Электротехнический-портал.рф

...для студентов ВУЗов электротехнических специальностей и инженеров

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

6.5. Рынок тепловой энергии и его взаимосвязь с рынком электроэнергии

E-mail Печать PDF
(2 голоса, среднее 5.00 из 5)

Смежным с рынком электроэнергии, а также в определенной степени с рынками мощности и системных услуг, является рынок централизованно произведенного тепла. На этом рынке работают 485 ТЭЦ и около 6,5 тыс. котельных мощностью более 20 Гкал/ч, вырабатывающие примерно 1430 млн. Гкал тепла в год.

Товарами на этом рынке являются тепловая энергия (в виде пара и горячей воды) и мощность. Специфические особенности тепловой энергии как товара:

  • тепловую энергию чаще всего экономически нецелесообразно накапливать и хранить, что требует наличия достаточных резервных мощностей и координации работы всех участников рынков тепловой энергии;
  • качество тепловой энергии характеризуется параметрами (температурой и давлением) теплоносителя, с помощью которого она передается;
  • тепловая энергия — товар высокой социальной значимости, поскольку в стоимости коммунальных услуг населению в странах с холодным климатом доля затрат на покупку тепла составляет более половины.

Системы централизованного теплоснабжения обеспечивают около 75 % всех потребителей тепла в России, включая сельские населенные пункты. Особенность централизованного производства тепловой энергии в том, что поддержание режимов работы и соответственно качества тепловой энергии возможно только за счет регулирования работы всей системы — источников тепла, тепловых сетей и потребителей. Исключение потребителей из системы регулирования делает невозможным обеспечение качества тепловой энергии.

Около 35 % потребности в тепловой энергии обеспечивают теплофикационные системы, т.е. системы, в которых источниками тепла служат ТЭЦ различной мощности. Комбинированная выработка электрической и тепловой энергии создает существенные экономические преимущества в производстве тепла по сравнению с котельными. В связи с этим, несмотря на экологические проблемы, ТЭЦ, как правило, строятся в черте города, поскольку достигаемая от комбинированной выработки экономия топлива и затрат превалирует над всеми экологическими последствиями. Крупные теплофикационные системы на базе ТЭЦ общего пользования построены и функционируют в основном в городах с расчетной тепловой нагрузкой более 500 Гкал/ч (это всего 3 % городов).

Рынки тепловой энергии из-за значительных потерь и дороговизны транспорта тепла локальны, и излишек мощности теплоисточника на данном локальном рынке не может быть без значительных инвестиций использован для производства и поставки тепла на другой локальный рынок.

Рынки электрической и тепловой энергии тесно связаны между собой:

по субъектному составу — прежде всего через генерирующие компании, имеющие в своем составе ТЭЦ, осуществляющие комбинированную выработку электрической и тепловой энергии. На долю ТЭЦ приходится примерно 1/3 всего производства тепла в стране, при этом из 710 млн. Гкал, вырабатываемых ими, на долю комбинированной выработки приходится примерно 550 млн. Гкал;

по объемам производства тепла и электроэнергии на ТЭЦ. Большая часть тепловой энергии вырабатывается за счет энергии конденсации пара, предварительно отработанного в паровой турбине, либо охлаждения газов, первоначально совершивших работу в газовой турбине, поэтому на большинстве ТЭЦ имеется жесткая взаимосвязь минимально необходимой генерации электроэнергии при разных объемах потребления тепла. То есть в зависимости от погоды и паровой нагрузки промышленных предприятий, ТЭЦ вынуждена поставлять на рынок какое-то количество электрической энергии независимо от прибыльности либо убыточности этих поставок. Вышесказанное относится в основном к периодам низких температур наружного воздуха, близких к минимальной расчетной температуре, поскольку в этот период в максимальной степени загружены все тепловые мощности. В более теплую погоду на ТЭЦ есть возможность для внутреннего технического маневра — переключения части тепловых нагрузок с энергетических блоков на свободные пиковые водогрейные котлы с большей разгрузкой ТЭЦ по электрической мощности.

