На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Работа № 97477


Наименование:


Диплом Современные проблемы энергетики.Централизованное и децентрализованное теплоснабжение

Информация:

Тип работы: Диплом. Добавлен: 2.6.2016. Сдан: 2015. Страниц: 107. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Содержание

Аннотация……………………………………………………………………….......7
Введение………………………………………………………………………….….8
1. Современные проблемы энергетики……………………………………………..9
1.1 Основные проблемы энергетики и возможные способы их решения……..9
1.1.1. Основные проблемы общества, связанные с энергетикой…………11
1.2 Современные проблемы теплоснабжения………………………………….13
1.2.1. Цифры и факты………………………………………………………...15
2. Централизованное и децентрализованное теплоснабжение………………......26
2.1 Применение и использование в РФ………………………………………....26
2.1.1. Развитие централизованного теплоснабжения в России……………30
2.2 Государственная политика по развитию систем теплоснабжения в России…………………………………………………………………………39
2.2.1. Системные проблемы………………………………………………….39
2.2.2. Низкий уровень энергетической эффективности при эксплуатации тепловых сетей……………………………………………………………….41
2.2.3. Низкий уровень энергетической эффективности при производстве тепловой энергии: перерасход топлива…………………………………….42
2.2.4. Приоритеты государственной политики в сфере реализации подпрограммы………………………………………………………………..43
2.2.5. Перечень мероприятий………………………………………………..46
2.3 Принципиальная экономическая оценка использования различных источников теплоснабжения………………………………………………...50
2.4 Децентрализованное теплоснабжение на примере г. Смоленска………...56
2.4.1. О достоинствах децентрализованного отопления………………….56
2.4.2. Проблемы крышных и пристроенных котельных…………………...57
2.4.3. Проблемы индивидуального отоплении……………………………..58
2.4.4. Затраты на эксплуатацию индивидуальных котлов…………………60
2.4.5. Сравнение вариантов централизованного и децентрализованного теплоснабжения………………………………………………………………61
2.4.6. Выводы…………………………………………………………………62
2.5 Применение децентрализованного теплоснабжения в РФ………………..63
2.5.1. Индивидуальные системы отопления………………………………..64
2.5.2. Конвекторное отопление……………………………………………...65
2.5.3. Газо-лучистое отопление……………………………………………...65
2.5.4. Децентрализованные системы теплоснабжения…………………….67
2.5.5. Теплоснабжение на базе тепловых насосов………………………….68
2.5.6. Теплоснабжение на базе автономных водяных теплогенераторов...72
2.6 Децентрализованное теплоснабжение - альтернатива или шаг назад…....75
3. Анализ параметров и технических характеристик системы теплоснабжения мкр. Юность с. Яксатово Астраханской области……........................................86
3.1 Определение тепловых нагрузок микрорайона «Юность»………………..87
4. Оценка варианта использования крышной котельной для теплоснабжения многоэтажного дома……………………………………………………………...91
4.1. Крышная котельная: плюсы и минусы……………………………………..91
4.2. Газовая крышная котельная в многоквартирном доме…………………..92
4.3. Применение крышной котельной…………………………………………..96
5. Возможность применения блочно-модульной котельной для группы зданий……………………………………………………………………………..97
5.1. Установка блочно-модульной котельной для группы зданий………….100
6. Эффективность использования индивидуального «поквартирного» отопления для жилого дома………………………………………………………………...101
6.1. Применение настенного газового котла………………………………….103
7. Сравнительный анализ эффективности различных вариантов теплоснабжения мкр. Юность…………………………………………………………………….106
7.1. Вывод по разделу…………………………………………………………..107
Заключение……………………………………………………………………...109
Список литературы……………………………………………………………..110


АННОТАЦИЯ

В дипломной работе рассмотрены различные варианты теплоснабжения. Представлены классификации систем теплоснабжения, характеристики децентрализованного и централизованного теплоснабжения. Так же приведены примеры применения децентрализованного и централизованного теплоснабжения в России и в мире. Произведено сравнение вариантов теплоснабжения коммунальных объектов от источников распределенной энергетики. Произведен сравнительный анализ эффективности различных вариантов теплоснабжения мкр. Юность с. Яксатово Астраханской области.
ВВЕДЕНИЕ

В России преимущественно используется централизованное теплоснабжение, когда система теплоснабжения обслуживает целый район. Теплоснабжение является важной подотраслью жилищно-коммунального хозяйства России. В основе централизованного теплоснабжения лежат комбинированная выработка электроэнергии и теплоты на ТЭЦ (или крупных котельных) и доставка тепла по тепловым сетям потребителям. Централизованное теплоснабжение позволяет снизить расход топлива и эксплуатационных затрат , уменьшает степень загрязнения воздушного бассейна и улучшает санитарное состояние населенных пунктов.
В настоящее время наряду с системами централизованного теплоснабжения довольно широкое распространение получили децентрализованные системы.
Под децентрализованными автономными системами условно понимаются малые системы с установленной тепловой мощностью не более (20 гкал/г) 23 МВт.
Повышенный интерес к автономным источникам теплоты (и системам) в последние годы в значительной степени был обусловлен инвестиционно-кредитной политикой, т. к. строительство централизованной системы теплоснабжения требует от инвестора значительных единовременных капитальных вложений в источник, тепловые сети и внутренние системы здания, причем с неопределенным сроком окупаемости или практически на безвозвратной основе. При децентрализации возможно достичь не только снижения капитальных вложений за счет отсутствия тепловых сетей, но и переложить расходы на стоимость жилья (т. е. на потребителя). Именно этот фактор в последнее время и обусловил повышенный интерес к децентрализованным системам теплоснабжения для объектов нового строительства жилья. Организация автономного теплоснабжения позволяет осуществить реконструкцию объектов в городских районах старой и плотной застройки при отсутствии свободных мощностей в централизованных системах. Децентрализация на базе высокоэффективных теплогенераторов последних поколений (включая конденсационные котлы) с системами автоматического управления позволяет в полной мере удовлетворить запросы самого требовательного потребителя.
Перечисленные факторы в пользу децентрализации теплоснабжения привели к тому, что оно уже стало рассматриваться как безальтернативное техническое решение, лишенное недостатков. Поэтому необходимо подробно рассмотреть те проблемы, которые проявляются при более внимательном подходе к этому вопросу, проанализировать отдельные случаи применения децентрализованных систем, что позволит выбрать рациональное решение в комплексе.

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Каждое поколение должно ответить на вопрос, как обеспечить себе стабильное и экономически оправданное снабжение энергией как основу устойчивого развития цивилизации.
На сегодня основные проблемы энергетики связаны с возрастающим ростом народонаселения Земли, дефицитом энергии и ограниченностью топливных ресурсов, увеличивающимся загрязнением окружающей среды.
Современное энергоснабжение более чем на 80 % базируется на невозобновляемых источниках энергии.
Сейчас на планете живет приблизительно 6 миллиардов 558 миллионов людей. Население мира каждый год возрастает на 80 миллионов человек. По прогнозам специалистов, если такая тенденция сохранится, то количество жителей Земли в 2015 г. достигнет 9 миллиардов 200 миллионов человек. Причем основной рост населения будет в наименее развитых регионах.

1.1. Основные проблемы энергетики

Исключительная важность для современной цивилизации удовлетворения её потребностей в энергии нашла отражение во введении в обиход такой характеристики как «энергетическая безо­пасность», которая является одним из важных эл­ементов национальной безопасности страны (на­ряду с военной, экономической, экологической, продовольственной и другими видами безопасно­сти) [6].. В Энергетической стратегии России до 2030 г. (ЭС-2030) «энергетическая безопас­ность» трактуется как «состояние защищённости страны, её граждан, общества, экономики от угроз надёжному топливо- и энергообеспечению». Су­ществует практически линейная зависимость от энергетического благополучия (выраженного, например, в кВт*ч электроэнергии, потребляемой одним её жителем в год) индекса человеческого ра­звития - введённой ООН количественной характе­ристики состояния общества/государства[28].
В индексе учтены три основных параметра:
• ожидаемая средняя продолжительность жизни человека,
• образованность (грамотность взрослого населе­ния и охват населения тремя ступенями образо­вания - начальным, средним и высшим);
• материальный уровень жизни, определяемый ве­личиной реального ВВП на душу населения, ко­торый пропорционален энергообеспеченности.
Для России индекс человеческого развития со­ставляет 0,80 (60-е место из 173 стран), а для Норве­гии - страны с наибольшим душевым потреблени­ем энергии и с одним из самых высоких в мире жиз­ненных стандартов, он достигает 0,98 (1-е место). Эксперты ООН, учитывая особую важность не толь­ко количественных, но и качественных показателей энергопотребления, рассматривают возможность введения в индекс человеческого развития ещё од­ного показателя - энергоёмкости единицы ВВП.
Россия предлагает мировому сообществу про­ект Конвенции по обеспечению глобальной энер­гетической безопасности, которую планируется обсудить на форуме АТЭС в 2012 г. Новая доктри­на энергетической безопасности страны разраба­тывается под эгидой Совета безопасности РФ. (Ра­бота должна быть завершена до конца 2011 г.)[8].

Рис.1.1. Динамика мирового потребления первичной энер­гии (в британских тепловых единицах - BTU. 1 BTU = 252 кал.)

Весь ХХв. характеризовался быстрым ростом потребления первичных энергоресурсов и электри­ческой энергии - суммарное мировое потребление энергии увеличилось в 15 раз, а душевое - в 4,4 ра­за. (Различие обусловлено увеличением численно­сти населения от 1,6 до 6 млрд человек). Одновременно происходило освоение первичных источни­ков энергии со всё более высоким энергосодержа­нием: каменного угля, нефти, газа, урана. Это по­служило материальной основой научно-техниче­ского прогресса и обеспечило многократное увели­чение производительности труда: в мире в среднем - в 4,5 раза, в Японии - в 15,5, в Норвегии - в 11,5, в Германии и США - в 5,6, в России - в 3,16.
Первое десятилетие нового столетия не внесло радикальных изменений в «энергетическую карти­ну» мира, в сформировавшиеся тенденции . Продолжает возрастать потребление энергии, нес­мотря на периодически случающиеся экономиче­ские кризисы и вызванные ими кратковременные снижения энергопотребления (рис. 1.1.1) [6].

1.1.1. Основные проблемы общества, связанные с энергетикой

Можно говорить о «триаде энергетических про­блем», в наибольшей мере влияющих на все сторо­ны жизни человека и затрагивающих сами основы устойчивого развития цивилизации.
Эту триаду составляют:
• дефицит энергоресурсов и электроэнергии (журналисты назвали эту проблему как «энерге­тический голод»);
• угроза благополучию окружающей среды вслед­ствие техногенного воздействия объектов энер­гетики (угроза «экологического инфаркта»);
• геополитические и социальные угрозы.
Первая проблема, связанная с исчерпаемостью (невозобновляемостью) основных на сегодня и на достаточно отдалённую перспективу энерге­тических ресурсов (из них сегодня вырабатывается более 80 % электроэнергии), усугубляется крайней неравномерностью их распределения по планете. Даже в рамках «большой восьмёрки» энергообес­печенность (отношение объёма наличных энерго­ресурсов к их потребному объёму) изменяется в пределах порядка величин, рис. 1.1.2.
Существуют 2 способа повышения энергообес­печенности: 1) поиск и освоение собственных энергоресурсов (невозобновляемых и возобновля­емых); 2) энергосбережение и повышение энерго­эффективности.
Энергодефицитные страны вынуждены тратить значительную часть своего ВВП на закупку энерго­ресурсов, что негативно влияет на экономику и со­циальную сферу. К тому же они оказываются уяз­вимыми для политических и социальных катаклиз­мов в странах-поставщиках энергоресурсов на ми­ровой рынок.
Кажется парадоксальным, но проблема энерго­ресурсов есть и у энергоизбыточных стран[37]. Речь идёт об опасности для них «сесть на нефтегазовую иглу», т. е. жить за счёт природной ренты. Сырье­вая траектория развития экономики страны, прив­лекательная простотой реализации в начале, обо­рачивается опасной зависимостью от конъюнкту­ры на мировом энергетическом рынке, ослаблени­ем стимулов инновационного развития.

Рис. 1.2. Энергообеспеченность стран «большой восьмёрки» (отношение объёма наличных энергоресурсов к их потребному объёму)

Россия в последние десятилетия оказалась, фактически, в числе таких стран. Не случайно отказ от сырьевой модели развития экономики, переход на иннова­ционный путь развития объявлены руководством страны и воспринимаются обществом важнейшей задачей.
Вторая проблема - экологическая - нарастает по мере роста масштабов энергетики. А эти мас­штабы и используемые энергетикой технологии на сегодня таковы, что более 50 % техногенных вы­бросов в атмосферу парниковых газов приходятся на объекты энергетики. Энергетика интенсивно загрязняет также литосферу и гидросферу. Потоки энергии в энергосистемах становятся соизмеримы­ми или даже превосходящими потоки энергии в крупномасштабных природных системах и про­цессах, табл. 1.1. [6].
Всё это негативно влияет на климат («парниковый эффект», сопровождающийся повышением температуры атмосферы) и на погоду (проявляется в аномально большой нестабильности). Техноген­ные аварии на энергетических объектах вследствие их огромных масштабов и мощностей стали прио­бретать черты техногенных катастроф. (Ближайшие примеры - аварии на нефтяной платформе в Мекси­канском заливе и на японской АЭС «Фукусима-1»).


Таблица 1.1. Сопоставление мощностей потоков энергии природного и антропогенного характера


Выводы
• На сегодня основной проблемой в мировой энергетике является не недостаток энергоре­сурсов, а недостаток инвестиций. В XXI в. че­ловечеству не грозит глобальная нехватка энер­гетических ресурсов при условии успешной ре­ализации стратегий энергосбережения и энер­гозамещения, а также создания цивилизован­ного мирового рынка энергоресурсов и энер­гии.
• Наиболее вероятным представляется сценарий развития энергетики на основе использования всех или, по крайней мере, большинства уже известных на сегодня энергоресурсов и наибо­лее прогрессивных технологий их преобразова­ния в электрическую и тепловую энергию. На ближайшие десятилетия не просматривают­ся ни новые источники энергии, ни принципи­ально новые способы получения электричества и теплоты.
• Более реальная угроза устойчивому развитию цивилизации исходит от нарастающего губи­тельного техногенного воздействия на природную среду, в первую очередь, топливно-энерге­тического комплекса. В энергетике уменьше­ние ущерба природе должно осуществляться как за счёт энергосбережения, так и за счёт по­вышения экологической чистоты энергетиче­ских технологий.

1.2. Современные проблемы теплоснабжения

Разнообразие региональных систем теплоснабжения, отличающихся не только количественными показателями, но и качественно, определяет особенности приоритетов повышения энергоэффективности теплоснабжения и разные пути проведения этих мер.
Степень концентрации объектов, требующих теплоснабжения, и, соответственно, централизации теплоснабжения в поселениях в значительной мере зависит от градусо-суток отопительного периода (ГСОП). Чем севернее, тем больше значения ГСОП и выше централизация теплоснабжения. На границе Черноземья и Южного округа с ГСОП=4000 децентрализованное теплоснабжение становится конкурентоспособным, южнее - его доля, естественно, растет.
Исторически системы теплоэнергоснабжения в регионах России развивались вместе с промузлами, наследуя технические и пространственные особенности момента формирования промузла и стадий развития города. Но в разных по истории формирования системах теплоснабжения при росте численности населения и изменениях характера расселения проявляются несколько общих для всех «порогов энергоэффективности».
Первый порог для условий климата средней полосы России возникает при переходе от индивидуальных домов к многоквартирным. При этом удельное теплопотребление зданиями падает примерно в три раза. Массовое создание коттеджей ликвидирует часть экономии тепла возникающей на этом пороге эффективности.
Второй порог - когда рост количества многоквартирных домов создает такую потребность в тепловой нагрузке, которая оправдывает создание централизованного отопления от бытовых или промышленных котельных с существенными потерями тепла в распределительных сетях. Это ориентировочно города с 90 - 120 тыс. человек.
Третий порог - когда город достигает уровня 250 - 300 тыс. человек, и становятся эффективными ТЭЦ, с сопутствующей экономией топлива за счет когенерации. Для городов в Сибирской части страны и со значительной промышленной нагрузкой цифры порогов эффективности несколько меньше.
Теплоснабжение во времена СССР развивалось от промузлов и промышленных ТЭЦ и доля тепловой нагрузки промышленности была доминирующей (до 65 % в общей нагрузке). Соответственно этому, экономия топлива от комбинированной выработки тепла и электроэнергии определялась именно промышленным теплопотреблением. В период экономического спада это структурное преимущество резко сжалось, и многие системы теплоснабжения, вынужденные содержать избыток мощности, попали в институциональную ловушку неэффективности.
Отдельный пласт экономических проблем теплоэнергетики связан с тем, что технологически единый процесс сжигания топлива производит разные виды товара (электроэнергию, мощность, тепло и др.), затраты на которые не просто непрозрачны, а порой волюнтаристски перераспределены. Это перераспределение имеет давнюю (еще в СССР) историю. Замещение физических представлений о преобразованиях разных видов энергии искаженными экономическими категориями привело к доминированию влияния промышленных потребителей высокопотенциальной электроэнергии и принижению роли населения и муниципальных потребителей низкопотенциальной тепловой энергии. В результате возникла скрытая экономическими показателями система реального субсидирования институционально влиятельных электропотребителей за счет неорганизованных и менее защищенных муниципальных потребителей и населения.
Попытки создать рынок на унаследованной институциональной базе (тарифообразование по схеме «затраты+») ведут к скачкам тарифов. Только сделав прозрачным для участников рынка (включая население) физические потоки энергии в процессах её преобразования и распределения электричества, мощности, тепла (в т.ч. физические потери на каждой из стадий), можно устранить скрытое субсидирование, искажающее товарную сущность энергии и, соответственно, управление финансовыми потоками, включая инвестиции.
Технические аспекты специалистам известны (в обзоре приведено несколько практических примеров). Важно преодолеть институциональные и экономические барьеры. Некоторые аспекты учтены в недавно принятом законе о тепле и включают введение альтернативных методов тарифообразования, создание муниципальных схем теплоснабжения и независимого надзора, ориентированных на наиболее экономичный вариант организации теплоснабжения в долгосрочной перспективе[7].
1.2.1. Цифры и факты

Российская система теплоснабжения самая крупная в мире. На теплоснабжение зданий в настоящее время затрачивается около 430 млн.т у.т., или примерно 45% всех энергетических ресурсов, расходуемых в стране. В холодные зимы эта цифра вырастает ещё на 30-50 млн.т. у.т.
Теплоснабжение в России, несмотря на признание его самым топливоемким сегментом ТЭК страны, было и остается совершенно нескоординированным в силу своей разобщенности[31].
Система теплоснабжения страны состоит из почти 50 тыс. локальных систем теплоснабжения, которая обслуживается 17 тыс. предприятиями теплоснабжения.
Удельный расход топлива кг.у.т./чел*ГСОП составляет в Стокгольме - 0,123; в Уфе - 0,13-0,15; в Москве - 0,19-0,22; в Воркуте - 0,4; в Вене - 0,5; в Берлине - 0,84; в Лондоне - 0,9; в Париже - 1,04; в Риме - 3,6[29].
Выборочная диагностика муниципальных котельных показала, что 64% из них имеют КПД ниже 80%, 27% - ниже 60%, а 13% - даже ниже 40%.
Температура выброса продуктов горения на топливосжигающем оборудовании всех типов перед выходом в атмосферу, колеблется в пределах от 275-360° по Цельсию.
Производство тепловой энергии в России: централизованные источники 74%, децентрализованные источники 26%.
Плотность тепловой нагрузки 70% российских систем теплоснабжения находится за пределами границы зоны высокой эффективности централизованного теплоснабжения.
В 2000-2006 гг. происходила децентрализация теплоснабжения. Протяженность тепловых сетей снизилась на 4%, снизилась доля сетей малых диаметров (с 77 до 74%), удельный вес числа малых котельных с мощностью менее 3 Гкал/час вырос с 70 до 73%, доля тепла произведенного на индивидуальных установках выросла с 18 до 20%.
Удельные расходы тепла для коттеджей и небольших зданий с термическим сопротивлением стен 2,5 кв. м К/Вт будут примерно равны расходам для многоквартирных домов с термическим сопротивлением стен 1,0 кв. м К/Вт.
При разделении «единого здания» общим объемом 100 тыс. куб. м на 10 строений объемом по 10 тыс. куб. м, теплопотери ограждающими конструкциями возрастают в 2,5 раза.
В США электроотоплением уже в 1990 г. было оборудовано около 23% домашних хозяйств и еще 18% использовали электроэнергию как вторичный энергоноситель.
Практически во всех локальных системах теплоснабжения отмечается значительный (20% и более) избыток располагаемых мощностей. Однако в России более чем 190 городов, где дефицит тепловой мощности составляет около 20% потребности.
Если дефицит отопительных мощностей покрывается населением за счет отопления от газовых колонок и духовок перерасход топлива по сравнению с котельными минимум в 2-2,5 раза, если он покрывается за счет электроотопления, то в 3,5-4 раза. Запуск размороженных отопительных систем после аварии приводит к перерасходу энергии на порядок по сравнению с нормальной мощностью.
В отдельных тепловых сетях потери в тепловых сетях доходят до 40%. Около 60% теплосетей нуждаются в модернизации и перекладке.
По данным ОАО Мосэнерго, одной из лучших энергокомпаний в стране, потери при транспорте тепла в Москве составляют 16%. Еще 3,5% тепла теряется с утечками воды при порывах трубопроводов.
В 2006 г. на повышение эффективности теплогенерации израсходовано почти 10 млрд. руб., а на перекладку тепловых сетей всего 3 млрд, при потребности в 200-250 млрд. руб. При сохранении таких вложений в перекладку сетей реализация потенциала энергосбережения растягивается на 20-25 лет[7]..
Размер субсидирования производства электрической энергии за счет производства тепловой составляет до 30% топлива и соответственно накладных расходов, распределяемых пропорционально топливу, отнесенному на электрическую энергию.
В странах ОЭСР потребление тепла от ТЭЦ и крупных котельных существенно опережало рост потребления первичной энергии. Производство тепла выросло с 578 до 862 млн. Гкал, или на 49%, при росте потребления первичной энергии только на 5%
Житель Омска, потребляющий тепло от современной ТЭЦ обеспечивает экономное производство электроэнергии для себя и ещё для 7 жителей области. Технологически совершенная ПГУ-60 обеспечивает экономное производство электроэнергии на базе потребления тепла для одного жителя, уже для 18 жителей области!
На типичном российском предприятии низкозатратные мероприятия по оптимизации и модернизации паропотребляющего оборудования приводят к снижению потребления пара более чем на 30% и окупаются менее чем за 1 год.
Объем рынка тепловой энергии систем ЦТ в России в 2010 г. составит около 1,33 млрд Гкал на общую сумму более 1 трлн руб.
Общая сумма дебиторской задолженность потребителей перед энергоснабжающими организациями в России на сегодняшний день составляет около 90 млрд руб.
Производственные потребители переходят на собственные источники теплоснабжения, поскольку себестоимость тепла от собственной котельной у них ниже в 2 и более раз, чем тариф с НДС на тепло от СЦТ.
Программное (по времени) и погодное регулирование снижает потребление тепла и платежи за него в среднем на 20%.
При утеплении общественных зданий часто «забывают» провести реконструкцию вентиляции. В итоге сэкономленная тепловая энергия теряется через постоянно открытые для проветривания окна.
Малые рынки - более 40 000 поселений с потреблением тепла менее 0,5 млн. Гкал. в год являются наиболее проблемными. На их долю приходится около 15% производимой тепловой энергии, но более 30-35% бюджетных средств, направляемых на финансирование систем теплоснабжения и их подготовки к зиме. Для этих систем характерны самые высокие тарифы при самой низкой покупательной способности потребителей и самом высоком уровне задолженности[4].
Анализ мотивационного поля к реализации энергосберегающих мероприятий в Российской Федерации показал, что действия 45 % хозяйствующих субъектов противоречат энергосбережению.
Обзор 1. Место теплоснабжения и теплоэнергетики в жизни общества
Более чем за 100 лет своего развития российская система теплофикации (когенерации) и централизованного теплоснабжения (ЦТ) стала самой большой в мире. Под теплофикацией понимается процесс централизованного обеспечения потребителей тепловой энергией, полученной на ТЭЦ по комбинированному способу выработки тепловой и электрической энергии. Под ЦТ понимается теплоснабжение потребителей от источников тепла через общую тепловую сеть. Теплофикация занимает весомое место в энергетическом комплексе страны. Более половины электрической мощности всех тепловых электростанций приходится на ТЭЦ общего пользования, которые производят свыше 30% всей электроэнергии в стране и покрывают треть спроса на тепловую энергию. На сегодняшний день система теплоснабжения страны состоит из почти 50 тыс. локальных систем теплоснабжения, которая обслуживается 17 тыс. предприятиями теплоснабжения. Сложившаяся система отопления многоэтажных жилых домов организована как система ЦТ.
Основными источниками тепла в системе ЦТ являются теплофикационные энергоблоки на теплоэлектростанциях (ТЭЦ, как правило, в составе генерирующих компаний) и котельные (различных форм собственности).
Производство тепловой энергии в России характеризуется следующими данными:
· централизованные источники производят около 74%;
· децентрализованные источники производят 26% тепла России.
Основные виды используемых природных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР): природный газ, нефть и нефтепродукты, уголь. Говорить сейчас о доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в топливно-энергетическом балансе страны пока нельзя, т.к. по ним сегодня практически нет достоверных статистических данных.
Теплоснабжение в России, несмотря на признание его самым топливоемким и находящимся в критическом состоянии сегментом топливно-энергетического комплекса страны, было и остается совершенно нескоординированным в силу своей разобщенности.
Крупнейшей нерешенной проблемой современного централизованного теплоснабжения является сокращение потерь тепла. Величины этих потерь должным образом не учитываются и экономически не оцениваются. Называемые объемы потерь тепла различаются кратно в зависимости от источников информации.
Важность энергосберегающих мероприятий в системах энергообеспечения зданий и систем зданий (комплексов) трудно переоценить. На теплоснабжение зданий в настоящее время затрачивается около 430 млн.т у.т., или примерно 45% всех энергетических ресурсов, расходуемых в стране. Это в 2,3 раза больше, чем идет топлива на производство электроэнергии. В холодные зимы эта цифра вырастает ещё на 30-50 млн.т. у.т. Годовое производство теплоэнергии в стране оценивается величиной 2400-2460 млн. Гкал[2].
От состояния теплового хозяйства, возможности проведения масштабной энергосберегающей политики в определяющей мере зависит стратегия развития энергетического комплекса России в целом. Особенность теплоснабжения состоит в его высокой социальной роли - обеспечении жизнедеятельности населения страны, свыше 80% территории которой относится к северным. Свыше 40-45% затрат тепловой энергии направлялось на отопление и горячее водоснабжение непроизводственной сферы. При этом дефицит тепловой мощности более чем в 190 городах России составляет около 20% потребности. Кроме того, если дефицит отопительных мощностей в городах покрывается населением за счет отопления от газовых колонок и духовок, это приводит к перерасходу топлива по сравнению с котельными минимум в 2-2,5 раза, если он покрывается за счет электроотопления, то в 3,5-4 раза. Запуск размороженных отопительных систем после аварии приводит к перерасходу энергии на порядок по сравнению с нормальной мощностью. Расход теплоты на отопление и горячее водоснабжение составляет около 75% всей энергии, потребляемой в домохозяйствах. Первоочередная задача энергосбережения состоит в сокращении энергозатрат на 20-30%, или не менее 100 млн. т у.т.
Ситуация в каждой распределенной системе теплоснабжения является достаточно уникальной, и требует кропотливого анализа для нахождения как частных, так и системных решений. В первую очередь системный эффект даст согласование теплоэнергетических нагрузок и наладка теплогидравлических режимов сетей, и в этой связи выглядят несколько странным полагаться на предлагаемые в качестве очередной «энергетической панацеи» солнечные нагреватели, встроенные автономные источники, системы «поквартирного отопления» и другие маркетинговые «новинки» производителей. Надежность резервирования, степень централизации теплоэнергоснабжения, таким образом, оказываются куда более серьезным фактором обеспечения жизненно важных потребностей общества в виде комплекса различных энергоресурсов, чем скороспелые решения сооружения различных автономных источников тепловой энергии.
Города с нагрузкой свыше 70% от московских значений, кстати говоря, активно развивают централизованное теплоснабжение и теплофикацию, а ведь Москва - далеко не самый северный регион страны[30].
На долю тепловой энергии приходится 35% всего конечного потребления энергии в России. В 2006 г. тепло занимало первое по значимости место в структуре потребления энергоносителей в промышленности (31% против 21% для электроэнергии) и населения (50% против 36% для природного газа и 10% для электроэнергии) и сфере услуг (60% против 19% для электроэнергии)[3].

Таблица 1.2. Основные характеристики систем теплоснабжения в России в 2000г. И в 2006г.

Показатели Единицы измерения 2000 2006
Число изолированных систем теплоснабжения тысяч Около 50
Число предприятия теплоснабжения единиц 21368 17183
Число абонентов предприятий теплоснабжения миллионов Около 44
Число источников теплоснабжения
ТЭЦ общего пользования единиц 242 244
ТЭЦ промышленных предприятий единиц 245 253
Котельных единиц 67913 65985*
Из них мощностью менее 3 Гкал/час единиц 47206 48075
Мощностью от 3 до 20 Гкал/час единиц 16721 14358
Индивидуальных теплогенераторов миллионов Более 12
Число установленных котлов в котельных единиц 192216 179023
Мощность котельных Гкал/час 664862 619984
Число ЦТП единиц 22806
Протяженность тепловых сетей км 183545 176023
Диаметром до 200 мм км 141673 131717
Диаметром от 200 до 400 мм км 28959 28001
Диаметром от 400 до 600 мм км 10558 10156
Диаметром более 600 мм км 5396 6640
Объем произведенной тепловой энергии в системах централизованного теплоснабжения (мощностью более 20 Гкал/час) Млн.Гкал 1430 1446
Объем произведенной тепловой энергии в системах мощностью менее 20 Гкал/час Млн.Гкал 220 192
Объем произведенной тепловой энергии на индивидуальных тепловых генераторах Млн.Гкал 358 402
Объем произведенной тепловой энергии на теплоутилизационных и прочих установках Млн.Гкал 67 81
Полезный отпуск тепловой энергии без инд.установок Млн.Гкал 1651 1638
Средний тариф на тепловую энергию Руб/Гкал 195 470
Объем реализации тепловой энергии Млрд.руб. 322 770
Доля жилого фонда, оснащенного централизованным теплоснабжением % 73 80
Доля жилого фонда, оснащенного централизованным горячим водоснабжением % 59 63
Доля топлива, используемого на производство тепловой энергии от суммарного потребления топлива % 37 33
Доля природного газа используемого на производство тепловой энергии от суммарного его потребления % 42 41
Средний КПД котельных % 80 78
Средний КПИТ на электростанциях % 58 57
Потери в тепловых сетях, включая неучтенные Млн.Гкал 227 244
Доля потерь в тепловых сетях % 13-15 14-17
Доля тепловых сетей, нуждающихся в замене % 16 25
Аварийность на источниках теплоснабжения и тепловых сетях Число аварий 107539 22592
Технический потенциал повышения эффективности использования и транспортировки тепловой энергии Млн.Гкал 840
Фактические расходы на мероприятия по повышению энергоэффективности на источниках теплоснабжения Млрд.руб. н/д 9,5

Таблица 1.3.Сроки службы оборудования ТЭС России
Всего Срок эксплуатации от 30 до 50 лет Срок эксплуатации более 50 лет
котлов, шт. турбин, шт. котлов, шт. турбин, шт. котлов, шт. турбин, шт.
3136 2040 1847(59%) 1055(52%) 669(21%) 485(24%)

В отдельных регионах тепловые потери в тепловых сетях доходят до 40% (например, по оценкам АО «Ригас Силтумс» (Латвия), в г. Риге эксплуатация тепловых сетей с тепловыми потерями выше 30% нецелесообразна). Не смотря на очевидную выгоду комбинированной выработки тепла и электроэнергии, доля выработки тепловой энергии снижается в режиме когенерации (см. рисунок), т.к. многие потребители строят свои собственные котельные и отключаются от системы ЦТ. В связи с этим снижается эффективность использования топлива (коэффициент использования топлива на ТЭС снизился с 62% в 1992 г. до 52% в 2008 г.) и все это перекладывается на плечи тех потребителей, которые подключены к системе ЦТ.
Эти тренды рассчитаны для случаев расселения из крупных зданий с высокой плотностью населения и тепловой нагрузки в небольшие строения и коттеджные поселения с соответствующей децентрализацией отопления: при этом коэффициент формы зданий растет от 0,2 до 1,0. Расчет энергозатрат выполнен для средних значений термических сопротивлений стен с Rогр=1,0 кв.м К/Вт. Очевидно, что уже для ГСОП=3000 град/сут (т.е. 72000 град/час) рост энергозатрат при децентрализации становится весьма существенным, именно эти значения соответствуют параметрам отопительного периода Копенгагена и Стокгольма.
Климатические требования для большинства регионов России безоговорочно указывают на предпочтительность концентрации потребителей (и тепловой нагрузки), что в значительной степени предопределяет экономические преимущества и функциональную необходимость централизованных систем теплоэнергообеспечения.
Кроме того, в данном контексте редко учитывается тот факт, что количество выбросов в атмосферу прямо пропорционально расходам топлива, а приземная концентрация оксидов азота, кроме того, существенно определяется еще и высотой дымовых труб, которые в случае децентрализованных источников существенно ниже стационарных труб ТЭЦ.


