Политическое субсидирование потребителей электроэнергии

? Май 1766 год - Пуск первой паровой машины Ивана Ивановича Ползунова. на Колывано - Воскресенских заводах на Алтае. Диаметр цилиндра -0.81м, ход поршня 2.56м Давление пара 1.2 ата, мощность около 40л.с. КПД~1ч2%. Три месяца машина успешно проработала, но после смерти И.И.Ползунова не нашлось людей, которые могли бы поддержать его идею «…огонь слугою к машинам склонить…» Российская академия наук, состоявшая преимущественно из иностранцев, предала забвению дело великого русского теплотехника. Машина первооткрывателя была разрушена. Работа Ползунова почти на столетие опередила русскую действительность. Гибель машины Ползунова и погребение в пыли архивов всех достигнутых им результатов характерны для того времени, когда совершенно игнорировались великие творческие русского народа в области техники. А между тем, спустя 28 лет, в 1794году, на прядильной фабрике в Манчестере появилась двухцилиндровая паровая машина, воспроизводившая изобретение Ползунова. Создателем ее был Фальк, видевший машину Ползунова и описавший ее в печати. Машина построенная Фальком по проекту Ползунова, работала более 30лет, что подтверждает обоснованность предложений И.И.Ползунова.

? 1775год - пуск паровой машины Уатта периодического действия, для подъема воды.

? 1782год - Уатт запатентовал паровую машину двухстороннего всасывания непрерывного действия, вторая в мире, после машины И.И. Ползунова, паровая машина непрерывного действия. Давление пара 1.1ч1.3ата, диметр цилиндра 0.633м. ход поршня 1.53м мощность 20лс. КПД паровых машин ~2ч3%

? 1800 года - рост давления пара до 3.5ч7 ата

? 1823ч1827гг - давление пара до 56 ата. КПД паровых машин 8~10% (Выделенное курсивом - комментарий Богданова. Трудно поверить! Но уже более 180 лет назад работали с давлением 56ата! К нашему стыду, в настоящее время мы повально строим котельные с давлением не выше 13ата, и называем это как рациональное, энергосберегающее мероприятие!)

? 1855г - максимальный КПД паровых машин - 8- 12%

? 1883г- творец первого в мире самолета А.Ф.Можайский, спроектировал и построил на балтийском судостроительном заводе паровую машину для летательного аппарата мощностью 50л.с с удельным весом 4.5кг/л.с меньше чем заграничные малины 6.4кг/л.с. Удивительнейшая информация о Российской теплоэнергетиках!

? 1883г - «Русские заводы Сименс и Гальске» организовали электрическое освещение главной улицы столицы. Произведена замена газовых ламп на 32 фонаря с дуговыми лампами силой 1200 свечей.

? 1883г - Освещение площади храма Христа (где сейчас заложен Дворец Советов) Первая электростанция Алексеева на Лубянском пассаже в Москве. Установлены 3 паровых машины по 76 л.с Заложена сеть в 45 дуговых ламп и 220 ламп накаливания.

? 1888г - первые три петербургские, центральные электростанции на реке Фонтанке (3 машины в сумме 202квт) и Мойке. 3 машины в сумме 221квт Давление пара 5ата. Электростанции располагались на плавучих баржах, на реках, так как требовали очень много воды для охлаждения. Из за отсутствия охлаждающей воды станции ограничивали мощность!! (Комментарий Богданова Парадокс! С самого начала развития теплоэнергетики, и до настоящего времени, существует проблема отвода отработанного, тепла на электростанциях!!!. Производство электроэнергии очень дорогое удовольствие! Что бы получить какое то количество электроэнергии, до 98-97% энергии от сожженного топлива надо отводить в окружающую среду! (Удельный расход топлива составляет 5.4ч3.9кг.у.т/кВт) Нехватка охлаждающей воды - самая большая проблема для электроэнергетиков, как 120 лет назад, так и в настоящее время! Однако, в отличии от западных стран, мы в России, имеем уникальную возможность - использовать отводимое тепло при производстве электроэнергии для отопления наших домов!)

? 1900 года - максимальный КПД паровых машин достиг~18ч20%

? 1913г - КПД брутто=11.6% 1060г/кВтч Nмах=10мВт Р=12ч15ата Т=350єС

? 1900-1920 года. КПД установок с паровыми машинами достиг 20-25%

B. Советский период времени (1917-1992г) приведен по книгам: В.В Лукницкого «Тепловые электростанции» В.В. Лукницкий Тепловые электрические станции промышленных предприятий. Госэнергоиздат 1953 г. стр. 14., справочника «Теплоэнергетика и теплотехника» 1980г Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы. Справочник под редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина. Москва «Энергия» 1980г.^, А.С. Горшкова «Техникоэкономические показатели» А.С. Горшков «Техникоэкономические показатели тепловых электрических станций» первое издание Госэнергоиздат 1949 г.

