Исследование условий и эффективности примененияаккумуляционных систем теплоэлектроснабженияв сельских поселениях тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Исследование условий и эффективности примененияаккумуляционных систем теплоэлектроснабженияв сельских поселениях"

Государственный комитет Российской федерации по народному образованию

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ордена ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ УПРАВЛЕНИЯ имени Серго Орджзникидзе

правах рукописи

Антонов Николай Викторович

Исследование условий и эффективности применения аккумуляционных систем теплоэлектроснабжения в сельских поселениях

Специальность 08.00.05. - экономика, плангтование, организация управления катодным хозяйством и его отраслями

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском энергетическом институте им. Г. М. Кржижановского.

Научный руководитель:

доктор экономических наук Коган Kl 11

Официальные оппоненты:

доктор экономических наук Эдельман Е И.

кандидат технических наук Тихомиров £ &.

Ведущая организация:

ГПИ и НИИ "Энергосетьпроект" РАО энергетики и электрификации "ESC Россия"

Защита состоится " М- " лпце^л 1993 г. в часов на заседании специализированного Совета К 053.21.12 в Государственной Академии Управления им. С. Орджоникидзе по адресу: 109542. Шсква. Рязанский проспект. 99, зал заседаний Ученого Совета.

библиотеке ГАУ на . 1983 Г.

Ученый секретарь специализированного Совета.

доцент, к. э. н. ¿,¡{(¿¿¿4_ Фомина Е И.

С диссертацией можно ознакомиться о 0. Орджоникидзе.

Автореферат разослан " м^Та.

УОП ЭНИНа. Объ»м I п.л. Зына 34. Тирад 100 экз. Ыоскьш, ДФштсхий проспект, 19.

- Э -

Обей характеристика работы

Актуальность темы исследования. В настоящее время происходит сшяа целей я приоритетов экономического ростг., средств их Достнжэйия. Требования населения к качеству; жизни, на которые в недавнем прошлом обращалось недостаточно внимания, будут после выхода страны из кризиса приобретать особое значение. Реализация этих требований в сельской местности вызывает необходимость интенсивного развития социальной инфраструктуры, расширения современного жилищного строительства и реконструкции хилого фонда, совершенствования инязиерных систем, в том числе теплоснабжающих. Потребуются новые, технически совершенные, удобные в эксплуатации установки отопления и горячего водоснабжения.

К нии принадлежат аккумуляционные системы теплоэлектроснаб-йэния (АСТЭС) в составе аккумуляционных электроводонагревателей (ЛЭВН) в покомнатных аккумуляционных электропечей (АЭП). Они будут альтернативой, прежде всего, традиционным твердотопливным (гисте^чм и установкам.

АСТЭС выступает как фактор существенной экономии трудозатрат в условиях дефицита рабочей силы и свободного времени населения, как важное условно повышения комфортности жилищ и обостренных зданий, снижения загрязнения окружащзй среда Применение АСТЭС будет способствовать созданию нового качества и привлега-Телыюсти жилья, становясь важны» Фактором приживаемости населе-1Йя, а следовательно и решения продовольственной проблемы. АСТЭС ййдагут решать й такую важную проблему, как выравнивание графиков нагрузки энергосистем.

Научными проблемами внедрения АСТЭС в 70-В0-Х годах занижался ряд институтов: АЮГ им. К. Д. 1^икфилова, Энергосетьпроект, ЗНИН им. Г. М. Кржижановского, Гипрокоммунэнерго и другие, в насто-яг?эе время назрела необходимость возвратиться к этим проблемам. Такая необходимость определяется приблизившимися перспективами

практического применения АСТЭС, а также отсутствием строгого обоснования эффективности и масштабов их внедрения в новых условия х и в особенности тем, что:

1. До сих пор в качестве объектов для внедрения АСТЭС рассматривались лишь крупные и средние населенные пункты с числом жителей от 1,5 до 3 тыс. чел. Однако, сельская система расселения представлена не только крупными и средними, но и малыми поселениями. которые выпали из поля врения всех исследователей. Теперь ужа признано, что сохранение и развитие этих поселений является необходимой предпосылкой развития и увеличения социально-экономического потенциала сельской местности. Их гначение в обеспечении продовольствием населения страны увеличивается в связи с развитием новых форм организации труда в сельском хозяйстве (аренда, фермерство), иелщу тем. как показывают обследования, жители малых деревень испытывают основные трудности в организации энерго- и теплоснабжения.

2. В условиях ринка о;;рос и цены на АСТЭС будут во многом определяться социальными, в том чке-те экологическими, эффектами в потребительской подсистеме. Необходимо особое изучение этих факторов внедрения АСТЭС.

3. Недостаточное внимание уделялось сопутствующим внедрение АСТЭС аффектам в потребительской и внешней подсистемах (высвобождение площади помеоэний. системный эф£гчт в энергообгединени-ях от выравнивания графиков нагрузки энергосистем и др.).

4. С повышением требований к надёжности возникает вопрос оо учете и оценке этого фактора для АСТЭС (существующие методики оценки уровня надежности рассматривают традиционных сельских потребителей и системы и относятся, прежде всего, к производственным объектам).

