Энергоэффективность в энергетике

Основная причина низкой эффективности большинства российских электростанций — высокая степень изношенности основного генерирующего оборудования. К настоящему времени износ основных фондов достигает в среднем 60%, а по пессимистичным оценкам — 70%.

Главной целью реформы российской электроэнергетики было привлечение инвестиций для технической модернизации отрасли, потребность в которой нарастала из года в год. Механизм продаж энергоактивов позволял привлечь почти триллион рублей инвестиций, которые должны быть затрачены собственниками энергетических компаний на строительство новых мощностей. Однако основной ввод новых блоков в рамках этой инвестиционной программы планировался на 2011– 2014 годы, а массового вывода старого оборудования из эксплуатации, по мнению специалистов, в ближайшее время ожидать не следует.

Пока же энергетикам приходится работать на оборудовании, которое подавляющей частью функционирует со времен СССР. Параллельно со строительством новых мощностей изучаются пути модернизации существующего оборудования, продления его ресурса и повышения КПД. Вот некоторые из них:

Когенерация: Эксперты считают когенерацию наиболее перспективным направлением повышения энергоэффективности. В мировой практике под этим термином понимается комбинированная выработка тепла и электроэнергии в энергетических установках различного типа, включая двигатели внутреннего сгорания с утилизацией тепла и газотурбинные установки. Применение когенерации позволяет повысить коэффициент использования топлива до 80–90%, в то время как самые совершенные ПГУ ТЭС имеют в лучшем случае 58–59%.

Комбинированное производство тепловой и электрической энергии на существующих в России ТЭЦ уже сейчас позволяет ежегодно экономить свыше 35 млн тонн условного топлива (тут) в год.

Переход на парогазовый цикл: Реконструкция существующих ТЭЦ с переходом на парогазовый цикл позволяет в два, а в отдельных случаях и в три раза увеличить выработку электроэнергии на тепловом потреблении и полностью обеспечить необходимый прирост электроэнергии до 2020 года без ввода таких мощностей на ГРЭС.

При этом дополнительная экономия топлива могла бы составить еще около 20 млн тонн условного топлива в год. «К этому следует добавить, что ТЭЦ расположены рядом с потребителями. Такое расположение позволяет сократить потери при транспортировке электроэнергии приблизительно на 3%, что принесло бы еще дополнительную экономию топлива около 10 млн тут в год», — считает эксперт. Дополнительным аргументом в пользу централизованного теплоснабжения на основе ТЭЦ является более низкая стоимость тепловой энергии. Так, стоимость для населения вырабатываемого ими тепла по- лучается в 3–4 раза ниже, чем тепла от котельных.

Ниже приведены некоторые примеры энергосберегающих мероприятий для электрических сетей и пример программы развития и реконструкции целого региона. Также Вы можете ознакомиться с перечнем мероприятий по экономии электроэнергии, тепла и воды в быту.

Примеры энергосберегающих мероприятияй на электрических сетях ТЭЦ

Вот примеры экономически эффективных мероприятий, расчитанных для конкретной ТЭЦ, для которых приведенная стоимость снижения потерь электроэнергии ниже, чем значение тарифа.

К ним относятся организационные мероприятия:

• Оптимизация законов регулирования напряжения в центрах питания разомкнутых ЭС. Замена регуляторов под напряжением (РПН);

• Оптимизация мест размыкания ВЛ 6-35 кВ с двусторонним питанием;

• Отключение трансформаторов в режимах малых нагрузок на ПС с двумя и более трансформаторами;

• Выравнивание нагрузок фаз в электрических сетях 0,35 кВ;

• Перерасчет режимов компенсации в соответствии с изменением характера нагрузки. Восстановление работоспособности конденсаторных секционных батарей (БСК);

• Снижение расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций.

Мероприятия по улучшению системы учета и распределения электроэнергии:

• Замена индукционных приборов коммерческого учета на электронные. Установка дополнительных счетчиков на границах балансовой принадлежности РЭС;

• Приведение вторичных цепей учета электроэнергии в соответствие с требованиями Правил учета электроэнергии (ПУЭ). Обеспечение учета отпуска и потерь электроэнергии по ступеням напряжения. Установка дополнительных трансформаторов тока (ТТ).

Мероприятия по реконструкции и повышению надежности оборудования:

• Восстановление нормативного ресурса «тупиковых» ВЛ 110 кВ (“глубокая” реконструкция);

• Приведение параметров ВЛ 220 кВ в соответствие с установленными расчетно-климатическими условиями (частичная реконструкция: замена провода, установка дополнительных опор);

• Реконструкция перегруженных ВЛ (повышение пропускной способности) У данных мероприятий приведенная стоимость снижения потерь гораздо выше, чем средний тариф на электроэнергию, так как они требуют значительных капиталовложений, тогда как величина снижения потерь сравнительно невелика. Однако не следует забывать, что реализация данных мероприятий позволит повысить надежность и бесперебойность электроснабжения, и эффект от их реализации можно косвенно оценить по уменьшению аварийных недоотпусков энергии.

Примеры энергосберегающих мероприятияй в системах теплоснабжения

Меню «технических решений» по модернизации систем теплоснабжения очень обширно. Ниже оно дано на примере перечня мер из «Программы модернизации систем теплоснаб-жения» комплексной программы развития и модернизации жи¬лищно-коммунального комплекса целого региона, включающего 22 муниципальных образования; 126 городских и сельских поселений; более чем 200 отдельных систем теплоснабжения.

Основные мероприятия программы разбиты на пять укрупненных групп:

• Проведение предпроектных обследований объектов теплоснабжения;

• Строительство новых котельных;

• Модернизация и реконструкция котельных и ЦТП;

• Модернизация и строительство тепловых сетей;

• Внедрение ресурсосберегающих технологий.

Для максимизации эффекта программы ее реализуют в комплексе с модернизацией системы теплозащиты жилых и общественных зданий, совершенствованием их инженерных систем, мерами по утеплению квартир, оснащению их приборами учета и эффективной водоразборной арматурой.

Проведение предпроектных обследований объектов теплоснабжения и оптимизация технической структуры систем теплоснабжения должно предшествовать полномасштабной реализации программы на любой территории в целях:

• Уточнения присоединенных тепловых нагрузок;

• Анализа плотности тепловых нагрузок;

• Анализа степени избыточности располагаемой и рабочей мощности котельных с учетом необходимого резервирования, выявления резервов оптимизации уровня загрузки теплогенерирующего оборудования;

• Уточнения характеристик энергетической эффективности и возможностей снижения потерь на всех элементах системы теплоснабжения;

• Оптимизации степени централизации теплоснабжения;

• Организации работы нескольких источников на единую сеть и резервирования участков тепловых сетей для повышения степени надежности теплоснабжения;

• Организации системы быстрого реагирования на чрезвычайные ситуации в системах теплоснабжения.

Строительство новых котельных и оснащение потребителей индивидуальными котлами. Потребность определяется по результатам оптимизации технической структуры систем теплоснабжения. Строительство новых котельных реализуется в соответствии с определением присоединенной тепловой нагрузки и требований к необходимому резервированию. Тепловые схемы котельных больших СЦТ сформированы, в основном, с использованием следующих принципов:

• замена котлоагрегатов на новые, уже апробированные в практике эксплуатации образцы, имеющие улучшенные эксплуатационные характеристики;

• осуществление подбора оборудования с таким профилем, чтобы обеспечить быстрое снижение или повышение мощности в зависимости от требований потребителя, оборудованного автоматизированными системами регулирования потребления теплоты;

• оборудование котлов интегрированными системами автоматического управления тепловыми процессами;

• реконструкция систем электропитания котельных с использованием новых образцов техники с улучшенными эксплуатационными и надежностными характеристиками;

• замена капиталоемких и сложных элементов систем теплоснабжения, по которым существует доказательная база исчерпания физического ресурса;

• переход с высоковольтного электрического привода сетевых насосов и тягодутьевого оборудования на низковольтный с обеспечением последнего ЧРП, включенным в общую систему автоматического управления;

• развитие систем утилизации теплоты пара.

Тепловые схемы котельных небольших локальных СЦТ сформированы, в основном, с использованием следующих принципов, отражающих существующую уже в ХМАО практику их строительства:

• замена котлоагрегатов на новые, уже апробированные в практике эксплуатации, образцы, имеющие улучшенные эксплуатационные характеристики;

• выбор и монтаж установок химической подготовки теплоносителя (как правило, с использованием разрешенных к использованию комплексонатов или комплексонов);

• деаэрация теплоносителя, как правило, с использованием вакуумного способа деаэрирования;

• установка на котельных теплообменных аппаратов в системы отопления и горячего водоснабжения, позволяющих организовать разделение контуров циркуляции теплоносителя собственно в котельной и циркуляции теплоносителя в тепловых сетях (котельная в данном случае выполняет функции ЦТП в локальной СЦТ);

• установка на котельных автоматизированных горелочных аппаратов, позволяющих организовать оптимальное сжигание различных сортов природного газа и нефти;

• обеспечение котельных резервными источниками и аварийными запасами топлива, электроэнергии и воды;

• обеспечение котельной системами управления тепловыми процессами (АСУ ТП) с выводом основных параметров в систему диспетчеризации.

В системах теплоснабжения, где реализуется частичная или полная децентрализация, потребители оснащаются малыми газовыми или твердотопливными котлами с КПД не ниже 87-90%.

Закрытие и консервация котельных. Существующие котельные закрываются и консервируются в следующих случаях:

• в зонах с избыточными мощностями в системах теплоснабжения путем присоединения потребителей к другим источникам за счет строительства перемычек;

• в зонах, где реализуется полная децентрализация теплоснабжения с переводом потребителей на индивидуальные газовые котлы.

Совместная выработка тепловой и электрической энергии на объектах ЖКХ. Организация совместной выработки тепловой и электрической энергии может быть осуществлена:

• на котельных:
  • использование располагаемого перепада давления пара на паровых котельных для выработки электроэнергии, достаточной для покрытия собственных нужд;
  • газотурбинные надстройки в газовых котельных с целью выработки электроэнергии на базе теплового потребления;
  • газопоршневые аппараты для выработки электроэнергии и теплоты для собственных нужд, а также

• на ДЭС и за счет строительства мини-ТЭЦ как на газе, так и на биомассе на объектах ЖКХ.

Модернизация котельных. Для различных объектов предлагается целый комплекс мероприятий по замене оборудования и модернизации котельных:

• Топливоподготовка и топливоподача:
  • установка систем автоматизированного регулирования газопотребления;
  • реконструкция систем подачи нефти с использованием устройств для приготовления тонкодисперсионной водонефтяной эмульсии;
  • унификация твердого топлива (уголь, торф, биомасса) за счет его гранулирования и гомогенизации;
  • замена и теплоизоляция топливных емкостей;
  • организация контейнерной доставки твердого топлива потребителям;
  • внедрение входного контроля качества и количества топлива, принятого от поставщика;
  • реконструкция систем хранения и подачи топлива с установкой высокопроизводительного и надежного оборудования для переработки топлива и его транспорта по производственным участкам котельной;
  • замена топок с ручной подачей твердого топлива на топки с автоматизированными забрасывателями;
  • автоматизация управления системами подготовки, транспорта, хранения, подачи и сжигания топлива;
  • восстановление или организация систем возврата уноса и приготовления топлива и другими мероприятиями;

• Оснащение котельных приборами учета и автоматики:
  • установка систем автоматического контроля работы котельных с единого диспетчерского пульта;
  • установка коммерческих приборов учета расхода топлива;
  • установка приборов учета расхода теплоты на выходе из котельной;
  • установка приборов расхода воды;
  • установка контрольно-измерительных приборов для управления качеством и количеством выработанного тепла и качеством теплоносителя;

• Совершенствование системы подготовки теплоносителя (водоподготовка):
  • модернизация систем подготовки теплоносителя;
  • комплексонная обработка сетевой воды;
  • установка станций обезжелезивания;
  • автоматизация управления системами подготовки теплоносителя;
  • разделение контуров котловой и сетевой воды (там, где невозможно за короткие сроки обеспечить сохранение качества теплоносителя в каждом из элементов систем теплоснабжения);

• Замена котлов:
  • первоочередная замена всех самодельных котлов и котлов устаревших моделей (типа НР, «Энергия» и т.п.);
  • замена отработавших свой ресурс газовых котлов, в том числе на более замена или реконструкция угольных котлов без изменения технологической схемы сжигания топлива в топках слоевого горения с повышением КПД котлов до 75-80%;
  • замена котлов на древесине и угле с ручной загрузкой на автоматизированные котлы пиролитического горения или кипящего слоя с загрузкой топлива не чаще 1 раза в сутки;
  • реконструкция котлов с использованием технологической схемы сжигания топлива в топках кипящего слоя;
  • замена конвективных частей котлов;
  • замена кожухотрубных теплообменников на пластинчатые;
  • организация утилизации теплоты уходящих газов в контактных теплообменниках;

• Замена горелок и оптимизация режимов горения топлива:
  • для газовых и жидкотопливных котлов: замена горелочных устройств с применением пневматических распыливающих устройств типа РВСС (распылитель со встречносмещенными струями), позволяющих на 5-10% повысить КПД котлоагрегата, снизить температуру подогрева мазута (нефти) и значительно снизить выбросы оксидов азота. При этом решается проблема сжигания топлива с малыми избытками воздуха 3-10% при регулировании в широких пределах теплопроизводительности (10-120%);
  • установка горелок для сжигания водонефтяной эмульсии;
  • замена емкостей для хранения жидкого топлива;
  • изменение схемы забора дутьевого воздуха;
  • оптимизация режимов горения топлива за счет регулярной наладки котлов и внедрения газоаналитических систем;
  • снижение расхода тепла на собственные нужды;
  • контроль и автоматизация режимов работы основного и вспомогательного оборудования котельной;
  • ремонт дымовых труб котельных;

• Модернизация приводов и регулируемый электропривод:
  • на приводах вентиляторов;
  • на приводах питательных и сетевых насосов;
  • на приводах дымососов.

Изменение методов центрального регулирования отпуска теплоты. Этот комплекс мер включает:

• Перевод котельных и тепловых сетей на повышенный температурный график;

• Переход от качественного метода центрального регулирования отпуска теплоты к качественно-количественному и количественному.

Модернизация присоединения потребителей к тепловым сетям. Этот комплекс мероприятий включает:

• перевод систем теплоснабжения с непосредственным разбором теплоносителя на цели горячего водоснабжения из систем отопления (т.н. «открытые» системы) на системы с независимым присоединением горячего водоснабжения;

• переход от зависимого присоединения систем отопления абонентов к независимым;

• модернизацию ЦТП в зонах с высокой плотностью тепловой нагрузки потребителей;

• ликвидацию ЦТП в зонах с низкой тепловой нагрузкой и переход к автоматизированным ИТП;

• автоматизацию станций смешения и станций (подстанций) повышения давления теплоносителя;

• использование на источниках, ЦТП, ИТП и других элементах систем теплоснабжения ЧРП для эффективного регулирования отпуска теплоты потребителям.

Строительство и модернизация ЦТП, ИТП и ПНС. На ЦТП предполагается реализовать следующий комплекс мероприятий:

• автоматизация системы управления и телемеханизация ЦТП;

• замена теплообменного, контрольно-регулирующего и насосного оборудования;

• установка регулируемого привода.

Строительство и модернизация тепловых сетей. Мероприятия по модернизации тепловых сетей включают:

• регулярную гидравлическую наладку тепловых сетей;

• гидропневматическую промывку тепловых сетей;

• внедрение программно-информационных комплексов обеспечения функциониро-вания тепловых сетей;

• установку приборов учета на границах раздела зон эксплуатационной ответственности;

• замену аварийной секционирующей арматуры;

• подробную превентивную диагностику трубопроводов с заменой участков неподвижных опор;

• реконструкцию и строительство тепловых камер;

• перекладку тепловых сетей с навесной изоляцией на тепловые сети с применением предызолированных труб;

• перекладку трубопроводов с использованием технологии монтажа труб (сварка) с внутренней изоляцией сварного шва стеклоэмалевым покрытием, представляю¬щим собой композицию на основе силикатов;

• внедрение информационно-расчетных комплексов для диспетчеризации и управления теплопотреблением.

В той или иной мере мероприятия из этого перечня реализовывались в каждой из более чем 60 программ модернизации для региональных и муниципальных систем теплоснабжения. Простой срок окупаемости программы оценен в 6 лет. Только экономия электроэнергии в системах теплоснабжения по этой программе оценена в 88 млн. кВт-ч, а экономия пиковой электрической мощности может быть оценена в 45-50 МВт.