Ситуация на рынке электроэнергии может потребовать снижения выработки электроэнергии на ТЭЦ в периоды минимальной электрической нагрузки и перевода тепловой нагрузки на пиковые водогрейные котлы, что существенно влияет на стоимость производства тепла;

по влиянию режимов работы систем теплоснабжения на эффективность работы ТЭЦ на рынке электроэнергии. Температура обратной сетевой воды также влияет на все режимы работы ТЭЦ. Ее снижение за счет более полного использования энергии теплоносителя у потребителей уменьшает потребный расход сетевой воды с соответствующим уменьшением расхода электроэнергии на перекачку. Также повышается общая эффективность теплового цикла ТЭЦ и увеличивается выработка электроэнергии на тепловом потреблении. Неквалифицированное регулирование систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения у потребителей, самовольная установка дополнительных потребительских установок приводят к увеличению расхода теплоносителя, повышению температуры обратной сетевой воды, что разрегулирует работу всей системы теплоснабжения, нарушает режим работы и ухудшает качество тепла для других потребителей, увеличивает потребность в теплоносителе и вызывает дополнительные затраты на источнике тепла для выработки и прогонки по всей системе теплоснабжения дополнительных объемов теплоносителя;

по влиянию режимов работы систем теплоснабжения в периоды низких температур на объемы потребления электроэнергии, а также на объем резерва электрической мощности. Широко применяется верхняя «срезка» температурного графика — ограничение роста температуры сетевой воды при низких температурах наружного воздуха предельным значением, которое ниже значений, оговоренных в технических условиях на подключение потребителей. Раньше эти ограничения оправдывались неплатежами потребителей и отсутствием топлива, теперь ограниченными возможностями оборудования и опасностью разложения пенополиуретана — широко применяемой в последние годы изоляции трубопроводов тепловых сетей. Недогрев сетевой воды вынужденно компенсируется увеличением ее расхода, но пропускная способность трубопроводов не всегда позволяет обеспечить качество теплоснабжения всех потребителей. В первую очередь нарушаются режимы теплоснабжения потребителей, наиболее удаленных от ТЭЦ, и они вынужденно компенсируют недогрев включением газовых плит и электронагревателей. Для энергосистем, расположенных в европейской части страны, похолодание на 1 °С приводит к увеличению потребления электрической мощности примерно на 0,6 %. Такая взаимосвязь требует наличия значительных резервных электрических мощностей, используемых только в периоды зимних максимумов;

по влиянию дефицита мощности на рынке электроэнергии на режим работы источников тепла. Возможны ситуации нехватки генерирующих мощностей в периоды максимального электропотребления и переключения части тепловой нагрузки на пиковые водогрейные котлы на ТЭЦ, что позволяет уменьшить теплофикационные отборы и за счет срабатывания пара в цилиндрах низкого давления паровых турбин увеличить выработку электроэнергии. Эффективность использования топлива при этом значительно снижается, но такой маневр на короткий период может быть экономически оправдан;

по взаимному влиянию надежности работы систем электро- и теплоснабжения. Использование электроэнергии на догрев помещений многократно возрастает при крупных авариях в системах теплоснабжения. Длительное прекращение теплоснабжения может привести к отключению и электроснабжения из-за перегрузки кабельных линий и подстанций. В свою очередь, прекращение электроснабжения приводит к отключению насосов, автоматики и соответственно нарушениям режимов теплоснабжения. То есть с точки зрения надежности системы топливо-, тепло- и электроснабжение взаимозависимы и должны рассматриваться совместно;

по стоимости электрической и тепловой энергии на ТЭЦ. На ТЭЦ происходит совместное производство электрической и тепловой энергии, поэтому затраты могут быть разнесены между ними достаточно произвольно. Так, в 1970-х гг. был изменен способ разнесения затрат таким образом, что весь эффект от экономии затрат при комбинированной выработке электрической и тепловой энергии относился на электрическую энергию. В течение 90-х гг. методические подходы к регулированию тарифов на тепловую и электроэнергию на ТЭЦ пересмотрены. В результате часть эффекта от экономии затрат при комбинированной выработке электрической и тепловой энергии стала относиться на тепловую энергию.

