Министерство анергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство анергии

эксергия анергия термодинамика

Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» и наступательная позиция в этом вопросе Президента РФ дают новый толчок к реализации национального проекта - энергоресурсосбережения. В первую очередь, необходимо устранить коренную причину высокой энергоемкости внутреннего валового продукта (ВВП) - перекрестное субсидирование в энергетическом производстве.

Основы скрытого перекрестного субсидирования в энергетике России, заложенные еще в 1950 г., до настоящего времени наносят огромный экономический и экологический ущерб экономике и энергетике страны. Представленные ниже аналитические выводы автора, имеющего практический опыт анализа экономики энергетики, как с точки зрения производителя, так и с точки зрения потребителя тепловой и электрической энергии, могут показаться нестандартными и неожиданными. Термин «Министерство анергии» необходимо считать условным - в России нет такого органа исполнительной власти. Однако, дело не в названии. Суть - в методе решения задачи по снижению энергоемкости российского национального продукта!

Эксергия и анергия

Эксергия и анергия - это уникальные качественные и количественные показатели энергии, которые могут и должны восстановить логический смысл применения законов термодинамики в формировании энергосберегающей политики российской энергетики. Эксергия - высококачественный, легко превращаемый вид энергии, такой, как например: электроэнергия, энергия органического топлива, механическая энергия ротора турбины, световая энергия, потенциальная энергия водяного потока перед плотиной ГЭС и т.д. Анергия - это не превращаемая часть низкокачественной энергии, перешедшая в тепло окружающей среды, например: тепло сгоревшей спички, тепло океана, энергия водяного потока после плотины ГЭС и т.д. Энергия подчиняется закону сохранения энергии, но закона сохранения эксергии не существует. В конечном итоге, при неизменном количестве энергии, все виды «чистой», работоспособной, высококачественной, легко превращаемой эксергии переходят в низкокачественную неиспользуемую анергию - тепло окружающей среды.

В табл. 1 представлены некоторые наглядные примеры превращения энергии в анергию, а на рис. 1 показан баланс энергии, эксергии, анергии в зависимости от класса эффективности производства энергии.

Таблица 1. Примеры превращения энергии в анергию.

В настоящее время перед энергетиками страны поставлена задача об уменьшении энергоемкости ВВП к 2020 г. на 40% по сравнению с 2007 г Однако, из-за двойственной формы представления энергии, эта, казалось бы, правильная постановка цели в условиях глубочайшего перекрестного субсидирования в электроэнергетике и теплоэнергетике страны является некорректной и недостижимой. Для устранения неопределенности и двойственности представления поставленной цели необходимо снижать не столько потери энергии, сколько прирост анергии.

Историческая справка

14 января 1950 г. комиссией, выбранной научным совещанием Энергетического института (ЭНИН) АН СССР и секцией теплофикации Московского научно-инженерного технического общества (МОНИТО), было принято историческое но, к сожалению, глубоко ошибочное решение: «...Методы распределения экономии топлива при комбинированном процессе выработки тепла и электроэнергии между этими видами полученной энергии не могут вытекать из законов термодинамики и все попытки непосредственного термодинамического обоснования, того или иного способа разнесения экономии топлива между видами полученной энергии лишены научного основания» [1].

Конечно же, эти методы могут и должны вытекать из законов термодинамики! Только необходимо смотреть на технологию комбинированного процесса выработки тепла и электроэнергии с позиции комбинированного потребления, с обязательным соблюдением основного принципа энергетики - принципа неразрывности процесса производства и потребления энергии. Именно неисполнение менеджерами от энергетики «принципа неразрывности во времени и пространстве» [2] и является главной причиной 10 видов перекрестного субсидирования в энергетике [3].

Безапелляционное решение комиссии ЭНИН и МОНИТО вот уже более 60 лет приводит к глубочайшему перекрестному субсидированию в теплоэнергетике, к абсурдным методам формирования энергетической политики России. В чем же заключается ошибка этой уважаемой комиссии? Почему до настоящего времени не находится однозначного и убедительного возражения против этого ошибочного решения? Ответы на эти вопросы, конечно же, есть. Только от имени общества нет заказчиков на эти ответы. А для монополии под названием «электроэнергетика» эти ответы не нужны, т.к. лишают необоснованных монопольных привилегий.

