем хозяйстве решались разрозненно, бессис­темно.

Выход из создавшегося положения в условиях развивающихся рыночных отношений может быть найден в соответствующей времени перестройке организационной структуры теплоснабжающего хозяйства. Основой перестройки (реструктуризации) должно стать создание на базе действующих источников тепла и тепловых сетей от них акционерных обществ (АО) — юридически самостоятельных или дочерних предприятий муниципалитетов, промышленных предприятий и АО-энерго. Характерной особенностью этой реструктуризации существующей разобщенной структуры СЦТ является то, что в большинстве случаев речь пойдет о слиянии, сосредоточении всех звеньев СЦТ в едином АО с соответствующей оп­тимизацией управления. Вероятнее всего получат распространение три типа АО:

АО СЦТ, объединяющие все три звена относительно небольших СЦТ: источник тепла-тепловая сеть-

Потребитель;

АО ИТ, эксплуатирующие только источник тепла, работающий на договорной основе совместно с други­ми АО ИТ на общие тепловые сети;

АО ТС, эксплуатирующие крупные СЦТ с разветвленными тепловыми сетями и единым диспетчерским пунктом, управляющим совместной работой нескольких присоединенных к системе источников теп­ла: АО ТС + АО ИТ.

Реструктуризация позволит:

Объединить производство и транспорт тепла непосредственно до потребителей тепла, исключить по­средников, и обеспечить надежную монетаризацию расчетов;

Упростить управление СЦТ;

Обеспечить синхронное развитие всех звеньев СЦТ;

Создать условия для привлечения капиталов в теплоснабжающее хозяйство, снизить неопределенность бизнеса для потенциальных инвесторов;

Реализовать с помощью инвесторов программу широкого внедрения энергосберегающих мероприятий, снизить в результате себестоимость тепла и попутно вырабатываемой при комбинированной выра­ботке электроэнергии;

Внедрить гибкое ценовое регулирование сообразно местным условиям; повысить ответственность, каче­ство теплоснабжения и в целом социальный авторитет городского теплоэнергетического комплекса;

Обеспечить проведение научной и технической политики, обновление технологий и оборудования, стимулирование инновационного процесса.

Нормативно-технические проблемы.

Масштабы и последствия аварий в СЦТ это — также результат несоответствия действующей норматив­ной базы проектирования, строительства и эксплуатации систем централизованного теплоснабжения требованиям социального устройства страны и научно-технического прогресса в теплоснабжении. Необ­ходима разработка новых норм и правил на уровне федеральных:

СНиП «Системы теплоснабжения» (аналогов нет);

СНиП «Тепловые сети»;

СНиП «Тепловая изоляция тепловых сетей».

Вот несколько примеров. Действующий СНиП 2.04.07-86* СССР по проектированию тепловых сетей ус­тарел и содержит массу неточностей. Как известно, в качестве расчетной температуры наружного воз­духа для проектирования отопления в России принимается средняя температура воздуха за наиболее холодную пятидневку. Поэтому любое нерасчетное снижение температуры наружного воздуха вызывает недопустимо длительное понижение температуры воздуха в помещениях. Положение усугубляется тем, что, ограждающие конструкции многих зданий не рассчитаны на экстремальные погодные ситуации. Как правило, нормативно-методические документы СССР многие десятилетия ориентировали проектиров­щиков, строителей и эксплуатационников на единые для всей России конструкции, нормы и правила. Например, СНиП 2.04.18-88 по теплоизоляции требует применять единые для всей территории России нормы тепловых потерь теплопроводами. В результате толщина изоляции теплопроводов в сибирских СЦТ меньше необходимой и потери тепла соответственно больше, чем в европейских. В условиях ры­ночной экономики критерием уровня тепловых потерь может быть только прибыль. Или например, еди­ная норма резервной тепловой мощности энергоисточников практически привела к тому, что большая часть ТЭЦ и котельных страны сейчас не отвечает требованиям надежности.

Топливные проблемы.

