Развитие человеческого общества всегда было связано с расширением использования энергетических ресурсов. За предыдущее столетие мировое энергопотребление увеличилось более чем в 5 раз и достигло 12 млрд. тонн условного топлива в год. Прирост мирового энергопотребления за десятилетний период с 1963 по 1972 гг. составил 2,6 млрд. т у. т., а за последующий десятилетний период — всего 1,7 млрд. т у. т., или в полтора раза меньше. Особенно резко снизились темпы прироста энергопотребления в промышленно развитых странах. Средний ежегодный прирост потребления в мире составил 1,7 % в год, а в США — 0,4 %, в странах Западной Европы — 0,25 %.
Многие страны уже миновали период расточительного использования энергетических ресурсов и встали на путь энергосбережения и одновременно с этим повышения качества использования энергии (табл. 1).
Рис. 1. Добыча энергоресурсов в мире
Переломным в изменении темпов прироста потребления стал 1970 г., когда произошло резкое изменение мировых цен на нефть, и промышленно развитые страны приступили к реализации энергосберегающих программ.
Таблица 1
Мировое потребление энергетических ресурсов 1950-2020 г. [1]
|
Показатель |
1950 |
1960 |
1970 |
1980 |
1985 |
1990 |
2000 |
2010 |
2020 |
|
|
Потребление энергоресурсов, млрд. ту.т. |
2,85 |
4,35 |
6,44 |
10,10 |
10,90 |
12,20 |
13,00 |
15,50 |
19,00 |
|
|
Процент прироста потребления, % |
— |
5,30 |
4,80 |
5,70 |
1,58 |
2,30 |
Прогноз |
Прогноз |
||
Экспертная оценка мирового потребления коммерческих энергоресурсов за период 1860-1990 гг. представлена в табл. 2. Электроэнергия как первичный энергоресурс (табл. 2) произведена на гидравлических, атомных и геотермальных электростанциях. Структуру мирового баланса энергоресурсов наглядно можно представить, если годовое потребление выразить в процентах от суммарного потребления топлива. Тогда становятся заметны долгосрочные тенденции (рис. 2).
Рис. 2. Мировой баланс энергоресурсов
Баланс показывает коренные, глубокие сдвиги, происходящие в энергетике ХХ века. В течение длительного времени нарастание использования нефтепродуктов, вызванное интенсивной «моторизацией» человеческого общества в автомобильном, морском, воздушном транспорте и других видах нестационарной энергетики, казалось неудержимым, однако тенденция последнего десятилетия свидетельствует об интенсивном использовании газа и угля за счет доли нефти.
энергетический ресурс аудит
Таблица 2
Мировое потребление энергоресурсов
|
Годы |
Уголь, млн. т |
Нефть, млн. т |
Газ, млн. м3 |
Электро-энергия, млн. кВтч |
Прочие, млн. т |
|
|
1860 1900 1920 1940 1960 1970 1980 1985 1990 |
246 1350 2350 3300 3810 3930 5090 5590 6280 |
— 26 123 494 1160 2590 4110 4170 4220 |
— 7,3 22 88 423 1058 1423 1530 1920 |
— 28 86 200 860 1390 1660 2590 3300 |
440 560 670 780 780 720 670 590 560 |
|
Вместе с изменениями структуры энергетического баланса в мире наблюдается увеличение неравномерности производства и потребления энергоресурсов различными регионами. Такие страны, как США, Япония, страны Западной Европы, занимая менее 10 % территории, при населении менее 20 % производят более 50 % мирового промышленного продукта, почти 65 % электроэнергии и потребляют более 55 % природных энергетических ресурсов.
Основным источником энергии для человечества является органическое топливо, и в ближайшем будущем эта ситуация вряд ли изменится. Достигнутое значение потребления топлива в 14-15 млрд. т у.т. не может быть обеспечено за счет других нетрадиционных источников энергии. Так запас всех гидроресурсов мира составляет 7,2 млрд. т у.т., а его использование связано с огромными капитальными затратами на сооружение ГЭС. Использование солнечной энергии ограничивается низким КПД преобразования, высокой стоимостью преобразователей и резкой суточной неравномерностью солнечного излучения, требующей создания мощных накопителей электроэнергии. Созданная в Крыму гелиоэлектростанция занимает площадь 40 га и имеет электрическую мощность всего 5 МВт. Использование всей энергии ветра на планете эквивалентно всего лишь 2,8 млрд. т у.т., а использование геотермальной энергии — 1 млрд. т у. т.
