В то же время опыт эксплуатации систем водо- и теплоснабжения с большой присоединенной нагрузкой демонстрирует, что затраты на систем транспорта и распределения воды и теплоты становятся существенными и, в цикле их старения, определяющими, при дальнейшей оценке эфф. всей системы в целом. Современные системы централизованного энергообеспечения с разнородной нагрузкой являются разветвленными и распределенными системами, оборотного типа, с нестационарными теплогидравлическими режимами функционирования. В частности, для систем коммунального теплоснабжения, тепловая нагрузка весьма существенно меняется в течение непосредственно отопительного периода, в течение суток; расход сетевой воды (общий и по отдельным видам нагрузок) колеблется в зависимости от потребления воды абонентами, т.е. населением.

Расчетные параметры систем теплоснабжения множественных систем теплоснабжения в конкретный год эксплуатации существенно отличаются от расчетных проектных параметров, что приводит к разрегулировке тепловых и гидравлических режимов. Ближние абоненты при этом могут получать теплоты сверх необходимости, дальние - испытывают дефицит тепла, повышаются расходы теплоносителя и затраты электроэнергии на его «прокачку» по сети. В то же время проектирование систем теплоснабжения согласно нормативным документам и правилам производится на максимальную (перспективную) нагрузку при наибольшем расходе сетевой воды (или другого теплоносителя).

Существующие методики расчета параметров теплосетей носят самый общий характер, не учитывая различных нюансов и территориальных особенностей конкретных сетей, и обеспечивают точность не выше 20-30%. Построение оптимальных температурных графиков и подбор оборудования можно производить лишь на основе современного программного обеспечения, учитывающего эти региональные особенности с дополнительным исследованием гидравлических режимов и наладкой сети.

Ключевые технологические особенности территориально распределенных централизованных систем энергообеспечения можно перечислить в общем виде:

• Общая технологическая целостность системы, общий теплоноситель в системе;
• Наличие разнородного оборудования на разных уровнях системы;
• Наличие разнофункционального и многофункционального оборудования;
• Совмещение стационарных, нестационарных, переходных режимов работы оборудования;
• Разные степени задержки (транспорта) по тепловым и гидравлическим контурам;
• Различное техническое состояние участков и элементов систем централизованного теплоснабжения (СЦТ);
• Разное интегральное влияние населения и эксплуатационного персонала на разных участках СЦТ.

Наращивание СЦТ происходило в последнее время практически только за счет присоединения новых зданий и микрорайонов с распределительными сетями. Инфраструктурная реконструкция тепловых магистралей проводилась крайне недостаточно. Условия функционирования СЦТ в разных городах и регионах страны различаются настолько значительно, что в ряде случаев картина меняется качественно (как по источникам, так и непосредственно по сетевым структурам). Присоединение новых районных котельных также производилось по самым разным схемам, в зависимости от ситуации с водой в регионе и ряда других факторов. Есть города и регионы, где до сих пор работают безнадежно устаревшие ТЭЦ малой мощности с агрегатами полувековой давности. В связи с этим значительную часть тепловой нагрузки берут на себя муниципальные, ведомственные котельные, иногда промышленные ТЭЦ.

Повышение доли централизованного теплоснабжения в городах привело к возникновению новой системной проблемы - затруднению центрального балансового регулирования по всему комплексу потребителей теплоты разного потенциала. Взаимная привязка электрической и тепловой нагрузки в ряде случаев приводит к дисбалансам и сокращению выработки электроэнергии на тепловом потреблении. В то же время эта проблематика особенно актуальна в тех городах, где доля ТЭЦ превышает 60-70% общей нагрузки.

Существенные изменения в режим функционирования всей сети вносят непосредственные абонентские установки, присоединенные через элеваторные узлы смешения. Падение температуры теплоносителя непосредственно у отопительных приборов приводит к резкому сокращению теплоотдачи, к нехватке теплоты в здании, завышает температуры возвращаемого теплоносителя, ухудшает режим функционирования ТЭЦ при комбинированной выработке теплоты и электроэнергии, в конечном счете, ведет к существенному системному падению эфф. всего комплекса.

Конечно, различные факторы снижения полной эфф. СЦТ достаточно известны специалистам, но речь идет о том, насколько их сочетание в каждом конкретном случае определяет сложившуюся картину в конкретном регионе. Попытаемся вычленить основные системные факторы снижения эфф. СЦТ [10]

• Износ магистральных и распределительных сетей (изоляции);
• Зашлакованность теплопроводов и отопительных приборов;
• Слабый сток тепла отопительными приборами зданий;
• Нерасчетные режимы большего времени функционирования системы;
• Несбалансированность гидравлических режимов по разным участкам СЦТ;
• Отсутствие современных контрольно-измерительных приборов на базовых участках сети;
• Различная балансовая принадлежность участков и элементов сети;
• Активное влияние потребителей на режимы работы сети;
• Ценовая несбалансированность продукции сетевых предприятий.

Изменение расчетных режимов эксплуатации систем теплоснабжения, как видно из таблицы, достигает по нагрузке 50%, по массовому расходу теплоносителя 45%, по удельному расходу сетевой воды 55%, резко возрастает удельный расход воды на единицу переданной сетью тепловой энергии, и, соответственно, затраты электроэнергии.

Уникальность ситуации каждой распределенной СЦТ приводит к важным методическим последствиям:

- наличие разнородных потребителей энергоресурсов определяет уникальные графики и режимы энергоиспользования (балансы и дисбалансы);
- частные оптимизационные решения и отдельные агрегаты не выправят ситуацию по всей системе;
- применение индивидуального регулирование (по зданиям, фасадам, квартирам) без согласования по укрупненным контурам может привести к увеличению дисбалансов;
- нахождение главных резервов и потенциалов энергосбережения в ряде случаев является задачей многофакторного анализа;
- принципиально важным является поэтапное согласование режимов (балансов) от первичных потребителей к укрупненным контурам и системе в целом.

- Коммунально-промышленные объекты и комплексы различного состава и размера являются наиболее разветвленной и распределенной системой как по электро-, так и по тепловой нагрузке. Кроме этого, эти объекты требуют подвода топлива, воды, промышленных энергоносителей, обустройства системами промышленной и бытовой канализации. Базовые магистрали разветвляются на десятки субмагистралей, далее - десятки интегральных объектов (зданий), каждое из которых может включать десятки и сотни конкретных потребителей. Совокупная степень распределенности на 3-4 уровнях иерархии может достигать несколько тысяч потребителей, расположенных на площади в несколько тысяч гектар. В зависимости от особенности присоединения и энергоклиматических параметров объектов потребители осуществляют регулирование потребления различных ТЭР по отопительной нагрузке, горячему водоснабжению и др.

Собственно, проблема технически состоит в том, что такая распределенная система функционально обеспечивает приемлемую доставку энергоносителей разного потенциала тысячам потребителей, и задача сочетать это с регулированием функционально не предусматривалась. Плотность тепловой нагрузки в 1 -3 МВт/га требует разветвленной системы присоединения потребителей к общим источникам энергии, с соответствующим обеспечением балансового регулирования. Осуществлять же приемлемое балансовое регулирование только централизованным образом в настоящее время практически невозможно. Именно возникающие дисбалансы энергии разного потенциала являются главным фактором снижения расчетной эфф. функционирования, физ. потерь энергоресурсов или потерь качества (потенциала)энергоносителей, аварийных ситуаций.

В качестве примера приведем значения дисбалансов прихода тепла с отопительной системой и теплопотерь зданиями с разными термическими сопротивлениями ограждений, полученные в ходе реализации программы энергоресурсосбережения в Центральном округе Москвы [3, 4]. Эти два типа зданий связаны единой распределительной сетью в пределах одного микрорайона, поэтому несбалансированность теплогидравлических режимов приводит к существенным перетопам (до 18%) по всему комплексу зданий в целом ( 1, .

Анализ циклов энергообеспечения пространственно распределенных объектов с помощью существующих подходов и методик дает результаты практически только в направлении совершенствования непосредственно сосредоточенных энерготехнологических агрегатов. Вместе с тем уже системы энергоснабжения зданий, не говоря о предприятиях, обладают признаками распределенности, которые обуславливают особый характер функционирования, специфику номинальных и нестационарных режимов, особенности регулирования и управления системой.

В случае отдельных объектов в районах Центрального округа Москвы в целом наблюдается устойчивая тенденция зависимости расходов тепла на отопление от теплофиз. параметров ограждений ( .

Эффективная и безопасная работа коммунальных систем жизнеобеспечения возможна лишь при согласовании технических, организационно-экономических и правовых особенностей источников ТЭР, транспортных магистралей и потребителей. Полагаем принципиально важным срочное создание корректных методических принципов оценки эфф. всего комплекса с разбивкой по составным частям, что позволит выявлять критические звенья энергосбережения [6].

Вышеперечисленное свидетельствует в пользу необходимости перехода к новой идеологии анализа и синтеза, создания и рационализации распределенных систем энергообеспечения коммунальных и технологических комплексов. Применение различных измерительно-регулирующих устройств и комплексов ряда зарубежных фирм носит в основном фрагментарный характер, обусловленный проблемами не технического, а экономико-политического плана. Не решен методически и законодательно вопрос о разделении и адекватном учете нормативной и сверхнормативной части сетевых потерь. Используемый в настоящее время «по умолчанию» порядок «балансового» разнесения всех сетевых потерь пропорционально нагрузкам всех абонентов ставит потребителей в неравное положение. Потребители ТЭР, оснащенные счетчиками, платят только по показаниям приборов учета, и их часть сетевых потерь перекладывается на всех остальных; возникает парадокс - чем больше учета, тем больше платят остальные абоненты за чужие потери, невзирая на проведение реального энергосбережения.

Выше уже отмечалось, что ситуация в каждой распределенной системе теплоснабжения является достаточно уникальной, и в этой связи выглядит несколько странным полагаться на предлагаемые в качестве очередной «энергетической панацеи» солнечные нагреватели, встроенные автономные источники, системы «поквартирного отопления» и другие агресс. маркетинговые уловки производителей.

Речь идет о понимании проблематики энергетической эфф. территориально распределенных систем теплоэнергоснабжения, напрямую связанной с использованием разных дисбалансов энергии различного потенциала, и в этом качестве могут быть равноправно использованы утилизационные, аккумулирующие и пиковые агрегаты разной мощности. Безусловно, в каждом конкретном случае выбор технических решений и функционального энергетического оборудования должен базироваться на поэтапном сведении и рационализации балансов потребляемой и генерируемой энергии [11].

В такой постановке проблемы соответствующие «экологические ниши» появляются у различного оборудования - от утилизаторов тепла до детандер-генераторов, подтопочных устройств, тепловых насосов, аккумуляторов энергии. Кстати говоря, одно из наиболее эффективно и часто применяемых устройств - частотно-регулируемый привод насосов воды - в полной мере является удачной иллюстрацией такого распределенного управления энергопотреблением. Развитые энергетические инфраструктуры в любом случае являются предпосылкой более полного использования всего потенциала энергоносителей.

Степень централизации теплоэнергоснабжения, оказывается куда более серьезным фактором обеспечения жизненно важных потребностей общества в виде комплекса различных энергоресурсов, чем скороспелые решения сооружения различных автономных источников тепловой энергии. Согласование предпосылок успешной и эффективной эксплуатации СЦТ с окупаемостью капитальных затрат массового строительства или реконструкции, не может быть отдано на откуп стихийным рыночным механизмам и магии банковского прцентажа рефинансирования, а является важнейшей прерогативой государственной политики энергосбережения [4, 5].

В небольшой аналитической статье невозможно дать исчерпывающую характеристику как насущной проблематике современного теплоснабжения, так и проводимым в этом направлении разноплановым работам. Но можно и нужно выразить твердую уверенность в необходимости дальнейшего эффективного развития теплоэнергетического комплекса страны на новом методическом и техническом уровне.

Литература

Гагарин В.Г. Энергию надо тратить. //Энергия: экономика, техника, экология. 2002 г. № 1 С. 23-28.
Гашо Е.Г., Спиридонов А.Г. Функциональные особенности отопительных систем и комплексная оценка их эффективности. //Новости теплоснабжения. 2002 г., № 2.
Гашо Е.Г. Рационализация коммунального теплоснабжения: территориальный опыт создания и тиражирования объектов энергоэффективности и энергосбережения. //Новости теплоснабжения. 2003 г., № С. 44-49.
Дегтев Г. В. Организационно-экономические аспекты реализации программы энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве Центрального административного округа. //Энергосбережение. 2002 г. № С. 9-12.
Клименко А. В., Клименко В. В. Приведет ли развитие теплоэнергетики к экологическому коллапсу. // Теплоэнергетика. 1990 г. № 1 С. 4-9.
Концепция развития теплоснабжения в России, включая коммунальную энергетику, на среднесрочную перспективу. Принята Департаментом Госэнергонадзора РФ. -М., 2002 г.
Корякин Ю.И. Окрестности ядерной энергетики России: новые вызовы. - М., Изд-во ГУП НИКИЭТ, 2002 г. - 334 с.
Мастепанов А.М., Саенко В.В., Шафраник Ю.К. Экономика и энергетика регионов. - М.: Экономика, 2001 г. -476 с.
Методическое пособие по энергосбережению в протяженных системах централизованного теплоснабжения. М.: Объединение ВНИПИЭнергопром, 2001 г.
10.Национальный Доклад о теплоснабжении Российской Федерации. //Новости теплоснабжения. 2001 г., № 4.
11.Сазанов Б.В., Ситас В.И. Теплоэнергетические системы промпредприятий. - М.: Энергоатоиздат, 1990 г.
12.Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. - М.: Издательство МЭИ, 1999 г.
13.Теплофикация СССР. Сборник статей под общ. ред. С.Я.Белинского, Н.К.Громова. - М., «Энергия», 1977г. -312 с.
14.Хрилев Л. С. Теплофикационные системы. - М., Энергоатомиздат, 1988 г. -272 с.

Источник: http://www.rosteplo.ru