5. Экономические показатели отдельных элементов схем определялись недостаточно корректно. Не учитывались:

- необходимость использования качественного топлива в кот-

¿ах малой мощности и влияние этого фактора на топливную составлявшую;

- влияние усовершенствования теплогенераторов (ТГ) на эффективность всей традиционной схемы теплоснабжения.

6. Прага1 ически не рассматривались в качестве объектов для внедрения АГТЭС преприятия сферы услуг.

Дели и задачи иследовакня. Целью настоящей работы является Исследование нобых фшстороз, областей и возможных масштабов эффективного применения АСТЭС в быту и сфере услуг сельских поселений.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи.

Проанализирован зарубежный опыт и тенденции в злектрифика-Шш процессов теплоснабжения, выявлены условия и факторы, спо-собствушие сирокому внедрению систем электротеплоснаблгния в развитых странах. Это поаволяло исследовать предпосылки и фасто-ры. которые благоприятствуют применению ЛСТЭС в непроизводственной сфер-* села в современных условиях и на перспективу.

Усовершенствовала методика оценки эффективности традиционных и аккумуляционных систем теплоснабгеггая. Это позволило более Корректно и полно учесть комплекс фшсторов, влияюиих на эффектность использования альтернативных технологий (социальные, зкологичес1сие и другие эффекты ЛСТЭС. требования надежности Знергоснабтения).

Изучены региональные особенности сельской системы расселения с выделением малых деревень, расмотрены условия энергоснабжения и обеспечения тепловых нулд поселений разной крупности Яранга).

Определена эффективность применения АСТЭС в селах разного ранга при установке АСТЭС во всеЛ непроизводственной сфере населенного пункта и раздельно в Сыту и сфере услуг. При этом иссле-йовано влияние на эффективность АСТЭС современных и пег~пектив-

- б -

них показателей альтернативных технологий.

Определены возможные масштабы и ограничения на внедрение АСТЗС на примере территорий СНГ, обслуживаемых тремя энергообъединениями с ночным "провалом" графика нагрузки (ОЭС Северо-Запада. Центра и Юга).

Объектом исследования в диссертации являются аккумуляционные системы теплоэлектроснаОжешш, применяемые в бытовом секторе и на предприятиях сферы услуг сельских поселений.

Предметом исследования в работе является совершенствование методики сопоставления традиционных (твердотопливных) и электри-чеких систем теплоснабжения, оценка на этой основе социально-экономической эффективности и маситабов внедрения АСТЭС в сельских районах.

Яри подготовке диссертации использовались методические и нормативные материалы, экономическая, социологическая, техническая литература и периодика по вопросам развития непроизводственной сферы села, ее энергетики и электрификации.

Информационной базой исследования послужили отчетные, прогнозные данные, отчеты по научно-исследовательским работам и другие виды экономической и технической информации Минтопэнерго, Министерства экономики, Госкомстата СССР и России, ЗНИНа им. Г. М. Кржижановского. Энергосетьпроекта. ЦНИИП инженерного оборудования, ЩШПгравдансельстроя, Информэлектро и др.

Расчеты в диссертации проводились методом сопоставления технологий с использованием имитационной модели.

Научная новизна диссертации состоит в:

- усовершенствовании методики сопоставления традиционных и ■ лектрических схем теплоснабжения с учетом социально-экологических и других сопутствующих результатов внедрения АСТЭС;

- выявлении зависимости эффективности применения АСТЭС от размеров сельских населенных пунктов;

- исследовании условий эффективного внедрения АСТЭС и обосновании масштабов их применения с учетом социально-экономической зффеютганости г сельских поселениях различной величины (при их внедрении в целом в непроизводственной сфере и раздельно в быту и сфере услуг).

Практическая ценность проведенного исследования заключается в том, что оно позволяет более надежно прогнозировать области и масштабы внедрения АСТЭС, а энергоснабжающим организациям обосновывать тарифы на электроэнергию.

Приведенные в диссертации результаты могут использоваться местными органами власти в целях ¡травления энергетшеой села, при решении ими вопросов социального развотил, при регулировании тарифов на элегароэнергна для быта и сферы услуг, а производителями теплогенерирующего оборудования - для обоснованной ценовой и рекламной политики.

Апробащга и реализация результатов. Основные положения и результаты диссертация догадывались н обсуждались на Всесоюзных научно-технических ссвепзкиях и ганференциях: "Разработка и реализация региональных программ энергосбережения" /Ленинград, 1087 /, "Основные положения концепции развития электроэнергетики в Новых условиях хозяйствование" /Мошша, 1990/, "Концепция развития электроэнергетики в новых условиях хозяйствования" /Москва, 1391 /, "Изучение сельсгапс поселений Нечерноземья" /Тверь, 1991/, а также на заседаниях секши бытовой электротехники ВНТО ям. акад. Г. IL Кржижановского в Иркутск /1991/ и Санкт-Петербурге /1992/.

Результаты научных исследований, содержащиеся г диссертации

и отдельные ее положения вошли в научные отчеты ЭНИКа им.

