Публикации »

Концепция регулирования энергоемкости России (ЧВЭ и ЧНЭР[1].Ч. 4)

Концепция регулирования энергоемкости России (ЧВЭ и ЧНЭР[1].Ч. 4)

 

(Продолжение. Начало №5–6, 2012 г.)

 

Как бездарно и абсурдно судить об эффективности работы главврача больницы по средней температуре больных, так же бездарно делать экономический анализ и регулировать по усредненному «котловому методу» тарифообразования в условиях регулируемых рыночных отношений. Как у каждого специалиста-врача имеется свой методологический подход и индивидуальные показатели для диагностирования и распознания различных видов болезней, так и у специалистов-энергетиков с различными технологиями должны быть свой методологический подход и свои индивидуальные показатели экономического анализа «болезни». В западной рыночной энергетике этот методологический подход называется «Тарифообразование на основе маржинальных издержек». Однако в российской, так называемой «рыночной», энергетике такого методологического подхода до настоящего времени нет.

В статье «Тарифный и нагрузочный менеджмент: французский опыт»[2] определен принцип достижения коллективного, всеобъемлющего оптимума для общества. Согласно западной экономической теории, для того, чтобы способствовать всеобъемлющему коллективному оптимуму в рыночных условиях, коммунальное предприятие-монополист должно придерживаться трех правил ценообразования: а) удовлетворение спроса; б) сведение к минимуму производственных затрат; в) продажа по маржинальной цене (по предельным издержкам). Эти три западных принципа рыночной энергетики для коммунального предприятия-монополиста в Европе и США работают еще с 1930–1950 гг. Если первые два принципа относительно ясны и понятны для применения, то тарифообразование на основе маржинальных издержек для российского регулятора является недоступным методологическим подходом.

Существующая в отраслях коммунального обслуживания «экономия от масштаба» обусловливает желание иметь монопольного поставщика, но тогда возникает необходимость государственного вмешательства, чтобы пресекать злоупотребления монопольной власти. С учетом этого в США и большинстве стран отрасли коммунального обслуживания являются регулируемыми или находятся в государственной собственности и управляются государством. Экономисты-электроэнергетики США еще в начале прошлого века стали утверждать и добиваться того, что цены на электроэнергию должны устанавливаться равными маргинальным[3] (предельным, маржинальным), а не средним издержкам. Тарифы на электричество во многих штатах варьируются как по сезонам, так и по времени суток, отражая изменения предельных затрат на выработку электроэнергии.

Суть принципа по достижению всеобъемлющего оптимума энергообеспечения заключается в «…определении наиболее подходящих тарифов, графиков нагрузочного менеджмента путем сравнения стоимости и прибыли как для производителя энергии, так и для потребителя энергии…». Более 60 лет назад во Франции для того, чтобы экономически обеспечить развитие атомной энергетики, работающей в базовом режиме, было принято решение о применении в электроэнергетике тарифной политики, основанной на маргинальной стоимости и отражающей фактическую технологию производства. В настоящее время действуют десятки видов тарифных систем, разбитых на 4–5 зон потребления; в итоге электроэнергия отпускается по 20–30 различным ценам, оптимально управляющим спросом и предложением на энергию. Это двухпериодные тарифы в зависимости от времени суток, факультативные двухставочные тарифы на мощность и на энергию, «зеленый» тариф, сезонные тарифы, тарифы выходного дня, «желтый» зимний и летний тариф, тариф пикового дня, модулируемый тариф и т. д. и т. п. В некоторых случаях маргинальная стоимость энергии в пиковом режиме может быть в 20 раз выше стоимости энергии в базовом режиме. Плата за заявленную мощность в зимний период в два раза выше, чем в летний период.

При плановой экономике задачу обеспечения коллективного оптимума энергообеспечения решал Госплан СССР. С переходом на рыночные отношения решение этой задачи де-факто передано в регионы. Однако если на федеральном уровне не смогли разобраться со всеобъемлющим оптимумом, то на региональном уровне в условиях противоречивых федеральных указаний, тем более, не смогут с научной точки зрения поставить задачу по снижению энергоемкости валового регионального продукта.

