3. РЕЙТИНГОВЕ ОЦІНЮВАННЯ РІВНЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ ОБЄКТІВ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

3.1 Правила оцінювання ефективності енерговикористання в підприємствах теплопостачання

• 3.1.1 Математична модель оцінювання рівня ефективності енерговикористання в котельнях підприємства теплопостачання
• 3.1.2 Модель ранжування за допомогою таксономічного показника
• 3.1.3 Модель ранжування за допомогою правила Борда
• 3.1.4 Модель ранжування за допомогою правила Кондорсе
• 3.1.5 Модель ранжування за допомогою правила Копеланда

• 3.2.1 Ранжування котелень по споживанню електроенергії
• 3.2.2 Ранжування котелень по виробництву тепла
• 3.2.3 Ранжування котелень по споживанню палива, ранжування котлів

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ПЕР - паливно-енергетичні ресурси

ТЕЦ - тепло-електроцентралі

ЖКГ - житлово-комунальне господарство

ІТП - індивідуальний тепловий пункт

ЦТП - центральний тепловий пункт

ККД - коефіцієнт корисної дії

ЕВЕР - ефективність використання енергоресурсів

СКТ - система комунального теплопостачання

ВСТУП

Вплив світової фінансово-економічної кризи та інших зовнішніх і внутрішніх чинників виявив нездатність існуючих ринкових і державних механізмів забезпечити ефективне функціонування виробничих систем. Нові умови господарювання, що характеризуються нестачею інвестиційних ресурсів, спонукають до пошуків нових механізмів забезпечення ефективного розвитку систем. Ефективність стає важливим обєктом процесу управління, в якому є необхідною участь не лише керівництва підприємства виробничої системи та його працівників, але й держави, чия функція має полягати в сприянні підприємствам в здійсненні управління ефективністю своєї діяльності.

Особливої гостроти проблема низької ефективності набуває для однієї з найбільш ресурсоємних виробничих систем України - системи теплопостачання.

Відомча розєднаність теплопостачальних підприємств, відсутність централізованих фондів для виконання і реалізації перспективних розробок, невирішеність питань, що відносяться до законодавчо-правового поля та тарифної політики, недостатній професійний рівень обслуговуючого персоналу, відсутність мотивації до економного та екологічно ефективного використання ПЕР призводять до нескінченних кризових явищ в комунальній теплоенергетиці.

Вирішення існуючих проблем комунальної теплоенергетики потребує комплексного підходу на державному рівні для впровадження енергозберігаючих та екологічно ефективних технологій і засобів виробництва, постачання і споживання усіх видів енергоносіїв і енергії, що забезпечить скорочення витрат первинних енергоносіїв, підвищення рівня надання послуг, зменшення собівартості виробленої енергії та екологічного забруднення [1].

Постійна зміна запитів споживачів і прискорений технологічний прогрес вимагають від підприємств даної галузі безперервного і стійкого зростання ефективності діяльності, забезпечення якого можливо лише за умови використання сучасних методів оцінки, аналізу і управління ефективністю підприємства.

Проблема забезпечення ефективності діяльності підприємств виробничих систем завжди була в центрі уваги вітчизняних вчених. Різні її аспекти представлено в роботах Долінського А.А., Кулика М.М., Праховника А.В. та ін.

Практичний досвід успішної роботи вітчизняних підприємств в умовах відсталого розвитку поки недостатній для вироблення власних механізмів підвищення ефективності. Виникає необхідність у формуванні моделі управління ефективністю підприємства на основі вивчення сучасної зарубіжної енерготехнологічної методології і кращих прикладів її практичного використання, тобто застосування методики енергетичного бенчмаркінгу. Зусиллями вітчизняних вчених був створений фундамент сучасної методології управління ефективністю підприємства, дієвість якої підтверджена тисячами успішних практичних прикладів.

Спираючись на фундаментальні дослідження і враховуючи особливості функціонування українських виробничих систем, можна побудувати адекватний механізм управління, спрямований на забезпечення безперервного і стійкого зростання ефективності систем теплопостачання.

Метою даної магістерської роботи є створення передумов для досягнення достовірності управлінських дій спрямованих на підвищення ефективності енерговикористання на обєктах систем теплопостачання за рахунок виявлення кращих стратегій управління енергоефективністю.

