Большие перспективы мини-ТЭЦ

В последние годы все большее распространение получает практика использования в городских энергосистемах малых теплоэлектростанций.

Действительно, в некоторых случаях подобные решения представляются наиболее целесообразными. Однако вопрос об эффективности широкого применения мини-ТЭЦ вызывает сегодня полемику среди специалистов.

Самый известный аргумент, приводимый противниками распространения мини-ТЭЦ, – их недостаточная рентабельность, являющаяся следствием низкого КПД малых станций и высокой амортизационной стоимости оборудования. Рассмотрим объективные факторы, определяющие эффективность работы небольших ТЭЦ. Как известно, рентабельность системы энергоснабжения складывается из трех основных составляющих: эффективности производства, транспортировки и потребления энергии. Что касается транспортировки, то здесь преимущества мини-ТЭЦ налицо. Ведь чем больше тепловая сеть, то есть расстояние между источником тепла и потребителем, тем она менее эффективна. Большая протяженность трубопровода увеличивает тепловые потери и затраты электричества на циркуляцию теплоносителя. Действительно, при дальней передаче теряется от 8 до 10 процентов энергии. Если же источник расположен в непосредственной близости к потребителю, то потери не так значительны. Кроме того, стоимость подключения удаленных абонентов к внешним сетям часто сопоставима с бюджетом строительства малой станции.

Поскольку потери при транспортировке от мини-ТЭЦ минимальны, можно считать, что вопрос ее рентабельности – это вопрос эффективности производства и потребления энергии.

Конечно, малым станциям сложнее добиться такого же КПД, как большим ТЭЦ. Последние работают с постоянной нагрузкой, тогда как занятость агрегатов малой мощности подвержена существенным колебаниям, как сезонным, так и суточным. Однако, как показывает зарубежная практика и опыт немногих отечественных проектов, имея достоверную информацию об этих колебаниях, можно существенно повысить рентабельность мини-ТЭЦ. Детальный и регулярный анализ данных об энергопотреблении помогает оптимизировать режим эксплуатации оборудования и более рационально использовать топливо. Достичь высоких показателей рентабельности позволяет организация на станции приборного учета энергоресурсов.

Эффективность в работе

Примером успешного решения проблемы эффективности мини-ТЭЦ может служить система учета, которая используется специалистами энергоцентра, снабжающего электроэнергией и теплом комплекс зданий правительства Московской области и собственный административно-офисный блок. Проектная электрическая мощность этой станции – 30 МВт, тепловая – 52 МВт. В настоящее время работает первая пусковая очередь объекта, состоящая из четырех газопоршневых агрегатов по 3,01 МВт электрической и 2,8 МВт тепловой мощности, а также трех пиковых водогрейных котлов мощностью по 8 МВт. В ближайшее время планируется ввести в эксплуатацию еще три энергоустановки.

В процессе проектирования энергоцентра было принято решение о необходимости учета на всех ключевых этапах производства, чтобы не опираться на усредненные, не дающие истинной картины затрат, показатели. Нужны были точные данные о поагрегатной производительности станции. Причем для промышленного контроля точность измерений имеет едва ли не большее значение, чем для коммерческого учета. Подрядной организацией, осуществлявшей монтаж основного технологического оборудования, было предложено несколько вариантов систем учета тепловой энергии. Предпочтение было отдано теплосчетчикам Multical компании Kamstrup, так как были получены положительные отзывы из нескольких независимых источников о качестве этих приборов и точности измерений необходимых параметров.

В результате внедрения поэтапного приборного контроля появилась возможность анализа соответствия объемов потребленного топлива (природного газа) количеству произведенной электроэнергии и выработанного при этом тепла. На основании этих данных специалисты принимают решение, как именно скорректировать технологический процесс, чтобы добиться оптимального режима когенерации. Подобный подход позволяет энергоцентру обеспечить наиболее эффективные показатели выработки тепла и электричества. Производительность энергоагрегатов, работающих под контролем приборов, вплотную приближается к паспортным характеристикам, что позволяет добиться максимального значения КПД используемого оборудования.

Конечно, режим производства электрической и тепловой энергии на мини-ТЭЦ зависит от особенностей потребления, суточных колебаний и пиковых нагрузок. В то же время благодаря своей близости к потребителю небольшие станции располагают большими возможностями для гибкого взаимодействия с ним. Имея необходимую информацию, которую дает анализ почасовых данных из памяти прибора учета, специалисты получили возможность построить работу энергоцентра в соответствии с определенным графиком. В некоторых случаях они советуют диспетчерам, работающим на стороне потребителя, скорректировать режим эксплуатации оборудования для поддержания температуры обратной воды на уровне, предусмотренном договором. Кроме того, могут быть сформулированы рекомендации по наладке отопительной системы и настройке ИТП.

Немаловажным является и то обстоятельство, что наличие оперативных данных об энергопотреблении на различных участках системы позволяет в режиме реального времени контролировать ее состояние. Трехуровневая система автоматического управления технологическими процессами (АСУ ТП) на базе серийных блок-модулей фирмы Siemens AG практически полностью исключает вероятность ошибок персонала. Система автоматического считывания открывает доступ к данным в режиме реального времени и позволяет по запросу с диспетчерского пульта получать всю необходимую информацию о работе станции.

В любой момент можно оперативно снять показания с приборов учета и сверить баланс. Постоянный мониторинг работы оборудования энергоцентра позволяет его персоналу своевременно реагировать на любые изменения ключевых показателей, что предотвращает внештатные ситуации. Конечно, все это было бы сложно делать вручную, без автоматики и сетевых решений. Поэтому предусмотренная в приборах учета Multical возможность интеграции в систему сбора данных, такую как, например, LonWorks, становится для эксплуатирующей организации очень важной.

Экономия человеческих ресурсов, необходимых для ручного сбора данных, также снижает общие эксплуатационные расходы.

Объективный учет

Даже при самом высоком КПД говорить о рентабельности мини-ТЭЦ бессмысленно, если система расчетов с потребителями не работает должным образом. А залогом ее эффективности является баланс между данными о расходе энергии на выходе станции и потреблении на стороне абонента.

В отдельных случаях разница в показаниях теплосчетчиков на выходе магистрали из ТЭЦ и на коммерческих узлах учета тепловой энергии у потребителей может достигать 35 процентов. При небольшой протяженности трассы подобные потери при транспортировке исключены. Выявить истинное положение вещей, как правило, позволяет энергоаудит и последующий анализ данных. Чаще всего этих процедур бывает достаточно, чтобы выявить допущенные нарушения. Обычно проблему создают приборы, не соответствующие проекту или неисправные. Их замена или отладка позволяет полностью разрешить конфликт между производителем и потребителем энергии.

Некоторые специалисты полагают, что было бы разумным, чтобы каждый поставщик энергии имел четкую политику установки приборов учета и держал этот процесс под своим контролем. В этом случае подобные конфликтные ситуации были бы вообще полностью исключены. Здесь отечественной малой энергетике может быть полезен европейский опыт. На Западе приборы учета являются собственностью тепловой компании, поэтому поставщики энергии устанавливают у потребителей те счетчики, в точности показаний которых они уверены.

Опыт и перспективы

Вопрос об эффективности небольших энергоисточников актуален сегодня для многих руководителей и чиновников. Известно, например, что три четверти генерирующих мощностей российских электростанций исчерпают свой ресурс к 2015 году. Кроме того, говоря о рентабельности той или иной станции, в большинстве случаев учитывают лишь прибыль от продажи электричества и тепла. Однако эксперты напоминают, что отсутствие необходимых энергетических мощностей заставило бы отложить запуск производства или сдачу жилья на длительное время, иногда на несколько лет. Упущенная в результате выгода должна, по мнению специалистов, также учитываться при расчете рентабельности мини-ТЭЦ.

Для достижения высокой производительности станции главное – подойти к ее проектированию с умом. Решение о строительстве мини-ТЭЦ должен предварять глубокий анализ режимов энергопотребления объектов по отдельным составляющим. Правильный учет коэффициента одновременности работы оборудования, снятие пиковых нагрузок за счет аккумулирующих систем, использование энергосберегающих решений позволяют на 20-30 процентов сократить и капитальные, и эксплуатационные затраты.

В частности, при разработке проекта нужно учитывать, что КПД станции может быть значительно увеличен, если эксплуатировать ее в режиме тригенерации, когда часть тепловой энергии преобразуется в энергию охлаждения. В среднем КПД небольших станций составляет не менее 80-82 процентов зимой и 60 процентов в теплое время года. Если же летом использовать тепло для обеспечения работы холодильных установок абсорбционного типа, производящими хладагент, например, для системы кондиционирования, эффективность работы мини-ТЭЦ значительно повышается.
Кстати, при необходимости можно учитывать энергию охлаждения отдельно. Если использовать многофункциональные счетчики, то задачу эту решить совсем несложно.
В заключение следует отметить, что мини-ТЭЦ находят сегодня все более широкое применение. Так, компания НАТЭК в настоящее время строит малую теплоэлектростанцию в подмосковной Лобне. При ее проектировании был учтен опыт работы энергоцентра в Мякинино, в том числе анализ данных о динамике потребления, полученных с помощью приборов учета.

Малая энергетика, конечно, не сможет полностью заменить большую. Однако нет сомнений в том, что у нее есть хорошие перспективы. Появление таких решений, как мини-ТЭЦ, стало ответом на один из главных вызовов современности: необходимость удовлетворения растущей потребности в тепле и электричестве. При условии грамотной реализации подобных проектов небольшие станции могут стать высокоэффективными источниками энергии.

Николай ТЕПЛОВ, по материалам пресс-службы Kamstrup