Доклады и презентации

Повышение энергоэффективности и энергосбережения при производстве и передаче электроэнергии

Россия располагает одним из наиболее существенных в мире технических потенциалов повышения энергоэффективности, который составляет более 40% от уровня потребления энергии. В абсолютных объёмах – не менее 400 млн тонн условного топлива. Это выше, чем предусмотренный в Энергетической стратегии РФ на период до 2030 года прирост производства первичной энергии в 2008–2020 годах, рассчитанный на уровне 244–270 млн тонн условного топлива. Повышение энергоэффективности следует рассматривать как одно из основных энергетических направлений будущего экономического роста страны.

Во многом благодаря экономическому кризису ключевыми ориентирами развития энергетики в настоящий период становятся энергоэффективность, энергосбережение и новые технологии.

В нашей стране существует колоссальный резерв в сфере энергосбережения. Как показывают цифры, почти половину текущего энергопотребления мы можем уменьшить за счёт энергосбережения.

По данным аналитиков Всемирного банка в РФ существуют значительные резервы снижения потребления по различным видам энергоресурсов за счёт энергосбережения.

Основные задачи реализации программ энергосбережения в стране состоят в обеспечении эффективности всех процессов, связанных с производством, передачей и потреблением энергоносителей за счёт разработки и внедрения механизмов стимулирования энергосбережения, реализации типовых энергосберегающих проектов, активизирующих деятельность хозяйствующих субъектов и населения по реализации потенциала энергосбережения.

В конце 2009 года был принят ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности…», который создал правовые, экономические и организационные предпосылки для энергосбережения и повышения энергетической эффективности, в основном в сфере потребления энергоресурсов.

Однако сфера производства и транспорта электроэнергии, в которой имеется огромный потенциал повышения энергоэффективности и энергосбережения, осталась почти вне внимания законодателя.

Наш подход состоит в том, что вопросами энергоэффективности и энергосбережения в электроэнергетике необходимо начинать заниматься на стадии проектирования оборудования. В проекты установок должны быть заложены эффективные технические решения, обеспечивающие оптимизацию характеристик, позволяющих достичь высоких уровней энергоэффективности и энергосбережения. И далее необходимо идти по всей технологической цепочке создания объектов электроэнергетики: проектирование и изготовление оборудования, проектирование и строительство электрических станций и электрических сетей, рациональное размещение объектов электроэнергетики с точки зрения близости к источникам первичных энергоресурсов с учётом региональных топливных балансов, разработка и реализация эффективных схем выдачи мощности, экономичная передача электроэнергии на расстояния вплоть до конечного распределения и потребления электроэнергии.

На каждой стадии производства, транспорта, распределения и потребления энергии существует целый набор методов и средств обеспечения эффективности и сбережения энергоресурсов.

Немаловажным аспектом в решении этих вопросов является уровень эксплуатации существующего парка энергооборудования, неотъемлемой частью которого является проведение ремонтов и вся идеология выстраивания процессов реновации, реконструкции, технического перевооружения, ремонтной деятельности, политика и методология продления ресурса оборудования в электроэнергетике.

Возглавляемая мной комиссия Минэнерго России по мониторингу ремонтов в электроэнергетике в течение последних лет налаживает работу по репрезентативному мониторингу ремонтных программ в энергокомпаниях ЕЭС и выработке единой отраслевой технической политики в сфере ремонтов, которая коррелируется с задачами по обеспечению энергоэффективности и энергосбережения.

Задача перевода экономики России на энергосберегающий и энергоэффективный путь развития и снижения энергоёмкости ВВП к 2020 году на 40% (к уровню 2007 года) не может быть решена без широкого использования всего комплекса институциональных, технических, управленческих и иных мер, стимулирующих энергоэффективность и энергосбережение в электроэнергетике и экономике в целом.

В соответствии с Концепцией долгосрочного социально-экономического развития страны до 2020 года и расчётами экспертов, за счёт структурных преобразований по диверсификации экономики к этому сроку прогнозируется снижение энергоёмкости ВВП на 26,5%. А организационно-технические мероприятия должны за этот же период снизить энергоёмкость ВВП на 13,5%, что в сумме с эффектом от структурных преобразований составит необходимые 40%. Такова перспектива. Насколько она выполнима, зависит от активной и плодотворной работы всего комплекса задействованных в электроэнергетике сил науки, инжиниринга, бизнеса, регуляторов.