Энергетический потенциал СССР во многом складывался благодаря неисчерпаемым ресурсам Российской Федерации, которая занимала ѕ всей территории бывшего Советского Союза, на которой в 1990 г. проживало около 53 % населения страны.
В настоящее время и на долгие годы Россия обеспечена собственными энергетическими ресурсами:
37 % разведанных мировых запасов природного газа, 13 % нефти, 19 % угля, 14 % урана сосредоточено на ее территории;
- по технически реализуемому потенциалу гидроэнергетических ресурсов (около 1700 млрд. кВтч) уступает только Китаю;
- мощные трубопроводные системы — единая газоснабжающая и единая нефтеснабжающая системы в основной своей части охватывают территорию России;
- значительная часть российского потенциала природных энергетических запасов находится в Сибири: более 80 % природного газа и около 75 % нефти [1] (табл. 3).
В мировом производстве топливно-энергетических ресурсов Российская Федерация в 1990 г. занимала первое место в мире по добыче природного газа (30 % мировой добычи) и нефти — 17 %, второе место по выработке электроэнергии — 9 % и четвертое по добыче угля — 8 % [1].
Реальная обеспеченность Российской Федерации энергоресурсами составляет: по нефти — 15-20 лет, по газу — 55-60 лет, по углю — 300-500 лет.
Основным производителем электроэнергии в России является РАО «ЕЭС России», которое в прошедшее десятилетие формировало свою топливную политику, предусматривая повышение доли использования природного газа во внутреннем потреблении.
Таблица 3
Производство энергоресурсов в Российской Федерации
|
Энергоресурсы |
1940 |
1960 |
1970 |
1980 |
1990 |
1995 |
2000 |
2004 |
|
|
Всего, млн. т у.т в том числе: Природный газ, млн. т у.т Нефть и нефтепродукты, млн. т у.т Уголь, млн. т у.т Прочие виды топлива, млн. т у.т Электроэнергия, млрд. кВтч в том числе: Гидроэнергия Атомная энергия |
150 0,2 9,2 134 19 31,6 2,5 — |
368 27 101 436 31 197 24,7 — |
858 119 240 391 28 470 65,9 1,6 |
1465 301 782 261 26 805 107 64,3 |
1875 737 738 273 19,2 1082 170 102 |
1406 685 439 181 20 862 103 172 |
1267 584 324 258 101 846 — — |
1486 632 458 280 116 931 — — |
|
Однако в последние годы ситуация резко изменилась и прежде всего в газовой промышленности. В ней проявились негативные тенденции, связанные с падением добычи газа на действующих месторождениях Западной Сибири, отставанием освоения новых газовых площадей на Ямале, в Тюменской области и на шельфе Баренцева моря.
В этих условиях ОАО «Газпром» предлагает снизить поставку природного газа для электроэнергетики России, что означает кардинальную перестройку топливного баланса отрасли и возврат к топливной политике послевоенных лет.
В 1999 г. ОАО «Газпром» добыло 545,6 млрд. м3 природного газа, что на 7,4 % ниже уровня 1990 г. Падение спроса на газ российских потребителей за этот период составило 16,3 %, или 66 млрд. м3. Предприятиям электроэнергетики в прошлом году поставлено 134,9 млрд. м3, коммунально-бытовому сектору 75 млрд. м3, в том числе населению 38 млрд. м3, на экспорт в дальнее зарубежье 126,8 млрд. м3, государствам СНГ и Балтии 77,7 млрд. м3.
В настоящее время Газпром четко и однозначно дает понять, что в среднесрочной и долгосрочной перспективе не сможет обеспечить поставки газа электростанциям даже на современном уровне. Это связано с выработанностью трех уникальных действующих месторождений Медвежье, Уренгойское и Ямбургское, которые совсем недавно обеспечивали максимальную суммарную добычу газа в объеме 535 млрд. м3 в год. В настоящее время эти месторождения вырабатываются и вступили в период падающей добычи. В 1999 г. из них добыто 419,3 млрд. м3, в 2005 г. добыча газа на них снизится до 273 млрд. м3, а к 2020 г. до 83 млрд. м3. С аналогичными геологопромысловыми характеристиками осталось только одно месторождение Заполярное, но годовая добыча из этого месторождения не превысит 100 млрд. м3 и срок поддержания такого уровня добычи не превысит 8-10 лет.
