ЧВЭ и ЧНЭР российской энергетикии котельные(ч. 1. Состояние)

 

Автор

Богданов Александр, Главный технолог ЗАО «Е4 СибКОТЭС»

 

    За державу обидно!
    В докладе ООН о развитии человеческого потенциала в Российской Федерации 2009 г. «Энергетика и устойчивое развитие» приведены данные по положению России в рейтинге стран по уровню энергоемкости ВВП России. «Энергоемкость ВВП снижалась почти на 5% в год, что существенно выше, чем во многих странах мира. Однако, несмотря на быстрое снижение энергоемкости ВВП России в последние годы, в 2006 г. она еще в 2,5 раза выше среднемирового уровня и 2,5—3,5 раза выше, чем развитых странах. По данным ЦЭНЭФ, энергоемкость российского ВВП в 2008 г. снизилась на 4,5% а в кризисные 2009—2010 гг. снижение замедлится до 2—3% в год. Высокая энергоемкость российского ВВП — это не «цена холода», а наследство плановой экономики, от которого за 17 лет так и не удалось избавиться.<…> Кстати, в царской России, эффективность использования энергии была в 3,5 раз выше, чем в Германии, в 3 раза выше, чем во Франции и Японии, в 4,4 выше, чем в Великобритании и США, и в 3,5 раза выше среднемировой».
    Мне, как специалисту, проработавшему 37 лет в большой энергетике (непосредственно на ТЭЦ, в энергосистеме, крупнейшей инжиниринговой фирме, электросетевом комплексе), чрезвычайно обидно читать строки этого доклада. Энергоемкость ВВП Россия поднялась со 141-го на 133-е место в списке из 150 стран! И даже такой грустный факт не мешает безкомплексным пиарщикам, как коту Баюну, усыплять общественное мнение: «В 2000—2008 гг. после долгого отставания Россия вырвалась в мировые лидеры по темпам снижения энергоемкости ВВП». О каком лидерстве речь? Не о том ли, что за счет инфляции удалось увеличить цены и подняться на десяток пунктов?
    За державу обидно! В чем причина чрезвычайно высокой энергоемкости (ЧВЭ) российской энергетики? Разве российские специалисты не знают энергоэффективных технологий? Конечно же, знают! С технологической точки зрения у энергетиков России нет нерешаемых проблем! Все технологии энергоресурсосбережения хорошо отработаны и апробированы не только за рубежом, но и непосредственно в России.
    О технических проблемах энергосбережения сказано много в различных статьях, в том числе в моих публикациях1. В этой статье мы поведем разговор не о технических проблемах и не о научных разработках. Они известны уже 30—40 лет и не внедряются! Как ни парадоксально, но трудности с внедрением энергоресурсосберегающих технологий в России обусловлены не отсутствием научных знаний и технологических решений, а подменой рыночных отношений чрезвычайно неэффективными энергетическими регуляторами (ЧНЭР).
    Фундаментальная причина ЧВЭ в России кроется в том, что не выработаны принципы эффективного регулирования энергоемкости и отсутствуют как разделы экономической науки экономика энергетики России и экономика энергетики регионов. Глобальная цель — снижение энергоемкости России — состоит из конкретных задач по снижению энергоемкости каждого конкретного региона. С обрушением плановой экономики исчезли учебники по экономике энергетики2, ушли в никуда специалисты в этой области, которых и было-то не так много. Как можно эффективно регулировать рыночные отношения и тарифы, не владея сутью формирования затрат при производстве и потреблении энергии!
    Котел с мутной водой
    Уровень знаний сегодняшних экономистов ограничивается «котловым» методом усреднения от 1970 г., применением дисконта. Высшим пределом рыночного мышления является применение «воровской» по сути методики RAB-регулирования! Такие понятия, как управление спросом, анализ маржинальных издержек и тем более процессинг топлива при производстве энергии, процессинг потерь при транспорте энергии, —китайская грамота, пригодная только для написания очередного диплома при повышении квалификации современного менеджера от энергетики. Технологи и ЧНЭР живут на разных планетах. Причем если технологи могут понять несложные правила статистической экономики, политизированные регуляторы-экономисты не способны вникнуть в суть принципа неразрывности производства и потребления энергии (ПНППЭ) и осознать необходимость его применения для снижения энергоемкости ВВП. С другой стороны, из-за отсутствия сформулированных принципов формирования тарифов, отражающих технологию производства энергии и содержания мощности, технологам также невозможно разобраться в формировавшейся десятилетиями противоречивой рыночно-регулируемой законодательной и нормативной документации.
