Особенности построения и развития энергосистем крупных городов
(доклад на региональном Европейском энергетическом форуме «Kиев — 2000»)
И. В. Плачков, генеральный директор АО «Киевэнерго»
Становление и развитие энергосистем крупных городов в Украине, как и в странах бывшего СССР, основывалось на приоритете основополагающих принципов централизованного теплоснабжения потребителей и комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на теплоэлектроцентралях. Экономическая целесообразность подобного подхода при одновременной высокой надежности работы энергосистем была подтверждена многолетним опытом работы в крупных городах различных стран, расположенных в зонах с достаточно холодным климатом.
Не отрицая преимущества комбинированного способа производства энергии, его применение все же ограничивается особенностями выработки электроэнергии на тепловом потреблении. Определяющим критерием в этом случае становится обеспечение потребителей в первую очередь — теплом, как менее мобильным видом энергии, а производство электрической энергии зависит от величины выработки тепла и является замыкающим сопутствующим продуктом. Эту особенность необходимо учитывать в обязательном порядке при разработке и внедрении различных схем и концепций работы рынка электрической энергии.
Таким образом, комбинированный способ производства энергии пригоден только при условии потребления значительных объемов тепловой энергии, что характерно для мест с высокой концентрацией населения -для больших городов, имеющих достаточно развитую инфраструктуру, промышленные предприятия, электрифицированный транспорт и т.п.
Неотъемлемой частью энергосистем больших городов является наличие районных котельных и установка водогрейных котлов на ТЭЦ, которые, в основном, предназначены для регулирования пикового теплопотребления. Кроме того, наличие таких элементов повышает мобильность электроснабжения потребителей за счет частичного разделения производства двух видов энергии в теплое время года, когда теплопотребление значительно снижается и проводится ремонт и испытания тепловых сетей.
Такова традиционно исходная схема построения энергосистем крупных городов стран бывшего Союза. Практически все подобные энергосистемы развивались в два этапа — становление и наработка опыта до начала Второй Мировой войны и интенсивное, с 1945 года, восстановление разрушенных объектов, значительный объем строительства и ввода мощностей в последующие два десятилетия. В основу этих систем были заложены такие принципы построения, которые, без сомнения, являются высокоэффективными экономически, обеспечивают высокую надежность и дают возможность использовать высокотехнологичное оборудование. Для строительства таких энергосистем, естественно, требовались крупные капиталовложения. Концентрация большого объема средств в бюджете бывшего Советского Союза позволяла финансировать развитие централизованных систем энергоснабжения крупных культурных и промышленных центров.
Можно говорить о том, что практически все энергосистемы крупных городов используют в качестве базовых технические решения конца 50-х — начала 60-х годов, имеют приблизительно одинаковую наработку и уровень износа оборудования. На сегодняшний день их большим недостатком является наличие огромных потерь на всех стадиях производства, передачи и распределения энергии.
Указанные особенности построения и развития энергосистем крупных городов определяют в настоящее время круг проблем, возникших в процессе их функционирования, особенно в условиях рыночных взаимоотношений.
Основные направления работ по обновлению устаревшего и изношенного оборудования
В первую очередь весьма остро стоит вопрос обновления оборудования, устаревшего морально и физически. Практически все специалисты-энергетики, работающие в сфере проектирования, строительства, эксплуатации или ремонта энергооборудования, прогнозируют, что через 5-6 лет его техническое состояние может стать реальным тормозом в развитии энергосистем.
Следует отметить, что наиболее простым решением вопроса является продление паркового ресурса оборудования. Последние исследования отраслевых институтов дают основание для его увеличения еще на 30 — 50 тыс. часов. Это наиболее дешевый метод. Несомненно, что затраты на контроль, диагностику, ремонтно-восстановительные работы и замену ресурсоопределяющих элементов при продлении сроков эксплуатации значительно ниже (в 6-7 раз) затрат на полную замену оборудования. Однако при этом, в лучшем случае удается лишь сохранить уровень проектных технико-экономических показателей, которые все же на 20-25% хуже, чем у современных энергоустановок. С другой стороны происходит накопление физически и морально устаревшего оборудования и, соответственно, ведет к обострению проблемы обновления фондов. Каждое очередное продление ресурса увеличивает объем затрат на замену базовых узлов и восстановительные работы и становится сопоставимым с затратами на установку нового более совершенного оборудования.
