2. Основные системы энергоснабжения

ГОРОДОВ

Как было отмечено выше, основными системами коммунального энергоснабжения по праву являются системы электроснабжения, теплоснабжения и газоснабжения. Их годовой объем внутреннего потребления в настоящее время составляет:

- электроэнергии около 1000 млрд. кВт*ч;

- тепловой энергии около 2000 млн. Гкал;

- природного газа около 470 млрд. куб.м. или 530 млн. тонн условного топлива.

Для производства потребляемой энергии ежегодно используется около 1000 млн. тонн условного топлива.

Приведенные единицы измерения даны в млн. тоннах условного топлива (млн. тут). Понятие условного топлива введено для сопоставления энергетической ценности различных видов топлива и его суммарного учета. В качестве единицы условного топлива принимается топливо, которое имеет низшую теплоту сгорания, равную 7000 ккал/кг (29,33 МДж/кг).

2.1. Системы электроснабжения городов

Электроснабжение является важной отраслью городского хозяйства. Им называется процесс обеспечения потребителей электрической энергией. Электроэнергия является наиболее универсальным видом энергии. Широкое внедрение ее во все области жизни человека объясняется относительной простотой производства, распределения и превращения электроэнергии в другие виды энергии: световую, тепловую, механическую и другие.

Муниципальное хозяйство городов является крупным потребителем электроэнергии и на его долю приходится почти четверть вырабатываемой в стране электрической энергии. Повышение уровня благоустройства городов и значительное увеличение количества используемых электробытовых приборов способствуют постепенному росту энергопотребления населения. Суммарная мощность электробытовых приборов для средней трехкомнатной квартиры с учетом новых электробытовых приборов достигает 20 кВт. Однако при расчете мощностей электрической сети квартиры и общедомой сети учитывается не суммарная мощность приборов, а максимально возможная нагрузка на основе вероятности включения нагрузки в данный момент.

Системой электроснабжения называется совокупность электроустановок электрических станций (генерирующих мощностей), электрических сетей (включая подстанции и линии электропередач различных типов и напряжений) и приемников электроэнергии, предназначенных для обеспечения потребителей электроэнергией. Она включает следующие элементы:

- генерация - производство электроэнергии;

- транспорт - передача электроэнергии;

- сбыт.

Организацией надежного обеспечения потребителей электрической энергией занимаются федеральная и региональные энергетические системы. Энергетической системой (энергосистемой) называется совокупность электростанций, электрических сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии при общем управлении этим режимом.

Производство электроэнергии осуществляется на электростанциях [1]. В России - это тепловые (ТЭС), гидравлические (ГЭС) и атомные (АЭС) электростанции. За рубежом, особенно в странах Европейского Союза (в частности, Германии, Испании, Исландии и Дании), значительное количество электроэнергии производится также на ветровых станциях. Кроме того, электроэнергия производится с использованием солнечной энергии, энергии морских приливов и геотермальной энергии. Однако доля последних трех источников невелика.

На ТЭС энергия пара, получаемого при сжигании газа, жидкого (мазут, дизельное топливо) или твердого (уголь, торф, сланцы) топлива, преобразуется в электроэнергию с помощью турбин. Главным недостатком всех тепловых электростанций является тип используемого топлива. Все эти виды топлива являются невосполнимыми природными ресурсами, которые медленно, но неуклонно заканчиваются. Кроме того, себестоимость электроэнергии, производимой на ТЭС, является самой высокой.

Если ТЭС производят только электроэнергию, то такие станции называются конденсационными. Но поскольку отработанный пар сохраняет высокую температуру, его энергия может быть использована для целей теплоснабжения. ТЭС, от которых также осуществляется теплоснабжение, называются когенерационными (КЭС). Такие станции в нашей стране получили название теплоэлектроцентралей (ТЭЦ). В силу того, что ТЭЦ производят два вида энергии, эффективность использования топлива на них значительно выше, чем на конденсационных станциях. ТЭС по виду используемых установок подразделяются на газотурбинные (ГТУ), парогазовые (ПГУ), паротурбинные.

На АЭС пар получается в результате нагрева, вызванного ядерной реакцией. Достоинствами АЭС являются небольшой объем используемого топлива и возможность его повторного использования после переработки, низкая себестоимость энергии; возможность размещения в регионах, расположенных вдали от крупных водноэнергетических ресурсов, крупных месторождений угля и других топливных ресурсов.

На ГЭС в электроэнергию преобразуется энергия падающей воды, приводящей в действие гидротурбины. Ценность ГЭС состоит в том, что для производства электроэнергии, они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.

Выше (табл. 1.2) были приведены данные производства в России электроэнергии по видам действующих в стране электростанций за истекший период и прогноз их изменения до 2030 г. Из этих данных следует, что в общем объеме производства электроэнергии в России в 2010 г. доля ТЭС составила 67,5%, ГЭС - 16,3%, АЭС - 16,2%. Такая структура производства электроэнергии практически совпадает со среднемировыми показателями, составляющими для ТЭС - 63,8%, ГЭС - 18,5%, АЭС - 17,7%, хотя для многих стран эти показатели значительно отличаются в пользу ТЭС (до 80%, Китай) или АЭС (до 80%, Франция). Россия является четвертым по величине производителем электроэнергии в мире после США, Китая и Японии.

Как правило, городские системы электроснабжения не имеют значительных собственных генерирующих мощностей (электростанций), а используют покупную электроэнергию, что определяет состав и особенности организации электроснабжения городов.

Электроэнергия от электростанций может передаваться на большие расстояния. Для того чтобы потери при передаче электроэнергии были меньше, она должна передаваться при высоком напряжении (35 кВт и выше). Чем дальше передается электроэнергия, тем больше должно быть напряжение. Поэтому система передачи электроэнергии наряду с собственно линиями электропередач (ЛЭП) включает преобразовательные устройства, прежде всего, повышающие и понижающие трансформаторы. Повышающий трансформатор обеспечивает повышение напряжения, снимаемого с шин электростанции, до величины, необходимой для передачи по магистральной ЛЭП. Понижающие трансформаторы обеспечивают снижение напряжения, передаваемого по магистральной ЛЭП, до напряжения распределительной ЛЭП, и до 220 вольт, т.е. до значения напряжения у конечных потребителей. Все преобразовательные устройства располагаются на подстанциях. Муниципальные электрические сети имеют большой износ, их состояние характеризуется следующими показателями:

- более 14% линий и трансформаторных подстанций находятся в неудовлетворительном и непригодном для дальнейшей эксплуатации состоянии;

- уровень надежности распределительных сетей в 20 раз ниже этого показателя для магистральных сетей и в 2 - 3 раза ниже, чем в распределительных сетях развитых стран;

- значительные колебания уровня напряжения (до 50% и выше);

- большие потери электроэнергии.

В настоящее время продавцами электроэнергии являются региональные энергосистемы (АО-энерго), а также муниципальные предприятия электрических сетей. Обеспечение сбора платежей за доставку электроэнергии лежит на сбытовых компаниях, занимающихся энергосбытом.

Энергосбыт - деятельность по продаже электрической и тепловой энергии потребителям. Энергосбытом также называют специализированную энергосбытовую компанию или энергосбытовое подразделение вертикально-интегрированной энергетической компании. Он включает следующие основные составляющие: энерготрейдинг - покупку энергии на оптовом рынке и у производителей розничного рынка; заключение договора на передачу электроэнергии и организацию взаимодействия с сетевыми компаниями; работу на розничном рынке - заключение договоров энергоснабжения с потребителями, съем показаний приборов учета, расчет полезного отпуска и начисление сумм за плановое и фактическое потребление для потребителей, выписку и выставление счетов потребителям (биллинг), сбор и прием платежей, меры по взысканию задолженности потребителей - должников и неплательщиков.