В рассматриваемой перспективе реальные источники нефти и газа перемещаются в труднодоступные районы, в зоны северных морей. Это вызывает многократный рост затрат, необходимость применения новых дорогостоящих технологий. Возрастающие удельные затраты на добычу и транспортировку газа из новых месторождений, в том числе месторождений газа полуострова Ямал, становятся сопоставимыми с затратами на развитие угледобычи, а в ряде случаев превышают их. Нет отечественного опыта проектирования, строительства и эксплуатации месторождений в условиях морского шельфа Баренцева моря и полуострова Ямал на больших глубинах, в ледовых условиях. Отсутствует необходимое оборудование и плавучие средства для освоения таких месторождений.
На поддержание достигнутого уровня добычи и транспорта газа постоянно требуются огромные капитальные вложения.
В связи с возможным сокращением ресурсов природного газа для электростанций рассматриваются следующие направления перестройки топливного баланса электроэнергетики:
- дополнительная загрузка тепловых электростанций, работающих на угле;
- модернизация электростанций, изначально запроектированных на угле (и ранее сжигавших это топливо, а в настоящее время использующих в основном газ), в целях возврата этих электростанций в проектный топливный режим;
- использование новых энергоэффективных технологий сжигания газа (ГТУ и ПГУ);
- использование новых энергоэффективных технологий сжигания твердого топлива (ПГУ с газификацией угля и ЦКС);
- дополнительное развитие ТЭС на угле;
- возможности использования попутного газа;
- возможности дополнительного использования ГЭС;
- возможности дополнительного использования АЭС;
- возможности использования нетрадиционных источников энергии.
Уголь остается основным видом топлива не только для регионов традиционного использования — Сибири, Урала и Дальнего Востока. Зона его значительного потребления на ТЭС распространяется и на европейскую часть страны.
Ожидается, что основная часть вновь вводимых мощностей на пылеугольных ТЭС будет работать на кузнецком и канско-ачинском углях. Использование других видов твердого топлива будет носить местный характер.
Замещение природного газа на электростанциях твердым топливом может быть экономически оправдано при правильном соотношении их цен. Мировые цены на энергоносители на конец 1999 г. составляли: газ 80-120 $/м3, мазут -110 $/т, уголь — 25-35 $/т (при Q=6000-7000 ккал/кг) без транспортных издержек. Мировая практика показывает, что выработка электроэнергии на угле может быть вполне конкурентоспособной с электроэнергией, выработанной на газовом оборудовании. Однако это потребует осуществления технического переоснащения и реконструкции угольной промышленности в целях не только увеличения объема добычи углей, но и их переработки, обогащения в целях снижения издержек производства энергии, в том числе и расходов по доставке твердого топлива.
В Свердловской области (табл. 4) отсутствуют запасы газа и нефти. ОАО «Вахрушевуголь» добывает открытым способом богословский бурый уголь (г. Карпинск) и шахтным способом каменный газовый уголь (п. Буланаш).
Добыча буланашского угля шахтным способом очень дорога, и его стоимость существенно выше, чем у привозных углей. Месторождение угля в районе г. Карпинска практически выработано, и в ближайшие 10 лет планируется закрытие разрезов. В области существуют запасы тощих углей и антрацитов Еловско Трошковского месторождения, в ближайшем будущем планируется их разработка. Основным производителем тепловой и электрической энергии в Свердловской области является ОАО «Свердловэнерго» (рис. 3).
Таблица 4
Топливный баланс Свердловской области
|
Топливо |
Пром. предприятия и ЖКХ |
Свердловэнерго |
% |
|
|
Газ |
10 млрд. м3 |
5,4 млрд. м3 |
42 |
|
|
Уголь |
1 млн. т 0,2 млн. т — местный 0,8 млн. т привозной |
13 млн. т экибастузский; 2 млн. т кузнецкий; 2 млн. т — местный |
57 |
|
|
Мазут |
0,4 млн. т |
0,1 млн. т |
1 |
|
|
Торф |
0,135 млн. т |
— |
0,1 |
|
Основной проблемой топливоснабжения ОАО «Свердловэнерго» является исторически сложившаяся ориентация на Казахские угли, которые значительно дороже кузнецкого и бородинского углей. В настоящее время рассматриваются вопросы технической возможности перевода станций системы ОАО «Свердловэнерго» на Российские угли.