Экономически выгодным является замена устаревшего оборудования аналогичным новым. Это дает возможность производить его монтаж в сжатые сроки, используя уже апробированные агрегаты, существующие здания, фундаменты и вспомогательное оборудование. В таком случае персонал не нуждается в переподготовке, уже имея достаточный опыт по монтажу и эксплуатации. В результате стоимость работ гораздо ниже по сравнению с вариантом замещения принципиально новыми энергоагрегатами.
Конечно, наиболее эффективным, с точки зрения повышения технико-экономического уровня, является полное техническое перевооружение энергопроизводства с использованием современных технологий. Это дорогой путь, необходимы большие объемы первоначальных капитальных вложений и временных затрат, но тем не менее, будущее за современным энергетическим оборудованием.
Все названные направления реновации энергооборудования: продление ресурса, замена устаревших энергоустановок аналогичными и техническое перевооружение с использованием современных технологий в той или иной мере используются «Киевэнерго» для решения главной задачи — поддержания надежного и полнообъемного обеспечения энергией потребителей столицы Украины.
Экономическая целесообразность применения каждого из этих направлений определяется всесторонним анализом состояния оборудования, сравнительным расчетом вариантов замены устаревшего оборудования, конкурсными предложениям и фирм-изготовителей и текущим финансовым состоянием энергокомпании. Несомненно, что на первом этапе наиболее приемлемым является проведение работ по продлению ресурса энергоагрегатов.
Проект«Реабилитация и расширение централизованного теплоснабжения города Киева»
Концепция конкурсных торгов заложена в основу выполнения проекта «Реабилитация и расширение централизованного теплоснабжения города Киева», реализация которого является одним из важнейших направлений производственной деятельности «Киевэнерго». Необходимость разработки такого проекта диктовалась, в первую очередь, значительным дефицитом тепловой мощности, особенно в центральной части города, и условиями снижения непроизводственных потерь тепловой энергии в связи с утечками теплоносителя и через теплоизоляцию теплопроводов.
Внедрение современного оборудования, использующего новейшие прогрессивные технологии, требует значительных финансовых затрат в весьма сжатые сроки. Поэтому без привлечения сторонних инвестиций не обойтись. Специалисты «Киевэнерго» смогли заинтересовать и убедить иностранных инвесторов в экономической эффективности предлагаемого проекта. После подписания «Соглашения о займе» и «Соглашения о выполнении проекта» между Украиной и Международным банком реконструкции и развития в октябре 1998 года, последним, был выделен соответствующий кредит для реализации проекта. Заем был ратифицирован в марте 1999 года Верховным Советом Украины принятием Закона «О ратификации соглашения о займе проекта «Реабилитация и расширение централизованного теплоснабжения города Киева», чем были подтверждены гарантии государства в отношении выполнения условий кредита.
Проект предусматривает: •модернизацию 6-ти достаточно мощных (по 100 Гкал/час) водогрейных котлов, замену 5-ти аналогичных и двух более мощных (по 180 Гкал/час) водогрейных котлов на двух станциях теплоснабжения;
•установку 4-х новых мощных водогрейных котлов (по 180Гкал/час) на одной станции теплоснабжения и обеих ТЭЦ «Киевэнерго»;
•достройку двух водогрейных котлов (по 100 Гкал/час) и установку двух новых водогрейных котлов (по 180 Гкал/час) на строящейся котельной «Позняки»;
•реконструкцию систем водоподготовки на двух станциях теплоснабжения и наТЭЦ-5;
•замену и восстановление около 80 км изношенных тепломагистралей;
•завершение строительства электрической подстанции, которая обслуживает центральные районы города, включая прокладку двух мощных кабельных линий.
