К вопросу о сокращении оборота ламп накаливания

Размещено на http://www.allbest.ru/

К вопросу о сокращении оборота ламп накаливания

Ханаев Вениамин Вениаминович,

к.т.н., научный сотрудник Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН (ИСЭМ СО РАН)

Принятый в конце 2009 года Федеральный закон РФ «Об энергосбережении…» вызвал дискуссию по поводу своего положения о сокращении на территории РФ оборота ламп накаливания. В статье предпринята попытка определения размера и направленности эффекта от проведения данного мероприятия по энергосбережению.

В отличие от большинства предыдущих государственных документов в области энергосбережения, принятый закон «Об энергосбережении…» [1] подразумевает ряд конкретных мероприятий, направленных на повышение энергоэффективности российской экономики. Одним из них является положение о постепенном, но предельно краткосрочном, переходе от традиционных ламп накаливания к энергосберегающим лампам. Так, согласно п. 8 статьи 10 закона с 1 января 2011 года к обороту на территории Российской Федерации (РФ) не допускаются электрические лампы накаливания мощностью сто ватт и более, которые могут быть использованы в цепях переменного тока в целях освещения. С 1 января 2011 года не допускается размещение заказов на поставки электрических ламп накаливания для государственных или муниципальных нужд, которые могут быть использованы в цепях переменного тока в целях освещения. В целях последовательной реализации требований о сокращении оборота электрических ламп накаливания с 1 января 2013 года может быть введен запрет на оборот на территории РФ электрических ламп накаливания мощностью семьдесят пять ватт и более, которые могут быть использованы в цепях переменного тока в целях освещения, а с 1 января 2014 года - электрических ламп накаливания мощностью двадцать пять ватт и более, которые могут быть использованы в цепях переменного тока в целях освещения. лампа накаливание закон энергосбережение

Сама по себе идея повышения энергоэффективности источников искусственного освещения не нова, но, тем не менее, вызвала бурное обсуждение. Так, сторонники замены ламп накаливания указывают на их крайне низкую энергоэффективность и, по сути, расточительное электропотребление. Противники мероприятия подчеркивают, что стоимость современных энергосберегающих ламп в десятки раз превышает ценовые показатели ламп накаливания, поэтому затраты на их приобретение не будут оправданы за счет сэкономленной электроэнергии. Разночтения возникают и по поводу того, чьи интересы в наибольшей степени выигрывают при модернизации электроосвещения - производителей и поставщиков энергосберегающих ламп, потребителей, сокращающих затраты на электроэнергию или же данное мероприятие имеет чисто популистский характер?

Между тем, если внимательно присмотреться к направленности сокращения оборота ламп накаливания, можно прийти к выводу, что, впервые за последнее время, в области энергосбережения предпринимается попытка общехозяйственного повышения эффективности энергопользования. В результате адресатом получаемого эффекта является не некий конечный участник процесса производства, распределения и потребления электроэнергии, а государство в целом. Таким образом, при сокращении оборота ламп накаливания, в той или иной степени, все оказываются причастны к получаемым результатам.

Определение эффективности замены ламп накаливания на современные энергосберегающие лампы относится к задачам долгосрочной оптимизации, поэтому для проведения необходимых исследований была использована оптимизационная модель СОЮЗ [2, 3], разработанная в Институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева (ИСЭМ) СО РАН.

По отношению к другим разработкам эта модель имеет ряд преимуществ:

- определенную гибкость, обеспечивающую моделирование различных элементов электроэнергетической системы (ЭЭС), отличающееся степенью эквивалентирования, связями, составом и способами учета различных факторов, критериями решения задач и т.д.;

- наиболее полное соответствие требованиям оптимизационных исследований в электроэнергетике;

- возможность развития модели в целях исследования эффективности потребителей электроэнергии при управлении развитием ЭЭС.