Для досягнення мети необхідно розглянути такі задачі:

- провести аналіз рівня енерговикористання в системі теплопостачання в цілому та її обєктів;

- створити систему сукупності показників ефективності енерговикористання, які забезпечують можливість оцінки рівня ефективності енерговикористання структурних елементів та самої системи;

- сформувати механізм ранжування управління енергоефективності, як задачі енергетичного бенчмаркінгу теплопостачального підприємства, що дав би змогу виявити кращі аналоги з точки зору ефективності енерговикористання для створення передумов розроблення стратегій управління ефективності енерговикористання.

Обєкт досліджень - стан ефективності енерговикористання в системі теплопостачання.

Предмет дослідження - показники ефективності енерговикористання системи теплопостачання та її структурних елементів.

Науково-методичну основу дослідження складають методологічні засади енергетичного бенчмаркінгу, що спираються на задачі виявлення кращих характеристик системи; методи ранжування, як засіб енергетичного бенчмаркінгу.

Новизна роботи:

1) Задачу підвищення енергоефективності запропоновано розглядати з позицій енергетичного бенчмаркінгу, який обєднує задачі моніторингу, знаходження кращих і гірших аспектів системи, планування дій до підвищення ефективності енергозбереження та можливості їх застосування.

2) Сформовано сукупність показників енергоефективності, яка враховує технологічні особливості виробництва і забезпечує можливість всебічного опису ефективності енерговикористання структурних елементів і системи теплопостачання в цілому.

3) Запропоновано механізм виявлення кращих зразків енергоефективності, який спирається на методи ранжування і забезпечує достовірність управлінських дій спрямованих на підвищення рівня енергоефективності системи теплопостачання.

Практична цінність - результати магістерської роботи дозволяють визначити рівень енергоефективності обєктів системи теплопостачання з врахуванням споживання різних видів енергоресурсів та виробництва тепла, а також сформувати план дій до покращення енергоефективності системи. Результати дослідження можуть бути корисні фахівцям, які займаються питаннями підвищення енергоефективності в системі теплопостачання, а також енергетикам.

енергоефективність бенчмаркетинг ранжування котельня

1. АНАЛІЗ РІВНЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ EQUATION SECTION (NEXT)

1.1 Проблема енергозбереження в підприємствах системи теплопостачання України

Загальною проблемою енергозбереження в Україні є висока енергоємність продукції, що є наслідком суттєвого технологічного відставання економіки держави від рівня розвинутих країн. На відміну від промислово розвинутих країн, де енергозбереження є елементом економічної та екологічної доцільності, для України - це питання виживання.

У період 1997 - 1999 рр. енергоємність вітчизняної продукції стабілізувалась, а з 2000 року вона істотно зменшилась, причому вперше в історії України зростання виробництва було досягнуто за одночасного скорочення споживання енергетичних ресурсів. Але, починаючи з 2002 року, темпи зниження енергоємності продукції уповільнилися через прогресування погіршення технічного стану обладнання (ступінь фізичного зносу - 65-70 %), що призвело до підвищення питомих витрат паливно-енергетичних ресурсів на виробництво продукції і послуг, у тому числі житлово-комунального.

Одним із визначальних напрямків енергетичної стратегії України є збільшення енергоефективності та енергозбереження. У цій сфері основоположними є два фактори: технічний фактор, що відображає вплив технічного (технологічного) стану устаткування і обладнання на обсяги споживання енергоресурсів при виробництві продукції (послуг); структурний фактор, що відображає вплив структурних змін у державній і галузевій діяльності на обсяги споживання палива та енергії.

На даний час основним важелем зниження енергоємності продукції (послуг) має бути ефективно діюча система державного управління енергетичною сферою, наявність якої дасть змогу, в першу чергу, удосконалити законодавчу і нормативну базу енергопостачання та енергоспоживання, структуру кінцевого споживання енергоресурсів.

До 2030 року прогнозується збільшення випуску продукції у 3 рази, споживання енергоресурсів - тільки на 33,3 %. Стратегічна мета - досягнення до 2030 року світового рівня енергоефективності виробництва. Програма спрямована на вирішення проблеми підвищення ефективності використання та зменшення споживання енергоресурсів житлово-комунальним комплексом, розширення обсягів використання електроенергії для опалення житлових і громадських будинків і споруд, збільшення обсягів і сфери застосування нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії, використання інноваційних технічних, технологічних, організаційних рішень, створення економічно привабливих умов для інвестиційних проектів у сфері житлово-комунального господарства.

Реалізації енергозберігаючого потенціалу галузі сприяє міжнародне співробітництво. З метою залучення інвестиційних коштів була активізована робота Мінжитлокомунгоспу України з міжнародними інституціями та зарубіжними інвесторами.

Сьогодні однією з основних проблем енергозбереження є приведення положень законодавства у відповідність до економічної ситуації в країні, створення умов економічної зацікавленості субєктів господарювання до підвищення ефективності використання енергоресурсів.

На сьогодні вирішальними проблемами енергозбереження житлово-комунального господарства є: законодавча неврегульованість становища ЖКГ як монопольного, відсутність розвинутого приватного сектору надання послуг і впровадження інноваційних технологій, устаткування, обладнання, організаційних форм функціонування галузі; невідповідність інвестиційної політики нагальним потребам галузі; законодавча невпорядкованість економічного механізму стимулювання енергозбереження; недосконала система регулювання сфери житлово-комунальних послуг, зокрема, законодавча неврегульованість форм і методів тарифного регулювання; відсутність комплексної системи впровадження сучасних методів енергоефективних технологій і технічних засобів енергозбереження; недостатня поінформованість населення з питань енергозбереження.

У житлово-комунальному господарстві споживається 44% енергетичних ресурсів або 70 млн. тонн умовного палива (у. п.), що є близько 30% загального споживання палива в Україні.

Рис. 1.1. Споживання палива обєктами ЖКГ в Україні

Витрати на одного мешканця в Україні складають 0,7 - 1,0 т у. п., у Європі цей показник значно менше.

Витрати енергоресурсів на одиницю виготовленої продукції та наданих комунальних послуг більш ніж у 1,5 рази перевищують зарубіжні показники.

Витрати палива на вироблення 1 Гкал тепла в комунальній теплоенергетиці становлять 160 - 180 кг у. п., в розвинутих країнах - 145 - 150 кг у. п.

Перевитрата палива призводить до викидів в атмосферу 45 г/МДж CO₂ замість 26 г/МДж CO₂.

Енергоємність національного продукту в Україні сьогодні становить 0,89 кг у. п./дол. У розвинутих країнах Європи - в середньому у 3 рази менше (зокрема, у Німеччині - 0,26 кг у. п./дол.)

Аналіз втрат теплової енергії і обсягів природного газу у системах централізованого теплопостачання (за даними досліджень робочої групи Мінжитлокомунгоспу України) свідчить, що найбільші втрати природного газу повязані з марно витраченою тепловою енергією у споживача - до 30 %, втраченою при транспортуванні теплової енергії - до 25 %, при виробництві на котельні - до 22 %.

Проблеми комунальної теплоенергетики і напрямки їх вирішення: заміна або реконструкція з використанням утилізаторів теплоти димових газів котлів, використання новітніх пальників, малоефективних котлів з коефіцієнтом корисної дії нижче 80 %; зниження втрат у магістральних та розподільчих теплових мережах методом впровадження сучасних видів теплоізоляції, застосування попередньо ізольованих труб при проведенні заміни та ремонту трубопроводів; впровадження індивідуальних теплових пунктів (ІТП), засобів обліку і приладів регулювання споживання теплової енергії; впровадження когенераційних установок, у тому числі на базі діючих опалювальних котелень; впровадження попереджувальної діагностики (енергетичного обстеження) стану систем теплопостачання у процесі експлуатації.

Для більш ефективного спрямування коштів на технічне переоснащення обєктів теплопостачання обовязковим критерієм відбору обєктів теплоенергетики визначено наявність оптимізованих схем централізованого теплопостачання населених пунктів та планів стратегічного розвитку підприємств комунальної теплоенергетики.

Це надасть можливість більш ефективно використовувати наявні потужності, зменшити втрати на джерелах генерації та в теплових мережах, покращити якість теплопостачання.

Із зазначеного випливає, що наявність застарілих норм споживання теплоносіїв та води, переважна відсутність засобів обліку утруднює визначення реальних енерговитрат галузі.

Орієнтовно галуззю споживається енергоносіїв на 25 % більше, ніж необхідно для задоволення потреб споживачів.

На часі - нагальна необхідність запровадження засобів обліку енерго-ресурсів і загальнодержавної прозорої системи "ресурси - розрахунки".

Житлово-комунальне господарство України має значний потенціал енергозбереження в системах теплопостачання, який необхідно реалізувати на базі системного підходу, на постійній основі з урахуванням помилок і досвіду країн, що активно діють у сфері енергозбереження.

Основна мета енергозбереження - досягнення сучасного технічного, економічного, організаційного рівня житлово-комунального господарства як розвиненої і потужної галузі економіки держави за рахунок системного і комплексного вирішення завдань енергозбереження щодо: підвищення енергоефективності використання енергетичних ресурсів та енергозбереження в житлово-комунальному господарстві; зменшення на постійній основі питомих витрат енергоносіїв при виробництві продукції, робіт і послуг житлово-комунального господарства; створення системи збору інформації в частині оцінки рівня енергоефективності.

В кінцевому рахунку - головною метою є скорочення енергетичних витрат в галузі житлово-комунального господарства України.

Визначення шляхів розвязання проблем енергоефективності в галузі ЖКГ базується на принципах системності, комплексності, технічної та економічної спроможності.

Важливим напрямом енергозбереження є міжнародне співробітництво, використання міжнародного досвіду енергоефективності. З метою залучення інвестиційних коштів на реалізацію заходів з енергозбереження в галузі має бути активізована робота з міжнародними інституціями та зарубіжними інвесторами.

1.2 Аналіз стану та рівня енергоспоживання в теплогосподарствах України

Загалом по Україні в 2013 році [4] експлуатувалось 35402 котельні сумарною потужністю 114033,1 Гкал/год. З них на твердому паливі працювало 9865 котелень, на рідкому паливі - 326, на газу - 24462. Загальна характеристика теплового господарства України [2] зображена на рис. 1.2.

Із 79908 установлених котлів 15644 котли (19,6%) експлуатуються понад 20 років.

У цілому по Україні протяжність теплових мереж у двотрубному обчисленні становить 31314,1 км (за рахунок схем оптимізації централізованого опалення та децентралізації протяжність теплових мереж зменшилася на 1114,7 км (у двотрубному обчисленні) або на 3 %), з них ветхих та аварійних - 5952,6 км (19%).

Рис. 1.2. Загальна характеристика теплового господарства України

У 2013 році переведено на альтернативні види палива 435 котелень, що складає 1,2% від загальної кількості котелень. Загальна кількість котелень, що працюють на альтернативних видах палива - 236 од. у 2013 році.

Загальні обсяги теплопостачання по Україні склали 89 млн. Гкал., у т.ч. населенню - 51,9 млн. Гкал, на комунально-побутові потреби - 20,6 млн. Гкал, на виробничі потреби - 10,3 млн. Гкал, іншому підприємству - 6,2 млн. Гкал. Витрати умовного палива на відпуск теплової енергії у 2013 році становили 15094,7 тис. тонн.

Тенденція зміни виробництва теплової енергії та витрата на власні потреби [2-4]в СКТ по областях України за 2010-2012 роки зображена на рис. 1.3, 1.4.

Рис. 1.3. Тенденція зміни виробництва теплової енергії в СКТ по областях України

Рис. 1.4. Динаміка зміни фактичних витрат теплової енергії котелень СКТ на власні потреби по областях України

Втрати теплової енергії в інженерних мережах за 2013 рік зафіксовано в обсязі 13,2 млн. Гкал, що складає 14,85 % від загальної кількості реалізованої теплової енергії (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Динаміка втрат теплової енергії в СКТ по областях України

У 2013 році по країні було підготовлено [5] до роботи в зимових умовах 2013-2014 років 24474 котельні, які здійснювали теплопостачання житлового фонду та обєктів соціальної сфери, у тому числі 13322 комунальні котельні, було підготовлено 5825 центральних теплових пунктів, заготовлено 43741 тонну вугілля, створено необхідні запаси рідкого палива в обсязі 88873,14 тонн.

За рахунок коштів у обсязі понад 1 млрд.грн. загалом у 2013 році було:

- реконструйовано 677 котелень;

- замінено 1131 котлів;

- капітально відремонтовано 1073 котлів;

- замінено 520 км теплових мереж.

Із зазначених заходів 1808 є енергоощадними проектами, з них:

- 1373 проекти з модернізації та реконструкції обладнання, що експлуатується;

- 435 проектів із заміщення споживання газу альтернативними видами палива, які дозволяють економити газ.

За рахунок проведених заходів споживання природного газу за підсумками опалювального сезону було скорочено на 5%.

Проведення цих заходів також дозволило:

- покращити якість послуг опалення;

- зменшити аварійність та забезпечити надійність роботи;

- скоротити втрати теплоносія під час експлуатації;

- зменшити витрати підприємств ТКЕ на утримання аварійних служб.

Станом на 01.01.2014 року кількість джерел теплової енергії, на які планувалося встановити засоби обліку відпуску теплової енергії становить 6244 од. Вже встановлено 6075 засобів обліку відпуску теплової енергії.

Роботи по оснащенню технологічними приладами обліку відпуску теплової енергії по країні виконані на 97,3% (див. рис. 1.6).

Рис. 1.6. Діаграма технологічного обліку відпуску теплової енергії підприємств комунальної теплоенергетики станом на 27.12.2013 по областях України

Не завершена робота з встановлення приладів обліку в АР Крим (94,8%), у Донецькій (96,9%), Запорізькій (92,6%), Київській (99,2%), Луганській (95,4%), Одеській (67,2%), Сумській (82,5%) областях та у м. Києві (97,6%).

Котли працюють з низьким (70-80%) коефіцієнтом корисної дії. На котлах встановлені застарілі пальникові пристрої і автоматика, що не дає можливості економно використовувати природний газ.

Перевитрата газу на цих котлах досягає 10-30% порівняно з сучасними котлами і приводить до додаткового забруднення атмосфери.

Застаріле обладнання знижує надійність теплопостачання та його якість, внаслідок чого збільшується витрата енергоресурсів - палива (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Діаграма фактичної та нормативної витрати умовного палива підприємствами СКТ за 2012 рік по областях України

Великі втрати тепла обумовлює якість теплотрас через незадовільну теплову ізоляцію трубопроводів та розриви труб з витоками теплоносія.

Більшість теплотрас прокладено в непрохідних залізобетонних каналах з ізоляцією з мінеральної вати, яка часто пошкоджується з різних причин. Теплотраси не всюди захищені від проникнення ґрунтових і інших вод, які замочують застарілу теплоізоляцію, призводять до її пошкодження і, внаслідок, до корозії металу труб і появи свищів і розриву труб з витоком теплоносія.

До перебоїв у гарячому водопостачанні та перевитрат теплової енергії призводить застаріле обладнання центральних теплових пунктів (ЦТП) та дуже повільне оснащення будинків споживачів індивідуальними тепловими пунктами (ІТП). Технічний рівень системи теплопостачання і обладнання через нестачу коштів оновлюється недостатньо, що забезпечує його технічне і моральне старіння та швидку ходу до остаточного руйнування.

Для ДКП "Луцьктепло", як і для більшості теплопостачальних підприємств України, характерним є значні (хоча і близькі до середніх значень по Україні) втрати (витоки та не обліковані витрати) теплоносія; витрати води на технологічні потреби та витрати електроенергії на виробничий процес та освітлення; неоднозначні показники питомих норм (рис. 1.8) та кількості спожитих енергоресурсів на власні потреби котелень.

Рис. 1.8. Діаграма питомої норми на виробництво та відпуск теплової енергії на підприємстві ДКП "Луцьктепло" за 2013 рік

Основними причинами, які обумовлюють завищене електроспоживання, яке веде до підвищення питомої норми на відпуск теплової енергії є: невідповідність котлів та насосів умовам їх роботи; відсутність регулювання витрат протягом доби а також значні витрати енергоресурсів на технологічні потреби, втрати теплової енергії в мережах підприємства (рис. 1.9)внаслідок витоків і аварій, не обліковані витрати теплоносія

Рис 1.9. Діаграма втрат теплової енергії в мережах підприємства ДКП "Луцьктепло" за 2013 рік

Вивчення стану підприємства теплопостачання ДКП "Луцьктепло", показує, що основними засобами розвязання проблеми підвищення рівня енергоефективності слід вважати: заміну старих малоефективних котлів на нові з ККД не нижче 93 %; заміну застарілих пальників на сучасні з автоматизацією процесів згорання природного газу в котлі; встановлення утилізаторів теплоти за котлами тепловою потужністю від 4 МВт і вище (котли типу ТВГ, ДКВР, КВГ, КЕ та ін.); впровадження технології комбінованого виробництва теплової та електричної енергії в котельнях; використання електроопалення; встановлення теплових насосів; заміщення природного газу біопаливом; заміщення природного газу водовугільним паливом; використання сонячної енергії; використання синтез-газу; заміну зношених труб теплових мереж на попередньо ізольовані; встановлення автоматизованих індивідуальних теплових пунктів; впровадження сучасних приладів та систем діагностики на обєктах комунальної теплоенергетики.

1.3 Аналіз існуючих методів ранжування для оцінювання рівня ефективності енерговикористання в системах теплопостачання