Существует ли какой-то порядок составления нормативно-технической документации по топливоиспользованию?
Да, в настоящий момент основным документом, регламентирующим правила составления и содержание нормативной-технической документации по топливоиспользованию (НТД ТИ) ТЭС, являются «Методические указания по составлению и содержанию энергетических характеристик оборудования тепловых электростанций». Однако этот документ утверждён ещё Минтопэнерго России в 1993 г., т. е. 30 лет назад.
Не устарел ли указанный регламентирующий документ?
Безусловно, ведь за эти годы в энергетике России произошли значительные изменения, которые зачастую не находят отражения в руководящих документах отрасли, что неизбежно приводит к торможению темпов развития культуры производства, роста эффективности работы оборудования ТЭС и т. п.
Можете ли Вы привести пример, в чём именно состоит несовершенство действующих методических указаний по составлению и содержанию НТД ТИ?
Назрела необходимость включения в состав НТД ТИ характеристик работы охладителей циркуляционной воды (брызгальные бассейны, башенные испарительные и вентиляторные градирни) и воздухоудаляющих устройств (пароструйные и водоструйные эжекторы). Однако данные методические указания не регламентируют включение в НТД ТИ характеристик такого оборудования.
Какие произошедшие в энергетической отрасли изменения имелись в виду?
Во-первых, уже с конца 90-х гг. прошлого века уровень развития техники и автоматики, особенно в области средств измерений, стал достаточным для того, чтобы появилась возможность без значительных затрат времени и ресурсов контролировать многие параметры, которые из-за технических ограничений нельзя было отслеживать в недалёком прошлом.
Во-вторых, значительные изменения претерпела не только структура затрат ТЭС на ведение своей хозяйственной деятельности, но и вся электроэнергетика России. В частности, ключевую роль в балансе доходов ТЭС (особенно в рамках ДПМ-1 и ДПМ-2) на ряду с количеством отпущенной электрической и тепловой энергии стала играть располагаемая электрическая мощность ТЭС.
О каких контролируемых параметрах идёт речь?
В первую очередь это касается расхода циркуляционной воды, подаваемой для охлаждения в башенные испарительные или вентиляторные градирни оборотных систем технического водоснабжения (СТВС). Связано это с особенностью работы накладных ультразвуковых расходомеров: для получения устойчивого сигнала между излучателем и приёмником участок измерения должен быть прямым, без местных сопротивлений. При этом, если в прошлом длина такого участка должна была составлять не менее 30 диаметров трубопровода, то лучшие современные образцы накладных ультразвуковых расходомеров могут работать на участках длиной вплоть до пяти диаметров. Таким образом, например, для турбины К-300-240 ЛМЗ измерительные участки подводящих циркуляционных водоводов диаметром 1600 мм должны составлять, соответственно, 48 и 8 м. Очевидно, что найти прямой участок циркуляционного водовода длиной 48 м на территории ТЭС практически невозможно, в отличие от 8-метрового.
К тому же расход циркуляционной воды является важным параметром, необходимым для осуществления грамотного распределения теплогидравлической нагрузки между охладителями, что повышает эффективность работы СТВС, а, следовательно, и эффективность работы ТЭС в целом.
Является ли сама циркуляционная вода значимым энергетическим ресурсом в масштабах электростанции?
Не только электростанции, но и страны в целом. С 2014 года ежегодный рост ставок на водопользование вплоть до 2025 г. установлен на уровне 15 %. Таким образом, к 2024 г. ставки на водопользование увеличатся в 4,65 раза в сравнении с 2014 г. При этом суммарный объём платежей составит около 20 млрд руб., или до 5 % себестоимости производства энергии для всех ТЭС с прямоточными системами охлаждения. Для подпитки оборотных СТВС также используется сырая вода из поверхностных источников, ввиду чего контроль за работой башенных испарительных и вентиляторных градирен актуален наряду с контролем потребления циркуляционной воды прямоточными СТВС.
Почему ключевую роль в балансе доходов ТЭС стала играть располагаемая мощность ТЭС?
Для обеспечения надёжного предоставления услуг поставки электроэнергии необходим ещё и оптовый рынок мощности. Продавцы мощности — генерирующие компании — обязаны обеспечить готовность генерирующего оборудования к выработке электрической энергии. Покупатели мощности на оптовом рынке обеспечивают покрытие затрат генерирующих компаний на обеспечение готовности оборудования к выработке электрической энергии, в том числе в пиковые моменты. Эти затраты должны быть оплачены даже если фактически поставки электроэнергии не произошло. Для обывателя это в общем-то технический момент, но он является важным звеном в обеспечении надёжных поставок электроэнергии, как физическим, так и юридическим лицам, бизнесу и промышленным предприятиям.
Мощность на оптовом рынке электроэнергии и мощности (ОРЭМ) продаётся по нескольким механизмам: в рамках рынка конкурентного отбора мощности (КОМ), в рамках свободных договоров купли-продажи мощности (СДМ), в рамках регулируемых договоров, по средствам договоров о предоставлении мощности (ДПМ) и в режиме вынужденного поставщика.
При этом генерирующие компании предъявляют не весь объём имеющейся (установленной) мощности, а только объём располагаемой, не превышающий установленной.
Каков объём установленной мощности тепловых электростанций в стране?
Установленная мощность ТЭС составляет две трети от общей установленной мощности электростанций страны. Иными словами, располагаемая электрическая мощность ТЭС играет важнейшую роль в энергобалансе всей страны, а не только в сфере тепловой энергетики.
Что такое располагаемая мощность ТЭС?
Располагаемая электрическая мощность ТЭС определяется разностью между величиной установленной электрической мощности и суммой имеющихся ограничений электрической мощности.
Указанные ограничения установленной электрической мощности постоянны в течение всего года?
Нет, ограничения установленной электрической мощности ТЭС принимают максимальные значения в жаркий период года. Например, в июле этот показатель достигал максимального за 2021 год значения порядка 9,9 % от установленной мощности ТЭС и 6,6 % — от установленной мощности всех электростанций страны. При этом минимальных значений этот показатель в том же году достиг в январе со значениями 1,8 и 1,2 %, соответственно.
Что является причиной сезонности ограничений электрической мощности для ТЭС?
Такой рост ограничений в жаркий период года — это следствие повышенной температуры воздуха для газовых турбин и ПГУ, а также ухудшения вакуума в конденсаторах паровых турбин. В свою очередь основными причинами ухудшения вакуума в паровых турбинах являются повышенная температура охлаждающей воды для ТЭС с прямоточными и оборотными СТВС, сверхнормативные присосы воздуха в вакуумную систему и неэффективная работа воздухоудаляющих устройств: пароструйных и водоструйных эжекторов, водокольцевых вакуумных насосов.
Таким образом, мы снова возвращаемся к необходимости включения в НТД ТИ характеристик воздухоудаляющих устройств и охладителей циркуляционной воды для осуществления контроля их работы.
Получается, сейчас электростанции не имеют технической возможности в полной мере осуществлять контроль эффективности работы воздухоудаляющих устройств и градирен?
Опыт, накопленный ОАО «ВТИ» демонстрирует это. За 2014-2023 гг. было обследовано 16 крупных объектов тепловой энергетики с оборотными СТВС, включая проведение испытаний оборудования СТВС и вакуумных систем, в составе которых эксплуатируется более 60 испарительных и сухих градирен. При этом НТД ТИ ни одного из обследованных энергообъектов не содержала фактических характеристик градирен и эжекторов; только на одном объекте НТД ТИ содержала характеристики башенных испарительных градирен. Однако эти характеристики были приняты из ряда обобщённых характеристик, включённых в «Типовую инструкцию по приёмке и эксплуатации башенных градирен».
Почему обобщённые характеристики работы испарительных градирен не должны приниматься в качестве фактических?
Номограммы фактической эффективности БИГ должны быть получены в результате проведения балансовых испытаний, поскольку номограммы из РД не только не отражают действительность (с 1973 г. форсунки, каплеуловители и оросители БИГ претерпели значительные изменения), но и вносят погрешность в расчёты уже на этапе определения температуры охлаждённой воды графическим методом
Номограммы из типовой инструкции не только не отражают действительность (с 1973 г. форсунки, каплеуловители и оросители БИГ претерпели значительные изменения), но и вносят погрешность в расчёты уже на этапе определения температуры охлаждённой воды графическим методом. Поэтому номограммы фактической эффективности БИГ должны быть получены в результате проведения балансовых испытаний.
Какие меры возможно предпринять для решения озвученных проблем?
Необходимо инициировать работу по пересмотру требований правил технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ, а также пересмотреть отраслевые документы, регламентирующие содержание НТД ТИ в том, что касается работы воздухоудаляющих устройств, а также охладителей циркуляционной воды оборотных систем технического водоснабжения.