Более 45 лет назад авторы книги «Эксергия» Я. Шаргут и Р Петелла отметили фундаментальное противоречие в формировании макроэкономической модели развития экономики энергетики общества: «Нетрудно убедиться, что эксер- гетическая экономика не соответствовала классической экономике. Следует только уяснить себе, что источниками эксергии, поддерживающими ход промышленных процессов, служат природные богатства. Таким образом, эксерге- тическая экономика реализовала бы промышленные процессы под углом зрения экономики природных богатств. Классическая же экономика ставит перед собой задачу экономии человеческого труда» [4].

Противоречивость целей достижения экономии энергии и экономии первичного топлива

Министерство анергии - это комплексный методологический подход управления энергоресурсосбережением в стране, целью которого является достижение коллективного оптимума общества (города, региона) за счет системного управления анергией (потерями первичного топлива), путем внедрения принципов энергоресурсосберегающей политики.

Следует также отметить, что существующие методы статистической отчетности эффективности производства энергии на ТЭЦ по форме № 6-ТП, допускающие официальную отчетность с КПД производства тепловой энергии более 100% [6], абсолютно не отражают смысл и суть потери первичного топлива при потреблении энергии, поэтому необходимо изменить статистическую отчетность в части анализа экономичности ТЭЦ.

Таблица 2. Сравнение анергии при транспорте электрической энергии по линиям передач и при транспорте тепловой энергии по тепловым сетям

В качестве примера противоречивости целей достижения экономии энергии и экономии первичного топлива и формального формирования стратегии топливосбережения необходимо рассмотреть потери энергии в тепловых сетях от ТЭЦ. По большому счету, любая ТЭЦ (ГРЭС), использующая тепловую энергию отработанного пара турбин для теплоснабжения, либо сбросит через градирни тепловую энергию в окружающую среду, либо передаст ее по тепловым сетям потребителям. При этом тепловая энергия, отпускаемая от ТЭЦ с температурой 40 ОС, вообще не должна содержать топливной составляющей. Эту энергию необходимо отпускать бесплатно, лишь бы только был надежный, круглогодичный потребитель низкотемпературного тепла. То значение эксергии первичного топлива (7%), которое указано на рис. 1 для варианта использования сбросного тепла ТЭЦ, - это затраты топлива, необходимые для дальнего транспорта с сетевой водой. Именно при таком подходе, совершенно по-другому, адекватно потерям первичного топлива можно и нужно оценивать энергетические потоки на рынке тепловой и электрической энергии.

В качестве яркого примера неадекватности анализа энергоемкости ВВП приведем сравнение потерь энергии и прирост анергии (затрат первичного топлива) в тепловых сетях г. Омска и электрических сетях Филиала «Омскэнерго» ОАО «МРСК Сибири» (табл. 2). На первый взгляд, ситуация с потерями при транспорте энергии в тепловых сетях (20%) значительно хуже, чем в электрических сетях (8,7%), однако при сравнении потерь в виде первичного топлива (рост анергии) тепловые сети оказываются в 2,3 раза эффективнее (10,8% против 24,7% в электрических сетях).

Анализ прогнозов потерь энергии и роста анергии для компенсации потерь энергии в электрических сетях Сибирского федерального округа (СФО) указывает на механическое, бессознательное формирование и согласование со стороны общества огромных потерь топлива в распределительном электросетевом комплексе. Так, для того, чтобы доставить единицу энергии в Республику Тыву с потерями энергии 39- 41%, затраты первичного топлива (анергии) при транспорте составляют до 111%. Однако, ни на федеральном, ни на региональном уровне нет органа, формирующего макроэкономические принципы и показатели развития национальной энергетики, который бы мог разобраться в сути перекрестного субсидирования, дать объективную оценку двухкратным потерям топлива. Только последовательное развитие теплофикации (генерации электрической энергии на базе теплового потребления) г. Кызыла позволит в 2-4 раза снизить энергоемкость ВВП Республики Тыва.