А.С. Горшков «Техникоэкономические показатели тепловых электрических станций. Издание третье переработанное и дополненное. Москва. Энергоатомиздат 1984г .

? 25 ноября 1924г - первая ТЭЦ в России. Под руководством профессора В.В.Дмитриева, 3-й Петроградская ГЭС на Фонтанке переоборудована в ТЭЦ производящую как тепловую так и электрическую энергию В.Ф. Гуторов. С.А. Байбаков « 100 лет развития теплофикации в России» Энергосбережение №5 2003 г.. Снижение удельного расхода топлива с 1045 г/кВтч до 238г/кВтч.

? 1928 - первая в Москве «ТЭЦ ВТИ» подала тепло о паропроводу к заводам «Динамо», «Порострой».

? 1928г - КПД брутто =15.0% 820г/кВтч Nмах=44мВт Р=26ата Т=375єС

? 1931г Первая в России, генеральная схема теплофикации г. Москвы. Здорово! Стране нужна экономная энергетика!

? 1937г - КПД брутто =20.0% 610г/кВтч Nмах=50мВт Р=29ата Т=400єС

? 1950г - КПД брутто =22.8% 540г/кВтч Nмах=100мВт Р=90ата Т= 490єС

? 1952г - Начало «Лысенковщины» в советской энергетике. Официальное утверждение негласных правил игры в энергетике - политического субсидирования электроэнергетики за счет тепловых потребителей Вопросы определения КПД теплоэлектроцентралей. - В кн.: Сборник докладов под общей редакцией акад. А.В. Винтера. М. - Л6, Госэнергоиздат, 1953 г. с. 117. Применение «Физического метода» распределения экономии топлива привело к автоматическому запрету на многие года обсуждение «Эксергетического метода» анализа и распределения затрат топлива. По «физическому методу» тепло от ТЭЦ заведомо получалось убыточным с затратами топлива на 5-7% выше чем от котельных ~174ч172 кг/Гкал против 165ч163 кг/Гкал!!. Электроэнергия от ТЭЦ получается с расходом топлива 170-250г/кВтч против 370-410г/кВтч самых лучших ГРЭС. Все 100% экономии топлива относятся в пользу потребителей электрической энергии.

Негласные правила игры в энергетику

В.М. Бродянский «Письмо в редакцию». Журнал «Теплоэнергетик» №9 1992г. Стр.62-63.

«..Дискуссия о распределении затрат и расходах топлива на ТЭЦ между электроэнергией и теплом тянется уже много лет. Сейчас она приняла принципиальный характер и далеко вышла за пределы частного вопроса о распределении затрат на ТЭЦ. По существу, это один из участков общего фронта борьбы между административной чиновничьей системой управления народным хозяйством и управлением, основанном на научной базе и учете законов экономики. Считаю необходимым высказать некоторые соображения, связанные с этим застарелым делом.

Первое, о чем необходимо сказать, это о так называемом, «физическом» методе. Он вообще не может обсуждаться как нечто, имеющее хотя бы самое слабое научное обоснование. Это типичное порождение эпохи, когда нужно было во что бы то ни стало показать, что мы «впереди планеты всей». Применительно к энергетике это означало, что один из основных показателей ее уровня - удельный расход топлива на 1 квт/ч электроэнергии у нас должен быть лучше, чем «у них». Был найден гениально простой путь.

Из школьной физики известно, что тепло эквивалентно работе (второе начало термодинамики, которое объясняет, что это не совсем так, в школе не проходят) Опираясь на эту эквивалентность, можно вполне законно, «по физике», списать лишнее топливо с электроэнергии на тепло, благо теплофикация у нас широко распространялась. Сразу, без кропотливой работы по подъему технического и организационного уровня энергетики, мы вырвались таким нехитрым путем на «первое место» в мире. То, что вызывало и вызывает до сих пор улыбки специалистов во всем цивилизованном мире, не принимается у нас во внимание.

Мне неоднократно во время бесед с западными специалистами приходилось касаться этого вопроса. Им очень трудно объяснить, в чем тут дело. Они никак не могут понять, как можно «на равных» складывать тепло и электроэнергию или принимать что к.п.д. ТЭЦ намного выше, чем к.п.д. КЭС, а к.п.д. котельной выше, чем той и другой. Все это им представляется диким (в чем они правы). А поскольку они (тоже справедливо) относятся с уважением ко многим нашим энергетикам и термодинамикам, то им остается искать объяснение в тайнах «русской души» или в давлении «коммунистической идеологии».