Описание ресурсосберегающих принципов и правил приведены в моей статье «Теплофикация — золушка энергетики[4]» еще 10 лет назад. Но высокопоставленные ЧНЭРы, менеджеры от энергетики, которые ездили за границу изучать опыт западной энергетики, так и не позволили себе разобраться в сути технологического перекрестного субсидирования и из года в год продолжают регулировать энергоемкость ВВП России с применением «медвежьей простоты» «котлового метода»! А где же знания зарубежных бизнес-школ МВА — выпускников по маржинальным издержкам?

 

Хронология роста скрытого субсидирования в российской энергетике

1888 г. — первые петербургские центральные электростанции — на реке Фонтанке (3 машины, в сумме 202 кВт) и на реке Мойке (3 машины, в сумме 221 кВт). Давление пара — 5атм. Электростанции располагались на плавучих баржах, на реках, так как для охлаждения отработанного пара требуется очень много воды. Из-за отсутствия охлаждающей воды станции ограничивали электрическую мощность! И это продолжает быть актуальным как 125 лет назад, так и сейчас, в2012 г.!

Парадокс! С самого начала развития теплоэнергетики и до настоящего времени существовала проблема: некуда отводить отработанное тепло от турбин! Производство электроэнергии — очень дорогое удовольствие! Чтобы получить какое-то количество электроэнергии, до 98–97% энергии от сожженного топлива требовалось отводить в окружающую среду! Удельный расход топлива в 10–14 раз был больше, чем сейчас, и составлял 5,4–3,9 кг у. т./кВт. Недостаток охлаждающей воды — самая большая проблема для электроэнергетиков как 125 лет назад, так и в настоящее время! Однако в отличие от западных стран, в России есть уникальная возможность 8 месяцев в году использовать сбросное тепло от турбин для отопления домов! Но это тепло должно быть почти бесплатным! Ведь его все равно где-то выбросят — в реку или в воздух! Но наши регуляторы и топ-менеджеры от энергетики умудряются задирать стоимость сбросного тепла ТЭЦ выше стоимости тепла от котельной!

1900 г. — максимальный КПД паровых машин достиг ~18–20%.

1913 г. — КПД брутто = 11,6%, 1060 г/кВт ч., Nмах = 10 мВт, Р = 12–15 атм., Т = 350 °С.

1900–1920 гг. — КПД установок с паровыми машинами достиг 20–25%.

Советский период времени,1917–1992 гг. (приведено по книгам: В. В Лукницкий «Тепловые электростанции»[5], Справочник «Теплоэнергетика и теплотехника» 1980 г[6], А. С. Горшков «Техникоэкономические показатели»[7]).

25 ноября 1924 г. — первая ТЭЦ в России. Под руководством профессора В. В. Дмитриева 3-я Петроградская ГЭС на реке Фонтанке переоборудована в ТЭЦ, производящую как тепловую, так и электрическую энергию[8]. Снижение удельного расхода топлива — с 1045 г/кВт ч до 238 г/кВт ч.

 

 

 

1928 г. — первая в Москве ТЭЦ ВТИ подала тепло по паропроводу к заводам «Динамо» и «Порострой».

1928 г. — КПД брутто = 15%, 820 г/кВт ч., Nмах = 44 мВт, Р = 26 атм., Т = 375 °С.

1931 г — первая в России Генеральная схема теплофикации г. Москвы. Здорово! Стране нужна экономная энергетика!

1937 г. — КПД брутто = 20%, 610 г/кВт ч., Nмах = 50 мВт, Р = 29 атм., Т = 400 °С.

1950 г. — КПД брутто = 22,8%, 540 г/кВт ч, Nмах = 100 мВт, Р = 90 атм., Т = 490 °С.

10–11 января 1950 г. — начало «лысенковщины» в советской энергетике. Официальное утверждение в энергетике негласных правил игры — политического субсидирования электроэнергетики за счет тепловых потребителей[9]. Применение «физического метода» распределения экономии топлива привело к автоматическому запрету на многие годы обсуждения «эксергетического метода» анализа и распределения затрат топлива. По «физическому методу» тепло от ТЭЦ заведомо получалось убыточным — с затратами топлива на 5–7% выше, чем от котельных (~174–172 кг/Гкал против 165–163 кг/Гкал!). Электроэнергия от ТЭЦ получается с расходом топлива 170–250 г/кВт ч. против 370–410 г/кВт ч. самых лучших ГРЭС. Все 100% экономии топлива относятся в пользу потребителей электрической энергии.