В результате отсутствия принятых технологических принципов развития российской энергетики, направленных на снижение энергоемкости ВВП, разрабатываемая стратегия развития энергетической отрасли СФО не позволяет создать условия инвесторам для первоочередного развития теплофикации, как высшей технологии энергоресурсосбережения, приносящей эффект до 80% от объемов топлива, сжигаемого в котельных, а наоборот ориентирована на пропаганду строительства энергозатратных, раздельных способов производства электроэнергии ГРЭС, и тепловой энергии на котельных. Так, например, планируется [5]:

¦ ввод третьего энергоблока Березовской ГРЭС мощностью 800 МВт (2012 г., конденсационная);

¦ модернизация Красноярской ТЭЦ-3 с вводом турбины 200 МВт (2014 г., проект теплофикации не реализуется уже более 25 лет, периодически рассматриваются варианты установки пиковых котлов и даже электробойлеров для отопления населения);

¦ модернизация Томь-Усинской ГРЭС (2013 г., конденсационная);

¦ строительство Алтайской ГРЭС мощностью 600 МВт (конденсационная);

¦ расширение Хараноской ГРЭС за счет ввода блока № 2 мощностью 225 МВт (конденсационная);

¦ строительство Омской ТЭЦ-6 (2010-2020 гг., при том, что не используются существующие резервы ТЭЦ-4, хотя возможно «размораживание» до 370 МВт существующих электрических мощностей и передача в левобережную часть города до 800 Гкал/ч);

¦ реконструкция Омской ТЭЦ-3 с установкой ПГУ мощностью 200 МВт (2012 г., проект никак не реализуется уже в течение 20 лет);

¦ реконструкция Томской ТЭЦ-3 с вводом двух энергоблоков на угле (2016 г.);

¦ строительство ТЭС на угле в Республике Тыва мощностью 400 МВт (2011-2016 г., это необходимо было сделать уже давно, т.к. более 30 лет Кызыльская ТЭЦ работает практически в конденсационном режиме и не внедряется теплофикация даже для существующих тепловых нагрузок);

¦ строительство Железногорской ТЭЦ (20062011 гг., парадокс, но из состава пускового комплекса исключается строительство паровых турбин);

¦ расширение Хараноской ГРЭС за счет ввода блока № 4 мощностью 660 МВт (2016-2020 гг., конденсационная) и др.

В энергетическом балансе России происходит неуклонное замещение поставки комбинированной тепловой энергии от ТЭЦ на поставку тепла от котельных. С 1992 по 2009 гг. произошло снижение поставок тепловой энергии от ТЭЦ с 843,5 до 538,1 млрд кВт.ч/год, т.е. на 63,8% (рис. 2). По этой причине растет энергоемкость ВВП, а перерасход топлива составляет не менее чем 35 млн т у.т./год.

Пути снижения энергоемкости ВВП

Основными причинами роста энергоемкости ВВП в РФ стали следующие.

1. Отсутствие в Министерстве экономического развития РФ трех национальных показателей, характеризующих энергоэффективность страны, региона, города:

- качество энергоемкости энергии;

- удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении;

- коэффициент полезного использования топлива регионом (городом, предприятием).

2. Законодательное и нормативное разделение некогда единой экономики энергетики России на федеральную электроэнергетику и на региональную теплоэнергетику с исключением понятия «теплофикация» из показателей развития энергетики.

3. Переход к модели оптового рынка энергии с общим пулом выработки электроэнергии электростанциями без адекватного нормативного учета эффективности потребления комбинированной тепловой и электрической энергии.

4. Прекращение развития магистральных тепловых сетей.

Исходя из анализа этих причин, для снижения энергоемкости ВВП предлагается предпринять следующие действия.

1. Изменить (дополнить) статистическую отчетность показателями, характеризующими энергоэффективность потребления первичного топлива.

2. Переработать принципы работы оптового рынка энергии в соответствии с технологией производства электрической энергии на базе потребления сбросной тепловой энергии, обеспечивающие экономические условия для первоочередного развития теплофикации и вытеснения из баланса конденсационной электроэнергии.

3. Обеспечить максимальное использование потенциала теплофикации и модернизацию систем централизованного теплоснабжения РФ, регионов, муниципальных образований, путем обратного перевода тепловых потребителей на теплоснабжение от ТЭЦ взамен теплоснабжения от котельных.

4. Обеспечить экономические условия для разработки инвестиционных проектов строительства новых тепловых сетей и новых ТЭЦ, мини-ТЭЦ.

В то же время необходимо понимать, что для регулируемой «большой» электроэнергетики, собственников топливных ресурсов (СУЭК, Газпрома, и т.д.), владеющих собственными генерирующими источниками, энергоресурсосбережение у потребителей по сути не выгодно! Существующие показатели монополии ориентированы на отпуск(пропуск) энергии, топлива валом!