Для адаптации исходной модели к задачам исследования в области энергоэффективности при управлении развитием электроэнергетических систем произведено ее дополнение соответствующим блоком математических моделей потребителей электроэнергии. В результате модель может быть представлена в следующем обобщенном виде:

Выражение (1) является минимизируемым при ограничениях (2) функционалом, в общем случае представленным суммарными приведенными затратами на развитие и функционирование ЭЭС, а также потребителей осуществляющих регулирование электропотребления или мероприятия по энергосбережению. Здесь j - номер группы однотипного генерирующего оборудования или потребителя электроэнергии; i - номер энергоузла; s - номер характерного суточного графика нагрузки; - индекс (продолжительность) зоны нагрузки в суточном графике;

- нагрузка j-го типа оборудования в узле i в суточном режиме s в зоне продолжительностью часов либо мощность (снижение нагрузки) потребителей-регуляторов или электросберегающих технологий, - соответствующие удельные переменные затраты;

- выбираемые установленная мощность и новая (вводимая) мощность j-го оборудования (потребителя) в узле i; - удельные постоянные ежегодные издержки и приведенные капиталовложения в это оборудование;

- пропускная способность межсистемной электрической связи между узлами i и i'; - удельные ежегодные затраты на эту связь;

- новая (вводимая) пропускная способность межсистемной связи i и i'; - соответствующие удельные приведенные капиталовложения.

Первые две суммы в целевой функции определяют годовые переменные и постоянные издержки на электростанциях и моделируемых потребителях, третья сумма соответствует приведенным капиталовложениям в их реализацию, последние две суммы определяют годовые постоянные издержки и приведенные капиталовложения в межсистемные электрические связи.

Ограничения (2) включают в себя: балансы мощности энергоузлов, технические ограничения на режимы работы генерирующего оборудования ЭЭС и потребителей электроэнергии, ограничения по топливу и др.

Годовой баланс энергии энергоузлов в модели описывается совокупностью балансов зон представительных суточных графиков электрической нагрузки с переходом к годовым показателям в функционале модели через коэффициенты «эквивалентного числа суток в году». При моделировании суточного режима используется принцип «позонной оптимизации» в соответствии с разбиением суточного графика нагрузки на горизонтальные зоны продолжительностью часов, соответствующие приростам нагрузок в разные часы суток:

В выражении (3) первая сумма - участие всех электростанций узла, потребителей-регуляторов и мероприятий по электросбережению в покрытии зоны отдельного суточного графика, вторая и третья суммы - межузловые «входящие» и «выходящие» перетоки, а правая часть - мощности зон суточного графика.

При проведении оптимизационных расчетов по выбору рациональной структуры ЭЭС по типам электростанций и оборудования, модернизацию осветительных ламп, относящуюся к мероприятиям по электросбережению, можно рассматривать как один из «способов» покрытия нагрузки ЭЭС, т.е. сопоставить ее с выработкой электроэнергии на электростанциях. В свою очередь, мероприятия по электросбережению характеризуются следующими основными параметрами:

- эффектом в области экономии электроэнергии или собственно электросбережением;

- капиталовложениями на реконструкцию или замену электроприемников;

- издержками на эксплуатацию и текущее обслуживание подвергшегося реконструкции или замене оборудования (содержание обслуживающего персонала, ремонт, запасные части и другое).

Поскольку электросбережение напрямую влияет на величину электрической нагрузки, степень эффективности замены ламп накаливания на энергосберегающие лампы можно определить с помощью изучения перспективной структуры генерирующих мощностей, необходимых для ее покрытия. Для этого с помощью модели СОЮЗ были определены два перспективных варианта развития Единой электроэнергетической системы (ЕЭС) России. Первый вариант подразумевал использование только «традиционных» источников электроэнергии - различных типов электростанций. Второй вариант развития ЕЭС дополнительно предусматривал «покрытие» нагрузки с помощью электросбережения, достигаемого с помощью модернизации источников электроосвещения.

Исходные данные по второму расчетному варианту были дополнены на основании соотношений сравнительных характеристик ламп накаливания и идентичных им по световому потоку энергосберегающих ламп:

- потребляемой электрической мощности (3:1);

- срока службы (1:12);

- стоимости (1:6).