1953 г. — Nмах = 150 мВт, 30%, 410 г/кВт ч., Р = 170 атм., Т = 550/520 °С.

1955 г. — повсеместное внедрение температурного графика тепловых сетей 150°С.

Здорово! 55 лет назад внедрили, а за последние 15 лет мы пошли на попятную и работаем с температурой не выше 100–110 °С.

1959 г. — КПД = 33%, 370 г/кВт ч., Nмах = 200 мВт, Р = 130 атм., Т = 565/565 °С.

1963 г. — КПД = 36 %, 340 г/кВт ч., Nмах = 300 мВт, уголь, Р = 240 атм., Т = 560/565 °С.

1968 г. — КПД = 36%, 340г/кВт ч., Nмах =500 мВт (уголь), 800 мВт (газ), КПД = 39,6%, 310 г/кВт ч.

1980 г. — КПД = 40%, 304 г/кВт ч., Р = 240 атм., Т = 560/565 °С, Nмах = 1200 мВт (газ)!

Итак, несмотря на все самые передовые технические решения, на самой экономичной ГРЭС, работающей на газе, топливо используется всего на 40%, а остальные 60% топлива в виде сбросного тепла градирен и уходящих газов котлов выбрасывается в окружающую среду!

 

«Раз велено, значит, надо»

Бродянский В. М. «Письмо в редакцию». Журнал «Теплоэнергетик», №9,1992 г.; стр. 62–63.

«Дискуссия о распределении затрат и расходах топлива на ТЭЦ между электроэнергией и теплом тянется уже много лет. Сейчас она приняла принципиальный характер и далеко вышла за пределы частного спора о распределении затрат на ТЭЦ. По существу, это один из участков общего фронта борьбы между административной чиновничьей системой управления народным хозяйством и управлением, основанном на научной базе и учете законов экономики. Считаю необходимым высказать некоторые соображения, связанные с этим застарелым делом.

Первое, о чем необходимо сказать, это о так называемом, «физическом» методе. Он вообще не может обсуждаться как нечто имеющее хотя бы самое слабое научное обоснование. Это типичное порождение эпохи, когда нужно было, во что бы то ни стало, показать, что мы «впереди планеты всей». Применительно к энергетике это означало, что один из основных показателей ее уровня — удельный расход топлива на 1 кВт ч. электроэнергии у нас должен быть лучше, чем «у них».

Был найден гениально простой путь.

Из школьной физики известно, что тепло эквивалентно работе, однако второе начало термодинамики, которое объясняет, что это не совсем так, в школе не проходят. Опираясь на эту эквивалентность, можно вполне законно, «по физике», списать лишнее топливо с электроэнергии на тепло, благо теплофикация у нас широко распространялась. Сразу, без кропотливой работы по подъему технического и организационного уровня энергетики, мы вырвались таким нехитрым путем на «первое место» в мире. То, что вызывало и до сих пор вызывает улыбки у специалистов во всем цивилизованном мире, не принимается у нас во внимание.

Мне неоднократно во время бесед с западными специалистами приходилось касаться этого вопроса. Им очень трудно объяснить, в чем тут дело. Они никак не могут понять, как можно «на равных» складывать тепло и электроэнергию или принимать что КПД у ТЭЦ намного выше, чем у КЭС, а КПД. котельной выше, чем у той и другой. Все это им представляется диким (в чем они правы). А поскольку они (тоже справедливо) относятся с уважением ко многим нашим энергетикам и термодинамикам, то им остается искать объяснение в тайнах «русской души» или в давлении «коммунистической идеологии». Только специалисты из ГДР и ПНР прекрасно понимали, в чем дело. Их энергетическое начальство копировало наши глупости, а попытки исправить ситуацию упирались, как и у нас, в министерские завалы. Сейчас, насколько мне известно, в восточной части Германии и в Польше вся эта «физическая» методика отпадает.

В КНР тоже следовали нашей «методике», поскольку вся теплофикация делалась по нашему образцу. Теперь они постепенно выходят на современный уровень понимания термодинамики и даже собрали у себя международную эксергетическую конференцию.

Таким образом, в ближайшее время мы остаемся единственными в мире энергетиками, «верными принципам», отвергающим второе начало термодинамики (установленное, как известно еще в1824 г.), как и законы экономики, утверждающие (с еще более раннего времени), что цены при всех колебаниях конъюнктуры в среднем следуют уровню общественно необходимых затрат производства.

