олданылан дебиеттер
Азастан Республикасында жылу энергетика салаларыны инновациялы дамуын йымдастыруды экономикалы тетіктері
Аннотация
Маалада азастан Республикасындаы жылу энергетика жйесіні маманданан салалары арастырылан. Сонымен атар Р Статистика Агенттігіні мліметіне негізделген жылумен амтамасыз ету жйесіні 2000-2010 жылдар аралыындаы статистикалы деректері жне 2020 жыла арналан болжамды крсеткіштері келтірілген.
Конденсациялы электр станциясыны жне жылуфикациялы электр станциясыны идеалды бу циклдеріні диаграммаларыны схемасы арылы жылуфикациялы электростанциясыны абсолютті тымдылыы крсетілген жне формулалар арылы жылуфикацияны эффективтілігі отынны экономиясымен тсіндірілген. Дстрлі емес айта жаартылатын энергия кздерін жылу энергетика саласында олдануды артышылытары жне оны жзеге асыру барысындаы кедергілер айтылан.
Ключевые слова: теплоэнергетика, Республика Казахстан, инновация, инновационное развитие, теплофикация, нетрадиционные возобновляемые источники энергии.
Key words:warm energy, the Republic of Kazakhstan, innovation, innovative development, installation of a heating system, the nontraditional renewable energy sources.
Кілт сздер:жылу энергетикасы, азастан Республикасы, инновация, инновациялы даму, жылуфикация, дстрлі емес айта жаартылатын энергия кздері.
азастанны дстрлі энергетикасы келесі екі сектор арылы танымал: жылу энергетика – 90%, гидроэнергетика – 9% [1]. Жылу энергетикасы – энергетиканы абылдау, пайдалану жне трлендіру саласы [2]. Жылу энергетика саласын стратегиялы маызды сала екенін ескерсек, яни оны тиімді жмысыны орнытылыы елді леуметтік-экономикалы тратылыына сер етеді. азастан Республикасында жылу энергиясы 42 ірі орталытан жылумен амтамасыз ету жйесімен, ал алан жылу клемі 30 ірі ауданды азандытар арылы ндіріледі. азастанны отстік ірлерінде жылыту мерзіміні затыы шамамен жылына 3500-4000 саатты райды, сырты ауаны орташа температурасы -2°С. Ал солтстік ірлерде сырты ауаны орташа температурасы -8°С, жылыту мерзіміні затыы шамамен жылына 5000 сааттан асады.
азастанда ЖЭО арылы жылуфикацияны орталытандырылан жйесі жне ауданды, кварталды азандытар, сонымен атар жергілікті й азандытары мен пештері арылы орталытандырылан жылумен амтамасыз ету ке тараан.
азастан Республикасы статистика агенттігіні мліметі бойынша жылумен амтамасыз ету ажеттілігіне (жылыту жне ысты сумен амтамасыз ету) 80 млн. Гкал жылу энергиясы шыындалады. 60%-дан аса жылу ірі алаларда жне ала типтес елді-мекендердегі оамды орталы трын имараттарында жне ндірістік ксіпорындарда ттынылады. Шамамен 30% жылу энергиясыуаты 100 Гкал/са-тан кем емес шаын азандытармен ндіріледі.
азастан Республикасында Б-ны Даму бадарламасыны негізі бойынша, Энергетикалы зерттеу институты арылы азастандаы меншікті жылу ттыну крсеткішіне болжамды баа жргізілді. 2000 жылы крсеткішпен салыстыранда 2010 жылы ндіріс саласынан зге жылды меншікті жылу ттыну адам басына 8,42 Гкал/жыл рап,7,54%-а скен.Ал 2000 жылмен салыстыранда, 2010 жылы жалпы меншікті жылу ттыну адам басына 12,2 Гкал/жылрап, 20,3%-ды рады. 2000-2010 жылдар аралыында р жыл сайыны орташа халыты жалпы жылу ттынуы 1,84%-а скен.