Копируя опыт экономики энергетики западных стран с теплым климатом, существующие нормативные и законодательные документы не учитывают такие важнейшие национальные особенности как: «российский холод» в виде климатических характеристик, длительности отопительного сезона для теплоснабжения и «российские просторы» в виде огромных расстояний для линий электропередач. Не владея таким понятием, как принцип неразрывности производства и потребления тепловой и электрической энергии, регулирующий орган необоснованно, только по политическим мотивам, применяет занижение тарифов в 3-5 раз (до 0,7 руб./кВт.ч вместо реальных 4-5 руб./кВт.ч для пиковых потребителей электроотопления) на электроэнергию для компенсации технологических потерь в линиях передач сетевого комплекса, а также для котельных, входящих в состав ТГК.

По причине субсидирования, в «большой» энергетике совершенно невыгодно заниматься реальным энергоресурсосбережением.

Внедрение устройств для компенсации реактивной мощности у потребителей электрической энергии, тепловых насосов, грунтовых аккумуляторов тепловой энергии, солнечных водонагревательных установок, тепловых труб хотя.

Может сократить потребление первичного топлива в 7 раз по сравнению с электроотоплением, но с экономической точки зрения внедрение новейших технологий оказывается совершенно невыгодным, т.к. вложения окупятся не раньше чем через 10-15 лет.

Принципы формирования энергоресурсосберегающей тарифной политики на ТЭЦ

Для снижения энергоемкости национального продукта, для прекращения необоснованного технологического перекрестного субсидирование топливом потребителей электроэнергетики за счет потребителей тепла, с тем, чтобы на конкурентном рынке всегда иметь возможность реализации электрической и тепловой энергии, на ТЭЦ должны быть применены следующие принципы формирования цен.

1. Базовая комбинированная электрическая энергия, производимая ТЭЦ при работе в базовом режиме - цена по двухставочному тарифу, на этот вид энергии ни в коем случае не должна быть ниже 98% уровня цен от самой экономичной ГРЭС с одинаковыми параметрами пара и на таком же виде топлива с коэффициентом полезного использования топлива (КПИТ) 35-38% (350-320 г у.т./кВт.ч).

2. Базовая комбинированная тепловая энергия ТЭЦ - цена по двухставочному тарифу на тепловую энергию от турбин ТЭЦ (в базовом режиме работы) с температурой 80-140 ОС ни в коем случае не должна быть выше 35-53% от цены самой экономичной котельной, работающей в базовом режиме, на таком же виде топлива.

3. Пиковая конденсационная (раздельная) электрическая энергия ТЭЦ - после устранения основ перекрестного субсидирования конденсационной энергии на оптовом рынке за счет теплофикационной тепловой энергии ТЭЦ, конденсационная электроэнергия ТЭЦ автоматически становится конкурентоспособной (по двухставочному тарифу) конденсационной энергии ГРЭС, работающей в пиковом режиме с КПИТ 32-35% (380-350 г у. т./кВтч).

4. Пиковая раздельная тепловая энергия от котлов ТЭЦ - после устранения перекрестного субсидирования, цена по двухставочному тарифу пиковой тепловой энергии от котлов ТЭЦ автоматически становится конкурентоспособной пиковой энергии любой самой экономичной котельной на таком же виде топлива с КПИТ 78-90%.

Выводы и предложения

1. Потенциал снижения энергоемкости ВВП страны, валового регионального продукта (ВРП) составляет: либо до 80% от годового расхода топлива котельных, работающих в базовом режиме; либо до 60% от расхода топлива ТЭЦ и ГРЭС, вырабатывающих электроэнергию в конденсационном режиме; либо до 60% в зависимости от технологии комбинированного производства, применяемой на ТЭЦ (рис. 3).

2. Потенциал снижения энергоемкости ВВП, ВРП необходимо определять по технологии комбинированного производства электроэнергии на базе теплового потребления по трем показателям:

- качество энергетической эффективности (энергоемкости) энергии;

- удельная выработка электроэнергии на базе теплового потребления;

- коэффициент полезного использования топлива региона (города, предприятия).

3. Отказ от практического применения методов экономического анализа, основанного на законах термодинамики, вот уже более 60 лет приводит к глубочайшему перекрестному субсидированию в энергетике России и к неоднозначным результатам регулирования в энергетической политике нашей страны.

4. Структуры прогнозирования и управления развитием экономики энергетики России (Минэкономразвития, Минэнерго, Минрегион, ФСТ, ФАС) не имеют реальной картины формирования и прогнозирования энергоемкости ВВП.