Эти работы направлены на решение главной задачи — продления срока службы оборудования, повышения его эффективности и снижение потерь на этапах выработки, транспортировки и сбыта энергоресурсов. Из основных мероприятий, предусмотренных проектом, в 1998 году введены в работу два водогрейных котла общей теплопроизводительностью 360 Гкал/час (по одному на ТЭЦ-5 и ТЭЦ-6). Ввод в эксплуатацию таких мощных водогрейных котлов существенно повысил уровень надежности и снизил дефицит теплообеспечения потребителей отдельных зон города. Соответственно была высвобождена эквивалентная мощность на малоэкономичных котельных. На протяжении 1999 года был выполнен ряд работ по реализации следующего этапа проекта: проведены конкурсные торги, заключены контракты на поставку предварительно изолированных труб и арматуры, комплектующих изделий, арматуры и приводов, автоматизированной системы управления для котельной «Позняки».
Модернизация бойлерных установок в ТРС «Киевэнерго» по гранту Королевства Дании
Однако проект реабилитации и расширения централизованного теплоснабжения Киева, каким бы крупным он не был, не решает всего комплекса вопросов по реновации оборудования. Параллельно с реализацией данного Проекта, «Киевэнерго» выполняет и ряд других работ по усовершенствованию энергообеспечения потребителей. Компания активно сотрудничает с правительством Королевства Дании через датское агентство по охране окружающей среды. Датская сторона заинтересована в распространении имеющегося опыта по изготовлению оборудования и эксплуатации систем централизованного теплоснабжения.
В январе 1999 года согласно подписанному соглашению между правительством Украины и Королевством Дании стало возможным предоставление технической помощи «Киевэнерго» в виде гранта в размере 10 миллионов датских крон. Он направлен на повышение энергоэффективности системы централизованного теплоснабжения города.
Согласно совместному проекту, разработанному фирмой «Карл Бро» и Тепловыми распределительными сетями «Киевэнерго», реконструкции подлежат 33 бойлерных установки, находящихся в эксплуатации с конца 60-х — начала 70-х годов и исчерпавших свой эксплуатационный ресурс. В составе работ предусмотрены: установка пластинчатых теплообменников вместо трубчатых, замена элеваторных схем теплоснабжения на схемы с насосами циркуляции, которые оснащены регулируемыми приводами, монтаж полностью автоматизированных комплектных тепловых узлов с теплообменниками (для отопления и горячего теплоснабжения), перекладка распределительных сетей центрального отопления и горячего водоснабжения с заменой старых трубопроводов на предварительно изолированные трубопроводы (металлические или пластиковые).
После окончания монтажа оборудования теплопунктов, пусконаладочных работ и ввода объектов теплоснабжения в эксплуатацию будет выполнена программа мониторинга (сравнительной оценки), которая предусматривает установку теплосчетчиков в бойлерных, не подлежащих реконструкции, но имеющих идентичную мощность с модернизированными.
Применение предварительно-изолированных труб для снижения потерь в теплосети
В условиях становления рыночных отношений возникает прямая необходимость повышения надежности и снижения потерь при транспортировке тепловой энергии. Особенно это относится к тепловым сетям прокладки 70-80-х годов, когда было начато применение трубопроводов с меньшей толщиной стенки и строительных конструкций каналов с облегченной гидроизоляцией. При строительстве и реконструкции тепловых сетей «Киевэнерго» применяет предварительно изолированные пенополиуретановой изоляцией (ПИТ) трубопроводы. Как указывают производители и независимые эксперты, использование ПИТ, по сравнению с традиционными теплопроводами, дает возможность уменьшить потери тепла через изоляцию с 20% до 7%, а утечки сетевой воды — вдвое.
Технологию ПИТ Компания начала применять с 1996 года. За четыре года проложено более 12 км ПИТ. К сожалению, из-за большой протяженности тепловых сетей заменить их в кратчайший срок трубами ПИТ не представляется возможным. Для поддержания в рабочем состоянии трубопроводов традиционной прокладки «Киевэнерго» в летний период (при подготовке тепловых сетей к работе в осенне-зимний период) практикует гидравлические испытания всех тепловых сетей повышенным давлением (20-28 атм), а распределительные тепловые сети от бойлерных до жилых домов испытываются давлением 10-12 атм. Это позволяет выявлять ослабленные участки на магистральных тепловых сетях и устранять ежегодно порядка 400 повреждений и такое же количество на тепловых распределительных сетях Компании.
Уже многие годы практика 100% гидравлики теплосети позволяет Компании поддерживать удельную повреждаемость в отопительный сезон практически на нулевом уровне (0,01-0,05 повреждений на 1 км трубопроводов тепловых сетей).
Создание Тепловых распределительных сетей (ТРС) «Киевэнерго»
Становление и развитие рыночных отношений требует особого внимания. Для решения возникающих вопросов «Киевэнерго» интенсивно внедряет прогрессивную схему развития систем теплоснабжения для городов с исторически сложившейся централизованной инфраструктурой теплообеспечения.
Деятельность Компании, в первую очередь, была направлена на объединение процессов производства, отпуска, транспортировки, распределения и потребления тепловой и электрической энергии в единую организационно-технологическую систему энергопроизводства -от выработки до распределения между конечными потребителями. Важнейшей особенностью такой системы является отказ от любых посредников — предприятие-производитель берет на себя все договорные, правовые, финансовые взаимоотношения с реальным потребителем.
С момента образования «Киевэнерго» все функции по производству, транспортировке, распределению и продаже электрической энергии конечному потребителю были сосредоточены в Компании. Тепловая же энергия традиционно реализовывалась через посредников -коммунальные службы города.
При функционировании двухступенчатой схемы теплоснабжения наличие нескольких энергоснабжающих организаций различного подчинения снижает надежность ее работы. Низкий уровень технического состояния трубопроводов и оборудования тепловых сетей коммунальных служб города («Киевжилтеплокоммунэнерго»), их высокая степень повреждаемости (особенно сетей горячего водоснабжения), недостаточная укомплектованность аварийно-восстановительных и ремонтных служб транспортом, механизмами, материалами и оборудованием являлся фактором, который отрицательно сказывался на теплоснабжении Киева. Для исключения этих отрицательных факторов в конце 1998 года «Киевэнерго» приняла на баланс около 800 км внутриквартальных тепловых сетей, свыше 2 тыс. бойлерных, 6 тыс. насосных агрегатов и другое оборудование, производственные помещения коммунального предприятия города. На этой базе был создан новый филиал «Киевэнерго» -«Тепловые распределительные сети «Киевэнерго». В составе филиала создано 6 управлений, которым подчинены 19 районов тепловых сетей. Персоналом филиала обслуживаются системы отопления и горячего водоснабжения почти 7 тыс. жилых домов города. Таким образом, цикл теплообеспечения Киева стал замкнутым. «Киевэнерго» перешла на работу с отдельными или мелкими групповыми потребителями, объединяющими несколько жилых домов.
Проведенные реформы стали возможны во многом благодаря пониманию и стремлению к совершенствованию работы коммунальных служб, огромной организационной работе и помощи руководства Киевской городской администрации.
Тарифная политика «Киевэнерго»
Современная деятельность энергокомпании невозможна без решения вопросов рентабельности, тарифной политики и сбора средств за отпущенную энергию. Особенно это касается проблемы неплатежей потребителей. От нее зависит объем финансовых средств, который можно направить на реновацию сетей и энергоисточников, развитие технологии комбинированного производства тепла и электроэнергии, модернизацию систем учета, контроля и управления электро- и теплообеспечением. Производными проблемами неплатежей являются: дефицит органического топлива, выработка ресурса большей части установленных энергетических мощностей и широкий спектр экологических проблем. Немаловажное значение в работе Компании имеет сбалансированная тарифная политика, которая помогает регулировать процесс получения средств от потребителей. В настоящее время она направлена на постепенное приведение тарифов в соответствие с затратами на энергопроизводство.
Из-за несбалансированности тарифов на тепловую энергию с производственными затратами, до 1995 года производство тепла для населения города было для Компании убыточным. Поскольку промышленные тарифы были выше тарифов для бытовых потребителей, то промышленность косвенно субсидировала тарифы для населения.
В 1996 году в целях ликвидации перекрестных субсидий был проведен анализ тарифов на тепловую энергию и выработана новая методика распределения топливных затрат на ТЭЦ «Киевэнерго». В результате темп роста тарифа на тепловую энергию для населения превысил аналогичный показатель для промышленных предприятий, а за счет применения гибкой тарифной политики величина среднего тарифа была даже снижена на 3%. Проведение подобной политики в дальнейшем привело к тому, что за 1998 год тарифы для населения достигли уровня 87% от стоимости производства тепловой энергии. К началу 1999 года «Киевэнерго» удалось поднять рентабельность производства тепловой энергии до нулевого значения, и, за счет экономии средств и уменьшения потерь тепла при транспортировке, закончить 1999 год с семи процентной рентабельностью.
В настоящее время тарифы для всех групп потребителей в основном покрывают затраты на производство тепловой энергии и
отличаются только уровнем рентабельности, а в перспективе «Киевэнерго» планирует переход на расчеты за потребленную тепловую энергию по двухставочному тарифу.
Система сбора средств за потребленную энергию
Проведение в жизнь тарифной политики Компании осуществляется параллельно с внедрением в практику современной билинговой системы, которая способствует улучшению сбора платежей за потребленные тепло- и электроэнергию.
В начале 1998 года был сформирован департамент энергосбыта. Это специализированное структурное подразделение Компании, деятельность которого направлена на организацию работы по сбору платежей за отпущенную энергию.
Для крупных городов обычна высокая доля бытового сектора в общем объеме энергопотребления. Так, по «Киевэнерго», на долю промышленной группы потребителей приходится около 25% потребления электрической и тепловой энергии, а 75% — население и коммунально-бытовые организации. Таким образом, работа с бытовым потребителем является главной в деятельности департамента энергосбыта.
Первый действенный результат в организации системы сбора платежей с населения дала прогрессивная система, которая предусматривает расщепление коммунальных платежей по схеме: счет — клиент — оплата счета.
В отличие от схемы, принятой ранее, система расщепления единого платежа обеспечивает полный контроль и анализ текущих проплат за энергию, делает процесс сбора платежей прозрачным и управляемым.
С августа 1997 года Киевэнерго совместно с Киевской городской администрацией внедрили порядок расчетов за коммунальные услуги, в том числе и за теплоэнергию, с транзитного расчетного счета Главного информационно-вычислительного центра (ГИВЦ). При этом выполняется расщепление коммунальных платежей населения, проводимых при помощи единой расчетной книжки. Затем, выделенная часть средств за горячую воду, отопление и электрическую энергию поступает на расчетный счет «Киевэнерго» без задержки платежей жилищной организацией.
Ежемесячно персонал департамента энергосбыта проводит начисления за потребленную тепловую и электрическую энергию и предоставляет их потребителям путем выписки платежных требований-поручений. Текущие проплаты потребителей контролируются персоналом энергосбыта и в случае образования задолженности принимаются соответствующие меры к ее погашению.
Принятая система расщепления платежей гарантирует полное и своевременное начисление средств предприятиям, предоставляющим коммунальные услуги, а население освобождается от необходимости выполнять платежи за энергию отдельно.
Наибольшие трудности со сборами платежей возникают при работе с организациями бюджетной сферы. В основном это предприятия жизнеобеспечения города, платежеспособность которых ограничивается бюджетными ассигнованиями. Особенность работы таких потребителей не позволяет применять жесткие меры по ограничению их энергопотребления. Поэтому «Киевэнерго» стремится максимально применять практику зачетов задолженности в счет необходимых платежей в бюджет.
Кроме внедренной билинговой системы, с целью совершенствования взаимоотношений с потребителями, заключены прямые договора на поставку тепла с бюджетными организациями, пересмотрены и заключаются прямые договора с жилищно-строительными кооперативами. В ближайшее время «Киевэнерго» предусматривает закончить заключение прямых договоров на поставку тепла для каждого жилого дома отдельно, независимо от формы собственности. А в перспективе намечается обеспечение всех потребителей, с которыми заключены договора, приборами учета тепловой энергии. Причем, предполагается установка теплосчетчиков, оснащенных разъемами для подключения компьютеров и снятия показаний автоматически без участия потребителя.