о

Г. М. Кржижановосого по обоснование направлений развития электрификации страны, использовались при выполнении научно-исследовательских работ- по темам "Основные направления соверпенс :вования

- а -

электроэнергетики на период 2005 года и в более дальней перспективе с учетом задач по энергосбережению и замещению дефицитных видов органического топлива", " Комплексный прогноз научно-технического прогресса в области электрификации, электроэнергетики и теплоснабжения народного хозяйства СССР на период 1996-2015 гг.", "Комплексная программа научно-технического прогресса на период 1991-2010 гг. Раздел "Электрификация отраслей народного хозяйства", "Разработка стратегии развития электрификации народного хозяйства и сельских районов", "Обоснование социально-экономической эффективности и приоритетов электрификации в условиях рыночной экономики". Эти результаты использовались такие отделом перспективного развития электроэнергетик.: корпорации Росэнэрго и институтом Мфорыэлектро и при выполнении ряда внеплановых работ для бывш. Совета Министров СССР, Минэнерго СССР, Госплана СССР и Минтопэнерго РФ, Технического комитета' МИРЭК.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ общим объемом 3,4 п.л., из них автору принадлежит-2,7 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертация общим объемом 168 с. состоит из введения (8 е.). трех глав (128 с.),заключения и выводов (12 е.), списка литературы (20 с.. 204 наименования) и 35 приложений. Работа содержит 11 рисунков и 18 таблиц.

Содержа] газ работы.

В первой главе исследуются основные закономерности развития электрификации процессов теплоснабжения в чашей стране и эарубе-

жом. Дроведен подробный анализ предпосылок и факторов, влияющих

. ¡ -

на этот процесс. На основе зарубежного и отечественного опыта показаны закономерности развития электротеплоснабдающих систем (ЭТС). включая АСТЭС, на перспективу в условиях социально ориентированного экономического роста Проведен анализ системы сельского расселения обширных районов европейской части страны.

Установлено, что подавляющая часть предпосылок и условий.

благоприятствующих внедрению АСТЭС аарубежом. имеется в России и в других частях бывшего СССР.

Подтверждено, что существует обширная облает', децентрализованного теплоснабжения, где в настоящее время широко используются котлы и теплогенераторы на твердом топливе, технические и особенно комфортные качества которых не отвечают современным требованиям.

Уте сейчас, несмотря на дороговизну электроэнергии по сравнения с органическим топливом, электроэнергия для целей теплоснабжения пользуется все большим спросом. Как и зарубежом, это нашло отражение в том. что на протяжении длительного времени темпы роста ее потребления нг тепловые нужды превышают аналогичные показатели по другим процессам: Спрос на электроэнергию для теплоснабжения определяется эффектами, получаемыми в потребительской подсистеме. При достаточно развитой структуре потребительского бюджета и при определенном соотношении цен на топливо и тарифов электроэнергию наступает состояние резкого повышения ("взрыв") спроса на электроэнергию, потребляемую на тепловые нужды. Эта тенденция проявилась в последние годы в нашей стране, когда относительная гелччина прироста расходов электроэнергии на селе составила в 1990 по отношению к 1989 г. 27Х (3,6 млрд. кВт. ч), а в 1991 по отношению к 1990 г. 21Х ( 3,61 млрд. кйг. ч).

Ш мере формирования рыночных отношений все большее влияние на процесс внедрения АСТЭС будут оказывать социальные предпосылки. В перспективе по мере усиления социальных аспектов экономического роста, по мере роста реальных доходов населения будет происходить изменение и усложнение структуры потребностей и ценностных ориентаций. формируших проставление об образе жизни. Существенно повысится оценка таких компонеьтов, как благоустроенное жилье, развитая сфера услуг, возможность рационального использования внерабочего времени, высокое качество о^/жашзй

- ю -

среды. Эти положения нашли свое подтверждение и при обследованиях. проведенных Смолелским пединститутом (по программе, разработанной автором) в нескольких сельских поселениях Смоленской области в 1992 г.

Внедрение АСТЭС вместо традиционных систем теплоснабжения. К1К показывает зарубежный опыт, позволит достичь ряда важных социальных результатов: создаст для сельского населения условия комфорта в жилых сомах и общественных зданиях, улучшит (при одновременном внедрении электроплит) с.анитарно-гигиенические параметры помещений и снизит загрязнение окружающей среды. Применение АСТЭС сведет к минимуму затраты труда на обслуживание систем теплоснабжения. В целом применение АСТЭС создаст условия проживания. по ряду показателей превышающие городские. Покупка АЗП и АЭЕН при их свободной продаже будет способствовать реализации платежеспособного спроса сельского населения.

При дефиците рабочей силы в сельской местности развитие таких экономящих живой труд систем, как АСТЭС. будет одним из важных условий, облегчающих решение проблемы эксплуатации предприятий сферы услуг, особенно малых.

Важным итогом широкого внедрения электротехнологий будет снижение темпов депопуляции сельских районов, прежде всего Нечерноземья, и закрепление рабочей силы на селе. Это, в свою очередь, должно помочь решению продовольственной проблемы.