5. Для адекватного управления энергосберегающей политикой страны при потреблении (производстве) тепловой и электрической энергии необходимо ввести дополнительные энергетические понятия, такие как: теплофикация, анергия, эксергия, производитель комбинированной энергии, потребитель комплиментарной энергии и т.д.

6. Необходимо прекратить практику раздельного прогнозирования показателей энергоемкости ВВП отдельно для электроэнергетического комплекса (Минэнерго) и отдельно для теплоэнергетического комплекса (Минэкономразвития).

7. Необходимо прекратить применение необоснованных видов скрытого (технологического) и явного (социального) перекрестного субсидирования в энергетике региона:

- «котлового» метода формирования тарифов с переходом на многоставочные тарифы на основе анализа «маржинальных» издержек, с разницей в стоимости тарифов не меньше чем 1:3+1:8;

- перекрестное субсидирование топливом потребителей электроэнергетики за счет потребителей тепла от ТЭЦ. Цены на электроэнергию, покупаемую от ТЭЦ, не должны быть ниже 98% от уровня цен на электроэнергию, покупаемую от ГРЭС, работающих на таком же виде топлива и равных параметрах острого пара. Цены на тепловую энергию от турбин ТЭЦ с температурой 80-140 ОС не должны быть выше 35-53% уровня цен на тепловую энергию от котельных;

- 2-3-кратное необоснованное занижение тарифов на покупную электрическую энергию для производственных нужд электросетевого комплекса и для электроснабжения котельных, входящих в структуру ТГК.

8. Следует поручить Министерству экономического развития РФ разработать «Методические указания по выявлению и сокращению размеров перекрестного субсидирования» (не менее 10 видов технологического, социального и политического субсидирования) в макроэкономике российской энергетики.

9. Следует поручить Министерству энергетики разработку «Методических указаний по определению классов качества энергоемкости производимой тепловой и электрической энергии».

10. Необходимо ввести дополнения в статистическую отчетность 6-ТП по параметрам:

- производство раздельной электрической энергии;

- производство раздельной тепловой энергии;

- производство комбинированной тепловой и электрической энергии;

- удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении;

- потенциал снижения энергоемкости (экономии первичного топлива).

11. Для выявления и исключения неуправляемого скрытого перекрестного субсидирования, обеспечения принципа неразрывности производства и потребления энергии в регулируемых отношениях в трех федеральных законах («Об энергосбережении», «Об электроэнергетике», «О теплоснабжении») необходимо внести следующие дополнения:

- ввести понятие «теплофикация» - как высшая национальная технология энергоресурсосбережения, обеспечивающая рост КПД использования топлива при производстве электроэнергии с 36 до 80%, снижение энергоемкости ВВП при потреблении комбинированной тепловой энергии;

- ввести понятие нового энергетического товара «комбинированная энергия» (для производителя) и «комплиментарная энергия» - это электрическая и тепловая энергия, произведенная и потребленная в едином технологическом цикле без сброса тепла в окружающую среду, отличительной способностью которой является высокая энергетическая эффективность;

- ввести понятие «потребитель комплиментарной энергии» - это потребитель, обеспечивающий возможность производства высокоэкономичной комбинированной электрической энергии.

Литература

1. Вопросы определения КПД теплоэлектростанций (сборник статей) под общей редакцией академика Винтера. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1953. 116 с.

2. Богданов А. Б. О принципах анализа маржинальных издержек // Энергорынок. 2009. № 10. С. 52-55.

3. Богданов А.Б. Перекрестное субсидирование в энергетике // Энергорынок. 2009. № 3. С. 55-60.

4. Шаргут Я., Петелла Р. Эксергия/Под ред. В.М. Бродян- ского, пер. с польского. М.: Энергия, 1968. 280 с.

5. Долгосрочные и среднесрочные Федеральные, межрегиональные и региональные инвестиционные проекты, обеспечивающие реализацию «Стратегии Сибири до 2020 года». По состоянию на 25.03.2010 г. С. 73, 104108. www.sibfo.ru/strategia/strdoc.php.

6. Фирма ОРГРЭС. Обзор показателей топливоиспользо- вания тепловых электростанций акционерных обществ энергетики и электрификации и акционерных обществ - тепловых электростанций России за 2004 г.

Размещено на Allbest.ru