Проблемы замещения тепловой мощности ядерных реакторов ФГУП «Сибирский химический комбинат» в схеме централизованного теплоснабжения г. Томска и г. Северска к 2008 году
председатель комитета по энергетическому комплексу и энергосбережению Администрации Томской области
В утвержденной распоряжением Правительства РФ от 01.01.2001 «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» первым из основных государственных приоритетов в области развития ТЭК является полное и надежное обеспечение населения и экономики энергоресурсами по доступным и вместе с тем стимулирующим энергосбережение ценам, снижение рисков и недопущения развития кризисных ситуаций в энергообеспечении. Этот приоритет составляет базу обеспечения энергетической безопасности страны. Для обеспечения энергетической безопасности и решения первоочередных проблем предполагается осуществить модернизацию устаревшей морально и изношенной физически технологической базы ТЭК.
Суровые климатические условия в Томской области предопределяют теплоснабжение как наиболее важный сектор ТЭК для обеспечения энергетической безопасности региона. Теплоснабжение – это важнейший приоритет региональной энергетической политики органов власти Томской области.
Стратегическими целями теплоснабжения являются:
надежное снабжение теплом предприятий и населения;
повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития отрасли на базе инновационных технологий;
максимально эффективное использование возможностей когенерации.
Поскольку теплоснабжение имеет большое социальное значение, повышение его надежности, качества и экономичности является важнейшей задачей. Любые сбои в обеспечении населения и других потребителей теплом негативным образом воздействуют на хозяйственно-экономический комплекс региона и приводят к социальной напряженности.
В соответствии с энергетической стратегией Томской области на период до 2020 года одной из основных задач развития ТЭК является поиск решений по совершенствованию систем централизованного теплоснабжения г. Томска и улучшение эксплуатационных показателей существующих угольных котельных.
Теплоснабжение г. Томска осуществляется несколькими источниками:
Томской ГРЭС-2, установленной тепловой мощностью 755 Гкал/ч (в т. ч. 608 Гкал/ч отпуск тепла из отборов турбин).
ТЭЦ-3, тепловой мощностью 310 Гкал/ч (турбина ПТ-140-130).
Паровой водогрейной котельной (ПВК) тепловой мощностью 470 Гкал/ч (4 котла Е-160-24), расположенной на площадке ТЭЦ-3.
Комплекса дальнего теплоснабжения на базе тепла атомных реакторов СХК, располагаемой тепловой мощностью 760 Гкал/ч (250 Гкал/ч тепловой мощности выдается в г. Томск), и пиковой резервной котельной (ПРК) установленной тепловой мощностью 740 Гкал/ч (3 котла ПТВМ-180 и 2 котла ПТВМ-100). Однако рабочая мощность ПРК (630 Гкал/ч) рассчитана на работу только в период низких температур наружного воздуха (не более 220 часов в год) для подогрева горячей воды, получаемой от реакторов СХК. Отсюда следует, что располагаемая мощность ПРК составляет 340 Гкал/ч.
Электробойлерной на базе ТЭЦ-1, тепловой мощностью 20 Гкал/ч (в последние годы не использовалась).
Промышленных и отопительных котельных (120 шт.) различной мощности. Суммарная мощность небольших промышленных котельных (55 шт.) составляет 400 Гкал/ч, прежде всего это котельные ТНХК, комбината резиновой обуви, лесопромышленного комплекса, инструментального завода, электролампового, завода подшипников и других предприятий различных ведомств. Кроме того, на отопительных котельных (30 шт.) МП «Томсктеплосеть» работает порядка 60 котлов общей производительностью 35 Гкал/ч.
Диаграмма 1. Баланс установленной теплофикационной мощности источников теплоснабжения г. Томска
Особенностью системы централизованного теплоснабжения г. Томска, созданной на базе крупных источников энергии ОАО «Томскэнерго» и объединенных комплексом дальнего теплоснабжения с СХК, является то, что технологическая основа системы теплоснабжения не позволяет разделить ее на самостоятельные системы, действующие изолированно друг от друга. Система централизованного теплоснабжения имеет высокую надежность: создан резерв мощности источников и схема магистральны тепловых и газопроводных сетей имеет форму кольца. Выход из строя одного из источников или авария в системе передачи и распределении тепловой энергии и подачи газа могут быть оперативно локализованы без значительного отклонения от договорных обязательств перед потребителем.
Оценочно принято, что данная схема теплоснабжения не должна значительно расширяться сверх сложившихся границ централизованного теплоснабжения. При этом удельный вес нагрузок отопления, подключенных к тепловым сетям АО «Томскэнерго», не будет превышать 70 %, а с учетом нагрузок Северного промузла централизация города достигнет 80 %.
По Соглашению между Правительством РФ и Правительством США от 23.06.94 (Гор-Черномырдин) ядерные реакторы СХК выводятся из эксплуатации, а работа комплекса дальнего теплоснабжения г. Томска должна быть скорректирована на работу с ТЭЦ-3 и сетью централизованного теплоснабжения.
Прекращение поступления тепла от ядерных реакторов в 2008 году может привести к росту дефицита тепла, так как из централизованного теплоснабжения выходит источник, нагрузка которого должна быть распределена. Снижается энергобезопасность теплоснабжения г. Томска: ТЭЦ-3 имеет всего одну магистраль ТМ-12 для выдачи тепловой энергии на ТРУ ПРК, а полная рабочая мощность может быть выдана в аварийном режиме только через перемычку между ТМ-12 и магистралями комплекса дальнего теплоснабжения. В период низких температур данное решение может вызвать многократные порывы трасс комплекса дальнего теплоснабжения из-за большого износа (срок службы магистралей превысил 20 лет).
Проанализируем варианты подготовки систем теплоснабжения г. Томска и г. Северска к прекращению передачи тепловой энергии от ядерных реакторов СХК к 2008 году с учетом имеющихся ресурсов. Для этого будем оперировать не установленной (проектной) мощностью источников, а располагаемой (фактической).
Как уже говорилось выше, СХК имеет две электростанции с располагаемой теплофикационной мощностью:
ТЭЦ СХК — 495 Гкал/ч;
АЭС СХК — 760 Гкал/ч (430 Гкал/ч теплофикационной мощности выдается в г. Северск и на СХК, 330 Гкал/ч (250 Гкал/ч с учетом потерь) передается через комплекс дальнего теплоснабжения в г. Томск).
Суммарная теплофикационная мощность ТЭЦ и АЭС, используемая в системе централизованного теплоснабжения потребителей г. Северска и СХК, составляет 925 Гкал/ч.
В связи с тем, что установленные мощности ТЭЦ СХК (1100 Гкал/ч) находятся в чрезвычайно изношенном состоянии, в г. Северске имеется дефицит тепловой энергии при пиковых нагрузках в размере 330 Гкал/ч.
имеет в своем составе две электростанции и одну пиковую резервную котельную (ПРК) с располагаемой теплофикационной мощностью:
ТЭЦ-3 — 780 Гкал/ч с учетом ПВК (440 Гкал/ч теплофикационной мощности выдается в г. Томск по ТМ-12, для выдачи резерва в 340 Гкал/ч необходимо построить тепломагистраль № 13 до ПРК);
ГРЭС-2 —720 Гкал/ч;
ПРК — 340 Гкал/ч.
Диаграмма 2. Баланс располагаемой теплофикационной мощности централизованного теплоснабжения г. Томска
Диаграмма 3. Баланс располагаемой теплофикационной мощности централизованного теплоснабжения г. Северск
Таким образом, суммарная теплофикационная мощность источников, выдаваемая в г. Томск в пике потребления, составляет 1750 Гкал/ч. При этом Администрацией г. Томска отмечается, что потребители тепловой энергии централизованной системы теплоснабжения не испытывают дефицита тепловой энергии.
Анализ заключенных договоров теплоснабжения и отказов в подключении потребителей показывает наличие дефицита тепловой энергии при пиковых нагрузках, который оценивается специалистами в 200-240 Гкал/ч.
Можно предположить, что этот дефицит по своей природе не связан с мощностью источников, а обусловлен состоянием сетей теплоснабжения — большинство потребителей получают в технических условиях на подключение требование провести их перекладку с увеличением диаметра или реконструировать ЦТП. По имеющейся информации экспертная оценки величины дефицита производилась с учетом объема сверхнормативные потерь тепловой энергии при транспортировке и распределении (около 30%) и наличия нерационального расхода тепловой энергии потребителями.
Отсюда следует, что реальный дефицит в системе централизованного теплоснабжения г. Томска возникнет только при выведении из эксплуатации комплекса дальнего теплоснабжения г. Томска, к которому с 1996 года были подключены и потребители г. Северска (из-за износа ТЭЦ СХК). Общий дефицит теплофикационной мощности в городах увеличится на 1020 Гкал/ч:
по г. Томску — (340) + 250 =590 Гкал/ч (ПРК работает только в период пиковых нагрузок);
по г. Северску — 430 Гкал/ч.
В целях преодоления дефицита планируется провести реконструкцию ТЭЦ СХК и довести располагаемую мощность до 1555 Гкал/ч. Это позволит обеспечить собственные тепловые нагрузки и нагрузки потребителей г. Северска в объеме 1255 Гкал/ч с резервом в 300 Гкал/ч (для повышения надежности и подключения перспективных нагрузок). Стоимость реконструкции составляет 226 млн. долл. США, в том числе за счет средств американских инвесторов: 60% от общего объема — 124,9 млн. долл. США. Данные средства позволят СХК ввести новые тепловые мощности на ТЭЦ в объеме 1060 Гкал/ч к 2008 году. СХК сможет временно, сроком на 5-8 лет, резервную тепловую мощность 300 Гкал/ч выдать в г. Томск через комплекс дальнего теплоснабжения.
Диаграмма 4. Перспективный баланс располагаемой теплофикационной мощности в централизованной системе теплоснабжения г. Северска и СХК после реконструкции ТЭЦ СХК
Стоимость капитальных вложений по варианту выдачи теплофикационной мощности от Северской ТЭЦ в г. Томск составляет 70 млн. долл. США (строительство тепломагистрали от Северской ТЭЦ до Бойлера областного центра (БОЦ) – 9 км в двухтрубном исполнении Ду1000, замена тепломагистрали от БОЦ до ПНС ПРК — 18 км в двухтрубном исполнении Ду1000 и реконструкция ПНС).
Данное решение является временным (до появления новых тепловых нагрузок в г. Северске в период до 2013-2016г.) и не обеспечивает надежного и экономически оправданного теплоснабжения потребителей г. Томска в связи с большими потерями при транспортировке и планируемой стоимостью тепла от Северской ТЭЦ (на границе балансового разграничения с в г. Северске), объявленной ФГУП СХК — 430 руб./Гкал.
Рассмотрим возможности покрытия дефицита в г. Томске на основе развития существующей системы централизованного теплоснабжения и рационального сочетания с децентрализованными системами на базе строительства ГТУ ТЭЦ и локальных котельных.
Принимая во внимание технологическую основу системы теплоснабжения г. Томска необходимо принять к рассмотрению следующие варианты:
Создание новых тепловых мощностей на ТЭЦ-3 (строительство блока ПГУ-450Т на газе).
Строительство тепломагистрали ТМ-13 Ду1200 мм от ТЭЦ-3 до ТРУ ПРК для выдачи теплофикационной мощности в г. Томск в объеме 590 Гкал/ч.
Реконструкция ПРК для работы в базисном режиме (установка трех новых котлов теплофикационной мощностью 360 Гкал/ч), так как по оценкам специалистов ПРК не сможет стабильно работать после останова АЭС СХК в связи с большим износом оборудования.
Строительство 4-х ГТУ ТЭЦ суммарной теплофикационной мощностью 360 Гкал/ч.
Перейдем к анализу предложенных вариантов организации замещения возникающего дефицита.
Строительство ПГУ-450Т (340 Гкал/ч) на ТЭЦ-3 с тепломагистралью ТМ-13 для выдачи дополнительной теплофикационной мощности в объеме 680 Гкал/ч. Стоимость реализации варианта - 250 млн. долл. США. Стоимость тепла от ПГУ-450Т составит 158 руб./Гкал. Срок строительства 4 года.
Диаграмма 5. Перспективный баланс замещения теплофикационной мощности в централизованной системе теплоснабжения г. Томска по варианту №1
Данный вариант рекомендован «Концепцией энергетической стратегии Томской области на период до 2020 года» как наиболее эффективный, так как выработка тепловой энергии идет на основе когенерациии и выводится из эксплуатации экономически неэффективное ПРК. Совместно с РАО «ЕЭС России» определен стратегический инвестор «ЮКОС», которое выразило интерес к вложению средств в данный проект после решения вопросов реформирования (выделение генерации). Немаловажен тот факт, что с 2003 года получает газ для своих источников от «ЮКОС».
Строительство тепломагистрали ТМ-13 (для выдачи существующего резерва теплофикационной мощности ТЭЦ-3 в размере 340 Гкал/ч) совместно с реконструкцией ПРК для обеспечения ее работы в базе в режиме котельной. Суммарная замещающая мощность в пиковом режиме составит 680 Гкал/ч. Стоимость варианта - 72 млн. долл. США. Срок строительства 3 года.
Диаграмма 6. Перспективный баланс замещения теплофикационной мощности в централизованной системе теплоснабжения г. Томска по варианту №2
Предложение об организации финансирования строительства ТМ-13 по утвержденному проекту строительства Томской ТЭЦ-3 одобрено межотраслевой рабочей группой созданной при Администрации Томской области, проработано с экспертами Правительства США (фирмой «Вашингтон-групп») и направлено в специальную комиссию при Председателе Правительства РФ. Вариант признан наиболее оптимальным при существующих возможностях привлечения инвестиций. В этом варианте будет иметь резерв мощности только при условии реконструкции ПРК.
Строительство 4-х ГТУ ТЭЦ для переключения существующих тепловых нагрузок потребителей г. Томска от локальных котельных МП «Томсктеплосеть» с низким КПД и подключения перспективных нагрузок. Очевидно, что данный вариант не решает задачи замещения выбывающих мощностей СХК. Стоимость реализации проекта - 40 млн. долл. США (не учтена стоимость газоподводящих сетей и инженерных коммуникаций). Срок строительства 3 года. Работа ГТУ ТЭЦ возможна на основе секционирования (отсечения) части потребителей от централизованной системы теплоснабжения и создания децентрализованной системы — Московский тракт. По данному варианту проведены переговоры с одним из основных инвесторов , определены места установки ГТУ ТЭЦ в г. Томске и рассмотрен порядок переключения потребителей на локальную генерацию.
Дополнительное сокращение потребления тепловой энергии в централизованной системе реализуется через переключение части потребителей от централизованной системы теплоснабжения на эффективные газовые муниципальные и ведомственные котельные, которые имеют избыточные установленные мощности (п. Светлый, п. Сосновый Бор, ).
