О роли теплофикации в секторе централизованного теплоснабжения в России

Теплофикация в России в историческом разрезе. Под термином “теплофикация” в бывшем

СССР и в России было принято понимать централизованное теплоснабжение, базирующееся на совместном (комбинированном) производстве электрической и тепловой энергии на тепловых электростанциях. Именно в комбинированном способе производства тепловой энергии совместно с электрической энергией заключается отличие теплофикации от централизованного теплоснабжения (ЦТ) как способа удовлетворения нужд многочисленных коммунально-бытовых и (или) промышленных потребителей тепловой энергии от одного (нескольких) источников тепла.

Из сказанного следует, что под термином “теплофикация” следует понимать объединение двух энерготехнологий: централизованного теплоснабжения (ЦТ) и совместного (комбинированного) производства электрической и тепловой энергии на ТЭС в одну комплексную энерготехнологию.

Соответственно по аналогии с широко используемыми в специальной литературе по энергетике фонетически близких терминов “электрификация” и “газификация”, термины “теплофикация” и “уровень теплофикации” могут быть определены следующим образом.

Теплофикация – это внедрение в промышленность и быт тепловой энергии, произведенной на тепловых электростанциях в комбинированном цикле, а доля тепловой энергии, произведенной в комбинированном цикле на тепловых электростанциях, в общем объеме производства тепловой энергии на определенной территории есть уровень теплофикации (в городе, регионе, в стране в целом).

Теплофикация как энерготехнология возникла в конце XIX – начале XX столетия в результате бурного развития промышленного производства, которое требовало все больше и больше энергии (механической, электрической, тепловой и др.). Спрос на энергию в то время удовлетворялся во многом за счет использования паровых машин и других тепловых двигателей, в которых согласно второму закону термодинамики для получения работы часть теплоты, отработавшей в цикле, необходимо сбрасывать в окружающую среду.

Вполне логично возникал вопрос, нельзя ли отработавшую в тепловых двигателях теплоту полезно использовать в других технологических процессах, а позже – для отопления и горячего во-

доснабжения промышленных и гражданских зданий? Для этого требовалась техническая система, с помощью которой можно было бы отработавшую в тепловых двигателях теплоту передавать другим теплоиспользующим установкам, а не бесполезно сбрасывать ее (теплоту) в окружающую среду. Это давало весьма ощутимую экономию топлива, используемого для технологических и отопительных нужд. Так была востребована идея централизованного теплоснабжения, возникновение которой относится к 80-м годам ХIХ столетия.

Первая установка (система) централизованного теплоснабжения (ЦТ) была сооружена в 1877 г. в г. Локпорте в США. Однако в течение длительного периода ЦТ не связывалось с комбинированным производством электрической и тепловой энергии. Первые системы с комбинированной выработкой электрической и тепловой энергии были введены в эксплуатацию в Европе: в 1903 г. в Санкт-Петербурге (Россия) и в 1908 г. в Дрездене (Германия).

Âсоветской России создание первой теплофикационной системы связано с вводом в эксплуатацию 25 ноября 1924 г. в Ленинграде теплопровода общего пользования протяженностью всего 600 м от Ленинградской государственной электростанции

¹3 (ЛГЭС-3, ныне ТЭЦ им. Гинтера АО Ленэнерго) до дома ¹ 96 по набережной р. Фонтанки.

Âдальнейшем теплофикационные системы стали создаваться и в других городах России. В Москве инициатором создания и развития теплофикации был Всесоюзный теплотехнический институт (ВТИ). В 1928 г. в Москве был построен теплопровод общего пользования от ТЭЦ ВТИ до завода “Динамо”, а затем и до других потребителей, которые стали использовать теплоту отработавшего пара экспериментальной ТЭЦ ВТИ. Пример Ленинграда и Москвы явился хорошим стимулом для создания крупных теплофикационных систем в Ростове-на-Дону, Ярославле, Иванове, Самаре, Казани и многих других городах России и б.

СССР (Харькове, Киеве, Минске и др.).

Ввод в эксплуатацию теплофикационных систем позволил обеспечить существенную экономию топлива на нужды энергоснабжения народного хозяйства молодого государства и, что весьма важно, – вовлечь в топливный баланс городов и регионов местные виды топлива в условиях жесточайшего дефицита энергетического топлива в новой России.

Не менее важное значение в развитии теплофикации в СССР имел тот факт, что, решая задачи повышения эффективности энергоснабжения и рационализации топливно-энергетического баланса, внедрение теплофикации одновременно повышало культуру городского быта, условий труда, каче- ственные характеристики технологических процессов, сокращало число мелких неэффективных котельных и персонала, занятого на их эксплуатации, решало одновременно градостроительные проблемы.

Теплофикация стала важной составной частью плана электрификации России (плана ГОЭЛРО, который по сути был первым государственным планом развития народного хозяйства страны). Выступая на первом Всесоюзном съезде по проблемам теплофикации, руководитель комиссии, разрабатывавшей план ГОЭЛРО, академик Г. М. Кржижановский справедливо отмечал: “Нельзя отделять электрификацию от теплофикации. Это два великих крыла, у которых каждому свое, которые объединяются в одном общем учении об энергификации, являющейся основной строительной базой всего нашего народно-хозяйственного плана”. При этом отмечалась важность развития принципов энерготехнологического комбинирования в промышленности на принципах синергии, т.е. совместных действий, когда поведение разных подсистем (в рассматриваемом случае – электроэнергетической и теплоэнергетической) становится взаимно согласованным, в результате чего увели- чивается степень их упорядоченности и возрастает их эффективность в целом.

В результате управляемого государством развития народного хозяйства электроэнергетика в России оказалась теснейшим образом связанной с централизованным теплоснабжением. Сегодня на ТЭС страны производится около 70% электриче- ской и почти 25% тепловой энергии, используемой в народном хозяйстве. При этом практически третья часть (32%) электроэнергии, производимой всеми ТЭС, вырабатывается в теплофикационном цикле, что обеспечивает экономию первичного топлива в стране в размере 20 – 25% в сравнении с вариантом раздельного производства обоих видов энергии на конденсационных ТЭС и в котельных.

Эффективность работы ТЭС (ТЭЦ общего пользования и ряда федеральных ТЭС – ГРЭС с большими объемами отпуска тепла) во многом зависит от эффективности функционирования систем централизованного теплоснабжения, в составе которых работают эти ТЭС.

Кроме указанных ТЭЦ и ГРЭС в городах работает много промышленных ТЭЦ и котельных, которые входят в состав промышленных предприятий и снабжают их тепловой (прежде всего) и электрической энергией, а также прилегающие жилые районы, где проживают работники указанных предприятий.

Индивидуальные котельные, встроенные в отапливаемые здания или пристроенные к ним, обычно являются собственностью тех хозяйствующих субъектов, которым принадлежат указанные здания. Кроме таких котельных в последнее время в России появились индивидуальные котельные, которые монтируются на крышах зданий (крышные котельные).

Баланс тепловой энергии России на 2000 – 2020 гг. приведен в òàáë. 1.

Крупные теплофикационные системы на базе ТЭЦ общего пользования построены и работают в основном в крупных городах с расчетной тепловой нагрузкой (спросом на тепловую мощность) более 500 Гкал/ч [580 МВт (тепловых)]. Их доля в суммарной тепловой мощности всех источников тепла составляет около 70% (òàáë. 2).

Системы централизованного теплоснабжения в России обеспечивают теплоснабжение около 75% всех потребителей тепла, включая сельские населенные пункты. При этом около 35% потребности в тепловой энергии обеспечивают теплофикационные системы, т.е. системы, в которых источниками тепла служат ТЭЦ различной мощности.

В общей сложности крупными теплофикационными системами России вырабатывается около 1,5 млн. Гкал в год, из них 47,5% на твердом топливе, 40,7% на газе и 11,8% на жидком топливе.

По данным Госстроя РФ около 600 млн. Гкал тепловой энергии ежегодно производят 68 тыс. коммунальных котельных. И, чем крупнее город, тем, как правило, мощнее и системы централизованного теплоснабжения. В большинстве крупных городов (более 100 тыс. чел.) централизованным теплоснабжением обеспечено до 70 – 95% жилого фонда. Объемы производства тепловой энергии имеют тенденцию к росту на 2,5 – 3,0% в год в основном за счет жилых и общественных зданий. Однако накопившиеся за многие годы проблемы в теплоснабжении отрицательно сказываются на нормальном функционировании не только жилищ- но-коммунального комплекса, но и ТЭК страны. Поэтому решение этих проблем и проводимая в настоящее время реформа ЖКХ должны быть организационно и экономически взаимосвязаны с реформированием РАО “ЕЭС России”.

Анализ показывает, что около 50% объектов коммунального теплоснабжения и инженерных сетей требуют замены, а не менее 15% находятся в аварийном состоянии. На каждые 100 км тепловых сетей ежегодно регистрируется в среднем 70 повреждений. Потери в тепловых сетях достигают 30%. При этом следует отметить, что громадные резервы экономии ТЭР сосредоточены у потребителей и в муниципальных инженерных сетях (25 – 60% по теплу и 15 – 25% по электрической энергии). Все это отрицательно сказывается на экономике и ЖКХ, и электроэнергетики.

Причин такого состояния систем коммунального теплоснабжения много. Это и дефицит фи-

РАО “ЕЭС России” являются крупнейшими в стране производителями электрической и тепловой энергии. В рамках АО-энерго функционируют в основном ТЭЦ общего пользования, которые производят примерно 30% полезного отпуска электрической энергии ее общего объема производства в стране, что превышает объемы производства электроэнергии на тепловых электростанциях федерального уровня. При этом ТЭЦ обеспечивают поставки тепловой энергии в системы ЦТ более чем в 150 населенных пунктах Российской Федерации, вырабатывая примерно третью часть тепловой энергии, производимой всеми источниками в стране. Вследствие этого АО-энерго являются крупнейшими потребителями органического топлива.

Таким образом, сектор энергетики, представленный ТЭЦ АО-энерго, является важнейшей социально и политически ориентированной компонентой энергетического комплекса страны. А это означает, что этот сектор всегда будет находиться под контролем государства, который может и осуществляется как со стороны РАО “ЕЭС России”, так и со стороны органов государственного управления (Минэнерго РФ) в диапазоне от “минимум РАО ЕЭС плюс большая доля Минэнерго” (аналог – нефтяная промышленность) до “большая доля РАО ЕЭС плюс минимум Минэнерго” (аналог – газовая промышленность).

В любом случае и сегодня, и после вывода всех электростанций (в том числе ТЭЦ) в конкурентный сектор будет востребована координация действий самостоятельных субъектов рынка электроэнергии на федеральном и региональном уровнях.

Для ТЭЦ в составе АО-энерго как участников энергетических рынков положение осложняется тем, что их экономически эффективная работа на рынках электроэнергии не может быть обеспечена без успешной работы ТЭЦ на местных тепловых рынках, которые сегодня регулируются зачастую в ущерб бизнесу ТЭЦ АО-энерго (перекрестное субсидирование населения промышленностью, неадекватное рыночной экономике регулирование тарифов на электрическую и тепловую энергию, вырабатываемую на ТЭЦ, когда искусственно субсидируется один вид энергии другим и др.).

В секторе ЦТ, включая и системы, получающие тепловую энергию от ТЭЦ АО-энерго, за последние годы накопилось множество проблем. В новых экономических условиях на рынках тепла ТЭЦ оказались незащищенными. Здесь следует говорить о рынках тепла в широком смысле этого слова, т.е. о конкуренции различных способов удовлетворения потребностей в тепловой энергии не только за счет горячей воды и пара, передаваемых от ТЭЦ или крупных котельных, но и за счет других энергоносителей, включая газ и электриче- скую энергию. С этой точки зрения ЦТ не является естественной монополией, а становится таковой лишь при условии административного запрета на использование потребителями индивидуальных

котельных на газе (легком жидком топливе), электротеплогенераторов, тепловых насосов и др. При критически низких ценах на природный газ, отсутствии требований по платежам за вредные выбросы от мелких котельных и индивидуальных теплогенераторов, при весьма агрессивной рекламе зарубежных производителей индивидуальных котлов и мини-котельных появился повод для обсуждения вопроса, нужны ли в России ТЭЦ общего пользования в принципе.

Основными проблемами в области ЦТ (и теплофикации в частности) в России в настоящее время следует назвать целый комплекс.

1. Крайне высокий износ тепловых сетей и в меньшей мере – оборудования источников тепла (ТЭЦ, районных и квартальных котельных).

В период понижения температур наружного воздуха до уровня расчетных (наиболее холодных) температур, которые в России могут достигать минус 30 – 40°С, а в районах Крайнего Севера до минус 50°С, необходимо нагревать сетевую воду до 100 – 130°С и более. При этом физически изношенные (прокорродировавшие) трубопроводы тепловых сетей не выдерживают нагрузок и в результате приходится отключать поврежденные участки тепловых сетей с прекращением подачи теплоносителя, т.е. прекращать теплоснабжение зданий, присоединенных к указанному участку сети. В дальнейшем события развиваются по следующему сценарию:

здания выстывают, температура в помещениях падает, население начинает массово включать различные электронагревательные приборы, а в домах, обеспеченных газом, включают также газовые плиты на обогрев квартир;

растут электрические и газовые нагрузки и происходит перегрузка этих сетей, срабатывают средства автоматической защиты в электрических и газовых сетях и здания полностью лишаются энергоснабжения, останавливаются насосы для подачи воды, лифты, исчезает освещение и др.;

рост электрических нагрузок усугубляет ситуацию в сетях внешнего электроснабжения и на тепловых электростанциях;

к моменту окончания поиска поврежденного участка тепловой сети и его аварийного ремонта (примерно в течение суток) практически парализуется нормальная жизнедеятельность людей, возникают массовые заболевания населения и др.

2.Высокая степень износа теплогенерирующих установок (ТЭЦ и котельных общего пользования) является другой потенциальной причиной срывов в теплоснабжении. И хотя вероятность одновременного выхода из строя сразу всех котлов, питательных, сетевых и подпиточных насосов невелика, а при сохранении циркуляции в сети (даже без нагрева сетевой воды) система теплоснабжения продолжает функционировать при существенно пониженных тепловых режимах (за счет использования аккумулирующей способности системы теплоснабжения, включая отапливаемые здания), недооценивать этот фактор нельзя.

3.Высокий уровень повреждаемости тепловых сетей и потерь тепловой энергии в тепловых сетях (в настоящее время потери достигают 30%, из них 5 – 10% в магистральных сетях большого диаметра, а остальное – в распределительных сетях малого диаметра) является одной из главных причин, которая выдвигается оппонентами ЦТ как довод в пользу децентрализации теплоснабжения: нет тепловых сетей и нет проблем, связанных с их неудовлетворительным состоянием. При децентрализации повышается не только надежность теплоснабжения вследствие более высокого уровня надежности газовых и электрических сетей, питающих эти источники тепла малой мощности, но и управляемость теплопотреблением, что способствует более эффективному использованию топлив- но-энергетических ресурсов.

4.В то же время отказ от централизации теплоснабжения означает отказ от теплофикации, т.е. от полезного использования для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, а также для технологических нужд теплоты, отработавшей при выработке электроэнергии на ТЭС конденсационного типа, которая сбрасывается в окружающую среду (в атмосферу, в реки, водоемы). В результате суммарное количество топлива, сжигаемого на ТЭС и в котельных, увеличивается в среднем на 20%, что приводит к росту топливных затрат и соответственно к росту тарифов на производство (без передачи) электрической и тепловой энергии.

5.Возникает дилемма: при теплофикации можно получить более низкие тарифы на производство электрической и тепловой энергии в сравнении с тарифами ТЭС и котельных, но с учетом передачи энергии по тепловым сетям конечные тарифы могут оказаться не выше, чем в варианте децентрализованного теплоснабжения (из-за отсутствия проблем с тепловыми сетями), с другой стороны, конечные тарифы для потребителей, использующих индивидуальные мелкие котельные, могут оказаться выше, чем при ЦТ, так как удельная стоимость единицы мощности индивидуальных котельных существенно (в несколько раз) больше удельной стоимости теплогенерирующих установок на ТЭЦ. Кроме того, мелкие котельные могут работать только на природном газе или на светлых сортах жидкого топлива, так как использование

угля в котельных, расположенных в жилой застройке, весьма проблематично.

Кроме этого следует учитывать, что рано или поздно будет устранен перекос цен на газ, уголь и другие виды топлива: газ не может стоить меньше угля.

Какой способ теплоснабжения предпочтителен? Что принять в качестве базового варианта? Однозначного ответа нет. В каждом конкретном городе и даже на конкретном объекте необходимо выполнять расчеты, которые должны быть доступны потенциальным потребителям тепловой энергии. Такими потребителями в городах с многоэтажной застройкой могут быть лишь юридиче- ские лица, действующие от имени физических лиц – собственников квартир или квартиросъемщиков. Либо это должна быть муниципальная власть, отвечающая за теплоснабжение своей территории.

Физическое лицо может быть потребителем только в случае, если оно является собственником отапливаемого здания (индивидуального дома, коттеджа и др.).

6. При решении вопроса, какой способ теплоснабжения выбрать, одной из ключевых проблем станет проблема стоимости первичных энергоресурсов.

При дерегулируемом рынке тепловой энергии у потребителя есть выбор: он может покупать органические виды топлива (газ, светлые нефтепродукты, уголь) и электроэнергию и с их помощью нагревать холодную воду для санитарных нужд, создавать тепловой комфорт в отапливаемых помещениях, обеспечивать технологические процессы, требующие тепловой энергии, и др.

Одним из наиболее распространенных и привычных способов теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий в городах является покупка на ТЭЦ энергоресурса в виде горя- чей воды или пара, отработавших при выработке электроэнергии, который является побочным продуктом или отходом производства высококачественной электрической энергии на ТЭС.

Такой же ресурс (горячая вода и пар) может быть куплен и у крупной промышленной, районной или квартальной котельной, работающей в системе ЦТ. Однако необходимо учитывать следующее: в крупной котельной используется полноценный первичный энергоресурс в виде органического топлива (природного газа, жидкого топлива, угля). Поэтому цена полученной при сжигании топлива в котельной тепловой энергии не может быть ниже стоимости топлива в энергетическом эквиваленте (при 100%-ном КПД котла): при цене газа 30 дол. США (855 руб.) за 1000 м3 газа с теплотворной способностью 8000 ккал/м3 1 Гкал будет стоить 3,75 дол. США (106,9 руб.), а 1 МВт ч тепловой энергии – 3,22 дол. США (91,9 руб.) соответственно; при цене 1 т мазута 120 дол. США (3420 руб.) 1 Гкал мазута с теплотворной способностью 9200 ккал/кг будет стоить 13,04 дол. США

(371,7 руб.), а 1 МВт ч тепловой энергии –

11,52 äîë. ÑØÀ (328,4 ðóá.).

Для ТЭЦ с оборудованием на начальные параметры пара не ниже 13 МПа эти цены могут быть ниже за счет синергетического эффекта, когда цена на электроэнергию не будет занижаться при регулировании. Естественно, такая ТЭЦ должна быть в хорошем техническом состоянии и, что очень важно, должна быть максимально (по номиналу) загружена по теплу. Последнее может быть достигнуто лишь при тесном взаимодействии АОэнерго с промышленностью и местными муниципальными органами власти.

Результаты профессиональных обсуждений указанной проблемы в течение последних 4 – 5 лет показали, что эйфория по поводу высокой эффективности индивидуального теплоснабжения многоэтажных зданий в городах с высокой плотностью тепловых нагрузок, где работают ТЭЦ общего пользования, уже проходит, а в среднесроч- ном, не говоря уже о долгосрочном плане, экономически эффективной альтернативы действующим и новым с суперсовременным оборудованием (типа ПГУ-450 Северно-Западной ТЭЦ Ленэнерго) ТЭЦ общего пользования по большому счету нет. Тем более это относится к ТЭЦ малой и средней мощности, обслуживающим своих владельцев. Подтверждением этого тезиса служит опыт стран Западной и Центральной Европы. Здесь не обсуждаются преимущества ТЭЦ, связанные с Киотским протоколом, в случае его подписания Россией.