Жылу энергия ндірісі сферасыны уаты суіні тмен дегейін ескерсек, 2003-2011ж.ж. динамикадан болашата р жыл сайыны жылу энергия суіні аралыы згеруі 1,9% болатынын болжауа болады. Нтижесінде 2020 жылы жылу ндірісіні жалпы клемі 116 114,59 мы. Гкал-ны рама. Энергетикалы зерттеу институтыны адам басына шаандаы меншікті жылу ттынуды жалпы есебіне сйкес, 2020 жылы болжамды халы санындаы азастан Республикасы халыны ажеттілігін амтамасыз ететін керекті жылу клемі 240 000 мы. Гкал-ны рауы ажет. Осы себепті жылу энергиясы ндірісін кеейту ажеттілігі туындайды немесе жылумен амтамасыз ету саласында энергия тиімділігін арттыру жне энергия немдеу ажет болып табылады.
2011-2020 жылдары азастан Республикасыны трын-й-коммуналды шаруашылыын модернизациялау мліметі бойынша 2010 жылы азастанда имараттардаы жылу энергиясыны жылды шыымы шаршы метрге шамамен 270 кВт-ты рады, яни еуропалы орташа крсеткіштен шаршы метріне 100-120 кВт-а кп. Экономикалы ынтыматасты жне даму йымы елдерінде жалпы жылу энергиясы ндірісіндегі тарату кезінде жылу жоалуды орташа крсеткіші – 6-7% , Финляндияда – 4%, азастан Республикасында 15-тен 30%-а дейін жетеді. [1].
Трын-й-коммуналды шаруашылыы рылымында жылу тораптары орталытан жылумен амтамасыз ету жйесіні басты элементтері болып табылады.алалардаы магистралды жне осымша жылу тораптарыны анааттанарлысыз кйіні салдарынан жылу энергиясын тасымалдау кезінде жылу энергиясыны жоалуы кптеп кездеседі.
азастандаы бар жылу тораптарынындаы жылу энергиясыны кптеп жоалуына (р трлі баалаулар бойынша 15%-дан 30%-а дейін) бірнеше факторлар сер етеді. Олара мыналар жатады:
- ірі нерксіп ттынушыларыны жоалу салдарынан жылу ттыну клеміні азаюы;
- жылу тораптарыны тмен ткізу абілеті;
- жылумен амтамасыз ету аумаындаы аз меншікті жылу жктемесі;
- желі тсемдеріне ескірген технологияны олдану;
- имаратты тиімсіз жылу оранысы (термоошаулау);
коммерциялы есепке алу позициясына:
- аудан бірлігіндегі жылу шыымын есептеу мен баылау жасауды тиімді дісіні жотыы;
- аудан бірлігіндегі жылытуа жалпы алалы нормативті олдану, йді кіре берісі мен абат санын, имаратты р трлі жылу сатау ммкіндігін ескермеу.
Жоарыда аталандара толытыру ретінде, жылумен амтамасыз ету рдісін есепке ала отырып, келесі проблемаларды атап крсетуге болады:
- жылуды ндіру мен тасымалдауда шыынды азайтуды жасартуа ммкіндік беретін, жылумен амтамасыз ету саласында инвестиция тартуды арттыратын тиімді тарифтік саясатты жотыы;
- жылуды немдеу туралы бар технологиялармен халыты хабарсыз болу жайттары;
- жылуды немдеу саясатына атысты занамалы регламенттерді, жылу энергиясын ттыну клеміне автоматты реттеу механизмдерін енгізу келісімшарттарыны жотыы;
- жылумен амтамасыз етуде энергия аудиті жне энергия менеджменті механизмдерін олдануды толы амтылмауы;
- альтернативті энергия кздерінен жылу алуа жне олда бар негізгі орлара реконструкция жасауа ынталандыруды жотыы.
азіргі тада ел экономикасыны дамуында энергетика саласыны алатын орны ерекше. Энергетика тсінігі жылу жне электр энергияларыны алып ндірісін амтиды. Энергетика саласы дамуыны басты баытына орталытан энергиямен жабдытау жйесі жатады. Осы баыт негізінде халы трмысы мен шаруашылыындаы мселелерді отайлы шешуге болады. Энергетика терминін арастыранда электр энергетикасы жне жылу энергетикасы тсінігін бліп арастыру ажет. Жылу энергетика немесе жылумен амтамасыз ету бір маынаны білдіреді.