Только специалисты из ГДР и ПНР прекрасно понимали, в чем дело. Их энергетическое начальство копировало наши глупости, а попытки исправить ситуацию, упиралось, так же как и у нас в министерские завалы. Сейчас, насколько мне известно, в восточной части Германии, и в Польше вся эта «физическая» методика отпадает.

В КНР тоже следовали нашей «методике», поскольку вся теплофикация делалась по нашему образцу. Теперь они постепенно выходят на современный уровень понимания термодинамики и даже собрали у себя международную эксергетическую конференцию.

Таким образом, в ближайшее время мы остаемся единственными в мире энергетиками, «верными принципам», отвергающим второе начало термодинамики (установленное, как известно еще в 1824г), так и законы экономики, утверждающие (с еще более раннего времени), что цены при всех колебаниях коньюктуры в среднем следуют уровню общественно необходимых затрат производства. Но сколько времени это может продолжаться и к чему приведет?

Второй вопрос, который возникает в связи с изложенной ситуацией: почему столько деятелей энергетики (министерские чиновники, представители других организаций, научного мира) упорно отстаивают явно неверные положения?

Относительно чиновников, тут все ясно и особого анализа не требуется, раз велено, значит, надо. Что касается ученого мира, то тут дело сложнее. До последнего времени я никак не мог понять, в чем корень непонимания ими очевидных вещей (не говоря, конечно, о нескольких действительно высококвалифицированных специалистах, которые прекрасно все понимают). Я наивно полагал, что после опубликования статей Денисова, Гладунцова и Пустовалова, моей, в журнале «Теплоэнергетика» №2 за 1980г., вопрос будет снят, поскольку все разжевано подробнейшим образом. Такая уверенность опиралась на то, что во всех них, по существу, не было абсолютно ничего принципиального нового. Просто было собрано и проанализировано то, что давно известно и, несомненно и бесспорно.

Но самое интересное состоит в том, что сторонники «физического» метода не хотят прислушаться даже к тому, что говорят сами ТЭЦ! А они хотя и не знают термодинамики, но выполняют требования ее законов неукоснительно. (Примечание Богданова. Именно эта фраза в 1994году возмутила меня и как уважающего себя специалиста двадцать лет проработавшего на станции, заставила сесть за расчеты. В течение 1.5 лет проведя ручные расчеты, разработав несложную математическую модель диаграммы режимов турбин я убедился в абсурдности утвержденного государством к применению, физического метода. Но доказать кому либо абсурдность методики - невозможно. Раньше был политический заказ. Сейчас, в условиях монополии электроэнергетики, нет квалифицированной движущей силы, способной отстаивать интересы конечных потребителей).

По опыту Мосэнерго, Ленэнерго и других энергосистем России, знаем, тепловая нагрузка может изменяться в пределах максимальной примерно до 20%. В этом диапазоне прирост расхода топлива на отпуск тепла (при неизменной электрической нагрузке) составляет от 48 до 82 кг/Гкал. Эти показатели, полученные путем прямого измерения, сомнений вызвать не могут.

Если в этой ситуации произвести расчет по физическому методу, то на каждую гигакалорию нужно было бы отнести от 160 до 175 кг, т.е. в 2-3 раза больше («удешевив» таким способом электроэнергию). На самом же деле, статистика показывает, что прирост расхода топлива на отпускаемую электроэнергию составляет от 300 до 400г на 1кВт./ч.

Таким образом, ТЭЦ, ничего не зная о теоретических дискуссиях и указаниях начальства, дают показатели, напрямую соответствующие эксергетическому распределению, злостно игнорируя «физический» метод. Можно, наверное, и здесь при особом старании придумать какое-нибудь «физическое» опровержение, но это не изменит существа дела.

Третье обстоятельство, связанное с дискуссией о распределении затрат на ТЭЦ,- опасения, что отказ от физического метода отрицательно скажется на судьбе теплофикации, исследованию которого некоторые специалисты отдали многое годы.

Между тем правильные подходы никоим образом не посягают на преимущества теплофикации. Несомненно, что комбинированная выработка тепла и электроэнергии на ТЭЦ существенно выгоднее при прочих равных условиях, чем сочетание «КЭС + котельная». Просто вместо мнимой, очень большой выгоды останется реальная - просто большая. Тем не менее, зная уровень нашей отечественной науки в части технико-экономического сопоставления вариантов, многие специалисты опасаются, что при переходе на новую методику может произойти «перебор», и теплофикация будет существенно свернута.