Стремление к снижению себестоимости производства тепла и электроэнергии при одновременном уде­шевлении стоимости строительства ТЭЦ и котельных, а также необходимость улучшения экологической обстановки в городах привело к постепенной замене на городских ТЭЦ угля на газ-мазут на всей евро­пейской части России, Урала, Кавказа и Западной Сибири. Для этих регионов природный газ останется еще длительное время рентабельным, наиболее дешевым и экологичным топливом. Начиная с после­военных лет, роль природного газа и мазута в энергетике как эффективных видов топлива (табл. 5, рис. 3) возрастала по мере увеличения добычи этих видов топлива и развития инфраструктуры дальнего трубопроводного транспорта в пределах СССР. Как видно из табл. 5, ТЭЦ в теплофикационных систе­мах России до широкомасштабного развития добычи природного газа и создания разветвленного газо­проводного транспорта работали в основном на местных и дальнепривозных углях и торфе (85 % в 1950 г.). В городских и промышленных котельных на уровне 1950 г. твердые виды топлива занимали более 60 %. Потребление мазута не превышало 20 %. В децентрализованном теплоснабжении особенно в сель­ской местности и небольших населенных пунктах значительную роль играли, так называемые «самоза­готовки» топлива: дрова, камыш, торф, щепа и т. п. (19-22 %), но и здесь угли являлись основным источ­ником тепла (60-70 %).

Таблица 5 Изменение структуры топливного баланса в теплоснабжающем хозяйстве России Показатель 1940 г. 1950 г. 1960 г. 1970 г. 1980 г. 1990 г. 2000 г. Теплофикационные установки ТЭС Расход топлива*, млн т у. т. 18 41 67 187 243 278 207 Природный газ, % — — 25 60 63 Мазут, % 5 8 37 14 12 Всего: газ + мазут, % 5 8 30 55 62 74 75 Твердое топливо 91 85 68 38 89,9 25 24 Прочие виды топлива 4 7 2 7 2,43 1 1 Котельные Расход топлива, млн т у. т. 92 192 235 203 Природный газ, % — — 15 30 48 52 55 Мазут, % 10 20 25 20 18 16 15 Всего: газ + мазут, % 10 20 40 50 66 68 70 Твердое топливо 76 60 46 40 26 25 25 Прочие виды топлива 14 20 14 10 8 7 5 Децентрализованное теплоснабжение Расход топлива*, млн т у. т. 91 87 90 98 Природный газ, % — — 5 10 31 42 51 Мазут, % 8 12 15 15 17 15 14 Всего: газ + мазут, % 8 12 20 25 48 57 65 Твердое топливо 70 67 61 45 38 31 25 Прочие виды топлива 22 21 30 14 12 10

* C учетом расхода топлива на выработку электроэнергии.

Весьма благоприятные физико-химические, экологические и экономические показатели природного газа как топлива для источников теплоснабжения явились в свое время мощным стимулом к пересмотру всей концепции топливоснабжения теплового хозяйства в стране. Доля газа и жидкого топлива в России со­ставляет примерно 70%, в то время как в развитых странах Европы она существенно меньше (рис. 4, 5).

Мусор и прочие виды топлива

7%

Природный газ 45%

Каменный уголь 34%

Бурый уголь 12%

□ Природный газ □ Каменный уголь

Жидкое топливо 2%

□ Бурый уголь щЖидкое топливо

□ Мусор и прочие виды топлива

Рис. 4. Топливный баланс ТЭЦ и других источников централизованного теплоснабжения Германии.

Ориентация на природный газ притормозила научно-технический прогресс в создании новых технологий сжигания твердого топлива и конструирования энергооборудования для твердотопливных ТЭС. Но газо­вая отрасль в целом будет требовать все больше и больше инвестиций для дальнейшего развития. По­
этому с каждым годом все актуальнее становится возврат к приоритетам и технологиям сжигания твер­дого топлива.

□ Природный газ + мазут □ Твердое топливо

1970 год

1980 год

6%

33%

61%

□ Природный газ + мазут □ Твердое топливо □ Прочее топливо

13%

40%

47%

□ Прочее топливо

2000 год

71%

□ Природный газ + мазут □ Твердое топливо

1990 год

5%

26%

□ Природный газ + мазут □ Твердое топливо □ Прочее топливо

4%

25%

69%

□ Прочее топливо

Рис. 5. Структура потребления топлива в России на нужды теплофикации.