Основные факторы снижения расчетной эффективности и надежности интегрированных систем теплоэнергоснабжения

Существенные нарушения оптимальных режимов территориально-распределённых систем теплоснабжения свидетельствуют о невозможности полного соответствия подачи тепловой энергии и её потребления без сочетания централизованного и распределенного регулирования теплопотребления.

Отставание строительства тепловых сетей, своевременного ввода тепловых нагрузок промышленности и ЖКХ, завышение тепловых нагрузок потребителей, изменение состава и технологии предприятий приводило к недопустимо долгому (10−15 лет) сроку вывода турбин на проектные параметры с полной загрузкой отборов. Именно недостатки структурного развития систем теплоснабжения (нехватка пиковых агрегатов, неразвитость сетей, отставание ввода потребителей, завышение расчетных нагрузок потребителей и ориентация на строительство мощных ТЭЦ) обусловили существенное снижение расчетной эффективности теплофикационных систем.

Резкое падение промышленной нагрузки ТЭЦ, которая превышала отопительную нагрузку практически вдвое, в ряде регионов привело к тому, что суммарное теплопотребление стало определяться именно нагрузкой коммунального комплекса, с присущей ей сезонностью и иными колебаниями. Помимо климатических особенностей эта нагрузка определяется в первую очередь численностью населения.

В основе всеобъемлющего и массового кризиса систем жизнеобеспечения (тепло-, водоснабжения) станы лежит комплекс причин, в числе которых не только удорожание топлива, износ основных фондов, но и существенное изменение расчетных условий эксплуатации, графика тепловых нагрузок, функционального состава оборудования. Кроме того, существенная доля промкомплекса и сопутствующих энергоисточников, как видно из рис. 11, это около 30−35% суммарного энергопотребления, после распада СССР оказалась вне России. Значительное число мощных энергообъектов, линий электропередач, трубопроводов, энергомашиностроительных заводов оказались на территории соседних государств (Казахстана, Украины, Беларуси и др.). Соответствующие разрывы технологических связей и систем энерго-, топливоснабжения послужили дополнительным фактором ухудшения условий функционирования систем жизнеобеспечения.

Как видно из рис. 11, при уходе бывших республик СССР после 1991 г, население страны уменьшается на 45−46%, при этом если большинство населения СССР (свыше 60%) проживало с климатической зоне с ГСОП=3000−4000, то в границах современной РФ большинство населения (72%) проживает при гораздо более неблагоприятных условиях с ГСОП=4000−6000.

Если сопоставлять системные изменения общей тепловой нагрузки (и её структуры) систем теплоснабжения, необходимо обратить внимание на совместное действие нескольких факторов:

• — сокращение территории страны на 30% (а так называемой «эффективной» территории — практически вдвое);
• — соответственное сокращение численности населения на 46%;
• — резкое падение совокупной тепловой нагрузки в связи с промышленным кризисом и стагнацией;
• — падение загрузки основного турбинного оборудования ТЭЦ и показателей эффективности их работы;
• — износ основного и вспомогательного энергетического оборудования, тепловых сетей.

Помимо существенного изменения режимных характеристик всего комплекса (источники, магистральные и распределительные сети), это также существенно меняет состав и номенклатуру необходимого для покрытия измененной нагрузки оборудования, делает более значимым и актуальным использование различного рода пикового, аккумулирующего оборудования. Преобладание промышленной нагрузки ТЭЦ, превышающей отопительную нагрузку практически вдвое, во многом сглаживала сезонные пики коммунального теплопотребления городов. Резкое сокращение промышленного теплопотребления привело к переизбытку централизованных мощностей при возрастании роли именно пиковых источников и агрегатов. Проблема стоит острее именно в крупных городах с высокой долей промышленного энергопотребления, в небольших городах система легче выходит на расчетные параметры.

Концентрация потребителей, повышение степени централизации СТЭС при этом повысить степень надежности как за счет развития общей сети (и ее закольцовывания), так и путем применения распределенных утилизационных и пиковых устройств, в том числе на возобновляемых источниках энергии. В любом случае, стратегия энерготехнологического комбинирования для систем теплоэнергоснабжения и городов любого размера явно указывает на пути рационализации и совершенствования соответствующего оборудования, схемных решений, оптимизацию структуры и состава системы.