Но сколько времени это может продолжаться и к чему приведет?

Второй вопрос, который возникает в связи с изложенной ситуацией: почему столько деятелей энергетики (министерские чиновники, представители других организаций и научного мира) упорно отстаивают явно неверные положения?

Относительно чиновников все ясно и особого анализа не требуется — раз велено, значит, надо. Что касается ученого мира, то тут дело сложнее.

До последнего времени я никак не мог понять, в чем корень непонимания ими очевидных вещей (не говоря, конечно, о нескольких действительно высококвалифицированных специалистах, которые прекрасно все понимают). Я наивно полагал, что после опубликования статей Денисова, Гладунцова и Пустовалова, а также моей (в журнале «Теплоэнергетика», №2 за1980 г.) вопрос будет снят, поскольку все разжевано подробнейшим образом. Такая уверенность опиралась на то, что во всех них, по существу, не было абсолютно ничего принципиального нового. Просто было собрано и проанализировано то, что давно известно, несомненно и бесспорно.

Но самое интересное состоит в том, что сторонники «физического» метода не хотят прислушаться даже к тому, что говорят сами ТЭЦ! А они, хотя и не знают термодинамики, но выполняют требования ее законов неукоснительно. (Примечание Богданова: — Именно эта фраза в1994 г. возмутила меня и как уважающего себя специалиста, двадцать лет проработавшего на станции, заставила сесть за расчеты. В течение 1,5 лет проводя ручные расчеты, разработав несложную математическую модель диаграммы режимов турбин, я убедился в абсурдности утвержденного государством к применению физического метода. Но доказать кому-либо абсурдность методики невозможно. Раньше был политический заказ. Сейчас, в условиях популистского маразма и дефицита знаний и мотиваций, нет квалифицированной движущей силы, способной отстаивать интересы конечных потребителей и целом всей страны.)

По опыту Мосэнерго, Ленэнерго и других энергосистем России знаем, что тепловая нагрузка может изменяться в пределах максимальной, примерно до 20%. В этом диапазоне прирост расхода топлива на отпуск тепла (при неизменной электрической нагрузке) составляет от 48 до 82 кг/Гкал. Эти показатели, полученные путем прямого измерения, сомнений вызвать не могут. Если в этой ситуации произвести расчет по физическому методу, то на каждую Гкал нужно было бы отнести от 160 до175 кг, т. е. в 2–3 раза больше (удешевив таким способом электроэнергию). На самом же деле статистика показывает, что прирост расхода топлива на отпускаемую электроэнергию составляет от 300 до400 гна 1 кВт ч.

Таким образом, ТЭЦ, ничего не зная о теоретических дискуссиях и указаниях начальства, дают показатели, напрямую соответствующие эксэргетическому распределению, злостно игнорируя «физический» метод. Можно, наверное, и здесь при особом старании придумать какое-нибудь «физическое» опровержение, но это не изменит существа дела.

Третье обстоятельство, связанное с дискуссией о распределении затрат на ТЭЦ, — опасения, что отказ от физического метода отрицательно скажется на судьбе теплофикации, исследованию которого некоторые специалисты отдали многое годы. Между тем правильные подходы никоим образом не посягают на преимущества теплофикации. Несомненно, что комбинированная выработка тепла и электроэнергии на ТЭЦ существенно выгоднее при прочих равных условиях, чем сочетание «КЭС + котельная». Просто вместо мнимой очень большой выгоды останется реальная — просто большая. Тем не менее, зная уровень нашей отечественной науки в части технико-экономического сопоставления вариантов, многие специалисты опасаются, что при переходе на новую методику может произойти «перебор», и теплофикация будет существенно свернута.

Эти соображения, по человечески понятные, не должны оправдывать применение неверной методики. Дальнейшее использование показателей, не только искажающих действительную ситуацию, но и приводящих в конечном итоге к перерасходу топлива, должно быть прекращено. Это все равно произойдет в связи с введением в энергетику рыночных законов. Соотношение тарифов на электроэнергию и тепло неизменно изменится в пользу первой.

Все способы теплоснабжения (в том числе тепловые насосы и «кодженерейшн») будут соревноваться честно, на равных стартовых условиях. Только такой путь приведет к оптимальным решениям. Теплофикация при этом, несомненно, будет занимать достойное место.

