Схемы теплоснабжения: что дальше?

04.08.14 10:11

На стыке «модной» политики повышения энергоэффективности, острой социальной проблематики ЖКХ, а также общих для энергетики проблем износа, близкого к коллапсу, и дезуправления, отрасль теплоснабжения продолжает приковывать внимание и профессиональных энергетиков, и чиновников, и общественности. Не случайно в России тепло — основной системообразующий энергетический ресурс.

В холодной стране теплофизика и вообще теплоэнергетика имеют особые причины для развития. И снижение эффективности систем теплоснабжения в российских городах, качества тепловых ресурсов и надежности поставок — не наследие советской системы, а результат взаимодействие нескольких факторов. Как раз инженерные решения прошлых десятилетий, построенные на централизации теплоснабжения крупных городов и утилизации сбросного тепла промышленных ТЭЦ для отопления жилья, с их «толстыми трубами» и разветвленными сетями позволяло тогда достигать значительной экономии топлива на производство тепла.

 

Таб. 1. Показатель градусо-сутки отопительного периода в некоторых городах России и за рубежом. Значения для российских городов рассчитаны по данным СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», для зарубежных городов — по среднемесячным значениям температуры для периода 1961–1990 гг.

 

Однако в новых условиях — отсутствие инвестиций и износ, работа в нерасчетных режимах, «котельнизация» и как следствие снижение эффективности систем, основанных на ТЭЦ, многосубъектность и усложнение управляемости, промышленный спад, тарифные перекосы и проч. — система теплоснабжения резко снизила свою эффективность и надежность и, по оценкам многих экспертов, близка к пределу, за которым ее разрушение неотвратимо.

 

Проблемы отрасли

Основные проблемы отрасли можно разделить на несколько крупных групп. 

Системные проблемы: несбалансированность нормативной правовой базы и отсутствие комплексной реализации политики при развитии систем теплоснабжения; несбалансированность в моделях рынка электроэнергии и сектора теплоснабжения; перекрестное субсидирование, искажающее реальную цену тепловой энергии; непрозрачность сферы из-за отсутствия консолидации и систематизации информации; отсутствие единой научно-исследовательской политики; отсутствие стимулов в теплоснабжающих организациях для учета нужд конечных потребителей; дефицит квалифицированных кадров в секторе.

Низкий уровень энергетической эффективности при эксплуатации тепловых сетей: высокий процент износа; большие потери тепловой энергии; срок службы заменяемых участков трубопроводов составляет лишь около 5–7 лет; снижение надежности тепловых сетей, рост аварий; гидравлические режимы сетей разрегулированы, что повышает расходы электроэнергии на перекачку теплоносителя.

Низкий уровень энергоэффективности при производстве тепла: нерациональное использование топлива вследствие «котельнизации»; износ генерирующих объектов; устаревшие технологии по производству тепловой энергии, которые не только продолжают применяться, но и внедряются.

Проблемы тарифного регулирования, дающего стимулы не к модернизации, а к завышению затрат, а также несогласованность и непрозрачность процедур регулирования.

Неоптимальное поведение потребителей тепла: тепловые потери из-за неудовлетворительного состояния жилищно-коммунального хозяйства; нерациональное потребление тепловой энергии в зданиях; хронические неплатежи за потребленную тепловую энергию.

 

Источник: Минэнерго России

 

Эволюция схем

Закономерно, что в последние годы предпринимаются активные шаги по совершенствованию всей системы теплоснабжения в России. Один из ключевых элементов — разработка схем теплоснабжения городов и поселений.

С бурным ростом городов и промышленности особое значение получило развитие систем жизнеобеспечения. Для придания планомерности этому процессу в 1950-х гг. была начата активная и массовая разработка схем теплоснабжения городов, которые предшествуют и остальным (пред)плановым документам развития территории. Без качественно разработанной схемы теплоснабжения невозможно целостно и оптимально развивать и остальные инженерные системы, в целом ЖКХ, капитальное строительство.

И если в советские годы процесс был налажен, то в 1990-х гг. эта практика игнорировалась — по данным видного отечественного специалиста в этом вопросе В.Н. Папушкина, с 1991 по 2008 гг. в границах новой России были разработаны порядка 3 десятков схем теплоснабжения, да и то большинство не были потом использованы.

Принятие летом 2010 г. выстраданного отраслью Федерального закона №190-ФЗ «О теплоснабжении», позже — сопутствующего ему Федерального закона №416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении» и, наконец, некоторых подзаконных актов к ним, положило начало новой волне разработки в городах и поселениях России схем теплоснабжения.

