Состояние теплоэнергетики в России (стр. 4 )

, (3.3)

где - динамическая вязкость воды. Пусть задана также гидравлическая характеристика насосов системы, т. е. известен напор как функция суммарного расхода воды без учета падения давления (3.3):

. (3.4)

Тогда задача о падении температуры вдоль трубы с учетом водоразбора приводится к следующей системе дифференциальных уравнений:

(3.5)

Граница физической зоны влияния системы ГВС определяется из (3.5) как

. (3.6)

Рассмотрим теперь аналогичную задачу для отопления. Будем считать, что потребитель подсоединен параллельно к магистральной сети, т. е. уменьшение температуры происходит только вследствие тепловых потерь, описанных выше. Однако теперь целью является поддержание в помещении заданной температуры (не ниже 180), т. е. необходим подвод некоторого количества теплоты, равного теплопотере здания. Требуемый подвод тепловой мощности рассчитывается по следующей модели. Пусть - потери тепла зданием теплопередачей через наружные ограждения, - теплопотери инфильтрацией из-за поступления наружного воздуха через неплотности. Обычно вводится коэффициент инфильтрации как характеристика зданий так, что . Тогда суммарные потери тепла зданием имеют вид [5]

(3.7)

где V – объем здания, S – площадь его в плане, h- высота, - коэффициент теплопотери для потолка, - коэффициент теплопотери для пола, - доля остекления стен по площади, - параметр формы (отношение периметра здания к корню из площади основания), - коэффициенты теплопроводности. Величина j называется удельной теплопотерей здания. Если дано распределение зданий по теплопотерям Vj=J с учетом инфильтрации, то баланс тепла имеет вид

, (3.8)

где - время сезонной нагрузки (в месяцах), - поставляемое тепло (непосредственно в здание) [ккал/ч], - мощность внутренних источников тепла (на производстве). В среднем удельные теплопотери зданий, сооруженных в различных климатических зонах, оцениваются по формуле [5]

, a = 1,85 Дж/(м5/2K×c). (3.9)

Значения меняются от 1,3 для до 0,85 для ; . Если данные по зданиям не известны детально, то используем укрупненный показатель теплопотерь:

, (3.10)

где - суммарная площадь зданий, а значения [Вт/м2] приведены ниже.

Расход теплоты на вентиляцию общественных зданий и предприятий может превышать расход на отопление, т. е. обязан учитываться.

. (3.11)

Удельный расход на вентиляцию [Вт/м3K] служебных зданий равен . По известным температурным графикам определяется расчетная сезонная потребность города в тепле:

. (3.12)

Таблица 4. Зависимость теплового потока [Вт/м2] на отопление от внешней температуры, 0С.

Этажность	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40	-45	-50
1-2 3-4 5 и более	145 74 65	152 80 67	159 86 70	166 91 81	173 97 81	177 101 87	180 103 87	187 109 95	194 116 100	200 123 102

Тепловая мощность, поставляемая в данную точку теплопровода, равна

, (3.13)

где - тепло, возвращающееся с обратным потоком теплоносителя с температурой :

. (3.14)

Физическая граница системы по отоплению – это линия уровня

, (3.15)

где - характерная площадь основания здания. Минимальное из значений расстояний, получаемых по формулам (3.6) и (3.15), будем принимать за физический радиус зоны влияния ЭС. Если области влияния каждой энергосистемы не пересекаются, то их расположение исключает конкуренцию. Для потребителей же, находящихся в зоне перекрытия областей влияния нескольких энергосистем, возникает задача минимизации затрат при условии получения необходимого качества услуг. Границы равенства тепловых мощностей для каждой пары энергосистем определяются уравнением .

4. Анализ конкурентноспособности ЭС на рынке тепла.

Областью конкуренции совокупности энергосистем назовем общую часть (пересечение) их зон влияния. Линия равных услуг в этой области для заданной пары конкурентов делит потребителей на два класса: в одной части (ближайшей к границе первой системы) они стремятся подключиться к первой системе, а в другой – ко второй. Конкуренция между системами состоит в том, что за счет переоборудования или иной оптимизации производства можно снизить затраты и ввести более низкий тариф в зоне преимущественного влияния конкурента. Таким образом, наряду с физическими зонами появляются также зоны экономические, определяемые как области, внутри которых поставка тепла может еще приносить прибыль (для котельных), либо система в целом остается рентабельной (критерий для ТЭЦ). Будем считать, что затраты на транспорт теплоты по магистральной сети несут производители. Тогда можно оценить оптимальный радиус зоны эффективного влияния ЭС, внутри которого прибыль превышает затраты при заданном тарифе или, напротив, определить тариф, чтобы зона эффективного влияния совпадала бы с зоной физического влияния.

Затраты для котельной складываются из затрат на топливо, эксплуатационные расходы (ЗП), затраты на транспорт и прочие расходы, включая ремонт. По данным об удельной численности персонала [чел/МВт] получаем, что она растет примерно одинаково как для ТЭЦ, так и для котельной: .

Котельная ТЭЦ

Мощность, ГДж/ч	Уголь	Газ, мазут	Мощность, МВт	Уголь	Газ
200 400 800 1200 1600 2000 2500	0,216 0,157 0,107 0,086 0,069 0,055 0,050	0,132 0,115 0,067 0,048 0,036 0,029 0,024	300 570 670 840 925 1200 2000	1,96 1,55 1,40 1,30	1,59 1,34 1,24 1,00 0,98 0,87 0,63

Показатель степени в эконометрической зависимости медленно падает с ростом мощности (от 0,52 для 200 МВт до 0,42 для 2500 МВт). Из данных по ЗП (для небольших и средних ЭС ЗП составляет 150 ММОТ, для крупных – от 500МВт – 200ММОТ) можно определить приближенную зависимость затрат на производство от мощности станции. Т. к. тенденция по ЗП противоположна изменению показателя , то вместе они почти компенсируются и дают приближенно , - минимальный размер оплаты труда. На основе этих данных получаем эмпирическую формулу затрат (без учета экологических платежей, инвестирования в разработку новых технологий и ремонта теплосети)