В качестве «подопытного» объекта исследования были выбраны предприятия легкой промышленности, где доля осветительной нагрузки составляет примерно 15 % от суммарной мощности электропотребления, среднестатистически равной 2 МВт. При модернизации всех источников освещения прогнозируемая величина электросбережения составит 2/3 от исходной мощности осветительной нагрузки или 10 % от суммарной мощности электропотребления предприятия. Приблизительная структура распределения таких предприятий по федеральным округам (ФО) России представлена в табл. 1. Там же приведены экспертно оцененный и расчетный или оптимальный, полученный в результате оптимизационных расчетов с помощью модели СОЮЗ, потенциал электросбережения за счет модернизации источников освещения.

Таблица 1. Экспертный и расчетный потенциал электросбережения за счет сокращения оборота ламп накаливания на предприятиях легкой промышленности

В результате установлено, что в целом по России потенциал электросбережения за счет сокращения оборота ламп накаливания только на объектах легкой промышленности достигает 4474 МВт. Видно, что для всех ФО значения экспертного и расчетного потенциалов совпадают. Это указывает на высокую эффективность модернизации источников электроосвещения, как мероприятия по электросбережению, конкурентоспособного по отношению к покрытию мощности электрической нагрузки с помощью электростанций.

«Конкурируя» с электростанциями, электросбережение существенно снижает затраты на развитие электроэнергетики страны. Так, в сопоставлении с исходным вариантом перспективного развития ЕЭС России, не предусматривающим сокращения оборота ламп накаливания, вариант ее развития с учетом модернизации источников освещения только в рамках одной отрасли, оказывается существенно дешевле по приведенным затратам, капиталовложениям и затратам на топливо (табл. 2).

Таблица 2. Показатели экономической эффективности варианта развития ЕЭС России с учетом сокращения оборота ламп накаливания на предприятиях легкой промышленности

Изменения перспективных вводов генерирующих мощностей по объединенным электроэнергетическим системам (ОЭЭС), в сравнении с исходным расчетным вариантом, выглядят следующим образом:

- ОЭЭС Северо-Запада - без изменений;

- ОЭЭС Центра - снижение вводов парогазовых установок (ПГУ) на 975 МВт и гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) на 127 МВт;

- ОЭЭС Юга - без изменений;

- ОЭЭС Волги - без изменений;

- ОЭЭС Урала - увеличение вводов конденсационных электростанций (КЭС) на 800 МВт;

- ОЭЭС Сибири - снижение вводов КЭС на 1900 МВт;

- ОЭЭС Востока - снижение вводов КЭС на 200 МВт.

Можно так прокомментировать эти изменения в структуре генерации:

- в ОЭЭС Центра, энергосистеме с разреженным графиком электрической нагрузки, электросбережение снижает максимум электропотребления и, тем самым, «конкурирует» с пиковыми генерирующими мощностями (ПГУ и ГАЭС);

- ОЭЭС Сибири и Востока имеют относительно плотные графики нагрузки, поэтому электросбережение заменяет в этих энергосистемах ввод новых генерирующих мощностей;

- снижение выработки в ОЭЭС Сибири разгружает межсистемные связи Сибирь-Урал, но, вместе с тем, требует от ОЭЭС Урала, крупнейшего промышленного и электропотребляющего узла, увеличения собственной генерации. Здесь наблюдается увеличение вводов генерирующего оборудования.

В целом, на основании анализа результатов проведенного экспериментального исследования, можно сделать следующие выводы по поводу эффективности сокращения оборота ламп накаливания:

- мероприятие действенно в плане электросбережения и может успешно «конкурировать» с покрытием электрической нагрузки с помощью различных типов электрических станций, обеспечивая существенную экономию затрат на перспективное развитие электроэнергетики;

- достигаемый при проведении модернизации источников электроосвещения эффект в области электросбережения носит не локальный, а общехозяйственный характер.

Список литературы

Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты российской федерации»

Воропай Н.И., Труфанов В.В. Математическое моделирование развития электроэнергетических систем в современных условиях // Электричество. 2000, №10, стр. 6-12.

Труфанов В.В., Ханаев В.В. Математическое моделирование потребителей электроэнергии при оптимизации развития электроэнергетических систем // Электричество. 2008, №9, - стр. 2-9.

Размещено на Allbest.ru