Завышенные ожидания от цифровизации в системах теплоснабжения

Критерии применимости, эффективность, изменение экономичности систем теплоснабжения



Цифровизация – это внедрение

современных цифровых технологий в

различные сферы жизни и производства

(Википедия)



Цифровые технологии всё шире и глубже входят в нашу жизнь, порой проникая в самые неожиданные производственные процессы. Как и всему новому, передовому цифровым технологиям приходится нелегко прокладывать дорогу себе и в сфере теплоснабжения и, естественно, ожидания от их внедрения часто обрастают мифами, легендами и завышенными ожиданиями, граничащими с искусственным интеллектом. Реальность же от их фактического внедрения гораздо скромнее и прозаичнее.


Познакомившись с рядом статей и интервью ряда специалистов от теплоэнергетики, можно сделать выводы об их ожиданиях от внедрения цифровизации в теплоснабжении РФ:

  1. Повышение эффективности тепловой инфраструктуры;

  2. Уменьшение конечных цен на тепло;

  3. Снижение аварийности в теплоснабжении;

  4. Снижение издержек;

  5. Автоматический контроль и поддержание комфортной температуры для потребителей;

  6. Появление «больших данных» (big data) и разнообразные выгоды, которые можно получить от их обработки и анализа;

  7. Обработка данных учета потребления тепла тысячами (!) многоквартирных домов в городе, которые собираются ежечасно (!!!) в течение года (!) и обрабатываются совместно с данными о температуре воздуха снаружи и внутри (!!!) помещений, расходе воды в сетях (!);

  8. Дистанционный сбор и управление системами теплоснабжения;

  9. Оценка мест и причин наибольших потерь;

  10. Расширение каналов общения с клиентами, использование всей доступной информации о поведении потребителей, повышение уровня собираемости оплаты;

  11. Прогнозирование и предупреждение развития аварийной ситуации;

  12. Создание электронных моделей взаимосвязанных элементов систем теплоснабжения; учитывающих режимы работы источников тепла, конфигурацию теплосетей и графики тепловой нагрузки потребителей;

  13. Снижение доходящих до 40% сверхнормативных потерь, и экономия тем самым от 3% до 15% сжигаемого топлива;

  14. Повышение уровня взаимодействия с покупателями (?), обеспечение прозрачности и эффективности сбора средств с УК и населения, что не только отразится в прибыли конкретных компаний, но позволит остановить быстрый рост долга за коммунальные услуги.


При подведении итогов анализа выясняется, что, в общем, авторы представляют себе реализацию «цифровизации» в виде трех основных направлений им относительно понятных:


1. Создание расширенной клиентской базы для электронного документооборота, массовых рассылок, автоматизированного формирования и отправки счетов на оплату:

  • Цифровизация позволяет дистанционно собирать информацию.

  • Расширение каналов общения с клиентами, повышение уровня собираемости оплаты.

  • Возникновение новых бизнес-моделей, создание востребованных сервисов для «удовлетворения запросов потребителей» и повышение эффективности операционной деятельности за счет применения современных технологий сбора и обработки данных.

  • Сервисы онлайн-подачи заявки на заключение договоров, обмен платежными документами и онлайн-оплаты тепла.

  • Цифровизация взаимодействия с покупателями обеспечит прозрачность и эффективность сбора средств с УК и населения.


2. Разработка электронных моделей систем теплоснабжения для оперативных диспетчерских служб с элементами дистанционного управления:

  • Цифровизация позволяет дистанционно собирать информацию.

  • Открываются новые возможности для управления системами теплоснабжения (имеется ввиду возможность выполнения дистанционных переключений без направления на место переключения персонала).


3. Разработка электронных моделей систем теплоснабжения для выполнения необходимых и фактических расчетов теплового и гидравлического режимов, прогноз надёжности работы участков теплосети и т.д.:

  • Создание цифровых двойников — электронных моделей взаимосвязанных элементов систем теплоснабжения, учитывающих режимы работы источников тепла, конфигурацию теплосетей и графики тепловой нагрузки потребителей.



По всем остальным вопросам – авторы плохо представляют себе или вообще не представляют как теорию управления режимами работы систем теплоснабжения, так и её реальную практику:

  1. Вопросы разработки фактических и нормативных режимов работы, регулировки режимов, нормирования, развития, энергетической эффективности авторами не поднимались вообще.

  2. Не было озвучено также вопросов по резервированию сетей, послеаварийных режимах, защите тепловых сетей от гидравлических ударов, температурных и тепловых режимах и т.д.

  3. Нигде не прозвучало даже вопросов о реальном резерве тепловой экономичности и эффективности работы системы теплоснабжения и путях его реализации.


Большая путаница происходит у авторов из-за отсутствия понимания самого принципа построения режимов отпуска и потребления тепловой энергии в сетевой воде систем теплоснабжения в РФ, доставшихся нам из прошлого времени.


Видимо, никто из них даже не предполагает, что качественным методом регулирования, реализованным в теплоснабжении РФ, предполагается постоянство расхода сетевой воды при изменении температуры сетевой воды в подающем трубопроводе на источнике теплоты в соответствии с требованиями температурного графика в зависимости от температуры наружного воздуха.


Отсюда непонимание того, что циркуляция сетевой воды по дальним контурам системы теплоснабжения может длиться в отопительный период 2-3 часа, а в летний – до 10 и более часов, поэтому получать эти данные посекундно в режиме реального времени по меньшей мере странно.


Естественно, они считают, что снижения температуры сетевой воды при нормальном режиме работы и значительных расходах сетевой воды в доли градуса представительно и достаточно, чтобы определить величину тепловых потерь штатными термометрами по учёту отпуска тепловой энергии. Им даже в голову не приходит, что источником сверхнормативных тепловых потерь через изоляцию и с утечками сетевой воды может являться сама теплоснабжающая компания из-за несоблюдения режимов работы, в частности, завышения температуры сетевой воды в обратном трубопроводе из-за отсутствия наладки режимов теплоснабжения или значительная сверхнормативная подпитка тепловых сетей из-за той же причины.


Таким образом, даже если авторам удастся разработать некую электронную модель, то проанализировать фактические режимы работы, сравнив их с результатами нормативного расчета, им вряд ли удастся.


Ниже представлены результаты сравнительного анализа работы системы теплоснабжения крупного города Европейской части РФ с населением примерно 220 тыс. чел. и платежным оборотом на рынке тепловой энергии примерно в 2,5 млрд руб. по фактическим данным учета отпуска тепла от источника теплоты за отопительный период 2019 – 2020 гг.




Анализ работы системы теплоснабжения крупного города Европейской части РФ



Для понимания происходящего в системе теплоснабжения города поясню, что в 2012 г. в городе завершилась реконструкция ЦТП в системе теплоснабжения в количестве 28 единиц из 31 возможной с установкой автоматики погодного регулирования, необходимых подогревателей, систем передачи информации и т.д. Стоимость капвложений составила 380 млн руб. или примерно $12 млн.


Автоматизация – полная, диспетчер имеет возможность производить переключения со своего компьютера, данные учета фиксируются во всевозможных базах данных.


Область применения данного мероприятия иллюстрирована на Рис. 1 – фактический отпуск тепловой энергии в сетевой воде в систему теплоснабжения – по температуре наружного воздуха от 0 °С до +10 °С, когда включением подмеса на этих ЦТП диспетчер пытается снизить отпуск тепла потребителям, начисляя при этом бесприборникам платежи по нормативу при средней температуре наружного воздуха за отопительный период – минус 4,7 °С. Такая вот экономия в понимании ТСО.


Рис. 1.


Обусловлен данный процесс наличием спрямления на горячее водоснабжение в температурном графике данной системы (Рис. 2), которое приводит к организованному перетопу при температурах наружного воздуха от 0 °С до +10°С.


Рис. 2.


При температурах наружного воздуха ниже минус 18 °С работа данных АИТП на модернизированных ЦТП невозможна из-за срезки температурного графика, при температурах наружного воздуха ниже от минус 1 °С до минус 18 °С АИТП на модернизированных ЦТП не работают, так как в этом нет необходимости – система работает по графику качественного регулирования с обеспечением необходимой температуры внутри помещений.


Таким образом, время работы АИТП на модернизированных ЦТП – около 2000 часов отопительного периода из 5200 часов, если учитывать теплые зимы последних лет.


Итак, к чему пришла данная система по факту рассмотрения реальных показателей её фактической работы на основании фактических данных учета отпуска тепла от источника теплоты за отопительный период 2019 – 2020 гг. и без учёта «собираемости платежей» и «анализа big data»?


Анализ Рис. 2 показывает, что при температурах наружного воздуха ниже минус 18 °С теплоснабжающая компания не в состоянии выполнять свои договорные обязательства по поддержанию необходимой температуры сетевой воды в подающем трубопроводе, что и подтверждается Рис. 1. И это при том, что расчетной (нормальной!) температурой наружного воздуха для этой климатической зоны является минус 31 °С!!! А что будет, если температура снизится хотя бы до минус 27 °С? После исчерпания аккумулирующей способности зданий (они ведь не зря проектировались именно для этой зоны) примерно через 3 суток теплосеть заморозит город.



Цифровизация и надёжность


Анализ Рис. 2 показывает, что во всем диапазоне температур наружного воздуха теплоснабжающая компания не в состоянии обеспечивать необходимые гидравлические режимы работы системы теплоснабжения и не занимается этой работой, что приводит к значительному завышению температуры сетевой воды в обратном трубопроводе, что приводит к значительному росту тепловых потерь через изоляцию обратных трубопроводов.



Цифровизация и режимы, точность учёта ещё больше и ещё точнее


Анализ Рис.3 показывает, что во всем диапазоне температур наружного воздуха теплоснабжающая компания не в состоянии обеспечивать необходимые гидравлические режимы работы системы теплоснабжения и не занимается этой работой, что приводит к перерасходам электроэнергии при перекачке сетевой воды примерно на 25 % от нормативной величины – примерно 1000 т/ч, каждый час! Насосами двух подъёмов на источнике теплоты! Да ещё раскачивая гидравлические режимы в системе теплоснабжения при температурах наружного воздуха ниже от 0 °С до + 10 °С, превращая не ими запроектированную и созданную систему теплоснабжения качественного регулирования в жалкое подобие западно-европейской, а она не для этого была создана!


Рис. 3.



Цифровизация и экономичность


Анализ Рис.4 показывает, что при температурах наружного воздуха от минус 1°С до +10 °С (то есть, как раз во время работы ЦТП с погодозависимой автоматикой) подпитка тепловой сети достигает максимальных значений, 2 – 3 и 4-х кратно превосходящих максимально возможный норматив – то есть, при работе ЦТП с погодозависимой автоматикой тепловые сети работают «на слив».


При этом при отключении погодозависимой автоматики на ЦТП подпитка стабилизируется уже при температурах наружного воздуха от минус 3 °С и ниже.

Рис. 4.



А может быть нужно применять соответствующее оборудование для действующих тепловых сетей РФ и их предназначения, не увлекаясь излишними учётами и погодозависимым регулированием в больших системах?




Выводы: цифровизация и эффективность



При эксплуатации рассмотренной системы теплоснабжения наряду с невозможностью обеспечения необходимого уровня надёжности теплоснабжения, отсутствием резервирования, невозможностью поддержания расчетных гидравлических режимов и т.д., а также применением на ЦТП автоматики погодного регулирования вместо мероприятий по наладке системы теплоснабжения по ОСТ 36-68-82 «Тепловые сети. Наладка систем централизованного теплоснабжения» наносится материальный ущерб в размере 80 – 90 млн руб. за отопительный период, если считать по стоимости отпуска тепловой энергии от источника теплоты, а не от стоимости продажи её потребителям – при расчетах от цены для потребителей – это просто звёздный космос!


То есть, установив на ЦТП погодозависимую автоматику за 850 млн руб. в ценах 2020 г. реализаторы ежегодно генерируют для своей компании экономический ущерб в размере 80 – 90 млн руб.! Показатели работы системы теплоснабжения после реализации данного проекта значительно ухудшились. Дошло уже до того, что в городе остановлено подключение к тепловой сети новых потребителей – расходы сетевой воды в неотрегулированной сети не позволяют этого сделать – не хватает располагаемых напоров у конечных потребителей.


Как же выходит из положения теплоснабжающая организация, режимы работы системы теплоснабжения которой генерируют 3,5 – 5 % убытка от её оборота прямо на ровном месте? Да также, как и все остальные подобные компании при отсутствии технического контроля за их деятельностью – увеличивают на бумаге величину тепловых потерь вплоть до полного искажения паспортной документации (например, в паспорте трубопровод 400 мм – пишут 700 мм, никто же не проверит, а потери – больше), заменяют годы проектирования изоляции трубопроводов на более старые (например, нормативы потерь трубопроводов до 1989 г. в 2,5 раза больше, чем после 2003 г. и т.д.), выдумывают разные фантастические мероприятия для инвестиционных программ – и не выполняют их под любым предлогом, занижают реальную величину полезного отпуска – уловки широко известны. И всё это – в тариф, в тариф, в тариф… Технический контроль за формированием тарифа практически отсутствует.


Поэтому и бегут потребители от таких тепловых сетей – тарифы растут – качество и надёжность снижаются. Благо, газификация страны позволяет это сделать.


Если не будет налажен технический и финансовый контроль за деятельностью теплоснабжающих организаций, скоро наши города будут отброшены по экологической обстановке в начало 20 века – угарный газ и оксиды азота при сжигании даже газообразного топлива в кварталах плотной жилой застройки и при отсутствии дымовых труб необходимой высоты никто ещё не отменял.



Зубанов Александр – директор ООО «Ивтеплоналадка», г. Иваново.

Просмотров: 249Комментариев: 0

Недавние посты

Смотреть все