Установлено, что внедрению АСТЭС буду- способствовать абсолютно увеличивающиеся & ночное время свободная мощность электростанций и пропускная способность электросетей напряжением 35 кВ в яыше. В период 1980-1990гг. пропускная способность электрических сетей этих классов напряжений по разным областям рассматриваемых территорий увс.шчивалась каддые Б лет в среднем в 1,251,4 раза Благоприятным фактором является совпадение низких расчетных температур отопления и максимальных нагрузок АСТЭС. Это

существенно повышает ночную пропуски:/") споссбность М 10 кВ и перегрузочную способность трансформаторов 35-110/10 и 10 /0,4 кВ (соответственно на 15-25 и 40-502),

Важной предпосылкой является наличке в сельской системе расселения на территориях, обслужитадмых рассматриваемыми ОЭС, значительной доли мелютх поселений. В ОЭС Центра и Северо-Запада они даже преобладают по чгслу и доле в населении (см. таблицу). Мелкодисперсная форма расселения особенно ха"актерка для обширных районов Нечерноземья. Малый (в среднем 40-150 жит.) размер эти:: населенных пунктов (НП) позволяет при внедрении АСТЭС использовать существующую пропускную способность сетей 35 кВ и выев. При этом возможен полный охват АСТЭС всей непроизводственной сферы в выбранных НЕ

Во второй глазе рассматриваются и разрабатываются основные методические принципы и подходы к сопоставлению альтернативных технологий. Сделан подробный анализ факторов, определяющих показатели используемых технологий. Проведена экономическая оценка и корректировка этих факторов. На рис. 1 представлен 1 укрупненная структура альтернативных технологий.

В условиях рынка основой выбора эффективных вариантов остается сопоставление зчтрат. В диссертации критериальным локаззте-лем социально-экономической эффективности электрификации является показатель годового социально-экономического эффекта, основанного на сопоставлении приведенных затрат по традиционному и электрическому вариантам с учетом социального результата электрификации. Расчет годового социально-экономического эффекта электрификации производится з обдам виде по формуле:

Эг - (Сб + Ен х Кб) - (Сэ + Ей Ркэ) г Эсоц. + Эс . где Эг - годовой социально-экономический эффект; Сб.Кб - текуче затраты и капиталовложения на получение заданного объема полезно потребляемого тепла с помогаю традиционных (баэо-

Таблица.

Распределение сельских НП по крупности на территории трех ОЭС.

Территория

ООО Сев. -Запада ОЭС Центра ОЭС й 'а

НП ладностью до 500 чел. _в X от:_

всех НП на| сельского территории!населения на

_I территории.

98 | 65 93.6 | 49 55,6 | 16,9

_I

В том числе до 100 чел. _в X от:_

всех НП на| сельского территории¡населения на _I территории

85.7 | 24

70.8 | 15.8 . 14.8 | 1,1

| Укрупненн"ая структура альтернативных схем теплоснабжения

[.Электроэнергия _

Энергия

Топливо

Эл.

I

сети с учетом повыше- , Транспорт ___ния надежности___I

-1-1 '

ЯЗП 10 кВ I I

Г~ ■

Потребительские ТП 10/0,4(1 КВ И ЛЭП 0,38 КВ_

Внутрирайс возка и ) топ; >нные пере- сранение шва

1

Помещения } топлива у 1ля хранения ютребителя

Системы теплоснабжения и пиаэприготовления и объекты их внедрения

Жилые лома

АСТЭС+ АСТЭС Водо-

ЫЭЕН пс ш(би- (АЭП+ грейн. Пэ- ТГ

энерг. АЭВН) колон- чи

системы) ка

Электроплиты Пакты на с жиж газе

Здания сферы услуг

Отдельно Встроен-

АСТЭС стоящая ■ ные ко-

котельная тельные

Электроплиты

Рис. 1

вых) технологий;

Сэ.Кэ - текущие ватраты и капиталовложения на получение заданного объема полезно потребляемого тепла с помощью электротехнологий; Эсоц. - сопутствующие социальные эффекты в стоимостном выражении; Эс - другие сопутствующие эффекты в стоимостном выражении (например, высвобождение площади помещений); Ен - нормативный коэффициент эффективности, принят равным 0,1.

Как видно из сказанного, в диссертации не в полной мере использовалась категория цен, в частности на элеетроэнергию и топливо. Здесь учитывалось, что в настоящее время цены не соответствуют общественно-необходимым затратам труда, они перегружены выполнением перераспределительных функций, в них часто отсутствует учет потребительских эффектов, не говоря о развивающихся в настоящее время инфляционных процессах, резко меняющих цены и не поддающихся строгому прогнозу. В то жэ время социально-экономический эффект использования АСТЭС. как и всякой новой техники, является фактором, определяющим спрос на нее. он же одновременно участвует и в определении цен на оборудование, топливо и энергии Спрос населения является сложной категорией, которая формируется под воздействием ряда факторов, в их числе уровень доходов населения (один из важнейших), их распределение по направлениям расходов, уровень и соотношение цен на различные теплоснабжающие установки и энергоносители, психология потребителя, фи этом оценки социально-экономической эффективности и спроса населения тесно взаимосвязаны. Если новая техника имеет значительный социально-экономический эффект в сфере потребления, то общество заинтересовано в скорейшем внедрении этого продукта в маисовое потребление, а потребитель будет заинтересован в его покупке.