Перемены в электроэнергетике привели к снижению эффективности отрасли

За последние 15 лет ввод новых и реконструируемых электроэнергетических объектов сократился в несколько раз и составил в среднем около 1,5 млн кВт в год (в 60-х – 80-х годах прошлого столетия – 6–7 млн кВт в год).

В 90-е и последующие годы в стране значительно сократился научно-технический, строительно-монтажный и энерго- и электромашиностроительный потенциал отрасли.

Высокая степень изношенности основного оборудования ТЭС приводит к снижению надёжности и эффективности его работы.

КПД ТЭС в России составляет 36,6%, а в развитых странах – 39–41,5%.

Технические параметры пара российских ТЭС, включая давление (25 МПа) и температуру (545–550°С), уступают аналогичным показателям в мире – 30 МПа и 600– 620°С.

После ликвидации РАО ЕЭС наблюдается стабильный рост удельных расходов топлива на ТЭС, которые в 2008 году составили по сравнению с 2007 годом (по отпуску энергии):
- 336 г/кВт•ч против 332,9 г/кВт•ч;
- 143,7 кг/Гкал против 142,9 кг/Гкал (рис. 1 и 2).

Рис.1
Удельные расходы топлива на действующих ТЭС на электроэнергию
.

 

Рис. 2
Удельные расходы топлива на действующих ТЭС на тепловую энергию.

 

Потери электроэнергии в электрических сетях увеличились с 8,2% в 1990 г. до 11,3% в 2009 г. (рис. 3).

Рис. 3
Российская электроэнергетика в сравнении с советской.


Среднегодовые вводы мощностей снизились с 5,0 млн кВт/год за период 1986–1990 гг. до 1–2,9 млн кВт/год за период 2000–2010 гг.

Ограничение мощностей возросло с 12 млн кВт в 1990 г. до 33,7 млн кВт в 2006 г.

Удельная численность персонала увеличилась с 2,6 чел./МВт в 1990 г. до 4,0 чел./МВт в 2004 г.

Финансирование НИОКР снизилось со 150 млн долл. США в 1990 г. до 26 млн долл. США в 2008–2009 гг.

Доля отечественного оборудования на новых станциях снизилась с 99% в 1990 г. до 30% в 2010 г.

Износ генерирующего оборудования увеличился с 40,6% в 1990 г. до 60% в 2010 г.

Доля генерирующего оборудования со сроком эксплуатации от 30 до 50 лет составляет в настоящее время (рис. 4 и 5): 52% на ТЭС и 56,8% на ГЭС. Доля генерирующего оборудования АЭС со сроком эксплуатации до 20 лет составляет 20,4%, а со сроком эксплуатации от 20 до 40 лет – 79,6% от общей мощности АЭС.

Рис. 4
Износ генерирующего оборудования ТЭС.


Высокая степень изношенности основного оборудования ТЭС приводит к снижению его надёжности и эффективности: КПД ТЭС в России составляет 36,6%, а в развитых странах – 39-41,5%, технические параметры пара российских ТЭС, включая давление (20 МПа) и температура (545-550°С) уступают аналогичным показателям в мире – 30 МПа и 600-620°С.

Рис. 5
Износ генерирующего оборудования ГЭС и АЭС.


Высокая степень изношенности основного оборудования ТЭС приводит к снижению его надёжности и эффективности: КПД ТЭС России составляет 36,6%, а в развитых странах – 39–41,5%.

При сложившейся ситуации снижение установленной мощности электростанций может составить (рис. 6) от 220 ГВт в 2006 г. до 189 ГВт в 2015 г. и до 169 ГВт в 2020 г., а её дефицит составит в 2015 г. 113 ГВт и 180 ГВт – в 2020 г.

Рис. 6
Потребность в новой генерирующей мощности и снижение существующей установленной мощности.


Чтобы ликвидировать указанный дефицит, необходимый ежегодный ввод новой мощности должен быть не менее 13 ГВт.

В настоящий период отработали ресурс (рис. 7): ВЛ 35–110 кВ протяжённостью 60 тыс. км; ВЛ 6–10 кВ протяжённостью 560 тыс. км; ВЛ 0,38 кВ – 510 тыс. км. Износ воздушных и кабельных линий 0,38–220 кВ составил 2,35 млн км. Износ подстанций с общей установленной электрической мощностью 423 млн кВА составил: напряжением 35–220 кВ –17 тыс. единиц; напряжением 6–35/0,4 кВ – более 500 тыс. единиц.



Рис. 7
Износ электрических распределительных сетей.