Эти соображения, по человечески понятные, не должны оправдывать применение неверной методики. Дальнейшее использование показателей, не только искажающих действительную ситуацию, но и приводящих в конечном итоге к перерасходу топлива, должно быть прекращено. Это все равно произойдет в связи с введением в энергетику рыночных законов. Соотношение тарифов на электроэнергию и тепло неизменно изменится в пользу первой.

Все способы теплоснабжения (в том числе тепловые насосы, и «кодженерейшн») будут соревноваться честно, на равных стартовых условиях. Только такой путь приведет к оптимальным решениям. Теплофикация при этом, несомненно, будет занимать достойное место.

За теорией останется анализ перспектив развития теплоэнергетики и поиск оптимальных решений с точки зрения экономии природных ресурсов и экологии. Здесь методы, подобные «физическому», вообще теряют смысл…..»

Комментарий Богданова А.Б.

Исторически известно об огромном уроне, нанесенном нашему обществу в 30-60 годах, от, так называемого, научного учения Лысенко Т.Д. Отрицание научных подходов по внедрению концепции наследственности, изменчивости и видоизменении; шельмование советских ученых, имеющих свою точку зрения, отбросило назад на многие годы отечественную науку. Известно также об огромном уроне, нанесенном нашему обществу от непризнания кибернетики как науки об управлении. К сожалению, не минула такая же участь и советскую энергетику. Утвердив в 1952году «физический метод» с целью показать преимущества советской электроэнергетики, в советское время, и особенно в настоящее время мы нанесли тяжелый урон энергосберегающей Российской теплоэнергетике.

? 1953г Nмах=150мВт 30% 410г/кВтч Р=170ата Т=550/520єС

? 1955г Повсеместное внедрение температурного графика тепловых сетей 150єС. Здорово 50 лет назад внедрили, а за последние 15 лет мы работаем с температурой не выше 100-110єС.

? 1959г КПД= 33% 370г/кВтч Nмах=200мВт Р=130ата Т=565/565єС

? 1963г КПД= 36% 340г/кВтч Nмах=300мВт уголь Р=240ата Т= 560/565єС

? 1968г КПД = 36% 340г/кВтч Nмах=500-уголь, 800мВт-газ КПД=39.6% 310г/квтч

? 1980г КПД= 40% 304г/кВтч Р=240ата Т= 560/565єС Nмах=1200мВт на газе! Комментарий Богданова А.Б. Несмотря на все, самые передовые технические решения, на самой экономичной ГРЭС, работающей на газе, топливо используется всего на 40%, а остальные 60% топлива в виде сбросного тепла градирен и уходящих газов котлов выбрасывается в окружающую среду!

C. «Рыночной» период времени, приведен по книгам: Справочник «Теплоэнергетика и теплотехника» Общие вопросы Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы. Справочник под редакцией А.В. Клименко и В.М. Зорина. Издательство МЭИ Москва 1999 г.; В.А. Семенов «Оптовые рынки электроэнергии за рубежом» В.А. Семенов «Оптовые рынки электроэнергии за рубежом» Аналитический обзор. Москва «ЭНАС» 1998 г.; «Обзор показателей топливоиспользования ТЭС АО России за 2004г Фирма ОРГРЭС «Обзор показателей топливоиспользования ТЭС АО России за 2004 г.» Москва 2005 г.»

С 1992 года в стране изменился общественный строй. Вместо плановой экономики, определяемой принципом «Всем, за счет всех», произведен переход, к так называемой «рыночной» экономике, действующей по принципу «Что не запрещено законом, то разрешено». В потерей государственного управления эффективностью топливоиспользования, произошла молчаливая «передача по наследству» политического субсидирования потребителей электроэнергии за счет тепловых потребителей. Опыт старых энергетиков - теплофикаторов, чувствующих суть комбинированного производства энергии в условиях русских холодов не был востребован, а новое поколение менеджеров и регуляторов от энергетики, не владея фундаментальными знаниями формирования затрат в теплоэнергетике сосредоточили свое внимание только на вопросах развития электроэнергетики. Региональные власти, так же не имея фундаментальных знаний в вопросах производства комбинированной энергии, не имея государственной программы топливосбережения, так же не могут создать эффективную политику топливоиспользования в регионе.

