Потенциал коммунальной теплоэнергетики

Структура энергопотребления для СЗФО [3] приведена в таблицах 1 и 2 (сравнение осуществлено с переводом различного вида энергии в кВт. ч).

В целом по СЗФО количество вырабатываемого тепла относится к количеству вырабатываемой электроэнергии как 2,3 к 1. При том, что средний коэффициент использования установленной тепловой мощности меньше такового для электрической мощности, соответствующее отношение установленных тепловой и электрической мощностей можно оценить как 4 к 1. Но при использовании ГТУ или ГПА характерное отношение тепловой мощности к электрической мощности когенерационной установки составляет примерно от 1,2 до 2,5. Таким образом, учитывая возможность аккумуляции энергии для выравнивания неравномерностей ее потребления, становится ясно, что по крайней мере в отопительный сезон конденсационная выработка может быть практически исключена.

На объектах ЖКХ при соотношении потребляемой тепловой энергии к электрической как 88% к 12% (табл. 2), вся необходимая жилищно-коммунальному хозяйству электроэнергия может вырабатываться на тепловом потреблении.

При существующей структуре тарифов наиболее выгодной тепловой нагрузкой для производства электроэнергии на коммунальных котельных, нагрузкой, позволяющей круглогодично загружать созданные когенерационные мощности и добиваться наибольшей эффективности капитальных вложений, является нагрузка ГВС. В связи с этим коммунальные предприятия должны добиваться полного прекращения прямого сжигания газа для нагрева воды горячего водоснабжения, во всяком случае, начиная с определенных мощностей источников. (Важно и то, что если отопительная нагрузка в перспективе должна быть значительно сокращена в результате выполнения мероприятий по энергосбережению, то нагрузки горячего водоснабжения это коснется существенно в меньшей степени.) топливо когенерационный котельная теплоэлектростанция Оценим количество электроэнергии, которое может быть выработано на базе нагрузки ГВС. Если характерное для многих коммунальных котельных СЗФО количество тепла на нужды ГВС составляет 40% общей годовой выработки, то при соотношении тепловой мощности когенерационной установки к электрической 2 к 1 можно ориентировочно считать, что на нагрузке ГВС в год можно выработать количество электроэнергии, равное 20% существующей годовой тепловой выработки. Сравнивая с данными, приведенными в табл. 2, можно видеть, что это количество превышает необходимое внутри ЖКХ, т. е. ЖКХ должно стать «донором» электроэнергии для производственного потребления.

Если принять, что коэффициент использования топлива (КИТ) когенерационной установки равен 80%, а КИТ котельной — 90%, то попутная выработка электроэнергии в указанном количестве увеличит расход топлива на котельной не более чем на 28%.

Если же доля нагрузки ГВС в мощности котельной составляет около 18%, доля электрогенерирующей мощности от общей мощности существующей котельной составит 9%. Это приведет к необходимости увеличения мощности системы топливоснабжения примерно на 12%.

В предположении, что соотношение цен на электроэнергию и «газовое» тепло останется примерно на уровне 3 к 1, доходы котельной мини-ТЭЦ от продажи электроэнергии в объеме, соответствующем утилизации тепла только на нужды ГВС, составят ориентировочно 60% существующих доходов от продажи тепла. Если когенерационные мощности по тепловой энергии будут соответствовать нагрузке ГВС и минимальной отопительной нагрузке (впрочем, как и при сокращении отопительно-вентиляционной нагрузки в результате мероприятий по энергосбережению), доходы от продажи электроэнергии превысят доходы от продажи тепла. В результате, собственная выработка и продажа электроэнергии может не только увеличить энергонезависимость жилищно-коммунального хозяйства, но и обеспечить финансовые средства для реконструкции всех звеньев системы теплоснабжения [4].

О необходимости уничтожения крупных газовых отопительных котельных «как класса» в результате преобразования их в мини-ТЭЦ говорилось уже во множестве публикаций (см., например, [4] и [5]). Системы централизованного теплоснабжения от котельных и вся сопутствующая инженерная инфраструктура представляют собой ценнейший актив для развития когенерации. Для мини-ТЭЦ, которые могут создаваться на базе муниципальных котельных, уже обеспечен доступ к широкой сети потребителей тепла. Именно поэтому раскрытие «теплофикационного ресурса» муниципального теплоснабжения представляется инвестиционно привлекательным. Что же касается низкой «тепловой» эффективности централизованных систем теплоснабжения по сравнению с локальными газовыми теплогенераторами, то не будет преувеличением утверждать, что судьба самого принципа централизованного теплоснабжения в значительной степени зависит от того, будут ли централизованные котельные реконструированы в мини-ТЭЦ. В результате неизбежной конкуренции с газоснабжающими компаниями, которые будут стремиться повысить рентабельность своего бизнеса путем оказания конечной услуги (локального теплоснабжения), принцип централизации теплоснабжения в газифицированных городах будет конкурентоспособен только для когенерационных источников (исключение составляют города с очень высокой плотностью тепловых нагрузок, когда на первый план выходят экологические задачи, решить которые можно только при высокой степени централизации сжигания топлива [6]).

Как можно будет увидеть из приведенных ниже результатов расчетов, для российских условий при существующих монопольных тарифах на электрическую энергию капитальные затраты на локальные системы ее распределенного производства по комбинированному циклу будут окупаться довольно быстро. При этом можно утверждать, что в течение достаточно продолжительного периода происходящий и прогнозируемый рост цен на природный газ не приведет к столь существенному изменению соотношения цен на топливо и электроэнергию для конечного потребителя, что локальная когенерация на газовом топливе станет для него невыгодна.