 

Модернизация центрального теплового пункта (фото ОАО «Фортум»)

 

Зачем нужна схема

Согласно закону, схема теплоснабжения должна дать обоснование эффективного и безопасного функционирования системы теплоснабжения города и ее развития. Эта работа подразумевает сбор информации обо всех элементах и объектах системы теплоснабжения и разработку предложений по ее оптимизации с учетом перспектив развития города — путем расчетов тепловых балансов и гидравлических нагрузок, подбора источников и их мощности, с учетом сетей и нагрузок у потребителей. Схема — это предпроектный документ, она служит основанием для принятия в дальнейшем решений о строительстве объектов на территории, ее наличие — необходимое условие для выделения бюджетных инвестиций.

Схема теплоснабжения должна упорядочить документацию и информацию о существующей в городе системе теплоснабжения, а также предложить варианты ее оптимизации с точки зрения энергетической и экономической эффективности. В целом эта работа ведет к повышению плановости развития, надежности системы и обоснованности тарифов.

Говоря простыми словами, схема теплоснабжения должна определить, как наиболее экономичным способом достичь надежности и качества теплоснабжения на перспективу.

Федеральное законодательство, кроме того, ставит перед городами, разрабатывающими схемы, ряд инженерных и технологических задач. Среди них — переход на закрытую систему горячего водоснабжения и приоритетная выработка комбинированной энергии на источнике — тепла и электричества (приоритет теплоэлектроцентралям перед котельными).

Согласно закону, для 37 городов с численностью населения от 500 тыс. человек и более разработанные схемы должны проходить утверждение в Минэнерго России. Схемы более чем 21 тыс. менее населенных поселений, включая 128 городов с численностью жителей от 100 до 500 тысяч, утверждаются на месте органами местного самоуправления.

По состоянию на апрель 2013 г. из 37 крупных городов в Минэнерго были направлены лишь 3 схемы теплоснабжения — Новосибирска, Иркутска и Нижнего Новгорода. В январе 2014 г. Минэнерго России были утверждены схемы теплоснабжения Новосибирска, Ярославля, Иркутска, Нижнего Новгорода, Саратова, Екатеринбурга, Перми и Набережных Челнов.

Согласно планам, 26 крупных городов должны были закончить эту работу в 2013 г., еще 6 — в 2014-м, один (С.-Петербург) — в 2016-м, а для Владивостока, Омска, Рязани сроки на июнь 2013 г. еще не были определены.

В целом около трех четвертей всех городов численностью 100 тыс. чел. и выше приступили к разработке схем теплоснабжения (т.е. провели конкурсы, разработали и/или утвердили схемы), около четверти еще не начинали эту работу.

 

Источник: Минэнерго России

 

Как сделать схему

Настольные книги разработчиков схем теплоснабжения — Постановление Правительства Российской Федерации от 22.02.2012 г. № 154 «О требованиях к схемам теплоснабжения, порядку их разработки и утверждения» и Методические рекомендации, утвержденные совместным приказом Минэнерго России и Минрегиона России.

Если резюмировать, в схему должны входить:

    • анализ существующего положения в сфере производства, передачи и потребления тепловой энергии для целей теплоснабжения;

    • оценка перспективного потребления тепловой энергии на цели теплоснабжения;

    • электронная модель системы теплоснабжения;

    • мастер-план разработки схемы теплоснабжения на планируемый период (желательно в нескольких вариантах);

    • перспективные балансы тепловой мощности источников тепловой энергии и тепловой нагрузки;

    • перспективные балансы производительности водоподготовительных установок;

    • предложения по строительству, реконструкции и техническому перевооружению источников тепловой энергии;

    • предложения по строительству и реконструкции тепловых сетей и сооружений на них;

    • перспективные топливные балансы;

    • оценка надежности теплоснабжения;

    • обоснование инвестиций в строительство, реконструкцию и техническое перевооружение;

    • обоснование предложений по определению единых теплоснабжающих организаций.

Предполагается, что качественно разработанная схема теплоснабжения действительно станет основой развития территории, будет содействовать обеспечению надежного и эффективного перспективного развития города с достаточными резервами, позволит сэкономить время и ресурсы при дальнейшей разработке схем водоснабжения и водоотведения, электроснабжения и газоснабжения (топливоснабжения). Хорошие схемы несут за собой и комплекс экологических эффектов за счет применения комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, загрузки наиболее эффективных энергоисточников, вывода из эксплуатации устаревших и неэффективных котельных небольшой мощности.

Алгоритм разработки схемы подразумевает, после анализа существующего положения, учет перспектив развития города. Нужно понять тепловые нагрузки по годам и районам. Далее во внимание принимается повышение энергоэффективности зданий и объектов с учетом ужесточающихся требований к ним. Это может дать определенную экономию. 