Жылумен амтамасыз ету жйесінде жылу энергиясыны кзі болып жылу электр орталытары (ЖЭО), ауданды жне кварталды азандытар жатады. Ттынушылара жылу энергиясы ысты су жне айнатылан су буы трінде жеткізіледі. Трын-й коммуналды секторын жылу энергиясымен амтамасыз ету шін жылу тасымалдаыш орнына су пайдаланылады, ал нерксіптік мекемелерді жабдытау шін айнатылан су буы олданылады. Жылу тасымалдаыш параметрлері жылу энергиясын ттынушыларыны трлеріне байланысты жне ол техникалы-экономикалы есепке негізделеді.
Жылу электр орталытары мен ауданды азандытар арылы орталытан жылумен амтамасыз ету жергілікті жне жеке пештер арылы жылумен амтамасыз етумен салыстыранда, отын шыынын немдеуге, жылу комфортын алыптастыруа, ауа алабын ластауын неудеуге, капиталды жне эксплуатациялы шыындарды азайтуа ммкіндік береді.
Жылу жне электр энергиясын ндіруді екі дісі бар:
Электр энергиясын ндіруге баытталан конденсациялы электр станциясы (КЭС);
Жылу жне электр энергиясын атар ндіруге баытталан аралас жылумен амтамасыз ету – жылуфикация.
Жылуфикация орталытан жылумен амтамасыз етуді жоары формасы. Электр жне жылу энергияларымен эффективті амтамасыз ету жылуфикация рдісімен байланысты. Жылуфикация – ос (параллельді) энергияны, яни электр жне жылу энергияларды деу кезіндегі кп ттынушыларды бір ортада (орталытандырылан) амтамасыз ету.
Жылуфикациядаы энергия кзі – жылу электр орталыы деп аталады. Жылуфикация альтернативті рдіс – жылу жне электр энергияларын блек-блек деу. Бл жадайда электр энергиясы ндірілетін кзі – конденсациялы электр стансация (КЭС) деп аталады. Ал жылу энергиясын деу кзі – ол уаттылыттары ртрлі азандытар. Конденсациялы электр стансацияларыны таы бір трі – мемлекеттік ауданды электр станциясы (МАЭС).
Жылуфикацияда энергиямен рационалды амтамасыз етуді 2 тпкі бастамалары орын алады:
– Бір мезгіл параллельді екі электр жне жылу энергияларын деу.
– Кп ттынушыларды бір ортадан жылумен амтамасыз ету.
Жылуфикацияа шектеу – кп ттынушыларды шоырлануыны ажеттілігі, яни ала ажет, онсыз ммкін емес.
Орталытан жылумен аматамасыз етуді артышылытары:
– Елдегі кп шаын жылу кздері жойылып, бларды орнына уаты жоары жылу кзі салынады. Салыну орыны географиялы нктені стем жел баыттарына байланыстыранда ы шеті, мндай жадайда аланы экономикалы жадайы жасарады. Ауа атмосферасы тазалыы дегейі жоарылайды.
– уатты жылу кздерді отты кеістіктерінде сапасы тмен оттытарды эффективті жауа жадай туады.
– Экономикалы жне тжірибелік іске асыру жаынан уаты жоары жылу кздерде ттіндерді зиянды заттардан тазарту рдісін шаын кздерді тазарту рдісімен салыстыранда ыайлы.
Жылуфикацияны эффективтігі (жылуфикацияны эффективтігін T-S диаграммада длелдеу) конденсациялы электр станциясыны жне жылуфикациялы электр станциясыны идеалды бу циклдерін салыстырумен аныталады.
T – абсолютті температура, К.
S – энтропия, кДж/кг К.
Конденсациялы электр станциясыны жне жылуфикациялы электр станциясыны идеалды бу циклдеріні диаграммаларыны схемасы:
1-схема. А) Конденсациялы электр станциясыны идеалды бу цикліні диаграммасы.
Б) Жылуфикациялы электр станциясыны идеалды бу цикліні диаграммасы.
Тп – жмысты денені жылуды келуіні абсолютті температурасы, К (кельвин).