Цены будут содержать в себе три "слоя":

(1) - приведенные затраты. В определенном приближении их тжно считать основой цен;

(2) - сопутствующие эффекты, в том числе социальные, поддающиеся экономической оценке;

(3) - сопутствующие эффекты, в том числе социальные, не поддающиеся экономической оценке.

В и«лом учет последних двух "слоев" даст возможность увидеть верхние пределы цены, при 'которых потребитель будет использовать те или иные технологии и энергоносители.

Анализ эффективности мероприятий в непроизводственной сфере требует особого учета "социальных" затрат и "социальных" результатов (эффектов). Экономический эффект здесь неотделим от социального эффекта у потребителя. При этом экономические и социальные результаты могут носить разнонаправленный характер. Системы электротеплоснабжения обычно дороже традиционных, то есть их внедрение не снижает затраты потребителя, но часто даже увеличивает их. Однако, это компенсируется крупными социальными результатами применения ЭТС: намного уменьшаются затраты времени на обслуживание теплоснабжающих установок, на заготовку топлива, резко повышается уровень комфорта в помещениях и т. д. Все эти результаты требуют отдельного учета Автором усовершенствована методика сопоставления альтернативных систем теплоснабжения с учетом оценки этих социальных результатов; некоторые из них удалось оценить в экономической форме.

Для новых условий были исследованы также показатели потре-Оительского оборудования и внешней подсистемы, связанной с производством и доставкой энергоносителей к потребителям. В работе выявлены и рассмотрены условия повышения КПД ТГ и мелких котельных (сейчас он составляет при работе ТГ и котлов на твердом топливе в среднем 40-50Х). Это - совершенствование конструкций теп-логенерируадэго оборудования и систем его обслуживания, использование качественного топлива, обеспечение высокой культуры эксплуатации. Установлено, что увеличение среднегодового эксплуата-

ционного КЕД примерно на 10% увеличивает стоимость агрегата минимум вдвое-втрое, что окупается только при высоких ценах на топливо. Для обеспечения устойчивой работы мелких котлов требуется использовать угли строго определенного класса крупности (М и О). В связи с этим в расчетах топливной составляющей следует учитывать затраты не на рядовое топливо, как это обыкновенно принято, а на сортовой уголь. Эта надбавка за качество топлива мотет увеличивать показатели топливной составляющей ТГ и котельных не менее чем на 10-15Х.

Для более корректной оценки затрат внерабочего времени населения на обслуживание традиционных систем теплоснабжения предложены ноеыз экономические показатели этих затрат и их динамика во времени. В частности предложено оценивать 1 час высвобождаемого времени по экономическим результатам его использования в личном подсобном хозяйстве для производства дополнительной сельскохозяйственной продукции. Эта оценка, по крайней мере, в 1,5-2 раза превышает используемый сейчас норматив.

Проанализированы юэличественные параметры выбросов вредных веществ в атмосферу при сжигании твердого топлива в мелких котлах и при эксплуатации АСТЭС, а также предполагаемая динамика этих выбросов в перспективе. Это позволило оценить величины зга-логического ущерба, наносимого сравниваемыми системами теплоснабжения. Использование для теплоснабжения электроэнергии, получаемой при ночной догрузке ТЭС, взамен угольного топлива снижает экологический ущерб примерно в 5-" 0 раз.

Доказана значимость учета затрат на дополнительную площадь помещений, занимаемую системами теплоснабжения в жилых домах и зданиях сферы услуг. Более детально, чем в прошлых работах, обоснована необходимость отдельного учета затрат на хранение топлива.в потребительской подсистеме, показана важность этой составляющей при децентрализованном теплоснабжении. В совокуп-

ности на них приходится от 5 до 15Х суммарных затрат по традиционным системам теплоснабжения.

Впервые рассмотрены вопросы надежности теплоснабжения при внедрении АСТЭС. Был проведен специальный технико-экономический анализ различных способов обеспечения надежности, особенно в применены! к сетевому резервированию. Проанализирована эффективность создания биэнергетической системы теплоснабжения в составе базовой АСТЭС и традиционной системы, выступающей как реаервно-пиковая. Для р" -хшструируемых зданий в составе биэнергетической системы предложено использовать существующие отопительные печи.

Учтен в стоимостной форме эффект в энергосистеме от равномерной загрузки генерирующего оборудования, а также затраты в "буферные" потребители при внедрении таких неравномерных потребителей-регуляторов (ПР), как АЗП.

В работе показана необходимость исследования влияния особенностей работы и зарядки АЭП на общую надежность электрической схемы теплоснабжения.

В третьей главе обоснованы конкретные показатели схем и анализируется эффективность внедрения АСТЭС & различных областях непроиъводственной сферы и в поселках разной величина Прослеживается влияние отдельных факторов и показателей на эффективность альтернативных технологий. Определены возможные масштабы и ограничения на внедрение АСТЭС для трех выбранных СОС.

В заключении содержатся основные выводы и результаты.

Выявлена зависимость эффективности применения АСТЭС от размеров сельских населенных пунктов. Результаты расчетов, проведенные на основе предложенной в диссертации методики, анализа реальных систем сельского расселения и энергоснабжения, подтвердили, что областью потенциального эффективного применения АСТЭС являются НП лщностью примерно до 500 чел. Показано, что размер таких НП позволяет полностью и эффективно электрифицировать всю

непроизводственную сферу отдельных поселков Сез усиления сетей 35-110 кВ и выше.