Формируются направления развития на основе законодательных требований по переходу на закрытую схему и приоритета когенерации. Формируются варианты по критериям минимальных капитальных затрат, надежности и качеству теплоснабжения.

В каждом из вариантов определяются предложения по строительству, реконструкции и техперевооружению объектов системы (источники, сети, потребители) для обеспечения нормативной надежности, необходимого качества ресурса и с учетом градостроительных решений. Рассчитываются балансы покрытия тепловой нагрузки мощностями теплоисточников в зонах их действия, по годам — например, на 2015, 2020, 2025, 2030 гг.

Определяются зоны действия источников тепла (на основе вычисления радиуса эффективного теплоснабжения) и принимаются решения, какие из них будут выведены из пиковых нагрузок, как распределятся нагрузки по источникам. Источники перераспределяются в целях обеспечения резервов мощности и повышения технико-экономических показателей работы. 

Некоторые задачи схема только ставит, оставляя их решение за скобками. Так, нужна наладка систем у потребителей в увязке с температурными графиками для нормализации температурного режима у абонентов. А чтобы определить конкретные величины тепловых нагрузок, необходимо выполнить энергетические обследования зданий с расчетом теплопотерь через ограждающие конструкции.

 

Общие недостатки

В силу ряда причин (позднее принятие нормативных требований к схемам, отсутствие средств у органов местного самоуправления на разработку схем, недостаточную компетенцию некоторых разработчиков, коллизии конкурсных процедур и т.п.) многие разработанные схемы теплоснабжения отличаются недостаточным качеством. Наиболее типичные недостатки могут быть суммированы следующим образом:

    • нет адекватного анализа существующего положения основных элементов и систем теплоснабжения в целом, не выявлены ключевые проблемы их функционирования и развития;

    • нет балансов поставок тепловой энергии, балансов мощности (в том числе с учетом собственных нужд источников, потерь тепловой энергии);

    • нет оценки перспективных нагрузок (и ее структуры) по основным территориальным «кустам», в том числе с привязкой с магистральным (или распределительным) тепловым сетям;

    • тепловые нагрузки нового строительства взяты без учета требований актуализированной версии СНиП «Тепловая защита зданий» (в лучшем случае согласно Приказа Минрегиона РФ № 262);

    • не учитываются возможности энергосбережения в зданиях (капитального ремонта фонда), возможности возобновляемых или вторичных энергоресурсов города, промышленных предприятий, местные виды топлива;

    • не учитываются результаты энергетических обследований зданий, тепловых сетей, источников тепловой энергии, нет оценок фактических тепловых потерь в теплосетях;

    • не выполнены оценки надежности теплоснабжения в соответствии с требуемыми нормативными документами;

    • нет оценок тарифных последствия модернизации теплоисточников, тепловых сетей, насосных станций;

    • гидравлическая модель «надета» на сети только теоретически, без проверки и калибровки на реальных участках и магистралях;

    • ошибки и недоработки в первых разделах сводят «на нет» даже качественно выполненные последующие разделы схемы.

 

Перспектива

Тем не менее, есть и позитив. Качество схем, рассматриваемых и утверждаемых в Минэнерго России можно охарактеризовать как достаточно высокое. 

Для повышения качества остальных схем в ближайшее время планируется создать рабочий орган при Минстрое России. 

Действует Система добровольной экспертизы схем теплоснабжения и инвестиционных программ теплоснабжающих организаций, созданная совместно НП «Энергоэффективный город» и НП «Российское теплоснабжение».

Растет активность и на общественных слушаниях — появились прецеденты оспаривания выносимых на обсуждение схем теплоснабжения.

В любом случае альтернативы нет — разрабатывать схемы теплоснабжения надо, будет происходить и их совершенствование и доработка, и отладка механизмов их разработки, методик в помощь организациям-разработчикам и заказчикам — органам местного самоуправления либо единым теплоснабжающим организациям. В настоящее время активно формируется государственная политика в сфере теплоснабжения, так что разработка схем, очевидно, станет одним из ключевых инструментов ее реализации. Вопрос лишь в том, насколько быстро и качественно этим инструментом удастся воспользоваться.

 

Евгений Гашо, эксперт Аналитического центра при Правительстве РФ

Вячеслав Пузаков, руководитель направления по развитию бизнеса в сфере энергосбережения и повышения энергоэффективности ООО «Энсис Технологии»

Мария Степанова

На заставке: Челябинские тепловые сети. Тепломагистраль ЧТЭЦ-3 — Металлургический район (фото ОАО «Фортум»)

Читайте также: