книги из ГПНТБ / Фурман И.Я. Регулирование неравномерности газопотребления

снижается. Поэтому в качестве буферных электростанций в основном используются крупные КЭС, летний провал графика топливопотребления которых невелик. К тому же эти станции, как правило, расположены вне города.

Говоря об использовании буферных электростанций для регули­ рования, необходимо уточнить значение этого термина, так как до сих пор нет единообразия в его понимании. Дело в том, что элек­ трические станции, использующие кроме газа и другие виды топлива,

на угле либо мазуте. Примером такой станции может служить Али-

переходя летом на сжигание газа. Как правило, это расширяемые электростанции, у которых различные очереди запроектированы на свой вид топлива. (Кроме того, на этих станциях могут быть установлены газомазутные водогрейные котлы.) Примером таких станций, осуществляющих частичное регулирование, являются Верхне-Тагильская ГРЭС, Саратовская ТЭЦ-2 и др.;

3) есть электростанции, которые переходят в зимнее время в пол­ ном объеме с газа на другие виды топлива. По своим техническим возможностям такие станции приспособлены для сжигания под всеми своими котлами как газа, так и твердого либо жидкого топлива. В указанном выше режиме работают Тольяттинская ТЭЦ, Змиевская и Верхне-Тагильская ГРЭС и др;

4) наконец, имеются электрические станции, которые работают всеми котлоагрегатами либо их частью в течение почти всего года на газе, а на твердом либо жидком топливе — лишь в течение корот­ ких отрезков времени (в периоды резкого повышения расхода газа на отопительные нужды).

На наш взгляд, к категории буферных следует отнести станции второй и третьей групп, т. е. те станции, которые полностью либо

Кроме электрических станций в качестве буферных могут высту­ пать и другие категории потребителей. В частности, в определенной степени регулируют неравномерность газопотребления предприятия пищевой промышленности с сезонным циклом производства (кон­ сервные, сахарные заводы). В Средней Азии летний провал графика потребления газа несколько заполняется за счет его использования для сушки хлопка. Имеются интересные предложения по примене­ нию газа в южных районах страны для кондиционирования воздуха и получения искусственного холода. Эта группа потребителейрегуляторов по характеру использования топлива отличается от электростанций. Она работает (а следовательно, использует газ) только часть года — в периоды снижения суммарного топливопотребления.

103

2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ

НЕРАВНОМЕРНОСТИ БУФЕРНЫМИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯМИ

В настоящее время буферные электростанции широко исполь­ зуются для регулирования неравномерности газопотребления. На рис. 13 (по данным за 1967—1970 г. г.) приводятся сезонные колеба­

ния транспорта газа в целом по СССР \ причем выделено газовое

Рис. 13. Сезонные колебания транспорта газа (1) и его потребления элек­ тростанциями (2) в целом по СССР за 1967—1970 гг.

топливо, подаваемое электростанциям. Рис. 13 наглядно показы­

вает, что электростанции, существенно увеличивая в летнее время объемы потребления газа, позволяют уменьшить сезонные колебания его транспорта. Для того, чтобы определить размер этого влияния, по данным за те же годы был проведен расчет фактической неравно­ мерности (определялся показатель а) и условного ее значения, которое могло бы сложиться за анализируемый период, если бы электростанции работали в равномерном режиме и не выполняли бы функций регулирования. Результаты расчетов приводятся в табл. 36.

Из приведенных данных видно, что во втором случае (при равно­ мерном использовании электростанциями газового топлива в тече­ ние года) неравномерность возросла бы примерно на 60%.

і Более представительными были б ы данные о сезонных колебаниях по ­ требления газа. Однако такой учет в системе Мингазпрома ведется только поквартально.

104

Широкое использование электростанций для регулирования не­ равномерности потребления газа стало возможным в связи с суще­ ственным увеличением его доли в суммарном топливопотреблении электростанций (табл. 37).

Из приведенных данных видно, что за 15 лет доля газа в топлив­ ном балансе электростанций выросла почти в два раза. Наряду с этим анализ показал, что только очень небольшое число электро­ станций работало полностью или почти полностью (на 90—95%) на газовом топливе. К таким станциям относятся Львовская, Таш­ кентская, Навоинская, Тахиаташская и Астраханская ГРЭС, Гроз­ ненская и Красноводская ТЭЦ и некоторые другие тепловые и кон­ денсационные станции, расположенные вблизи газодобывающих районов. Остальные электростанции потребляли газ совместно с дру­ гими видами топлива либо паралельно, используя несколько видов топлива в течение всего года, либо в режиме потребителей-регуля­ торов. В таком режиме работали, например, такие крупные электро­ станции, как Змиевская (58% годового потребления топлива —уголь

105

а также более мелкие тепловые электростанции. На буферном режиме эксплуатируются полностью или частично крупные московские ТЭЦ-16, 21, 22, 23, Ленинградская ТЭЦ-14, минская ТЭЦ-3, киевская ТЭЦ-2 и др.

Была проведена по уровню 1968 г. группировка электростанций, работающих на газовом топливе в зависимости от режима его исполь­ зования. К основным отнесены электростанции, где разница в рас­ ходе газа между зимними и летними месяцами колеблется не более чем на 2—3%. Остальные станции по характеру расходования газо­ вого топлива причислены к буферным. Результаты этой группи­

суммарного расхода газа на нужды электроэнергетики.

Расчеты показали, что и на перспективу использование электро­ станций в качестве буферных потребителей займет в регулировании суммарной неравномерности газопотребления довольно большой удельный вес — более 30%.

Особенно значительные объемы подачи газа буферным электро­ станциям будут иметь место в тех районах, где отсутствуют условия для развития подземного хранения газа либо где экономические показатели буферного регулирования более благоприятны, чем создание подземных хранилищ.

Анализ современного состояния и перспектив буферного регули­ рования показывает, что использование для этой цели электри­ ческих станций является неотъемлемой и необходимой частью общей системы регулирования неравномерности газопотребления.

Создание рациональной схемы размещения буферных электро­ станций вместе с использованием подземных хранилищ дает возмож­ ность выравнять сезонную неравномерность подачи газа по маги-;

106

стральным трубопроводам, улучшить их технико-экономические показатели и обеспечить надежность газоснабжения потребителей.

Таким образом, использование электростанций для регулирова­ ния неравномерности обусловливает взаимосвязь и взаимозависи­ мость между электроэнергетикой и газовой промышленностью, которые необходимо учитывать при решении экономических проблем в этих отраслях. В первую очередь, это касается вопросов размеще­ ния.

Рациональное районирование электростанций должно оказать существенное влияние на выбор направлений и режим работы маги­ стральных трубопроводов и, наоборот, размещение магистральных газопроводов и режимы их работы в известной степени формируют рациональную схему районирования энергетических мощностей,

ческому балансу СССР [28], они писали: «Вопреки иногда высказы­ ваемым мнениям выбор вида топлива для конденсационных электро­ станций отнюдь не является свободным, определяемым только экономическими соображениями; этот выбор, во всяком случае для районов европейской части СССР, в значительной мере определяется требованиями достижения соответствия режимов топливопотребления и топливоснабжения».

Следовательно, с точки зрения обеспечения оптимального народ­ нохозяйственного эффекта, должен быть рассмотрен единый комплекс, куда должны войти магистральные газопроводы, подземные храни­ лища и буферные электростанции.

Таким образом, формирующаяся единая энергетическая система европейской части СССР (а затем и всей страны) должна быть тесно связана с создаваемой единой газоснабжающей системой (ЕГС).

Узлами, где эти системы будут увязывать режимы своей работы, должны быть буферные электростанции.

Влияние использования электростанций в качестве потребите­ лей-регуляторов на проблемы размещения объектов электроэнерге­ тики тесно связано с решением такой важной и актуальной проблемы, как сравнительная экономичность транспорта электроэнергии и газа. В последние годы этот вопрос неоднократно ставился на повестку дня. Не останавливаясь на сути указанной проблемы и полученных результатах, необходимо лишь указать, что использование электро­ станций в качестве потребителей-регуляторов предопределяет необ­ ходимость их строительства и эксплуатации в районах потребления газа (а не в районах его добычи, как предусматривается альтерна­ тивным вариантом при транспорте электроэнергии). В этом случае необходимо также учесть дополнительный эффект от регулирования неравномерности газопотребления.

Существенное влияние оказывает проблема буферного регули­ рования и на определение топливной базы электростанций. Известны преимущества, которые дает использование газа на электрических

107

станциях взамен твердого и (в значительно меньшей степени) жидкого топлива. Этот вопрос подробно исследован в нескольких работах, и мы на нем останавливаться не будем. Использование электро­ станций в качестве потребителей-регуляторов ставит эту проблему по-новому. Получение электрической энергии с наименьшими обще­ ственными затратами труда при использовании газового топлива должно рассматриваться не как самоцель, не изолированно, а в тесной связи с проблемой повышения эффективности капиталовложений в систему газоснабжения для получения суммарно (в обеих отраслях большой энергетики) максимума народнохозяйственного эффекта. Между тем, имеют место случаи, когда проблема выбора вида топлива и режима его использования на электростанциях решается изоли­ рованно, вне связи с системой газоснабжения и задачами ее регули­ рования, что приводит к неоптимальному результату *.

При условиях отсутствия во многих районах благоприятных условий для развития подземных хранилищ, а также с учетом того, что в некоторых случаях (в основном для газо-угольных станций) использование буферных потребителей имеет более благоприятные экономические показатели по сравнению с затратами на хранилища в водоносных пластах (что будет показано ниже), использование электростанций в качестве потребителей-регуляторов в настоящее время, а также на перспективный период является одним из условий обеспечения наиболее полного удовлетворения потребителей газовым топливом в условиях переменного во времени спроса на газ. Эффек­ тивное применение буферных электростанций может быть достигнуто лишь в том случае, если прогнозные графики сезонной неравно­ мерности газопотребления, которые, как выше указывалось, в насто­ ящее время включаются в состав каждого проекта магистрального газопровода, будут тесно увязаны с сезонными графиками работы электростанций, на основе чего должны быть разработаны совме­ щенные графики. В каждом конкретном случае они позволяют определить, какие станции могут быть использованы в качестве буферных потребителей и каков будет режим их топливопотребления. Поэтому мы считаем необходимым привлечение региональных про­ ектных энергетических институтов к участию в работе над тем раз­ делом проекта газопровода, где должны быть рассмотрены вопросы режимов и пути повышения его производительности.

1 Можно привести характерный пример. В качестве чисто газовых станций были запроектированы и эксплуатируются в Средней Азии Ташкентская и Наво - инская ГРЭС. Это дало определенную экономию в капиталовложениях (15— 20% по сравнению с газо-угольными станциями), а также снижение эксплуата­ ционных расходов за счет круглогодичного повышения к. п. д. котлов, сокра­ щения расхода электроэнергии на собственные нужды, снижения штатного коэффициента и т. д. Наряду с этим обе указанные станции, которые при буфер­ ном режиме могли бы стать регуляторами неравномерности потребления в рай­ оне Ташкентского промышленного узла, сами существенно увеличили ее вели­ чину и интенсивность вследствие сокращения потребления газового топлива в летнее время. Расчеты показали, что народнохозяйственный ущерб при этом гораздо выше, чем экономия от круглогодичного использования газа на этих электростанциях.

108

Одновременно необходимо подчеркнуть, что нужно приложить все усилия для практического претворения в жизнь рекомендацией по использованию электростанций в качестве потребителей-регуля­ торов, полученных на стадии разработки перспективных планов либо в процессе конкретного проектирования. Нам представляется, что топливный режим каждой электрической станции, где в той или иной степени используется (либо намечается к использованию) газ, должен быть в обязательном порядке согласован с Министерст­ вом газовой промышленности СССР. Без такого согласования финан­ сирование на строительство новых электростанций не должно откры­ ваться.

И, наконец, следует отметить, что использование электростанций

вкачестве потребителей-регуляторов накладывает отпечаток на

выбор оптимального режима эксплуатации группы электростанций в энергосистеме. Дело в том, что сезонный и суточный графики эксплуатации электростанций являются одними из решающих факто­ ров, определяющих ее место в покрытии электрической негрузки всей системы по суммарному графику нагрузки. Буферные электро­ станции, переходя на принудительный режим топливопотребления (диктуемый не условиями эксплуатации энергосистемы, а извне — условиями системы газоснабжения), существенно меняют оптималь­ ное распределение нагрузки между станциями. К тому же в некото­ рых энергосистемах в покрытии нагрузки участвуют гидростанции, режим которых в известной мере регулируют ТЭС. Буферное регулиро­ вание газоснабжения значительно усложняет эту задачу. Появляется проблема комплексного регулирования сложной системы, на эксплу­ атацию которой оказывают большое влияние вероятностные факторы (колебание уровня водности для ГРЭС и многолетние колебания отопительной нагрузки для ТЭС, работающих на буферном режиме).

109

потребления широко используются подземные хранилища, сущест­ венную роль играют и буферные потребители. Так, в США две трети суммарного объема газа, потребляемого в электроэнергетике, сжи­ гается на электростанциях, работающих на нескольких видах топ­ лива. Большая часть электростанций потребляет природный газ только в летний период, в провале графика потребления. Современ­ ная и перспективная роль буферных потребителей в США (подача им газа определяется термином «прерываемые поставки») по [29 ] характеризуется данными в табл. 39.

Из приведенных в табл. 39 данных видно, что, хотя в перспективе в связи с дальнейшим намечаемым развитием подземного хранения газа доля прерываемых поставок в суммарном газопотреблении не­ сколько снизится, в общей структуре использования газа в США она остается довольно высокой. Этот метод регулирования играет в аме­ риканской газовой промышленности значительную роль.

3. ЭКОНОМИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ В КАЧЕСТВЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ - РЕГУЛЯТОРОВ

Одним из основных вопросов при рассмотрении проблемы исполь­ зования электростанций для регулирования неравномерности газо­

есть потребители, которые могут эксплуатироваться в режиме регуляторов неравномерности, возникает альтернатива, требующая соизмерения экономических показателей указанных методов регу­ лирования. (Укрупненные экономические показатели подземного хранения газа были рассмотрены в предыдущей главе.)

Прежде чем приступить к анализу количественных значений затрат на буферное регулирование, нужно остановиться на их составе. Такая необходимость диктуется тем, что по этому вопросу точки зрения расходятся. Это затрудняет определение сравнительной экономичности различных методов регулирования и решение про­ блемы их оптимизации.

Наиболее обстоятельно спорный, на наш взгляд, подход к опре­ делению состава затрат на буферное регулирование, применен в монографии Л. Н. Видгопа и В. Б . Савицкого, посвященной эконо­

подземных хранилищ газа в сравнении с буферными потребителями

считанный соответственно по среднесуточной и максимально-суточной

110

затраты на подачу газа как второго топлива буферным потреби­ телям; — сумма затрат на регулирование вытесняемого газом у буферных потребителей основного топлива; Э — дополнительная экономия затрат на предприятиях, работающих как буферные потре­ бители газа.

Из приведенного выше неравенства видно, что кроме затрат на подачу газа буферным потребителям и регулирование потребления второго вида топлива (иначе говоря, затрат на организацию у бу­ ферных потребителей дополнительных складских емкостей) в ком­ плекс затрат по буферному регулированию предлагается включать:

разницу эффективности использования газа у круглогодичных потребителей по сравнению с буферными;

разницу затрат на обеспечение подачи газа по максимальносуточному и среднесуточному расходам.

Первое положение базируется на широко распространенном мнении, что подача газа буферным предприятиям (чаще всего элек­ тростанциям) меняет отраслевую структуру его использования, а следовательно, ведет к снижению потребительского эффекта, так как электростанции стоят на последнем месте в сравнительной шкале эффективности использования газа. Однако, как правило (за редким исключением, о котором будет сказано ниже) дело обстоит не так.

Вподавляющем большинстве случаев применение электростанций

вкачестве буферных не ведет к изменению отраслевой структуры потребления газа в данном районе. Использование электростанций для приема летних избытков газа обусловливается такой отраслевой структурой газопотребления, при которой их удельный вес в общем объеме использования газа должен быть равен или больше от­ носительной сезонной неравномерности. Как было показано выше (см. гл. 2), объем сезонной неравномерности непосредственно связан

сдолей отопительной нагрузки и продолжительностью отопительного сезона и для разных районов страны в зависимости от этих условий колеблется в довольно широких пределах. При этом средние значе­ ния сезонной неравномерности лежат в пределах 8—15% объемов подаваемого в район газа.

Акаков удельный вес электроэнергетики в формировании баланса распределения газа? Современная и перспективная отраслевая структура потребления газа в стране приводится в табл. 40.

Как видно из приведенных в табл. 40 данных, доля электростан­ ций в суммарном потреблении газа уже в настоящее время значи­ тельно выше средней неравномерности газопотребления, а на перспек­ тиву еще более возрастет, что будет иметь место почти по всем эко­ номическим районам страны (табл. 41).

Указанная особенность отраслевой структуры потребления газа у нас в стране (в отличие от США, где доля электростанций в суммар-

111

ном газопотреблении составляет 12—14%) не является явлением временным, преходящим, а обусловливается несколькими факторами, действие которых носит устойчивый и довольно длительный харак­ тер. Кратко они могут быть описаны следующим образом:

необходимость подачи значительного количества газа крупным концентрированным потребителям в силу опережения строительства

112