На рис. 6.5.1 (прямая 1) изображен график Гинтера, характеризующий возможность разного разнесения затрат на топливо между тепловой (по оси абсцисс) и электрической (по оси ординат) энергией при их совместной выработке на ТЭЦ, а также идентичный график по соотношению себестоимости на выработку тепловой и электрической энергии. В зависимости от метода разнесения затрат может быть выбрана любая произвольная точка на прямой 1.

Отношение себестоимости производства электрической и тепловой Ст.э энергии в режиме комбинированной выработки при разных объемах поставки тепла

Рис. 6.5.1. Отношение себестоимости производства электрической и тепловой Ст.э энергии в режиме комбинированной выработки при разных объемах поставки тепла

Отключение части тепловых потребителей увеличивает себестоимость комбинированной выработки и уменьшает наклон графика (прямая 3 на рис. 6.5.1). Подключение новых тепловых потребителей или возврат отключившихся снижают общую себестоимость и увеличивают наклон графика (прямая 2 на рис.6.5.1).

При правильно построенной работе с клиентами энергетическая компания, владеющая ТЭЦ, может определить тот уровень снижения цены на тепло, при котором возможно подключение новых потребителей либо увеличение отпуска тепла существующим потребителями, что обеспечит снижение себестоимости производства электрической и тепловой энергии и повысит конкурентоспособность ТЭЦ на рынке тепла и на рынке электроэнергии;

по развитию источников электрической и тепловой энергии. Электропотребление в России растет гораздо более быстрыми темпами, чем теплопотребление. Для многих крупных городов с развитой теплофикацией актуальной становится задача увеличения выработки электроэнергии на стабильном тепловом потреблении. В газифицированных районах это лучше всего обеспечивается за счет применения парогазовых циклов путем реконструкции существующих блоков и строительства замещающих мощностей. Приоритетной является работа ТЭЦ по тепловому графику, так как самая современная парогазовая ТЭЦ в конденсационном режиме работы имеет меньший коэффициент использования топлива, чем газотурбинная или паротурбинная ТЭЦ, полностью загруженная по теплу. Наличие в России большого количества крупных и средних котельных определяет значительные перспективы строительства на их основе новых ТЭЦ. Такое направление развития электроэнергетики соответствует как задачам экономической эффективности, так и стратегическим задачам снижения расходов органического топлива и уменьшения вредного влияния на окружающую среду. Существенная взаимосвязь и взаимозависимость рынков электрической и тепловой энергии через совместную выработку электрической и тепловой энергии усложняют задачу построения системы отношений на рынке тепла. Отношения должны быть организованы таким образом, чтобы оба рынка функционировали эффективно и подавали адекватные ценовые сигналы как в текущем режиме, так и в перспективе.

Особенности рынков тепловой энергии в России

Рынки тепловой энергии в России характеризуются рядом особенностей, усложняющих их взаимодействие с рынками электроэнергии.

Технические особенности

Отсутствие конкуренции между производителями тепловой энергии. В России существует немного городов, где за счет значительных инвестиций в систему теплоснабжения (прежде всего в строительство сетей и установку тепловых пунктов с теплообменниками) возможна организация конкуренции между производителями тепловой энергии в оперативном режиме. В подавляющем большинстве случаев они работают на свою локальную сеть, которая может быть соединена с другой локальной сетью с помощью аварийных перемычек. Существует всего несколько десятков систем, где на одну тепловую сеть работают несколько производителей — чаще всего это одна или две ТЭЦ и несколько котельных. Однако нет ни одного города, где в ближайшей перспективе система технологически и организационно могла бы быть подготовлена к организации конкуренции между источниками тепла. Соответственно условия для конкуренции между производителями тепловой энергии практически отсутствуют, и работа любого производителя жестко завязана на режим работы потребителей. В этих условиях вопрос о введении той или иной формы конкуренции источников тепла должен рассматриваться в каждом городе индивидуально и решение о выборе такой стратегической цели должно приниматься на основе оценки всех необходимых инвестиций и ценовых последствий для потребителей. Для большинства городов в обозримой перспективе рынок тепловой энергии по-прежнему будет оставаться монопольным, соответственно сохранится тарифное регулирование на этих рынках.