Т.о – оршаан ортаны абсолютті температурасы, К (кельвин).
Тт – жылумен амтамасыз ету жйеде пайдаланатын турбинадан істен шыан абсолютті бу температурасы, К (кельвин).
Циклге келінген жылу млшері:
qп= Тп S, кДж/кг
S – буды турбинаа кіруіндегі жне шыуындаы энтропия айырымы.
Конденсациялы циклдегі пайда болан жмыс:
Lжк = (Тп – Т.о) S
Жылуфикациялы циклдегі пайда болан жмыс:
Lжж = (Тп – Тт) S
Конденсациялы циклден жылумен амтамасыз етуге блінген энергия (жылу):
qтк = 0
Жылуфикациялы циклден жылумен амтамасыз етуге блінген энергия (жылу):
qтж = Тт S, кДж/кг
КЭС-тегі жмыса арналан меншіктегі жылу млшері:
qмк = (qп – qтк) / Lжк = (Тп S – 0) / (Тп – Т.о) S= Тп / (Тп – Т.о) = 1 / (1 – (Т.о / Тп))
Егер qмк > 1 болса, 1 / (1 – (273/823)) = 1,497
Жылуфикацияда жмысты пайдалы ылу шін (турбинадан) меншікті жылу шыыны:
qмж = (qп – qтж) / Lжж = (Тп S – Тт S) / ((Тп – Тт) S) = 1
qмк > qмж
Жылуфикациялы электр станциясыны ПЭК-і конденсациялы электр станциясымен салыстыранда жоары болуы керек.
Жылуфикацияны абсолютті тымдылыы:
qмк – qмж = 1 / (1 – (Т.о / Тп)) – 1 = (Т.о / Тп) / (1 – (Т.о / Тп)) = 0,497 = 49,7%
Жылуфикацияны эффективтілігі отынны экономия болан крсеткішімен бааланады:
В = Вш – Вт, тонна
В – отын экономиясы.
Вт – жылуфикациядаы бір белгіленген млшердегі электр жне жылу энергияларды ндіруге ажетті отын шыыны, тонна.
Вш – отын шыыны, тонна. Егер жоарыда аталан млшердегі жылу жне электр энергиялары блек-блек азандытарда жне КЭС-та ндіріліп жатса.
Арнайы дебиеттерде екінші отынны жылуын пайдалану коэффициенті арылы жылуфикацияны эффективтігін баалау дісі объективті емес. йткені, коэффициентті лкен сандарын соан сйкес лкен млшердегі экономия жо немесе отынны экономиясы млдем жо.
= (Q + Э) / (ВQжт)
Q – ндірілген жылу млшері.
Э – ндірілген жылу эффективтілігімен белгіленген электр млшері.
В – отын шыыны.
Qжт – отынны жмысты тменгі ызу шыару абілеті.
Формула алымы жылу жне электр энергияларды млшері осындысы. Мндай осу техникалы термодинамиканы бірінші заына айшы келмейді, біра экономикалы трыда осу дрыс емес. йткені электр энергиясын жетілген энергия деп санаймыз, оны деу шін шыын басым. Екіншіден жылу энергияны механикалы турбинаны энергиясына айналдыру шін жылу энергиясыны басым блігі суды кзіне ауыстырылуы керек (конденсатор + градирня).
азіргі заманны КЭС ПК-і 39%-дан аспайды. Ал арапайым орта уатты кмірмен іске осылатын азандытарды ПК-тері 50-55%. Жоары уатты сйы отындаы азандытарды ПК-і 80-85%.
Егер ЖЭО-да электр энергия ндірілуі азайтылып, оны орнына кп млшерде жылу энергиясы ндіріліп жатса, онда коэффициенті бойынша жылуфикацияны эффективтілігі жоарылайды. Біра жалпы мемлекеттік отын энергетикалы балансында отын шыыны едуір жоарылайды, яни отыннан деген экономия жо. йткені, жоары пайдалы сер коэффицииенттегі ЖЭО-да ндірілмеген электр энергиясы ПК-і тмен конденсациялы электр станцияларда ндіріледі. азіргі замандаы ЖЭО ПК-і 75% [3].