За теорией останется анализ перспектив развития теплоэнергетики и поиск оптимальных решений с точки зрения экономии природных ресурсов и экологии. Здесь методы, подобные «физическому», вообще теряют смысл…».

 

Комментарий А. Б. Богданова к статье В. М. Бородянского

Исторически известно об огромном уроне, нанесенном нашему обществу в 30–60 гг. от так называемого научного учения Лысенко Т. Д. Отрицание научных подходов по внедрению концепции наследственности, изменчивости и видоизменении, шельмование советских ученых, имеющих свою точку зрения и др. — всё это отбросило назад на многие годы отечественную науку. Известно также об огромном уроне, нанесенном нашему обществу от непризнания кибернетики как науки об управлении. К сожалению, не минула чаша сия и советскую энергетику. Утвердив 11 января1950 г. «физический метод» с целью показать преимущества советской электроэнергетики в советское время, в настоящее время чрезвычайно неэффективный регулятор (ЧНЭР) нанес тяжелый урон концепции ресурсосберегающей советской плановой энергетике и, особенно сейчас, российской государственной регулируемой рыночной энергетике!

 

Продолжение следует

 

А. Б. Богданов, О. А. Богданов, г. Омск



[1] ЧВЭ и ЧНЭР — чрезвычайно высокая энергоемкость и чрезвычайно неэффективный энергетический регулятор российской энергетики. Цикл статей на сайте www.exergy.narod.ru под общим названием  «ЧВЭ и ЧНЭР. Ч. 1. Общие вопросы. Котельные», «Ч. 2. ГРЭС и ТЭЦ», «Ч. 3. Линии электропередач», «Ч. 4. Концепция», «Ч. 5. Статистика», «Ч. 6. Нравственность», «Ч. 7. Классификация качества», «Ч. 8. Право».

[2] Lescoeur, J. B. Calland. Tariffs and load managment: the Frenсh experiencе. Electricite de Frace. IEEE Transactions on Power Systems, Vol. PWRS-2, No. 2, May 1987, p. 458–464.

[3] Маргинальная (маржинальная, предельная) цена энергии — это цена, определенная на основе расчета предельных затрат для производства дополнительной единицы энергии. Аналогией этого экономического показателя является технологический показатель, ранее применявшийся в энергетике, — относительный прирост расхода топлива (ОПРТ) на выработку электроэнергии. ОПРТ очень наглядно показывает, в какой последовательности и какое оборудование необходимо загружать, чтобы получить максимум экономии топлива как на прирост электрической, так и на прирост тепловой нагрузки. С переходом на так называемые рыночные отношения требование по применению в практике этого высококвалифицированного качественного показателя из ПТЭ исключено. Регулятору необходимо знать не прирост на топлива, а скорее всего прирост затрат в целом на производство энергии. Маргинальное ценообразование как раз и решает эту сложную экономическую задачу регулирования услуг естественного монополиста коммунальных услуг. Однако эту задачу могут решить только квалифицированные специалисты, владеющие технологией производства комплиментарных, взаимосвязанных энергетических товаров.

[4] Богданов А. Б. «Теплофикация — золушка энергетики». http://exergy.narod.ru/e2001-11.pdf //; Ж. «Энергетик», №11,2001 г.

[5] Лукницкий В. В. «Тепловые электрические станции промышленных предприятий. — Госэнергоиздат,1953 г.

[6] «Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы». Справочник под редакцией В. А. Григорьева и В. М. Зорина. — М.: «Энергия»,1980 г

[7] Горшков А. С. «Технико-экономические показатели тепловых электрических станций». Первое издание. — Госэнергоиздат,1949 г.; Издание третье переработанное и дополненное. — М.: «Энергоатомиздат»,1984 г.

[8] Гуторов В. Ф., Байбаков С. А. «!00 лет развития теплофикации в России». // Ж. «Энергосбережение», №5,2003 г.

[9] «Вопросы определения КПД теплоэлектроцентралей». Сборник докладов под общей редакцией акад. А. В. Винтера. — М.: Л6 «Госэнергоиздат»,1953 г.

Автор: А. Б. Богданов, О. А. Богданов
Дата: 21.06.2012
Журнал Стройпрофиль 98
Рубрика: ***




«« назад