Износ подстанции с общей установленной электрической мощностью 423 мнл кВа:
• напряжением 35-220 кВ – 17 тыс.;
• напряжением 6-35/0,4 кВ – более 500 тыс. единиц. 15 % подстанций 6-10/0,4 кВ находятся в неудовлетворительном состоянии.

Более 40% воздушных и масляных выключателей отработали нормативные сроки.

Износ воздушных и кабельных линий 0,38-220 кВ – 2,34 млн км:
• напряжением 0,38 кв – 840 тыс. км;
• напряжением 6-10 кВ – 1,1 млн км;
• напряжением 35 кВ – 180 тыс. км;
• напряжением 110-220 кВ – 220 тыс. км.

Российская экономика не готова сегодня выводить из эксплуатации энергетическое оборудование, отработавшее срок службы. Но это не значит, что на электростанциях страны должно эксплуатироваться оборудование, не удовлетворяющее требованиям безопасности и надёжности.

Проблема износа производственных фондов в электроэнергетике стала крайне острой. Это приводит к снижению надёжности работы ЕЭС России.

С увеличением срока эксплуатации оборудования растут технологические риски его отказов.

Изношенное электросетевое оборудование определяет высокие риски возникновения серьёзных нарушений электроснабжения, которые наблюдались в последнее время.

За три года (2007–2009 гг.) электросетевые организации отказали в технологическом присоединении к сетям новым потребителям электроэнергии на общий объём заявленных для присоединения энергетических мощностей промышленных предприятий 6 млн кВт из-за «отсутствия технической возможности».

Последствия для экономики России от неудовлетворённого спроса на электроэнергию весьма значительны. Так, на 1 кВт•ч электропотребления приходится около 30 руб. внутреннего валового продукта (ВВП).

Ежегодный неудовлетворённый спрос на присоединение потребителей оценивается в размере 50 млрд кВт•ч, что означает ежегодную прямую потерю 1,5 трлн руб. ВВП или 5% всего ВВП страны.

Фактические потери ВВП от неудовлетворённого спроса на электроэнергию ещё больше, если учесть отказ от производства продукции проектных, строительных, монтажных и машиностроительных предприятий, вызванный ограничением потребного спроса.

Ключевыми ориентирами развития энергетики должны стать энергоэффективность и новые технологии. Оба этих направления заложены в Энергетической стратегии страны на период до 2030 года, разработанной Минэнерго России. Хочу немного остановиться на этом.

Основные организационно-технические мероприятия по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в электроэнергетике охватывают:
• разработку и внедрение систем энергетического менеджмента и мониторинга энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
• обеспечение опережающего развития НИОКР;
• разработку технических регламентов и нормативов энергоэффективности;
• маркировку товаров по уровню их энергоэффективности;
• стимулирование развития энергетического аудита в рамках программ поддержки развития малого бизнеса;
• обучение и повышение квалификации руководителей и специалистов в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
• осуществление технических мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности на конденсационных электростанциях на газе и твёрдом топливе, теплоэлектроцентралях.

При техническом перевооружении действующих электростанций должны производиться:
• вывод из эксплуатации неэкономичного, выработавшего свой моральный и физический ресурс паросилового оборудования газовых тепловых электростанций и замещение его новыми установками с использованием газотурбинных и парогазовых технологий, модернизация и реконструкция действующих конденсационных и теплофикационных установок с использованием современного энергоэффективного оборудования;
• вывод из эксплуатации морально и физически устаревшего оборудования с низкими параметрами пара угольных тепловых электростанций, ускорение технического перевооружения и реконструкции действующих угольных ТЭС на основе экологически чистых угольных технологий, в первоочередном порядке осуществление технического перевооружения и реконструкции угольных ТЭС с параметрами пара 3,0–9,0 МПа и to перегрева 410–510°С. Результат – удвоение потенциала действующих угольных ТЭС по мощности и выработке электроэнергии;
• внедрение когенерации на ТЭС и в котельных, предусматривающее замену котельных на ГТУ-ТЭЦ, перевод существующих котельных в пиковый режим.

Замещение существующих котельных модульными ПГУ и перевод их в режим когенерации обеспечит годовой рост производства электроэнергии до 310 млрд кВт•ч при общем потенциале 500 млрд кВт•ч. Развитие когенерации в городах позволит повысить КПД использования топлива до 85%;
• стимулирование использования возобновляемых источников энергии; Рост производства электроэнергии на основе альтернативных ВИЭ: 2007 г. – 0,5 млрд кВт•ч, 2020 г. – 10–20 млрд кВт•ч;
• поддержку разработки отечественных образцов энергосберегающих технологий нового поколения;
• оснащение приборами учёта расхода энергии потребителей розничного рынка;
• реализацию специальных мер по повышению энергетической эффективности ЖКХ. Потенциал энергосбережения в ЖКХ оценивается в объёме более 80 млн т у.т.