Одним из важнейших вопросов является цена на электрическую энергию. Полный расчет от генерирующей станции до конечного потребителя является чрезвычайно сложным в силу многоступенчатости производства, магистральной доставки, распределения и отпуска электроэнергии. Однако, макроструктура распределения этих четырех составляющих известна и достаточно стабильна: производство – 67 - 71%, магистральная доставка – 13%, распределение – 13,5%, отпуск – 3 - 5% (данные для ТЭС), то есть наибольшее влияние на цену потребителя оказывает стоимость генерации электрической мощности. При этом следует заметить, что топливная составляющая в общей стоимости электроэнергии, вырабатываемой АЭС не более 25%, что связано с высокими капитальными вложениями в их строительство. Анализ структуры себестоимости электроэнергии на ГЭС показывает, что наибольший удельный вес в ней составляет амортизация основных фондов - около 85%.

Финансирование производственно-хозяйственной деятельности муниципальных предприятий электроснабжения происходит за счет оплаты потребленной электроэнергии абонентами, а также за счет средств городского бюджета, выделяемых по соответствующим статьям расхода.

В настоящее время главная причина существующих финансовых затруднений и первооснова большинства проблем в электроэнергетике -неоплата многими потребителями отпущенной им электрической энергии. Неплатежи потребителей ведут к недостатку оборотных средств, росту дебиторской задолженности энергокомпаний. Увеличиваются затраты, износ, снижается экономическая эффективность работы предприятия.

Все это требует серьезных изменений для успешного и эффективного функционирования системы энергоснабжения муниципальных образований и, в частности, улучшения деятельности самих предприятий электроснабжения на городском уровне.

До недавнего времени основная часть российской электроэнергетики была сосредоточена в РАО «ЕЭС России», которая представляла собой гигантский энергохолдинг. РАО «ЕЭС России» было учреждено в 1992 году с целью обеспечения управляемости Единой энергетической системы и сохранения электроэнергетики в виде единого комплекса при акционировании предприятий и организаций, выходящих из ведомственной подчиненности. 52% акций РАО «ЕЭС России» принадлежали государству, 48% - миноритарным акционерам (рис. 2.1).

Само РАО «ЕЭС России» владело имуществом магистральных линий электропередачи и электрических подстанций, формировавших Единую энергетическую систему России, акциями АО-электростанций федерального уровня, региональных энергоснабжающих организаций, центрального диспетчерского управления и других организаций, обслуживающих эту систему. Компания обеспечивала функционирование и развитие Единой энергетической системы России, контролировала использование свыше 70% электрической мощности и вырабатывала более 70% электроэнергии страны, организовывала работу по энергоснабжению населения, промышленности, сельского хозяйства, транспорта и других потребителей. Остальная часть вырабатываемой электроэнергии приходилась на АЭС, входящие в государственный концерн «Росэнергоатом», независимые АО-энерго и блок-ТЭЦ, принадлежащие крупным промышленным предприятиям. Фактически РАО «ЕЭС России» являлось гигантской вертикально - интегрированной монополией.

РАО «ЕЭС России» прекратило свое существование с 01.07.2008 г. в связи с реформой электроэнергетики.

Акционеры РАО «ЕЭС России»
Российская Федерация	Миноритарные акционеры

52%48%

Рос- энерго атом

Независи-мые АО-энерго

35%

ОАО РАО «ЕЭС России»

20 - 100%45 - 100%

44 федеральные электростанции		72 АО-энерго
		Генерация
		Магистральные сети (220 кВ и выше)
		Распределительные сети (110 кВ и ниже)
		Диспетчерское управление
		Сбыт

Примечание: Рядом со стрелками указаны доли принадлежащих акционерам

акций.

Рис.2.1. Структура отрасли в 2000 году