Высокая доля зависимой схемы присоединения потребителей. При создании систем централизованного теплоснабжения в основном применялась зависимая схема присоединения потребителей. Это означает, что теплоноситель из тепловых сетей поступает непосредственно в теплопринимающее оборудование потребителя, а после его использования возвращается в обратную тепловую сеть.

При нарушениях гидравлического режима вследствие нарушения режимов работы оборудования производителей тепловой энергии, тепловой сети либо потребителей, возможен гидравлический удар, наносящий огромные убытки теплопринимающему оборудованию потребителей. Для защиты от гидроудара и обеспечения независимого режима работы тепловой сети применяют независимую схему присоединения потребителей (т.е. теплоноситель не поступает в тепловую систему потребителя, а через теплообменник отдает тепло теплоносителю, циркулирующему у потребителя, и также через теплообменник принимается тепло в обратной сети).

В России у непромышленных потребителей лишь с введением массового строительства стали сооружать центральные тепловые пункты, в которых устанавливали теплообменники и обеспечивали независимое присоединение потребителей. Строительство центральных тепловых пунктов давало существенную экономию средств, однако не позволяло осуществлять индивидуальное регулирование подачи тепла в каждое здание. В настоящее время, с расширением применения автоматического регулирования подачи теплоносителя непосредственно у потребителя, это преимущество утеряно. В связи с этим стратегическим направлением преобразований на рынке тепла, реализуемым в настоящее время в ряде городов, является внедрение независимой схемы присоединения потребителей за счет установки индивидуальных тепловых пунктов.

Высокая доля открытых схем теплоснабжения. Примерно в половине российских городов система теплоснабжения, в целях жесткой экономии средств, создавалась как открытая. Это означает, что часть теплоносителя, после отработки в отопительной системе здания, используется затем в целях горячего водоснабжения и далее сливается в канализацию, т.е. не возвращается к производителю тепловой энергии. Это требует дополнительных затрат в источнике тепла на подготовку и подогрев воды, создает значительную неустойчивость режимов работы системы и существенно усложняет поддержание качества поставляемого тепла. Стратегическим направлением является «закрытие» системы. Как правило, это уже осуществляется в крупных городах, однако делается не для всех источников сразу, а поэтапно.

Ценовые особенности

Несоответствие тарифов экономически обоснованным затратам

Существует значительная дифференциация соотношений тарифов по регионам. Так, максимальное отношение тарифов для промышленности к тарифам жилищных организаций составляет более 3, минимальное — 0,5. При этом экономически обоснованное соотношение цен для них, существенно различаясь по регионам, составляет от 0,6 до 0,9 (в зависимости от конкретной конфигурации системы теплоснабжения и структуры потребителей).

Таким образом, стратегическая задача в системе тарифного регулирования — приближение тарифов на тепловую энергию для потребителей к экономически обоснованным затратам.

Снижение продаж тепловой энергии от ТЭЦ

«Социально-направленное» регулирование тарифов на тепловую энергию существенно снизило заинтересованность промышленных предприятий в покупке тепла в централизованных системах теплоснабжения. В связи с этим в течение всех 1990-х гг. наблюдался масштабный процесс отказа промышленных потребителей от покупки тепла и создания или восстановления собственных источников тепла. Наряду с общим спадом промышленного производства, это привело к снижению общих продаж тепла от ТЭЦ энергетических компаний на 13 %. Одновременно произошло снижение доли отпускаемого от ТЭЦ пара почти в 2 раза. Этот процесс значительно ухудшил экономические показатели централизованных систем теплоснабжения и крупных источников с комбинированной выработкой электрической и тепловой энергии, поскольку постоянные затраты на содержание оборудования не снизились, а удельные затраты в расчете на 1 Гкал отпущенного тепла увеличились.