Реализация мероприятий в сфере производства электроэнергии обеспечит снижение среднего эксплуатационного удельного расхода топлива на отпуск электроэнергии от тепловых электростанций до 318 г у.т./кВт•ч в 2015 году и до 300 г у.т./кВт•ч в 2020 году.

В результате реализации перечисленных мероприятий достижение годовой экономии первичной энергии оценивается в объёме 25,3 млн тонн условного топлива к 2016 году и 58,05 млн тонн условного топлива к 2020 году. Суммарная экономия первичной энергии в период 2011–2015 гг. оценивается в объёме 82,4 млн тонн условного топлива, а за весь период 2011–2020 гг. может достигнуть 312,8 млн тонн условного топлива.

Ключевыми элементами энергосбережения и повышения энергетической эффективности в электроэнергетике являются наличие российских или иностранных лицензионных технологий с учётом прохождения стадии демонстрационных проектов, их унификация и типовое проектирование. Условием, необходимым для выполнения задач по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в электроэнергетике, является разработка новых технологий и освоение отечественным энергетическим машиностроением производства нового оборудования.


Стагнация энергетического машиностроения в электротехнической промышленности и энергостроительной отрасли


Основная доля энергетического оборудования в Единой энергетической системе нашей страны – это отечественное оборудование. Однако имевшийся в отечественном энергомашиностроении потенциал утрачен. Сократились разработки перспективного отечественного оборудования.

Отсутствие инвестиций для масштабного нового строительства в отрасли оставило без заказов энерго- и электромашиностроение, в связи с чем оно продолжает функционировать за счёт в основном зарубежных заказов на уровне 30% от имевшихся ранее мощностей.

Заводы, способные выпускать крупные энергоустановки, либо не работают (например, Атоммаш), либо не способны в обозримом будущем изготовить новые энергоблоки взамен отработавших свой ресурс.

По причине отсутствия новостроек в электроэнергетике распались существовавшие ранее мощные энергостроительные коллективы. Их возрождение в короткие сроки невозможно.


Рекомендации по поддержанию отечественного машиностроения

Необходимо сохранить и обеспечить развитие российского энергомашиностроения. Для этого необходимо разработать программу создания отечественного оборудования и обеспечить заказами отечественные энергомашиностроительные заводы с указанием количества и сроков поставок агрегатов. Наличие у российских производителей достаточного объема заказов позволит им подготовиться к решению масштабных задач по модернизации электроэнергетики.


Рекомендации по созданию отечественной газовой турбины большой мощности


В России существует только одна отечественная ГТУ-110 и одна лицензионная ГТУ-160 фирмы «Сименс».

Необходимо срочно создавать мощную российскую ГТУ на 300–400 МВт. Базой создания мощной ГТУ может стать ЛМЗ ОАО «Силовые машины» на основе покупки лицензии ГТУ-260 фирмы «Сименс». Организацию работы должно взять на себя государство. Это общепринятая практика, поскольку частный бизнес не вкладывает средства в долгосрочные трудноокупаемые проекты.


Рекомендации по созданию первого энергоблока на суперкритические параметры пара мощностью 660 МВт

Принять за основу разработанный ОАО «ВТИ» проект угольного энергоблока мощностью 660 МВт на суперкритические параметры пара. Укрупнение блоков сверх 330 МВт нецелесообразно для Сибири и Востока при невысоких приростах в этих регионах потребности в конденсационной мощности и дешевом угле.

Наряду с котлами к энергоблокам СКП 660, сжигающими кузнецкие каменные угли, целесообразно разрабатывать котлы, сжигающие бурые угли Канско-Ачинского и других месторождений.

В электросетевом хозяйстве необходимо повышение его технического уровня, расширение освоения и внедрения в Единой энергетической системе России новых энергоэффективных инновационных технологий, разработка на их основе проектных решений.

Основные технические мероприятия по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в электросетевом хозяйстве должны быть направлены на снижение потерь электроэнергии и совершенствование системы коммерческого и технического учёта электроэнергии в электрических сетях и у потребителей.

Для этого необходимо выполнение крупномасштабных работ по реконструкции электрических сетей с целью повышения их надёжности и эффективности.

Реализация мероприятий должна обеспечить снижение потерь в электрических сетях до 8–9% в 2020 году.