    ЧНЭР, формирующие тарифную политику российской энергетики, живут совсем по другим критериям: только PR-акции, набор правильных заверений, подсказки, рекомендации глобального характера, но никаких ответственных решений по конкретным вопросам! Раз нет конкретных решений, значит нет и ответственности, и так из года в год в течение десятилетий. И нечего кивать на наследие плановой экономики. У плановой экономики есть чему учиться! Прежде всего — ответственности по немногим важнейшим показателям. Также не стоит говорить о якобы технологической отсталости отечественного оборудования. Нет хозяина — нет спроса за безответственность. Только неспециалист или беспринципный руководитель позволяет себе и другим объяснять свою неспособность управления условиями аномально холодных зим. Российские проекты всегда были выполнены по жестким нормативам на самые суровые климатические условия. Теплые зимы разбаловали все наше общество. Конечно, старую технику надо своевременно менять, но, поверьте, от этого зависит не более 20% успеха, остальные 80% и прежде всего рост энергоемкости определяются неэффективным управлением регулируемой экономики.
    Истоками ЧВЭ являются отсутствие измеряемых и учитываемых показателей энергоемкости, отсутствие ответственности регулирующих органов за энергоемкость, реструктуризация (девальвация) моральных ценностей развития нашего общества, таких как праведность, справедливость, честность. В нашем обществе правит не рынок и не план, и не качество, а так называемый котловой метод, где каждый амбициозный лидер сам формирует принципы и в меру реструктуризированных политических ценностей позволяет себе ловить рыбку в котле с мутной водой.
    Одна из фундаментальных причин ЧВЭ — отсутствие обоснованных правил, принципов ценообразования, породивших систему скрытого (технологического) и явного (социального) перекрестного субсидирования в энергетике. Формальное государственное не измеряемое регулирование и передовые показатели энергоемкости — взаимно исключающие понятия. Только борьба за рынок, только искренняя любовь к потребителю тепловой и электрической энергии могут заставить топ-менеджеров от энергетики принимать ответственные решения. Именно принимать решения, а не владеть совершенным умением вовремя делать отписки, получать согласования ЧВЭ.
    Принципы эффективного регулирования энергоемкости
    12 правил В.М. Бродянского
    В качестве примера применения принципа высочайшей энергетической эффективности приведу без преувеличения золотые правила энергосбережения доктора технических наук, профессора Московского энергетического института В.М. Бродянского. За каждым из пунктов кроется глубочайшее понимание сути энергетического производства, практический опыт, основанный на фундаментальных знаниях. Именно эти правила должны быть осмыслены и приняты для практического применения каждым квалифицированным технологом, эффективным собственником, эффективным регулятором.
    Особая ценность правил Бродянского заключается в применении непривычного для массового энергетика и массового регулятора понятия «эксергетические ресурсы». Эксергетические ресурсы и энергетические ресурсы с точки зрения энергоемкости далеко не одно и то же, и различие может достигать 3—6 раз и более3! Однако правила Бродянского касаются чисто технологической стороны конкретного энергетического производства и потребления энергии и не затрагивают вопросов оптимизации коллективного оптимума при потреблении энергетического ресурса в целом по крупному предприятию, городу, региона, страны в целом. Тут нужны принципы и методы экономического стимулирования снижения энергоемкости валового регионального продукта (ВРП), ВВП страны.
    Три западных экономических принципа снижения энергоемкости
    Существующая в отраслях коммунального обслуживания «экономия от масштаба» обусловливает желание иметь монопольного поставщика, но тогда возникает необходимость государственного вмешательства, чтобы пресекать злоупотребления монопольной власти. С учетом этого в США и большинстве других стран отрасли коммунального обслуживания являются регулируемыми или находятся в государственной собственности и управляются государством. Экономисты-электроэнергетики США после 1930-х гг. стали утверждать, что цены на электроэнергию должны устанавливаться равными маргинальным4, а не средним издержкам. Тарифы на электричество во многих штатах варьируются как по сезонам, так и по времени суток, отражая изменения предельных затрат на выработку электроэнергии.