Для ранжировки НП по эффективности внедрения в них АСТЭС была проведена группировка малых поселений по крупности и перспективному набору предприятий сферы услуг (эти признаки определяют и выбор традиционной системы теплоснабжения - индивидуальной или групповой). Для поставленной задачи впервые рассмотрены Ь качестве объектов теплоснабжения комплекс новых предприятий Сферы услуг малой вместимости (для поселений размером от 35-40 Ло 100-150 чел.). Наибольшей эффективностью обладают (в порядке Убывания):

- АСТЭС вместо встроенных котельных на объектах сферы услуг tin на 40-70 и 70-150 жителей:

- АСТЭС взамен отдельно стоящей котельной, снабжающей теп-"□м комплекс зданий сферы услуг, совместно с АЭВН и электроплитами в бьггу поселютв на 350-500 жителей;

- АСТЭС взамен отдельно стоящей котельной, обслуживающей ЭДания сферы услуг, в НП на 200-350 жителей (в качестве примера - "М. рис.2);

- АСТЭС при их установке совместно в быту и сфере услуг поселков с числом жителей от 40 до 150 чел. и 200-350 чел.,

- биэнергетические системы взамен печей в быту самых малых ЙП и хуторов (с числом жителей до 15 чел.);

- АЭВН с электроплитами взамен водогрейных колонок и плит на схижеяпом газе в бытовом секторе;

- АСТЭС только в бытовом секторе существенно выигрывают по сравнению с применяемыми а настоящее время ТГ. Практически рав-ноэффективны они в сравнении с усовершенствованными перспективными ТГ (разница в пользу АСТЭС - 5-102). Более высокий уровень комфорта в жилища дополнительно свидетельствует в пользу применения АСТЭС.

г

13«-.—

щ

1 >■ '

*Н1 |Уул\

\

Ч») \ \

чШЬ

\Гч!?Д

А I«>

5М

1

[ы

А

X

и

(Щ

к»

1

N

I (<0

Структура затрат по системам теплоснабжения в населенном пункте на 200-550 нителей.

1 - затраты в обосудование и тепловые сети; 2 - топливная составляющая и стоимость электроэнетш; 3"- затраты во вспомогательные помещения; 4 - зарплата; 5 - величи на прибавочного продукта; 6 - экономическая оценка величины затрат внерабочего времени населения; 7 - оценка затрат на дополнительную площадь помещен}»! под системы теплоснабжения; 8 - ущерб окружающей среде; 9 - системный эшрект (зтцерб) в энергосистеме; 1С - затраты в системы пищеприготсвлег-ия; 11 - сетевая составляющая Б скобкам - доля составляющей (%). 2а - с учетом увеличения стоимости эл.энергии до шах не. цм-кр^лг... 3 капдой паре столбцов - 1-й - современней" уровень, 2-й -"перспективный".

- социальные и сопутствующие ьатраты (ущербы).

ют

и

(Ч

(Щ

{

N

ш

и

(V

X

I

(«I

ш

\\

МП

Л

М)

И Я

ЗН>

X.

(Ц

т

—I !

У.КГЛ

(оШ

Ш)

ш

1

тп

Шп)

I.

(М

I №

дал

г

I»)

I

т

из«/

м

• X.

I

IV)

\

н/щ

т

и(П)

лгт

т

т

Бв»т * с<р«р<*.

' СиС1Ь»»М

челаг: ЛСТЭй

Вытлаил ■ Тра*,ии,ион«мг

сист¿мы :

ЛСТ5С

С^ ера

чс-ли г

с^СПС.

Рис. 1.

а.

2

т? (я

Установлено, что последовательность приведенной ранжировки эффективности потребителей с АСТЭО практически не зависит от изменения технического уровня альтернативных традиционных систем.

В традиционных бытовых системах особое место в структуре затрат занимает топливная составляющая (50-60%). Поэтому изменение в ценах и стоимости доставки топлива оказывает существенное влияние на эффективность установки АСТЭС в быту. В то ж время при АСТЭС наиболее высока доля затрат в оборудование и элегафоэ-нергив (до 75-90Z).

В сфере услуг разница между альтернативными вариантами настолько велика (прежде всего, за счет практического исключения затрат «иного труда в вариантах с ЛСТЭС), что и без учета дополнительных эффектов в экономической форме электрические системы оказываются предпочтительнее. И, наоборот, АСТЭС в бытовом секторе без учета дополнительных эффектов, прежде всего социаль-по-экологическпх, как гоавило проигрывают традиционным системам.

Коьтлексное внедрение АСТЭС во всей непроизводственной сфере Ш повидает эффективность электрической системы. Улучшает показатели бытовых АСТЭС установка электрических плит вместо плит на сжиженном газе.