В связи с изложенным вполне очевидной становится необходимость координации сектора электроэнергетики с жилищно-коммунальным и промышленным секторами экономики. Необходимо давать ясные для бизнеса ответы на вопросы, как скоординировать реформы в электроэнергетике с реформами в жилищно-коммунальном секторе. Надо ли говорить о реформе электроэнергетики с учетом реформ в ЖКХ или наоборот – о реформах в ЖКХ с учетом реформ в электроэнергетике. По всей вероятности для электроэнергетики – это реформы в электроэнергетике с учетом реформ в ЖКХ, а для ЖКХ – наоборот.

Сегодня появились первые результаты осознания важности работы АО-энерго с тепловыми потребителями. Создание ОАО “Российские коммунальные системы” (РКС) (где один из главных акционеров РАО “ЕЭС России”) явилось ответом на вызовы коммунальной энергетики, но пока рано говорить о результатах.

Вероятно не требует пояснений тезис о том, что эффективно реформировать АО-энерго без привлечения местных органов власти и их энергоструктур будет невозможно. В то же время следует отметить, что властные структуры на местах неоднозначно принимают ОАО РКС, рассматривая их как инструменты поглощения коммунальной энергетики.

В настоящее время идет подготовка проекта закона “О теплоснабжении”, в разработке которого принимают участие и специалисты РАО “ЕЭС России”. При этом давление на разработчиков проекта закона со стороны представителей коммунальной энергетики достаточно ощутимо. В складывающейся ситуации РАО “ЕЭС России” целесообразно взять на себя решение комплекса вопросов по реформированию АО-энерго с учетом интересов территорий и коммунальной энергетики вместо того, чтобы уходить от возникающих проблем. Снижение роли РАО “ЕЭС России” в этом процессе будет означать потерю управляемости бизнеса со стороны энергохолдинга, увеличение административного давления со стороны Минэнерго, Федеральной службы тарифов (ФСТ), Министерства экономического развития и торговли (МЭРТ) и др. В то же время ответственность за надежное энергоснабжение страны сохранится за РАО “ЕЭС России”, где главным акционером является государство, причем эта ответственность будет тем или иным способом распространяться и на сферу теплоснабжения в городах, где уже работают ТЭЦ АО-энерго.

Проводимые в РАО “ЕЭС России” работы по реальному реформированию АО-энерго показывают, насколько сложны проблемы, связанные с сектором теплоснабжения, и как они могут отрицательно отразиться на работе электроэнергетического комплекса страны в целом.

Анализ состояния теплофикации в РАО “ЕЭС России” показал, что в рамках АО-энерго работают около 20 нерентабельных ТЭЦ. Причины их нерентабельности: потеря тепловых потребителей, физический износ, низкие начальные параметры пара, моральное старение и др. Привлече- ние инвесторов на эти ТЭЦ так же, как ставка на их продажу, нереально. То же относится к тепловым сетям, которые имеют нескольких владельцев.

Для решения отмеченных проблем потребуются совместные усилия бизнес-структур и государства. Необходимо также создание на федеральном уровне оргструктур (например, ассоциаций, корпораций или холдинга ТЭЦ и тепловых сетей), которые бы способствовали нормальному вхождению в свободный рынок ТЭЦ и связанных с ними теплосетевых и электросетевых активов реформируемых АО-энерго, а также координировали бы их деятельность с ОАО РКС, а через последнего – с коммунальной энергетикой.

Из сказанного следует, что основным направлением в реформировании существующего РАО “ЕЭС России”, с точки зрения эффективного управления процессами реформирования АОэнерго, должна стать не минимизация участия РАО “ЕЭС России” в этой деятельности, а наоборот – усиление этой составляющей.