Состояние оборудования и его ремонт

Наблюдается неудовлетворительное состояние системы поддержания эффективности и надёжности действующего оборудования. Поддержание надёжности оборудования требует его постоянного технического обслуживания и ремонтов. Продление ресурса (срока службы) оборудования, зданий и сооружений сверх назначенного должно обосновываться и должным образом оформляться.

Срок службы оборудования можно продлевать при условии, что оборудование своевременно и качественно проходит техническое диагностирование и его элементы, исчерпавшие физический (предельный) ресурс, своевременно ремонтируются или заменяются.

Оценка технического состояния напрямую зависит от качества проведения технического диагностирования оборудования, а именно от применяемых методов и средств диагностики, квалификации экспертов и понимания ими реальных процессов, приводящих к исчерпанию ресурса оборудования.

В отечественной электроэнергетике отсутствуют крупные ремонтные компании. Однако ремонт переведён в непрофильный вид деятельности энергетических компаний.

Заводы-изготовители не участвуют в сервисном обслуживании своего оборудования.

Отсутствуют единые стандарты оценки текущего состояния оборудования.

Выделение ремонтных подразделений как «непрофильных» в самостоятельные организации без должного контроля их деятельности со стороны эксплуатирующих оборудование компаний значительно снизило качество и ответственность при проведении ремонтных работ, что отражается на эффективности и надёжности оборудования.

Для выполнения ремонтов необходимы квалифицированный и имеющий опыт проведения ремонтных работ персонал, наличие ремонтной оснастки и приспособлений, парк запасных частей и соответствующее финансирование.

В настоящее время условия для проведения своевременного и качественного ремонта генерирующего оборудования отсутствуют.


Состояние с ремонтами электросетевого оборудования

После реформирования электроэнергетики и ликвидации ОАО «РАО ЕЭС России» ремонты были признаны непрофильным видом деятельности, выведены из состава электросетевых предприятий и вместе со специалистами и техникой переданы в сервисные структуры, которые должны были обеспечивать своевременную профилактику и ремонт сетей, но уже на договорных условиях.

Впоследствии основная часть этих ремонтных организаций была переориентирована на другой вид деятельности, продана или обанкротилась.

В настоящее время организационная структура управления ремонтом распределительных сетей по соотношению хозяйственного способа (ремонт собственными силами) и подряда колеблется из одной крайности в другую.

Опыт последних лет показал, что ремонт собственными силами электросетевых предприятий гораздо эффективнее подряда.

Основные направления повышения надёжности и эффективности электроэнергетики и задачи, стоящие перед отраслью:
• строительство новых электростанций на газе с использованием высокоэффективных газотурбинных и парогазовых технологий;
• увеличение доли экологически чистых электростанций на угле и перевод угольных электростанций на чистые технологи;
• обеспечение качественного ремонта оборудования и продление ресурса его работы;
• перевод действующих ТЭС, использующих газ, на современные технологии;
• совершенствование правовой базы, регламентирующей надёжность функционирования энергетики в условиях рынка;
• развитие когенерации и распределённых источников энергии;
• модернизация систем централизованного теплоснабжения;
• развитие типового проектирования отечественного энергомашиностроения;
• обеспечение опережающего развития НИОКР;
• подготовка квалифицированных кадров.

Для выполнения стоящих перед отраслью задач необходимо:
• воссоздать электроэнергетику как ответственный дееспособный комплекс крупных вертикально интегрированных энергокомпаний, способных осуществлять надёжное и эффективное энергоснабжение потребителей;
• обеспечить государственную поддержку инвестициям в расширенное воспроизводство основных фондов путём формирования оптовых многолетних заказов поставщикам оборудования, исполнителям работ и услуг;
• установить, кроме прибыли, следующие показатели оценки работы энергокомпаний:
- по показателю надёжности – аварийный недоотпуск энергии, вероятность безотказной работы, коэффициент готовности оборудования;
- по критерию эффективности – удельный расход топлива в генерирующих и потери электроэнергии в сетевых компаниях;
- по критерию развития – нормативный резерв мощности в зоне обслуживания в периоды максимума нагрузок энергосистемы, удельная стоимость вводимых энергетических мощностей.

Основные задачи реализации программ энергосбережения в стране состоят в обеспечении эффективности всех процессов, связанных с производством, передачей и потреблением энергоносителей за счёт разработки и внедрения механизмов стимулирования энергосбережения, реализации типовых энергосберегающих проектов, активизирующих деятельность хозяйствующих субъектов и населения по реализации потенциала энергосбережения.

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно