Нормундс Талцис, докторант РТУ, председатель правления АО «РИГАС СИЛТУМС»,
Михаил Дубсон, заместитель руководителя отдела информационного обеспечения АО «РИГАС СИЛТУМС», г. Рига, Латвия
Введение
Энергоэффективность — это экономически обоснованное использование энергетических ресурсов с учетом существующего уровня развития техники и технологий при условии соблюдения требований охраны окружающей среды.
Повышение энергоэффективности — это скрытый резерв экономического развития, связанный с перераспределением высвободившихся финансовых ресурсов и введением современных производственных технологий.
Вопрос энергоэффективности чрезвычайно актуален как в период экономического подъема (в связи с постоянным удорожанием энергоресурсов), так и в период экономического спада (в связи с необходимостью понижения эксплуатационных расходов).
Для оценки эффективности деятельности любой системы, в том числе и теплоэнергетической, используется обобщенный физический показатель — коэффициент полезного действия (КПД), который отображает отношение количества полезно использованной энергии к общему количеству подведенной к системе энергии. Последняя, в свою очередь, состоит из полученной полезной работы (энергии) и потерь, возникающих при прохождении процессов в системе. Таким образом, для повышения КПД системы (то есть для улучшения экономического показателя эффективности) необходимо уменьшение количества непродуктивных потерь, что и является первичной задачей энергоэффективности. Основываясь на предложении Еврокомиссии 2007 г. (программа 20.20.20), согласно международному договору, страны ЕС обязались сократить на 20-30% количество вредных выбросов в атмосферу. К тому же были приняты обязательства по обеспечению 20% прироста энергоэффективности к 2020 г. Предполагается, что эти требования дадут возможность повысить уровень энергоэффективности и понизить расходы на потребление тепловой энергии, а также будут способствовать улучшению качества окружающей среды и предупреждать климатические изменения.
Централизованное теплоснабжение (ЦТ) является наиболее энергоэффективным видом теплоснабжения, преимущества которого отображены в документах Энергетической хартии Европейского Союза. Особо активно ЦТ внедряется в таких странах, где отопительный период достаточно продолжителен и большую часть топлива необходимо импортировать.
Классическими преимуществами ЦТ являются:
■ наименьшие производственные затраты — рациональная загрузка теплогенерирующих агрегатов позволяет устанавливать низкие тарифы на теплоэнергию;
■ наивысшая эффективность использования топлива — используя агрегаты с высоким коэффициентом полезного действия и максимально вырабатывая тепловую энергию в процессе когенерации (одновременное производство тепла и электроэнергии) в сравнении с раздельным производством достигается наименьший удельный расход топлива;
■ возможность диверсифицировать виды топлива, тем самым понижая зависимость теплоснабжения от одного вида топлива и повышая его надежность с привлечением местных и возобновляемых энергоресурсов;
■ наименьший уровень вредных выбросов в окружающую среду, что достигается уменьшением расхода топлива и введением современных технологий сжигания и установкой систем очи
стки дымовых газов, а также благодаря их выводу на достаточной для равномерного рассеивания высоте;
■ наивысшая надежность теплоснабжения, что гарантировано одновременным рациональным подключением нескольких теплоисточников в общие теплосети;
■ высокий и потребителям привлекательный уровень сервисного обслуживания, который позволяет каждому клиенту индивидуально выбирать необходимый уровень комфорта и объема потребления.
Наиболее серьезным недостатком централизованной системы теплоснабжения (ЦСТ) по сравнению с системами местного и индивидуального теплоснабжения являются теплопотери в передаточных и распределяющих тепловых сетях, а также расходы на обслуживание тепловых систем (ТС). Избежать полностью этих потерь не представляется возможным и в конечную стоимость продукта они неизбежно должны быть включены. За счет затрат на транспортировку теплоносителя в больших ЦСТ может сократиться эффект использования когенерации.
Источники тепловой энергии
Проводя планомерную инвестиционную политику, АО «РИГАС СИЛТУМС» последовательно реализует мероприятия по модернизации принадлежащих ему теплоисточников.
Нами реализован проект реконструкции теплоцентрали Вецмилгравис, где были установлены три газовых котла мощностью по 16 МВт каждый и два котла, производящих тепловую энергию используя биотопливо мощностью по 7 МВт каждый. В настоящее время ведутся работы по монтажу конденсационного экономайзера, использующего отработанные газы от котлов, работающих на биотопливе (рис. 1, 2).
Экономические показатели проекта обеспечат повышение КПД котельной до 109% (по низшей теплоте сгорания), экономия расхода газа, 1457 тыс. н м3/год, снижение потребления щепы, 9079 сып. м3/год, сокращения выбросов СО2, 2,7 тыс. квот/год. Реализация проекта будет закончена в апреле 2013 г.
Ведутся работы по строительству когенерацон- ного блока с электрической мощностью 4 МВт и тепловой до 22 МВт на теплоцентрали «Зиепниек- калнс» (рис. 3): КПД — до 97 %; экономия природного газа — 11 794 тыс. м3/год; потребление щепы — 165 000 сып. м3/год; экономия эмиссионных квот CO2 — 22 тыс. квот/год; производство электроэнергии — 22,2 тыс. МВтч/год; реализация проекта — с января 2011 г по январь 2013 г; инвестиции — 14,4 млн евро; окупаемость — 3,4 года.
Начаты работы по строительству автоматизированной котельной на биотопливе мощностью 20 МВт на площадях теплоцентрали «Засулаукс» (рис. 4): КПД — до 111,5%; экономия природного газа — 11 188 тыс. м3/год; потребление щепы — 112 300 сып. м3/ в год; CO2 сокращения выбросов — 21 тыс. квот/год; реализация проекта — с декабря 2011 г. до марта 2013 г.; инвестиции — 12,5 млн евро; окупаемость — 10,8 лет.
Общая тепловая мощность биотопливных установок в 2013 г. будет равна 64,5 МВт (рис. 5). По сравнению с 2012 г. она увеличится в три раза. Объем производства теплоэнергии к 2014 г увеличится почти в два раза (рис. 5), а производство электроэнергии за счет биотоплива достигнет 24 267 МВт.ч (рис. 6). Объем использования биотоплива возрастет до 413258 (насыпных) м3. К 2014 г. планируется увеличить КПД использования биотоплива до 95%.
Планомерно проводя инвестиционную политику, АО «РИГАС СИЛТУМС» реализовало мероприятия по модернизации теплоисточников: осуществлена замена газовых горелок на котлах КВГМ-100 и КГВМ-50 на современные горелки, обеспечивающие стабильную работу котла в диапазоне нагрузок от 5 до100%.
Котельные мощностью до 20 МВт оборудованы конденсационными экономайзерами, которые дают возможность значительно повысить показатели эффективности котлов с уменьшением потребления газа и соответствующим экономическим эффектом.
В процессе производства тепловой энергии в атмосферу неизбежно выбрасывается тонны вредных отходов. Эмиссионные квоты объектов АО «РИГАС СИЛТУМС» на 20% ниже фактических базовых данных. Таким образом, наши инвестиционные проекты помогают решать и задачи по снижению потребности в закупке недостающих квот.
Тепловые сети
Для повышения эффективности в работе тепловых сетей нами реализуется несколько программ. В первую очередь, это замена старых сетевых насосов на теплоисточниках на современные с частотными преобразователями.
Ежегодно, в соответствии с ремонтным планом, нами производится реконструкция отдельных участков тепловых сетей с применением современных теплоизоляционных материалов в объеме 10-15 км (рис. 7).
Периодически проводится аэротермографическая диагностика, которая позволяет определить участки с наибольшими теплопотерями.
Одним из важнейших факторов, оказывающим существенное влияние на КПД теплосетей является гидравлический режим, поддержанию которого уделяется большое внимание.
В целом в процессе модернизации теплосетей АО «РИГАС СИЛТУМС» достигло хороших результатов в борьбе за снижение теплопотерь (рис. 8, 9).
Применение современных IT технологий для повышения эффективности теплоснабжения
Современная ЦСТ — это единая система, которая состоит из множества сложных технологических установок для производства, передачи и распределения теплоэнергии, поддержания, регулирования и контроля режимов теплоснабжения. Таким образом, для обеспечения непрерывной и стабильной работы элементов ЦСТ, она должна подчинятся централизованной системе непрерывного контроля.
Благодаря использованию разработанного на предприятии программного обеспечения, диспетчеры и технические службы имеют возможность в режиме реального времени получать информацию о выработке теплоэнергии, расходе топлива, объеме потребляемой теплоэнергии, данные о протекающих на теплоисточниках и в тепловых сетях процессах, что обеспечивает возможность анализа режима работы ЦСТ (рис. 10).
Система сбора данных с тепловых счетчиков абонентов АО «РИГАС СИЛТУМС»
В течение двух лет АО «РИГАС СИЛТУМС» реализует амбициозный проект по автоматизации процесса считывания информации со счетчиков тепловой энергии абонентов. Общее количество установленных у абонентов счетчиков около 8000. Система построена на Bi-directional фиксированной радиосети. Интерфейс с Oracle базой данных (рис. 11). Приложение NMS установлено на сервере, базовые станции и повторители устанавливаются на дымовых трубах, мачтах или крышах, конечная точка устанавливается около теплосчетчиков (рис. 12). Радиосеть имеет 4 лицензионных частоты канала, план радиосети представлен на рис. 13.
Реализуя программу считывания коммерческих данных со счетчиков абонентов два раза в месяц, проектом решается и ряд других важных задач.
Учитывая технические возможности проекта, нами осуществляется ежедневный сбор данных на 9.00 ч утра. Это дает возможность всем службам осуществлять контроль за использованием тепловой энергии потребителями. Контроль за абонентом или группой абонентов в любом временном режиме, а также возможность индивидуального запроса данных со счетчика с любого компьютера в сети предприятия или по мобильному телефону, повысила эффективность работы тепловой инспекции и инспекторов сетевых районов.
Система имеет несколько дополнительных функций. Прежде всего, это возможность в каждом индивидуальном тепловом узле (ИТП) подключить детектор системы контроля за состоянием бесканальных трубопроводов и возможность передачи аварийного сигнала, а также аварийный сигнал об отсутствии электричества на ИТП. Специалистами предприятия разработаны программы, позволяющие в ГИС программе на карте города получить информацию о всех повреждениях с подключенных детекторов системы ОДК, а также определить участки, защищаемые детектором (рис. 14).
По завершению реализации проекта около 300 работников освободятся от необходимости вручную, путем обхода абонентов собирать данные со счетчиков два раза в месяц. Освободится и часть работников, выполняющих работу по обработке результатов ручного сбора.
Система имеет возможность подключения сигнализации о вскрытии помещения ИТП. Эта функция нами пока не используется.
Инвестиции в этот проект составили 3,2 млн евро. Проект завершен в ноябре 2012 г.
В результате комплексного подхода к решению задач повышения эффективности производства предприятие АО «РИГАС СИЛТУМС» имеет хорошие экономические показатели: например, за 2011 г. при обороте 183,3 млн евро, прибыль составила 7,9 млн евро.