Рисунок 1.3. Изменение выработки в режиме когенерации (комбинированной выработки) в России

На рисунке показаны тренды роста удельных отопительных затрат для разных климатических зон.

Рисунок 1.4. Динамика роста удельных расходов тепла на отопление при децентрализации расселения

Удельные расходы тепла для коттеджей и небольших зданий с Rогр=2,5 кв.м К/Вт будут примерно равны расходам для многоквартирных домов с Rогр=1,0 кв.м К/Вт. В этой связи нет уверенности, что переход от централизованных к автономным системам и источникам энергии позволит резко сократить потери.
Анализ показывает, что при разделении «единого здания» общим объемом 100 тыс.куб.м на 10 строений объемом по 10 тыс.куб.м, теплопотери ограждающими конструкциями возрастают в 2,5 раза, так как вырастает внешняя площадь ограждающих конструкций. Распределение единого объекта на 10, 50, 100 самостоятельных субъобъектов приводит в первую очередь к существенному росту затрат на отопление, что связано с ростом отношения F/V. Очевидно, что уменьшение размеров зданий меньше 2,5-3,0 тыс.куб.м, существенно повышает теплопотери ограждающими конструкциями.

Таблица 1.4. Структура потребления газа в секторах экономики России в 1990-2000 гг.

Потребление 1990 г. 1995 г. 2000 г.
Распределено в РФ
млрд.куб.м 404,0 339,4 350,6
% 100,0 84,0 86,8
% 100,0 100,0 100,0
В том числе:
отрасли промышленности 41,0 35,9 31,6
электроэнергетика 44,3 41,3 40,9
коммунально-бытовой сектор 10,5 18,7 15,3
из них население 3,7 8,9 11,6
прочие отрасли 4,2 4,1 12,2

Удельный расход топлива кг.у.т./чел*ГСОП составляет в Стокгольме - 0,123; в Уфе - 0,13-0,15; в Москве - 0,19-0,22; в Воркуте - 0,4; в Вене - 0,5; в Берлине - 0,84; в Лондоне - 0,9; в Париже - 1,04; в Риме - 3,6.
Региональные различия потребления тепла на отопление жилья
Наличие значительного количества небольших зданий с незначительной тепловой нагрузкой ведет к:
· существенной распределенности тепловых сетей от ЦТП к зданиям,
· завышенным расходам теплоносителя на этих участках,
· к неустойчивой гидравлической работе системы теплоснабжения.
Подавляющее большинство жилых зданий в городе - 5-этажные.
· На 1 ЦТП приходится 100 000 кв.м. жилого фонда (общий жилой фонд - 2 600 000 кв.м).
· Доля выработки электроэнергии в теплофикационном цикле сокращается и в настоящее время составляет 32%.


Рис. 1.5. Карта России Централизованное теплоснабжение

· Совокупные потери энергосистемы при преобразовании топлива в тепловую и электрическую энергию достигают 48%.
· Если жители других крупных городов в центральной части РФ получают необходимые им 1 т.у.т в год на человека с издержками преобразования в 0,3-0,4 т.у.т., то жители Воркуты вынуждены платить за свои 2 т.у.т. практически 2,1-2,3 т.у.т.
· Такой рост системных издержек в генерации естественно обуславливает высокую себестоимость поставляемых энергоресурсов и значительный рост тарифов на коммунальные услуги, на который накладывается массовый отъезд населения, что ведет к катастрофическому падению собираемости платежей населения


2. ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ И ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

По всей территории России зимой приходится обеспечивать подогрев воздуха в помещениях, где живут или работают люди. Оборудование для этих целей стоит колоссальные деньги. Естественной является жесткая конкуренция на рынке отопительного оборудования, а так как выбор лозунгов не очень велик, все говорят одно и то же: цена, качество, экология и энергосбережение. Иногда борьба за рынок напоминает информационную войну, в которой стороны говорят прямо противоположные вещи, не слушая друг друга.