    Согласно западной экономической теории, для того чтобы способствовать всеобъемлющему коллективному оптимуму в рыночных условиях, коммунальное предприятие-монополист (ТГК, дивизион) должно придерживаться трех правил ценообразования: удовлетворение спроса, сведение к минимуму производственных затрат, продажа по маргинальной цене (по предельным издержкам). Эти три принципа рыночной энергетики — для коммунального предприятия-монополиста (в Европе и США работают еще с 1930—1950 гг.) В статье «Тарифный и нагрузочный менеджмент: французский опыт»5, назван принцип достижения коллективного, всеобъемлющего оптимума для общества. Суть принципа заключается в определении наиболее подходящих тарифов, графиков нагрузочного менедж­мента путем сравнения стоимости и прибыли как для производителя, так и для потребителя энергии. При плановой экономике обеспечением коллективного оптимума энергообеспечения занимался Госплан СССР. С переходом на рыночные отношения решение этой задачи де-факто передано в регионы. Но, видимо, регионы пока не способны с научной точки зрения сформулировать задачу по определению коллективного оптимума энергообеспечения.
    Более 50 лет назад во Франции для экономического обеспечения развития атомной энергетики, работающей в базовом режиме, начали применять в электроэнергетике тарифную политику, основанную на маргинальной стоимости и отражающую фактическую технологию производства. В настоящее время действуют десятки видов тарифных систем, разбитых на 4—5 зон потребления. В итоге электроэнергия отпускается по 20—30 различным ценам, оптимально управляющим спросом и предложением на энергию. В некоторых случаях маргинальная стоимость энергии в пиковом режиме может быть в 20 раз дороже стоимости энергии в базовом режиме. Плата за заявленную мощность в зимний период в два раза выше, чем в летний период. Описание этих принципов и правил приведены в моей статье «Теплофикация — Золушка энергетики» еще 10 лет назад. Однако те менеджеры от энергетики, которые за границей изучали опыт западной энергетики, так и не позволили себе разобраться в сути технологического перекрестного субсидирования и из года в год продолжают регулировать энергоемкость ВВП России с применением медвежьей простоты «котлового» метода! А где же знания маржинальных издержек выпускников зарубежных бизнес-школ МВА? На полке в шкафу?
    Пять российских технологических принципов снижения энергоемкости
    Для условий Российских расстояний и холодов трех вышеозначенных западных экономических принципов явно недостаточно. Учитывая огромные российские просторы и резко континентальный климат, необходимо применять дополнительные пять технологических принципов, стимулирующих внедрение рыночной энергетики России. О них написано в моих статьях6. Однако пока эти принципы не осмыслены и неприняты российскими регуляторами7.
    1. Потребление энергии (мощности) первично, производство энергии (мощности) вторично.
    2. Потребление и производство энергии неразрывны во времени.
    3. Потребление и производство неразрывны в пространстве.
    4. На конкурентный рынок предоставляется не один, а два вида энергетической продукции: взаимозаменяемый товар субститут — энергия (тепловая, электрическая, комбинированная) и взаимно дополняемый к энергии комплиментарный товар — мощность (тепловая, электрическая, комбинированная).
    5. На регулируемом рынке скрытое технологическое перекрестное субсидирование одних видов энергетических товаров и услуг за счет других видов товаров и услуг8 должно быть определено и оформлено как явное субсидирование.
    Правила тарификации технологий для снижения энергоемкости
    Для обеспечения политической задачи — снижения энергоемкости национального продукта однозначно необходим переход на использование ресурсосберегающих технологий (теплофикация) и новейших энергосберегающих технологий (тригенерация, низкотемпературное отопление, аккумуляция тепла в грунте, тепловые насосы, тепловые трубы). Крайне важно прекратить скрытое технологическое перекрестное субсидирование потребителей за счет потребителей, проводящих энерго- и ресурсосберегающую политику. Необходимо обеспечить реализацию электрической и тепловой энергии для пяти видов производимой на ТЭЦ энергии. Помимо этого, должны быть применены политические методы формирования тарифов на комбинированную и раздельную электрическую и тепловую энергию ТЭЦ:
    A. Базовая комбинированная (комплиментарная) электрическая энергия ТЭЦ в базовом режиме от ТЭЦ (рис. 3, секторы Ат База и Бт Полубаза). Цена по двухставочному тарифу на этот вид энергии должна быть не ниже 95—98% цены энергии 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).
    B. Базовая комбинированная (комплиментарная) тепловая энергия ТЭЦ. Цена по двухставочному тарифу на тепловую энергию от турбин ТЭЦ (см. рис. 3, секторы Ат База и Бт Полубаза) в базовом режиме с температурой 80—140°С должна быть не выше 35—53% цены самой экономичной котельной, работающей в базовом режиме на таком же виде топлива.