Доказано, что основным лимитирующим фактором, влиявшим на общие масштабы внедрения АСТЭС, является не сетевой (на уровне 35 кВ и выше), а наличие свободных ночных мощностей в энергообъединениях. На уровне 1995 г. эти мощности не превысят по трем рассматриваемым ОЭС 11-12 млн. кВт. в то время как "провал" на районных подстанциях 35-11J/10 кВ больше этой цифры по крайней мэре в 2-3 раза. При ограниченных масштабах возможного производства ночной электроэнергии в ближайшей перспективе следует ориентироваться на выборочный охват АСТЭС целиком малых поселков на территории, обслуживаемой районной подстанцией (PIE) 35-110/10 кВ (в пределах свободной ночной мощности последней).

Это даст также возможность рационально использовать ночную про-пуасную способность сетей 35 кВ и выше и снизить, тем самым, затраты в сетевую составляющую.

Ориентация на существующий "провал" на РПС не мешает полному охвату АСТЭС всей непроизводственной сферы в выбранных НИ

средняя установленная моздость АСТЭС в них колеблется для аначи-а О

тельной части рассмтриваемых территорий от 300 до 1000 кВт, а свободная мощность РШ - от 2,5 до 3,5 тыс. кВ А.

Очевидно., что наиболее эффективно применение АСТЭС в поселках. ближайших к центрам питания, т.е. к РПС.

При установке только бытовых АСТЭС из-за больших нагрузок и незначительной разницы в их эффективности по сравнении с альтернативными схемами теплоснабжения (в случае сопоставления АСТЭС с усовершенствованными ТГ) можно рекомендовать внедрение АСТЭС в близкорасположенных по отношению к РПС объектах или целых НП, последовательно расположенных по фидеру 10 кВ. Исключение эдес$> могут составлять биэнергетические системы в самых малых посело^ ниях вследствие небольшой суммарной мощности в них АСТЭС и расположении таких НП по условиям надежности на коротюи отпайка* от магистрали.

Эффективность АСТЭС в сфере услуг из-за незначительной доли сетевой составляющей в общей структуре затрат относительно мало зависит от удаленности поселка от РПС. Поэтому при небольшой сум марной мощности АСТЭС в сфере услуг (в среднем на поселок от 100 до 200-300 кВт против 400-800 кВт в Сыту) расположение электрифицируемых НП на фидерах с точки зрения эффективности более свободно, чем АСТЭС в жилом секторе.

В условиях мелкодисперсной формы расселения, характерной для обширных районов Нечерноземья, возможны случаи, когда в ваг висимости от величины НП, его удаленности от РШ и сущэствухда* пропускной способности ВЛ 10 кВ даже не потребуется усилен^

последней. В других случаях потребуется усиление лишь некоторых участков ВЛ 10 кВ. и тогда затраты в АСТЭС снижаются в среднем на Ю-15Х.

Проведенный анализ показал, что теоретически увеличение сечения проводов существующих ВЛ 10 кВ на 2-3 ступени (как правило, с 35-70 до 90-120 кв. мм) позволяет, использовав в основном весь ночной "провал" мощности на РПС. эффективно электрифицировать все поселки на одном из фидеров 10 кВ, отходящих от РПС.

При более дорогой удельной (на 1 дом) мощности потребительских ТП по сравнению с удельной стоимостью ВЛ 0,38 кВ следует идти на минимизацию количества ГП 10/0,4 кВ с максимальным использованием их перегрузочной способности.

Доказано, что повышение надежности электроснабжения потребителей с АСТЭС можно ограничить уровнем распределительных сетей 10 кВ и ни.те, так как звено 35 кВ и выше ужа сейчас в большинстве случаев обеспечивает достаточный уровень надежности. В ближайшие годы положение станет еще более благоприятным.

Показана эффективность повышения надежности АСТЭС с помощью:

- сетевого резервирования посредством применения двухтранс-форматорных вакрытьи ТП 10/0.4 кВ в сочетании со строительством либо кабельной линии 10 кВ (как правило, при одновременной реконструкции воздушной линии 10 кВ для повышения ее пропускной способности), либо в; сочетании со строительством воздушной линии 10 кВ на опорах повышенной прочности (оба эти варианта одинаково эффективны);

- создания Сиэнергетьческой системы.

Предлагаемые решения сделают применение АСТЭС примерно в равной мере надежным с традиционными сельскими системами теплоснабжения.

Установлено, что величина эффекта от выравнивания графика нагрузки в оэс при внедрении АСТЭС. как ПР. оказывается незначя-

тельной по отношению к общему эффекту этих установок.

Важным результатом диссертации является доказательство того, что рекомендации работы не меняются при изменении показателей альтернативных систем в весьма широких пределах, особенно если эти изменения одинаковы по знаку. Следовательно, действие

ценовых факторов относительно ограничено.

о

В качестве примера рациональной структуры АСТЭС в трех ОЭС принят уровень совмещенной мощности АСТЭС и АЗВН в 14 млн. кВт (совмещение уощности потребительских установок на уровне ОЭС). Эта величина может быть достигнута между 1995-2000 гг. В таких условиях ориентировочный охват АСТЭС и АЭВН (а также электроплитами) населения малых сел трех СЭС составил бы (при численности населения на уровне 1995г.): бытовыми АЭВН - от 25-35 до 40-45Z по разным территориям; бытовыми АСТЭС - от 5-6 до 15Z. От 25 до 4ОХ малых сел с числом жителей 30-500 чел. могли бы иметь АСТЭС на предприятиях сферы услуг с учетом развития последней на перспективу. При пересчете ко всему сельскому населению, проживаи^э-му на территории трех ОЭС, указанные цифры охвата уменьшаются в 1,5-2 раза для ОЭС Северо-Запада и Центра и в 6-7 раз для ОЭС КГ& Внедрение АСТЭС в указанных маштабах позволило бы высвободить 125-130 тыс. чел. обслуживающего персонала котельных и 200250 млн. чел. -ч внерабочего времени населения. Вытеснение сортового угля из топливноэнергетического баланса села составило бы 5,5-7, 2 млн. т у. т. При этом переход на электроплиты, сопровождающий внедрение АСТЭС. даст экономию более 320 тыс. т у. т. cm' женного газа Потребление ночной электроэнергии составило бы 1920 млрд. кВт-ч, а полупиковой для работы электроплит - еще примерно 2 млрд. кВтч.

Можно предложить на ближайшую перспективу приоритеты развития АСТЭС в быту. Учитывая острую- потребность в горячей воде сельского населения, подготовленность базы по выпуску аккумуляционного оборудования и ограниченные возможности в ближайшие годы повыаюния надежности электроснабжения потребителей (без чего

нельзя рекомендовать применение электоротопления без дублирования его традиционными установками), в качестве первоочередной задачи рекомендуется установка АЭЕН как в действующем, так и новом жилом фонде, а такав создание биэнергетических систем в эксплуатируемом жилье и зданиях сферы услуг. Биэнергетические системы могут быть ориентированы на применение, прежде всего, в самых малых и удаленных поселках, особенно ведущих хозяйство на основе новых форм организации труда. При оживлении в строительстве объектов социальной сферы села, первоочередной будет, по-видимому, тага» и применение АСТЭС при строительстве новых и переоборудовании старых зданий предприятий сферы услуг в НП са-кых низких рангов (с числом жителей от 40-45 до 100-150 чел.).

Гиявлен ряд проблем, требующих дополнительного изучения. Это необходимость более глубокого исследования: надежности ЭТО с утатом особенностей работы АЭП, .влияние теплоизоляции на эффективность альтернативных схем теплоснабжения, системного эффекта np:t разной структуре генерирующих мощностей в ОЭС. В связи с тем. что использование новой техники в быту сопровождается трудноиз-кэпнмыми социальными, эстетическими эффектами, а они имеют нео-динакозу» еначимость» для разных типов семей (в зависимости от их •с:сгэн!юга состава, структуры, уровня доходов и т. п.), определил» социально-экономической эффективности АСТЭС должно допол-кзться кзучеаием и гладгаои реального поведения потребителей, в тез ппегэ с гзмоцьа статистических кэтодоэ. Источниками изучения истребительского поведения заселения могут бытьСкджетные обследования, гззаые торговой статистики, опрос населения, междуна-режие сопоставления. Поэтому изучение созиожного спроса населения долею рассматриваться, как сложная самостоятельная задача.

Текли образом, установлено, что среди сельских ' поселений приоритет для установки АСТЭС должен быть отдай малым селам с "лслом жителей примерно до 600 чел.

При определении эффективности применения АСТЭС важными составляющими являются социальные и сопутствующие эффекты электрификации. Без учета этих эффектов бытовые АСТЭС либо проигрывают традиционным системам теплоснабжения, либо примерно равноэффек-тивны им (АЭВН и в некоторых случаях АСТЭС).

Первоочередным будет, по-видному, применение АСТЭС в сфере услуг и Оиэнергетических систем в самых малых НП.а также АЭВН. Полученные в работе выводы устойчивы в,весьма широких пределах.

Основные наложения диссертации опубликованы в 10 работах, в том числе:

1. Эффективность применения аккумуляционных систем теплоэ-лектроснабжения в сельских районах Северо-Запада СССР. - Деп. в Информэнерго. 1986. N 2360-ЭН-86. 0.4 п. л.

2. Эффективность применения электроэнергии в низкотемпературных процессах бытового сектора/УЗлектрификация как фактор экономии производственных ресурсов: Сб. научн. тр. /ЭНИН им. Г. М. Кржижановского. - М.,1986. - 0.6 п. л. (в соавторстве).

3. Вопросы надежности электроснабжения сельских непроизводственных потребителей при внедрении аккумуляционных систем теплоэле;строснабжения//Надежность электроэнергетических систем: технико-экономические вопросы и оптимизационные модели: Сб. научн. тр./ЭНИН им. Г. И. Кржижановского. - Ы.. 1988.- 0.6 п. л.

4. Эффективность электротеплоснабжения с сезонным аккумулированием теплоты//Техника в сельском хозяйстве. 1988. N 3. - 0,4 п.л. (в соавторстве).

5. Электрификация низкотемпературных процессов сельасих непроизводственных потребителей и оценка ее экономической зффек-тивности//Методические особенности и опыт прогнозирования электрификации: Сб научн. тр./ЭНИН им. Г. М. Кржижановского. - 11,1989. -0,6 п. л.

6. Перспективы электрификации бытового сектора и ее социально-экономическая эффективность//Энергетик. 1992. N5.-0,4п. л.