? 1993-1996гг. Массовый отказ тепловых потребителей Москвы от теплоснабжения от ТЭЦ, с последующим переходом на собственные котельные. С целью, хоть как то, удержать тепловых потребителей в 1995году РАО «ЕЭС России» пришлось выполнить частичную корректировку так называемого существующего «физического» метода. Из 100% экономии топлива, примерно одна пятая часть экономии топлива было возвращено в пользу тепловых потребителей, но четыре пятых частей экономии топлива, по прежнему, уходило в пользу потребителей электрической энергии Астахов Н.Л. «Некоторые методы распределения расхода топлива энергетических котлов ТЭС между электроэнергией и топливом. Доклад на юбилейной научно - практической конференции, посвященный 50-летию ИПК госсслужбы. Москва 2002 г. стр. 90-97..

? 1996г - По так называемому «Действующему методу ОРГРЭС» удельные расходы топлива на тепло от ТЭЦ снизились с ~174,8 до147,5кг/Гкал, а удельные расходы топлива на электроэнергию увеличились с ~ 312.3г/квтч до 345,8г/кВтч. Комбинированное производство электроэнергии на ТЭЦ в целом по России субсидировали раздельное производство электроэнергии с КПД = 46,3% до КПД=37,7% (рис 1)

? 22 декабря 2000г пуск ПГУ-450 на Северо-Западной ТЭЦ г. Санкт-Петербург. КПД = 53% 230г/кВтч. За счет применения бинарного цикла, в парогазовой установке эффективность использования топлива повышается с 40% до 53% в 1.25 раза. Однако из-за отсутствия государственного управления эффективностью топливоиспользования, приведшей к неготовности передачи тепловых нагрузок, до настоящего времени ПГУ-450 работает в конденсационном режиме, и не использует эффект теплофикации с КПД = 90%. Цена несвоевременного принятия политических решений, обходится жителям Санкт Петербурга в 90-53=37% топлива!

? 2004год - Эффективность производства электроэнергии в целом по РАО «ЕЭС России» оценивается КПД=36.8%, Вээ=334г/кВтч, В тэ=144 кг/Гкал.

2. Задачи, решаемые «негласными правилами игры в энергетике»

1952год - начало «Лысенковщина в энергетике» На совместном заседании Министерства электростанций и Академии наук СССР было принято политическое решение о применении «физического» метода распределения топлива на тепловую и электрическую энергию. Это «негласное правило политической игры», как мина замедленного действия, обеспечивает перекрестное субсидирование электроэнергетики топливом за счет потребителей тепла, отбросила энергосберегающую политику России на многие десятилетия назад. Политическая задача, которая решалась с применением «физического» метода заключалась в том, что бы показать эффективность социалистической экономики в сравнении с капиталистической экономикой. В краткосрочном периоде времени это решение выглядело как очень эффективное «технологическое» решение, хотя по смыслу это чисто политическое решение. В долгосрочном периоде времени, анализ, основанный на искаженных показателях, утвержденный государственными надзорными органами, привело неминуемому вытеснению энергосберегающих технологий в целом по России.

С переходом на так называемые рыночные отношения, «негласные правила игры» по наследству продолжали обеспечивать снижение стоимости только электрической энергии. Это привело к тому, в целом по России, и особенно по Москве пошло массовое отключение тепловых потребителей от ТЭЦ и началось строительство собственных котельных. Вынужденное решение регулирующих органов в 1995году об частичном, до ~20% возврате эффекта для тепловых потребителей, частично притормозило, не остановило дикий процесс «котельнизации» России.

А) Политическая задача 1952-1992гг - быть «впереди планеты всей».

С точки зрения экономической науки - «Котельнизация России» - это ярчайший пример «рецессии в квадрате» - это сознательная растрата ранее, ранее достигнутого экономического ресурса. Каждый эффективный менеджер от энергетики, эффективный политический деятель, каждый инспектор регулирующих и надзорных органов должен знать цену решений в части экономии топлива при комбинированном потреблении энергии.

Размер экономии топлива, который в виде сбросного тепла можно использовать для теплоснабжения населения при комбинированном способе тепло и электроснабжения потребителей составляет:

? Для современных ГРЭС и ТЭЦ, работающих в конденсационных режимах - не менее 49ч55% (рис. 1)

? Для самых современных отопительных котельных - не менее 75-81%.

? Для самых современных парогазовых установок ПГУ - не менее 35%

? Потенциал энергосбережения по городу Омску составляет не менее 43% от используемой энергии и составляет не менее 2730 тыс. тут/год (табл. 2). Конкретные показатели, методику расчета потенциала энергосбережения смотри в статье «Котельнизация России - беде национального масштаба Ч-6. Максимальная выработка энергии на тепловом потреблении». Сайт www.exergy.narod.ru

Табл. 2

Потенциал топливосбережения города Омска и потенциал обеспечения собственной электроэнергией по Омскому региону