Институциональные особенности

Эксплуатация неэффективных котельных

Подавляющее большинство крупных городов России с населением более 500 тыс. человек имеют мощные ТЭЦ, принадлежащие энергетическим компаниям, и большая часть потребителей обеспечивается ими. В некоторых городах значительную нагрузку несут заводские ТЭЦ. Также в большинстве этих городов имеется большое количество котельных, принадлежащих различным собственникам, причем часто они находятся в зоне действия ТЭЦ. В городах с населением от 100 до 500 тыс. человек также работают ТЭЦ энергетических компаний, но чаще это ТЭЦ небольшой электрической мощности (10—40 МВт) и значительно большей тепловой мощности за счет пиковых котлов, работающих в базовом режиме. Большая часть тепловых потребителей в таких городах обеспечивается теплом от котельных. Теплоснабжение подавляющего числа небольших поселений и малых городов осуществляется от котельных.

Наличие разных собственников в сфере теплоснабжения и существенная роль органов местного самоуправления в процедуре согласования инвестиционных решений, их заинтересованность в развитии принадлежащих муниципальному образованию тепловых мощностей порождают неценовые методы конкуренции за доступ на рынок и за финансовые потоки на рынке тепла.

Зачастую котельные, первоначально строившиеся как пиковые для будущего подключения к ТЭЦ, работают в базовом режиме, так как принадлежат иным собственникам, которые заинтересованы в их максимальной загрузке в ущерб потребителю. Администрации некоторых крупных городов вопреки интересам потребителей тратят значительные средства на строительство новых котельных в зоне действия ТЭЦ либо привлекают для этого частных инвесторов. В то же время общий потенциал роста отпуска тепла от ТЭЦ за счет вытеснения дорогих котельных составляет не менее 10—11 %, что может снизить стоимость тепла для потребителей на 5—10 %. По некоторым конкретным проектам рост отпуска тепла от ТЭЦ за счет вытеснения очень дорогих котельных может возрасти в несколько раз, что позволит снизить стоимость тепла для потребителей (без учета инвестиционных затрат) на 20—30 %. В связи с этим одной из важнейших задач является создание такой системы принятия решений в сфере теплоснабжения, которая обеспечила бы прозрачность процедуры и принятие эффективных решений по загрузке действующих тепловых мощностей и развитию новых источников.

Отсутствие организационного единства тепловых сетей

В настоящее время на тепловых рынках городов, где присутствует несколько собственников, проявляется тенденция объединения тепловых сетей в единую компанию. Целесообразность объединения тепловых сетей, находящихся у разных собственников, в единую компанию, очевидна: существенно снижаются затраты на эксплуатацию, диспетчеризацию, регулирование и контроль вследствие эффекта масштаба; отсутствует необходимость обеспечения всех границ между сетями, принадлежащими различным собственникам, средствами измерения, а также согласования между ними сроков вывода сетей в ремонт; оптимизируется развитие сетей в интересах всего города; возможна оптимизация инвестиций. При едином оперативном управлении сетью легче организовать наладку системы, включая работу со всеми потребителями, что обеспечивает более высокое качество тепловой энергии.

Появление новых собственников в муниципальном тепловом бизнесе

Продолжается вхождение иных собственников в муниципальный тепловой бизнес. Назрела необходимость упорядочивания и четкого определения ответственности сторон в возникающих при этом отношениях.

Первоочередные задачи формирования эффективного рынка тепловой энергии

Особенности состояния и развития сферы теплоснабжения в России определяют необходимость существенных изменений в системе отношений на рынках тепловой энергии. Эти изменения уже начались — прежде всего с изменения структуры собственности и характера отношений. Очень важно, чтобы эти изменения в конечном итоге привели к созданию такой системы отношений, которая определит ответственность и права каждого участника, конкретизирует ответственность органов власти в сфере теплоснабжения, создаст стимулы для теплоснабжающих организаций действовать в интересах потребителей и позволит применять для этого цивилизованные гибкие формы борьбы за потребителя. Сфера теплоснабжения должна быть преобразована в полноценный стабильный и эффективный бизнес. Развитие систем теплоснабжения должно осуществляться в наиболее эффективных направлениях с точки зрения долгосрочных интересов потребителей, а на рынках с участием источников комбинированной выработки электроэнергии и тепла — с учетом эффективного развития рынка электроэнергии.