Установка современных систем учета энергии
Необходимо сказать, что в условиях рыночных отношений направление деятельности энергокомпании по совершенствованию учета отпущенной энергии требует пристального внимания. Повышение точности учета, систематический контроль за режимами энергопотребления, резко снижают количество случаев хищения и нерационального использования энергии, дисциплинируют потребителя и снижают общий уровень затрат на эксплуатацию систем учета энергии.
Что касается учета тепла, то резкий рост количества типов теплосчетчиков поставил перед «Киевэнерго» целый ряд задач, связанных с организацией контроля за их работой и выбора оптимальных технических решений для их эксплуатации в реальных условиях.
С учетом этого Киевской городской госадминистрацией совместно с «Киевэнерго» рассматривается решение о создании общегородского сервисного центра энергоучета. Центр должен обеспечить установку регуляторов тепловых потоков на абонентских вводах потребителей, оснащенных городской автоматизированной системой дистанционного контроля и управления. В перспективе система должна обеспечивать съем показаний теплосчетчиков в режиме реального времени и компьютерную обработку данных с выпиской счетов на оплату, а также контроль за платежами.
К вопросу об учете энергии добавлю следующее: практика работы Компании показала, что отдача от всего спектра проводимых работ не может быть полной без создания единого координирующего документа — концепции построения и применения систем учета различных энергетических и водных ресурсов в городе Киеве (электроэнергии, тепла на отопление, горячей и холодной воды, природного газа, сточных вод). Сейчас мы интенсивно работаем в этом направлении.
Планирование деятельности энергокомпании
Современной теорией экономического равновесия практически однозначно доказана принципиальная невозможность прогнозирования рынка. В этих условиях особое значение приобретает краткосрочное планирование деятельности энергокомпании — не далее следующего года. При этом особенно важна достоверность и динамичная корректировка плановых величин на ближайшую перспективу — квартал, месяц.
Для отслеживания динамики спроса-потребления и планирования работы в «Киевэнерго» ежегодно составляются детальные планы деятельности подразделений, а на их основе формируется единый финансовый
план Компании на последующий год. Поскольку жизнь вносит свои коррективы, планы основных технико-экономических показателей уточняются ежемесячно и соответствующие изменения учитываются в планировании производственной деятельности. Это позволяет динамично отслеживать конъюнктуру энергопроизводства и находить оптимальные решения, как в финансовой сфере, так и при работе с поставщиками топлива (в части лимитирования газопотребления), диспетчерскими вышестоящими организациями (в части установления лимитов энергопотребления города).
Рациональное планирование позволяет в необходимом объеме решать проблемы ремонта оборудования. В условиях достаточно жесткого ограничения финансовых средств энергокомпания все же изыскивает возможности ежегодно проводить полноценный профилактический ремонт всего основного оборудования теплоэлектроцентралей и котельных, что подтверждается высокой надежностью работы в последующие периоды эксплуатации, особенно в зимний период.
Особенности работы в зимний период
Эксплуатация оборудования в отопительный период — особая тема для разговора, остановлюсь лишь на аспектах, связанных с формированием рыночных отношений.
В первую очередь, из-за дефицита мощности в энергосистеме Украины в отопительный период резко снижается уровень частоты тока в сети. В свою очередь это приводит к частому срабатыванию систем автоматического частотного регулирования и, как следствие, отключениям потребителей. Обеспечивая надежное энергоснабжение столицы Украины, «Киевэнерго» стремится максимально удовлетворить запросы потребителей, сохранить социальную стабильность и обеспечить работу производственной сферы, применяя гибкую политику введения уставок АЧР. Практически полное исключение коммунально-бытовых потребителей из-под уставок АЧР способствует повышению стабильности функционирования инфраструктур города.
Вторым аспектом является отказ Компании от снижения температуры теплоносителя с целью экономии топлива. Практика работы энергосистем больших городов показывает порочность подобных способов, поскольку экономия топлива оказывается мнимой из-за резкого повышения расхода теплоносителя и утечек, организуемых потребителями для повышения теплосъема с отопительных приборов.
Таким образом, весь спектр приведенных направлений деятельности «Киевэнерго» показывает жизнеспособность и перспективность избранной структуры и схемы развития системы энергоснабжения Киева. Это подтверждается устойчивой работой Компании в сложных условиях развития экономических отношений и наработки опыта в Украине.