2.1. Применение и использование в РФ

С первой волны демократии к нам пришла эйфория крышных котельных, потом поквартирного отопления, а сейчас модно обсуждать мини-ТЭЦ.
Достойную конкуренцию пропагандистам децентрализации составляют производители ИТП и трубопроводов в ППУ изоляции.
Плохо то, что на чью-то сторону позволяют себе становиться политики и представители власти.
У централизованных систем теплоснабжения есть всего 5, но неоспоримых преимуществ:
· - вывод взрывоопасного технологического оборудования из жилых домов;
· - точечная концентрация вредных выбросов на источниках, где с ними можно эффективно бороться;
· - возможность работы на разных видах топлива, включая местное, мусоре, а также возобновляемых энергоресурсах;
· - возможность замещать простое сжигание топлива (при температуре 1500-2000 °С для подогрева воздуха до 20 °С) тепловыми отходами производственных циклов, в первую очередь теплового цикла производства электроэнергии на ТЭЦ;
· - относительно гораздо более высокий электрический КПД крупных ТЭЦ и тепловой КПД крупных котельных работающих на твердом топливе.
За исключением, в некоторых случаях варианта применения тепловых насосов, все остальные способы децентрализованного теплоснабжения не могут обеспечить такой комплекс преимуществ.
Критерием отказа от централизации является удельная стоимость системы ЦТ, которая в свою очередь зависит от плотности нагрузки. В Дании централизованные системы теплоснабжения оправданы при удельной нагрузке от 30 Гкал/км2, при нашем климате желательна большая плотность нагрузки.
Более правильно оценивать перспективность ЦТ через удельную материальную характеристику системы ЦТ равную произведению общей длины сети на средний диаметр, поделенному на суммарною присоединенную нагрузку (Lсети ? Dср / Qсистемы)
В Москве удельная материальная характеристика равна примерно 30. В некоторых городах доходит до 80. В поселениях или отдельных районах городов с удельной характеристикой больше 100 централизация противопоказания - небо........

Список литературы

1. Башмаков А.И. Анализ основных тенденций развития систем теплоснабжения России // Новости теплоснабжения. 2008. № 2. С. 6- 10; № 3. С. 12-24.
2. Беседина М.С., Гашо Е.Г., Зайцев А.Ф. Методика регионального энергоанализа. Учебное пособие. М.: Издательство «Дело», 1992 г.
3. Безруких П.П. Роль возобновляемой энергетики в энергосбережении в мире и России // Электрика. - 2004. - № 4. - С. 3-5.
4. Бойко В.И., Демянюк Д.Г., Кошелев Ф.П. Перспективные ядерные топливные циклы и реакторы нового поколения. -Томск: Изд-во ТПУ, 2005. - 490 с.
5. Болдырев А. М. Куцыгина О. А. Автономное теплоснабжение. - Воронеж, ВГАСА, 2000.
6. Бушуев В.В., Воропай Н.И., Мастепанов А.И. и др. Энергетическая безопасность России. - Новосибирск: Наука, 1998. -302 с.
7. Гашо Е.Г. Степень централизации, распределенность и пути рационализации теплоэнергетической нагрузки территориальных промышленных узлов в России // Вестник МЭИ. 2003. № 4. с.34-39.
8. Гуськов С.Ю. Прямое зажигание мишеней термоядерного синтеза потоком ионов лазерной плазмы // Квантовая электроника. - 2001. - № 31 (10). - С. 885-890.
9. Жилищное хозяйство и бытовое обслуживание населения в России: Стат, сб. / Росстат. М., 2007.
10. Закон РФ от 5 марта 1992 г. № 2446!I «О безопасности».
11. Лукутин Б.В., Суржикова О.А., Шандарова Е.Б. Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении. -М.: Энергоатомиздат, 2008. - 231 с.
12. Малахов В.А. Подходы к прогнозированию спроса на электро­энергию в стране // Проблемы прогнозирования. 2009. № 2. С. 57-62.
13. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования / Утв. Мин. Экономики РФ, Мин. финансов РФ, Госкомпромом России, Госстроем России 31.03.94, № 7 - 12/47. - М., Теринвест, 1994.
14. Мурогов В.М., Троянов М.Ф., Шмелёв А.М. Использование
тория в ядерных реакторах. - М.: Энергоиздат, 1983. - 96 с.
15. Роза Р. Магнитогидродинамическое преобразование энергии.- М.: Энергоиздат, 1970. - 250 с.
16. Сотникова О. А. Децентрализованное теплоснабжение. - Воронеж, ин-т МВД, 1999.
17. Твайделл Д., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. -М.: Энергоатомиздат, 1990. - 392 с.
18. Ушаков В.Я. Возобновляемая и альтернативная энергетика: ресурсосбережение и защита окружающей среды. - Томск: Изд-во «СибГрафикс», 2011. - 137 с.
19. Ушаков В.Я. Современная и перспективная энергетика: технологические, социально-экономические и экологические аспекты. - Томск: Изд-во ТПУ, 2008. -469 с.
20. Хрилев Л.С., Смирнов И.А. Социально-экономические осно­вы и направления развития теплофикации // Теплоэнергетика.-2005. № 2, С. 9-17.
21. transportabelynye-blochno-modulynye-kotelynye-ustanovki-r/p1767980-kryshnaya-kotelynaya
22. transportabelynye-blochno-modulynye-kotelynye-ustanovki-r/p1768020-blochnomodulynaya-kotelynaya
23. unit/buderus_logamax_u072_12k
24. product/gazovyy-nastennyy-kotel-buderus-logamax-u072-18#product-specs
25. view/328
26. products/kotelnye/
27. otopitelnye_kotly/328-kryshnaya-kotelnaya-v-mnogokvartirnom-dome.html
28. article/n/osnovnye-problemy-energetiki-i-vozmozhnye-sposoby-ih-resheniya
29. sites/solex-un/files/energo_review/konsolidirovannyy_obzor_--problemy_effektivnogo_teplosnabzheniya--.pdf
30. files/fillipov_razvitije_cjentralizovannogo_tjeplosnabzhjenija_-tjeploenjergjetika_12-09.pdf
31. for_spec/articles.php?nid=446
32. for_spec/articles.php?nid=109
33. bul_stat.php?idd=404
34. Tech_stat/stat_shablon.php?id=90
35. Tech_stat/stat_shablon.php?id=2390
36. Tech_stat/stat_shablon.php?id=2087
37. epr/56/3633.htm epr/56/3633.htm



Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть похожие работы

* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.