Для этого должен быть решен комплекс следующих задач:

  • определены технологическая ответственность и права участников сферы теплоснабжения для обеспечения надежного теплоснабжения, включая технологическую ответственность сторон в договорах (в том числе потребителя как элемента системы, влияющего на ее работу); обязательность согласования сроков ремонтов и взаимодействия организаций в чрезвычайных и аварийных ситуациях и регламентации действий по наладке и регулированию работы системы теплоснабжения и контроля за выполнением всеми сторонами (включая потребителей) своих технологических обязательств; формирование процедуры вывода значимого оборудования и тепловых сетей в долгосрочный ремонт и из эксплуатации, направленной на предотвращение возникновения дефицита тепловой энергии и мощности, исключение безответственных (в технологическом плане) посредников из системы отношений в сфере теплоснабжения;
  • определены экономическая ответственность и права участников сферы теплоснабжения для обеспечения стабильности и выгодности отношений при выполнении следующих условий: четком определении экономической ответственности, прав и обязанностей сторон по договорам; создании механизма фиксации текущих долгов бюджетов и организаций, финансируемых из бюджета, и механизма обеспечения компенсации убытков организаций вследствие нарушения обязательств бюджета; регламентации отношений при неплатежах (включая порядок ограничений и отключений) и взыскании задолженности; создании системы, стимулирующей повсеместное введение учета тепла;
  • создана система, стимулирующая теплоснабжающие организации действовать в интересах потребителей при использовании цивилизованных форм ценовой конкурентной борьбы; обеспечивающая возможность заключения долгосрочных договоров; разрешающая потребителю заключать договоры теплоснабжения с организацией, к сети которой он присоединен через сети другой организации, при ответственности теплоснабжающей организации за самостоятельное урегулирование отношений по передаче тепловой энергии в интересах потребителей; обеспечивающая реализацию оптимального режима работы источников тепла и тепловых сетей в интересах потребителей, исключение неэффективных решений при внутригодовом планировании загрузки источников тепла;
  • созданы условия для оптимального развития сферы теплоснабжения, в том числе: объективный и недискриминационный механизм принятия инвестиционных решений (включая порядок и критерии принятия инвестиционных решений, обеспечивающих приоритет надежности и экономичности теплоснабжения и ответственность властей за соответствие решений этим критериям; обеспечение равной конкуренции проектов, встраивание системы принятия инвестиционных решений в процесс разработки программы комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры; единую методологию разработки программных документов); механизм учета принятых решений в договорах и при установлении тарифов; механизмы обеспечения гарантий для инвесторов в муниципальную теплоэнергетику;
  • сформирована целевая модель государственного ценового регулирования в сфере теплоснабжения, обеспечивающая стимулирование участников сферы теплоснабжения к снижению совокупных издержек на обеспечение потребителей теплом в текущем режиме и в перспективе; поэтапную ликвидацию перекрестного субсидирования; стабильность отношений на рынке тепла в результате заключения долгосрочных договоров; при введении конкурентного рынка электроэнергии возможность ценового маневра ТЭЦ для учета конъюнктуры обоих рынков;
  • определены критерии (технологические и организационные условия), выполнение которых позволяет дерегулировать цены на конкурентные виды деятельности в теплоснабжении, а также порядок дерегулирования цен.

Решение перечисленных выше задач позволит сформировать эффективную систему отношений в сфере теплоснабжения, обеспечивающую надежное и эффективное обеспечение добросовестных потребителей теплом.


Обновлено 31.08.2013 11:40  
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Основное меню

Авторизация


© 2016 Электротехнический портал. Все права защищены.

Яндекс.Метрика