    C. Пиковая конденсационная (раздельная) электрическая энергия ТЭЦ. Устранив основы перекрестного субсидирования конденсационной энергии на оптовом рынке за счет теплофикационной тепловой энергии ТЭЦ, получаем, что конденсационная электроэнергия ТЭЦ автоматически становится способной к конкуренции (по двухставочному тарифу) с конденсационной энергией ГРЭС, работающей в пиковом режиме с КПИТ не выше 32—35% (380—350 г у.т./кВт•ч).
    D. Пиковая раздельная тепловая энергия от котлов ТЭЦ (см. рис. 3, сектор Ст Пик). Без перекрестного субсидирования цена по двухставочному тарифу пиковой тепловой энергии от котлов ТЭЦ автоматически становится конкурентной с ценой пиковой энергии любой самой экономичной котельной на таком же виде топливе с КПИТ 78—90%.
    E. Внебалансовая тепловая энергия от теплофикационных отборов турбин (см. рис. 3, секторы Дт Внебалансовая энергия и Жт Внепиковая энергия). Дополнительная тепловая энергия с затратами топлива не более 20% от самой экономичной котельной с КПИТ 78—90% предназначена для передачи внебалансовой нагрузки горячего водоснабжения, отопления, а также для зарядки внепиковой энергии сезонных аккумуляторов тепловой энергии с температурой до 40°С в грунте, непосредственно в микрорайонах потребления энергии тепловыми потребителями.
    Принципы формирования распределения затрат и формирования энергоресурсосберегающих тарифов расписаны в статьях «Анергия и энергосбережение»9 и «Министерство Анергии»10.
    Принципы формирования маржинальных тарифов
    Основы методики формирования маржинальных энергосберегающих тарифов на энергию и мощность11
    А. Анализ спроса и классификация потребителей энергетических услуг.
    1 По числу часов использования максимума нагрузки (см. рис. 3):
    - А — потребители базовой энергии с использованием максимума нагрузки (Нмакс) — свыше 4500 часов;
    - В — полубазовые потребители с Нмакс от 1000 до 4500 часов;
    - С — пиковые потребители с Нмакс до 1000 часов;
    - Д, Ж — внебалансовые, внепиковые потребители, не имеющие нагрузки в период максимума нагрузок: сезонные грунтовые аккумуляторы тепла, тепловые насосы, теплицы и т.д.;
    - Е — потребители энергии, требующие резервирования заявленной мощности, с весьма ограниченным потреблением тепловой или электрической энергии Н < 200 часов узкоспециализированного назначения (например, автономные дизель-генераторы и т.д.).
    2 По качеству потребления и надежности энергоснабжения:
    - потребители комбинированной тепловой энергии, получаемой от ТЭЦ;
    - потребители с качественным потреблением электрической энергии с cos(ф) = 0,98; 0,9; 0,8; 0,7;
    - потребители 1—3-й категории электроснабжения, допускающие или не допускающие автоматический ввод резерва (АВР), автоматической частотной разгрузки (АЧР);
    - потребители с качественным потреблением тепловой энергии с температурой «обратки» не выше 30, 40, 50, 60, 70°С;
    - потребители допускающие или не допускающие перерыв в теплоснабжении на 1 минуту, 10 минут, 10 часов, 1 сутки, 10 суток;
    - потребители, требующие или не требующие автономного резервирования электро- и теплоснабжения, и т.д.
    3 По видам потребляемой энергии:
    - электроэнергия высокого, среднего, низкого напряжения;
    - тепловая энергия паром, сетевой водой, подпиточной водой для горячего водоснабжения, конденсатом для технологии;
    - по параметрам теплоносителя (высокопотенциальная тепловая энергия — пар давлением 4, 1,3, 0,6 МПа, сетевая вода температурой 180—150°С; низкопотенциальная тепловая энергия — пар давлением 0,25—0,12 МПа, сетевая вода температурой 95—65°С; сбросная тепловая энергия с температурой до 45°С и т.д.).
    В. Анализ и классификация производителей энергетических услуг. Производителем и организацией, утверждающей тарифы на энергию, взаимно согласовываются и утверждаются следующие базовые документы.
    1. Баланс заявленной, располагаемой, рабочей тепловой и электрической мощности по каждой временной категории (А, В, С, D, Е) с разбивкой по качеству и виду. Дополнительно учитываются резерв мощностей: горячий (холодный), сезонный (долгосрочный), оплачиваемый одним конкретным потребителем, группой потребителей или же производителем энергии в счет прибыли, и т.д.
    2. Баланс энергии тепловой и электрической по каждой временной категории (А, В, С, D, Е) с разбивкой по качеству и виду.
    С. Распределение производственных затрат, основных фондов. Осуществляется по категориям и видам производимой продукции либо по технологическому признаку, либо пропорционально количеству производимой энергии, либо по количеству затраченного топлива, либо пропорционально установленной (заявленной, располагаемой) мощности. При этом переменные затраты (топливо, расходные материалы, вода, реагенты) распределяются пропорционально количеству сбалансированной энергии или топливу для потребителей категорий А, В, С, D (без категории Е), постоянные затраты (ремонт, зарплата, эксплуатационные издержки и т.д.) распределяются либо по технологическому назначению (пиковые котлы, бойлеры, сетевые трубопроводы и т.д.), либо пропорционально утвержденному балансу мощности потребителей категории А, B, С, Е (без категории D).
    D. Обеспечение принципа неразрывности производства и потребления путем авансирования затрат пиковой, полубазовой энергии, мощности только на соответствующий вид продукции А, B, С, D, Е. Кроме того, в пиковую часть затрат необходимо дополнительно включить все затраты, связанные с обеспечением только пиковых нагрузок.
    Пример 1. Затраты на обеспечение высокого качества сетевой воды, в том числе затраты на химическую водоподготовку для тепловых сетей, должны относится только к потребителям, требующим температуру сетевой воды выше115°С (категория С).
    Пример 2. Затраты на содержание антикоррозийной защиты оборудования ТЭЦ и тепловых сетей (деаэрационная установка, антикоррозионная химзащита аккумуляторных баков и т.д.) должны относится к потребителям категории А.
    Пример 3. Затраты, необходимые для обеспечения высоких параметров сетевой воды (сетевые насосы с давлением свыше 6 МПа, толстые трубы тепловых сетей), все затраты на обеспечение требований правил Госгортехнадзора должны относится на соответствующий вид продукции — С.
    Обращаю внимание читателей на осмысление этих примеров, поскольку они важны для понимания сути производства энергии и методов формирования цены, отражающих технологию производства энергии.
    Е. Определение технологического оптимума производства энергии на краткосрочный и долгосрочный период. Оцениваются объемы комбинированного и раздельного производства тепловой и электрической энергии с использованием ТЭЦ, промышленных котельных12 и с помощью независимых, вторичных источников тепловой и электрической энергии. При комбинированном производстве энергии затраты топлива против раздельного производства сокращаются на 40—50% для зимнего периода и на 20—30% в разрезе года. Поэтому потребители, одновременно получающие тепловую и электроэнергию от ТЭЦ (например, население города), должны на законных основаниях (а не как якобы датируемые потребители) иметь выгоду в виде снижения тарифа на энергию.
    Законодателям, определяющим энергетическую стратегию региона, необходимо полностью отказаться от физического метода распределения экономии топлива и перейти на применение эксергетического метода13 анализа. Методические указания по составлению отчета электростанции о тепловой экономичности оборудования необходимо пересмотреть — они должны отвечать технологической сути комбинированного производства энергии. Так, расчетный расход топлива на тепло по существующей методике составляет 120—170 кг/Гкал, реальный, к примеру, определенный по диаграммам режимов турбин Т-175/210 Омской ТЭЦ-5, составляет от 75 кг у.т./Гкал при 120°С до 0,0 кг у.т./Гкал при 40°С.
    F.Определение и оценка политического оптимума в тарифной политике на энергию на краткосрочный и долгосрочный периоды. Законодательная и исполнительная власть региона в лице региональной энергетической комиссии должны знать и определять энергетическую и тарифную политику развития региона. Метод перекрестного субсидирования во многих странах мира с рыночной экономикой будет использоваться еще долгое время. Однако при этом необходимо знать, для каких целей данный метод используется, и объективно владеть этим приемом, создавая экономические условия для развития энергосберегающих технологий.
    Следует обратить внимание на абсолютную недопустимость рассмотрения в качестве энергоресурсосберегающих методы, основанные на физическом методе: пропорциональный метод ОРГРЭС 1996 г. и рекламируемый метод альтернативной котельной КЭС-Холдинга 2010 г. Только эксергетический метод В.М. Бродянского14 с доработкой до практического применения позволяет адекватно, только по качественным показателям (температура, давление начальных и конечных параметров парового цикла, степень загрузки) без применения количественных показателей (расход тепла, мощность) однозначно определять качество производства тепла и электроэнергии на ТЭЦ адекватно технологии энергоресурсосбережения. Но в условиях нарушения фундаментального принципа энергетики «неразрывность производства и потребления» необходимо применять наиболее близкий к эксергетическому метод Вагнера от 1961 г., обеспечивающий выход ТЭЦ на оптовый рынок энергии и мощности.
    (Продолжение следует)