Рис. 3. Структура топливного баланса АО «Свердловэнерго»
Энергетический аудит это техническо-экономическое инспектирование систем энергогенерирования и энергопотребления предприятия с целью определить возможности экономии затрат на потребляемые топливно-энергетические ресурсы (ТЭР), разработки мероприятий, помогающих предприятию достичь реальной экономии денежных средств и энергоресурсов [2].
Экономия достигается путем выявления и устранения недопустимых потерь энергии, внедрения более экономичных схем и процессов, адаптирующихся к меняющимся условиям работы, использования постоянно действующей системы учета расхода и анализа энергопотребления.
Задача энергоаудита:
- выявить источники нерациональных затрат энергии и неоправданных потерь энергии;
- разработать на основе технико-экономического анализа рекомендации по их ликвидации, предложить программу по экономии энергоресурсов и рациональному энергопользованию.
Обязательному обследованию один раз в пять лет подлежат предприятия с суммарным энергопотреблением более 6000 т у.т. и финансируемые или имеющие дотации на энергоресурсы из Госбюджета. По данным МЭИ и ВТИ на выработку одного кВтч электрической энергии в среднем по РФ затрачивается 351 т у.т.
Право на проведение энергетических обследований потребителей ТЭР предоставляется:
региональным (территориальным) органам Главгосэнергонадзора России.
организациям, имеющим лицензию на проведение энергетических обследований предприятий.
Энергоаудитор в своих действиях должен руководствоваться Законами Российской Федерации, актами органов государственной власти субъектов РФ, правилами пользования тепловой электрической, тепловой энергии, газа, правилами учета электрической, тепловой энергии, газа, временными руководящими указаниями по организации работ в сфере энергосбережения в управлениях государственного энергетического надзора в субъектах Российской Федерации, ПТЭ и ПТБ в электроустановках.
Энергоаудитор должен отвечать следующим требованиям:
- обладать правами юридического лица;
- иметь необходимое инструментальное, приборное и методологическое оснащение;
- располагать квалифицированным и аттестованным персоналом;
- иметь опыт работы в соответствующей области деятельности;
- иметь аккредитацию в региональном органе Главгосэнергонадзора России.
Согласно правилам различается пять видов проведения энергетических обследований (энергоаудитов):
- предпусковой и предэксплуатационный (проводится энергоаудит заложенных в проект энергосберегающих технических решений, соответствие их современным требованиям ГОСТов и СНиПов);
- первичный (проводится экспресс-анализ резервов энергосбережения с целью оценить необходимость проведения глубокого энергетического обследования, определения планируемого объема затрат и стоимости энергоаудита, подготовки договора на проведение энергетического обследования);
- полный (повторный) энергоаудит (проведение глубокого энергетического обследования предприятия с целью определить эффективность использования потребляемых энергоресурсов электроэнергии, теплоты, газа, воды;
- внеочередной энергоаудит (в случае, когда по ряду косвенных признаков возникли предположения о резком снижении эффективности использования ТЭР);
- локальные (проводится обследование эффективности использования отдельных видов ТЭР либо режимов наиболее энергопотребляющих установок, агрегатов).
Организация и проведение работ по энергоаудиту обследуемой организации обычно проводится в четыре этапа.
Этап 1
Предварительный контакт с руководителем.
Ознакомление с основными потребителями, производственными процессами и линиями, общим построением системы энергоснабжения. Проводится начальное ознакомление с системой генерирования, распределения и энергопотребления на предприятии, выявляются места нерационального энергопотребления, оценивается потенциал энергосбережения, намечается состав бригады энергоаудита и оценивается объем предполагаемой работы.
По отработанному перечню вопросов собирается информация по энергопотреблению за прошедшие периоды времени. По материалам первичного энергоаудита возможна корректировка планируемых объемов работ и заключаемого договора на проведение работ.
Этап 2 (первичный, экспресс энергоаудит)
Общее энергопотребление организацией различных энергоносителей (как правило, отражаемое в финансовой отчетности предприятия, в разделе оплаты за энергоносители) разбивается по отдельным зданиям, группам технологических процессов, отдельным основным процессам и установкам, видам продукции (как составляющие в себестоимости).
Этот этап работы называется созданием карты энергопотребления. При этом используются стационарные средства учета предприятия, проводятся дополнительные измерения в узловых точках предприятия с помощью переносных приборов, используются расчетные методы.
Опытный энергоаудитор, которым, как правило, является специалист — энергоснабженец, может быстро выявить места возможной экономии энергии:
- по завышенным температурам уходящих газов и разогретых поверхностей, свидетельствующих о наличии плохой теплоизоляции;
- низкому значению cos асинхронного электропривода, свидетельствующему о его недогрузке и неэкономичном режиме работы системы;
- эффективности работы схемы химводоподготовки питательной воды, ее дегазации;
- невозврату конденсата и отсутствию конденсатоотводчиков;
- нереализованной возможной рекуперации энергии;
- соответствию реальных режимов эксплуатации насосного, компрессорного, вентиляционного оборудования и другого оборудования оптимальным режимам их эксплуатации и т.п.
Все выявленные возможности экономии энергии должны быть внесены в перечень рекомендаций с указанием приоритета на реализацию, определяемый технико-экономическим расчетом.
В объем работ полного энергоаудита входит также оценка удельных энергозатрат на единицу выпускаемой продукции, используемая при сравнении с показателями аналогичных передовых предприятий, и составление топливно-энергетического баланса.
Для организаций с суммарным энергопотреблением более 6 тыс. т у. т. в год составляется энергетический паспорт (согласно Положению Минтопэнерго от 1998 г. о проведении энергетических обследовании организаций ).
Отчет по энергоаудиту содержит балансы для потребляемых ТЭР и предложения по энергосбережению.
Составление энергетического паспорта практически не дает новой информации, но на его составление расходуется около 35 % трудозатрат на выполнение энергоаудита. Энергетический паспорт целесообразно оформлять для предприятий, дотируемых из госбюджета.
Результаты энергоаудита согласовываются с органами энергонадзора в тех случаях, когда этого требует законодательство. Введение стимулирующих налоговых и других льгот для предприятий, занимающихся энергосбережением, позволит заинтересовать их в проведении энергоаудитов, при этом вопросы будут решаться в других условиях.
Для государственных и коммунальных организаций, энергоснабжение которых финансируется из госдотаций, задача составления энергетического паспорта связана с выявлением резервов для экономии общественных средств и лимитирования энергопотребления и выделяемых финансовых средств. Для этих случаев составление энергетического паспорта оправдано и целесообразно.
Этап 3 (полный энергоаудит)
Оценка экономии энергии и экономических преимуществ от внедрения различных предлагаемых мероприятий.
Выбор конкретной программы по энергосбережению с выделением первоочередных, наиболее эффективных и быстроокупаемых мероприятий.
Составление энергетического паспорта (обязательно для организаций, финансируемых из госбюджета).
Составление и представление руководству предприятия отчета (и энергетического паспорта) по результатам проведения энергетического аудита. Согласование их с органами Госэнергонадзора, если в этом есть необходимость.
Принятие руководством организации решения о реализации программы энергосбережения, составленной по результатам полного энергоаудита.
Этап 4 (Мониторинг)
Организация на предприятии системы энергетического менеджмента, системы постоянно действующего учета и анализа эффективности расхода энергоресурсов.
Продолжение деятельности, дополнительное обследование, дополнение программы реализации мер по энергосбережению, изучение достигнутых результатов.
Энергетический аудитор должен отвечать следующим требованиям:
Обязательно иметь лицензию и аккредитацию в органах Госэнергонадзора, что подтвеждает квалификационное соответствие на проведение такого характера работ.
Иметь хорошую теоретическую подготовку по электро- и теплоснабжению (на уровне инженера), практический опыт работы в области энергоснабжения и энергосбережения.
Необходимо отметить, что теплотехнические задачи в общем объеме работ составляют 75 %, электротехнические — 25 %. Очень часто возможность экономии электрической энергии выявляется при анализе условий эксплуатации теплотехнического (насосы, компрессоры, вентиляторы и др.) оборудования. Это отражается при комплектации команды энергоаудиторов.
Энергетический аудитор должен быть специалистом широкого профиля, в том числе иметь навыки финансового аудита в части, касающейся топливно-энергетических ресурсов (или иметь в своей бригаде такого специалиста).
Энергоаудитор должен обладать способностью работать в качестве руководителя проекта.
