Введение к работе
Актуальность работы обусловлена необходимостью принятия неотложных мер повышения надежности и эффективности энергообеспечения экономики Российской Федерации. Энергоэффективность и энергосбережение входят в 5 стратегических направлений приоритетного технологического развития, обозначенных президентом России Д.А. Медведевым на первом заседании Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России 18.06.2009 г. На энергоснабжение населения в Российской Федерации расходуется более 47 % тепловой и 23 % электрической энергии. Характерной закономерностью последнего десятилетия является рост доли потребления тепловой энергии населением с 43,8 до 47,1 % на фоне практически неизменного суммарного потребления тепла в стране.
Расходы на теплоснабжение в структуре потребления энергии и топлива населением значительно выше в России, чем в других странах (Канада, страны Скандинавского полуострова) даже при условии аналогичного количества градусо-суток отопительного периода. Высокий сегодняшний уровень и дальнейший рост доли затрат населения на оплату ЖКХ требует перехода на технологические решения, позволяющие снизить себестоимость производства тепловой энергии, что определяет актуальность работы.
Комбинированная выработка электрической и тепловой энергии — это наиболее эффективный способ экономии топлива как в жилищно-коммунальном хозяйстве, так и в промышленности. Но в настоящее время в комбинированном режиме энергия производится практически только на паротурбинных теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) в крупных городах. Значительная часть централизованного производства тепловой энергии (48,9 %) вырабатывается в котельных, которые не только не производят электроэнергию, но и являются ее крупными потребителями в сфере ЖКХ. Доля тепла, производимая без выработки электроэнергии, составляет 63,4 % (с учетом децентрализованного теплоснабжения от непромышленных изолированных котельных мощностью менее 20 Гкал/ч и тепла, получаемого на индивидуальных теплогенераторах).
С другой стороны, развитие комбинированной выработки тепловой и электрической энергии при использовании существующей инфраструктуры котельных позволит наименее капиталоемким способом в значительной части обеспечить потребности экономики в росте электропотребления.
Объект исследования: теплоснабжение ЖКХ и населения, влияние тарифов на тепловую энергию на внутрирегиональное развитие; технологические решения, обеспечивающие повышение эффективности и надежности теплоснабжения.
Предмет исследования: развитие выработки тепловой и электрической энергии в Российской Федерации, влияние системы тарифообразования на развитие населенных пунктов в пределах одного региона, перспективы снижения удельных расходов топлива на выработку электроэнергии за счет создания энергетических комплексов с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергии на малых и средних котельных, позволяющих снизить стоимость энергоснабжения.
Целью работы является разработка типовых технологических решений, направленных на повышение надежности энергоснабжения и снижения удельных расходов топлива на производство энергии за счет перевода малых и средних котельных в режим комбинированной выработки тепловой и электрической энергии.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
Рассмотрены основные закономерности и прогноз производства и потребления тепловой и электрической энергии в Российской Федерации.
Определены тенденции в развитии энергоснабжения различных муниципальных образований, в том числе малых городов, поселков городского типа (ПГТ) и сельских поселений.
3. Проведен анализ экономических проблем регионального
энергоснабжения и исследованы зависимости стоимости произведенной
тепловой энергии от объема отпуска тепла энергоснабжающей организацией и
закономерности в распределении величин тарифов.
4. Показаны причины нецелесообразности массового тиражирования в
Российской Федерации капиталоемких технологий до реализации менее
затратных проектов модернизации системы энергоснабжения ЖКХ,
направленных на улучшение технико-экономических показателей работы
предприятий, представляющих жилищно-коммунальные услуги (ЖКУ).
Обосновано, что перевод котельных в режим комбинированной выработки тепловой и электрической энергии на основе представленных технологических решений позволяет повысить надежность и эффективность энергоснабжения муниципальных образований и получить максимальный объем электроэнергии при круглогодичном использовании тепловой энергии.
Исследованы режимы работы надстроек котельных, позволяющие согласовывать электрические и тепловые нагрузки потребления.
Разработаны варианты увеличения производства электроэнергии на тепловом потреблении котельных: от производства электроэнергии для нужд
теплоснабжения до обеспечения электропотребления муниципального образования.
Область исследования
Диссертационная работа соответствует пунктам 1,3,5,6 паспорта специальности 05.14.01 - Энергетические системы и комплексы.
Информационная база исследования
В работе использованы следующие материалы и сведения: материалы работы Экспертного совета при Комитете по энергетике Государственной Думы РФ, данные Региональных энергетических комиссий о тарифах на ЖКУ, научные источники, монографии, периодические издания, научные доклады, отчеты, экспертные оценки специалистов.
Методы исследования: системный и ситуационный анализ, метод экспертных оценок, методы математической статистики, балансовые исследования, микро- и макроэкономический анализ, прогнозирование.
Научная новизна работы и вклад автора:
Применен ценологический подход к анализу распределения величин тарифов на ЖКУ и выявлена закономерность повышения тарифа при уменьшении населенного пункта.
Показано, что потребители оплачивают ЖКУ в среднем по более высокому тарифу в населенных пунктах, где коммунальные службы были переданы с балансов ведомственных организаций на баланс муниципалитетов и стали специализированными теплосетями и водоканалами.
Определены положительные обратные связи между распределением тарифов и развитием населенных пунктов в пределах одного региона, показано, что тарифная система является одним из катализаторов депопуляции малых населенных пунктов и стимулирует развитие урбанизации. Показано, что возможно снизить влияние найденных негативных тенденций в результате перехода на новые принципы построения энергетических комплексов малых населенных пунктов на основе комбинированного производства тепла и электроэнергии.
Предложен новый подход к реализации надстроек котельных (одна электрогенерирующая установка на котельную), обеспечивающий резервирование за счет параллельной работы с сетью нескольких пространственно разделенных энергоблоков в пределах зоны действия понизительной подстанции напряжения 6-10 кВ, что позволяет рассматривать котельные как единую площадку для создания распределенной энергетики.
Практическая значимость
На основе проведенных исследований показано, что существующая система тарифообразования формирует условия для роста миграции населения из малых поселений в крупные города за счет более высоких тарифов на ЖКУ, что требует оценки последствий и вмешательства государства.
Рассмотрены режимы работы надстроек котельных с полной утилизацией тепловой энергии и проведен сравнительный анализ экономической эффективности использования оборудования. Показано, что наиболее инвестиционно привлекательными проектами надстройки котельных являются газопоршневые агрегаты мощностью 1-1,3 МВт.
Переход к системе взаиморезервирования генераторами, установленными на нескольких котельных, работающими параллельно с сетью, позволит снизить удельные капитальные затраты при строительстве объектов распределенной генерации и повысит надежность энергоснабжения потребителей.
Предложен поэтапный план увеличения выработки электроэнергии на тепловом потреблении котельных: от производства электроэнергии для нужд теплоснабжения до обеспечения электропотребления муниципального образования.
Публикации и апробация результатов исследования
Материалы работы в период 2007-2010 гг. представлены на международных конференциях и опубликованы в 16 работах, в том числе 3 в рекомендованных ВАК РФ научных журналах и изданиях по специальности 05.14.01 - Энергетические системы и комплексы.
Данные о структуре и объеме диссертации
Общий объем работы 177 с. Структура работы включает введение, 4 главы, заключение, список литературы из 132 наименований.