Жылу энергетика саласындаы инновациялы жобаларды басты жмыс істеу принципі олда бар энергия кздерін мейлінше тиімді пайдаланып, энергияны немдей отырып, экономикалы пайда табу болып табылады. Кпшілік адамдар ойлайды инновациялы технология бойынша жылу энергетикасы саласында жаадан жылу беретін энергия кзін табу арылы энергетикалы ажеттіліктерді анааттандыруа болады деп. Алайда, бл дрыс пікір емес. Себебі бан мысал ретінде, дстрлі емес айта жаартылатын энергия кздерін айтуа болады. Олара кн энергиясын, жел энергиясын, геотермальды энергияны жатызамыз. Яни кн энергиясын, жел энергиясын, геотермальды энергияларды жаырту арылы ана пайдалы энергия аламыз деген сз. Бір сзбен айтанда олда бар энергияны ттынушылара трлендіріп береміз. Дстрлі емес айта жаартылатын энергия кздерін іске асыру табии ортада экологиялы жаынан те тиімді. Жалпы азастан Республикасыны климатологиялы жадайын ескерсек, аталан жобалар талапа бден сай келеді.
Дстрлі емес айта жаартылатын энергия кздерін жылу энергетика саласында олдануды мынандай артышылытары бар:
– экологиялы жадайы жасы арастырылан;
– табии кен байлытары, кмір, газ, мнай німдеріне туелсіз;
– ірі алалар мен елді-мекендерде жылуэнергиясы тапшылыын ескерсек, орталытан жылумен амтамасыз ету жйесіне имараттарды осылу мселесін шешуге болады;
– объектілерге, яни имараттара жйені орнатып боласын, оны эксплуатациясы те арапайым жне автоматтандырылан. Жылуды реттеуді автоматтандырылан жйесі бар;
– бірнеше жыл ткесін зіні нын айтарып алатын ммкіндігі бар.
Дстрлі емес айта жаартылатын энергия кздерін жылу энергетика саласында олдануды кемшілігіне мыналар жатады [4]:
– инновациялы жобаларды жзеге асыру шін бизнес-жоспарлауды жотыы мен йымдастыру жолына ойылмаандыы;
– жоба ныны ымбат болуы, соны салдарынан ттынушылар жаппай олдана алмауы.
олданылан дебиеттер
1. Ахметжанова С.Б., Тусупбеков М.Б., Строева Г.В., Кысыков А.Б. Проблемы развития системы теплоснабжения и области применения существующих подходов теплосбережения в Республике Казахстан. // Центр научной экономической экспертизы АО «Институт экономических исследований». – Астана, 2011.
2. Трын уй-коммуналды шаруашылыында жиі олданылатын терминдер мен сздерді сздігі. / А.Х. Бижановты жалпы редакторлыымен - Астана . "Трын уй-коммуналды шаруашылыын жаырту мен дамытуды азастанды орталыы" А, 2011 жыл. – 90 бет.
3. Козин В.Е., Левина Т.А., Марков А.П., Пронина А.Б., Слемзин В.А. Теплоснабжениу:Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Высш.школа, 1980. – 480 с.
4. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Учебное пособие / Р.Б. Городов, В.Е. Губин, А.С. Матвеев – 1-ое изд. – Томск: Издат. Томского политехнического университета, 2009. – 294 с.
References
1. Ahmetzhanova S.B., Tusupbekov M.B., Stroeva G.V., Kysykov A.B. Tcentr nauchnoi economicheskoi ekspertizy AO «Institut economicheskih issledovaniyi», Astana, 2011. (in Russ.)
2. Bizhnovtin A.H. zhalpi redactorligimen, Astana k., “Turgin yui- kommunaldik sharuashiliginda zhangirtu men damitudin Kazakstandik ortaligi» AK, 2011, 90 bet. (in Kaz.)
3. Kozin V.E., Levina T.A., Markov A.P., Pronina A.B., Slemzin V.A. M.: Visshaya shkola, 1980, 480 s. (in Russ.)
4. Gorodov R.B., Gubin V.E., Matveev A.S. – 1-oe izd. – Tomsk: Izdat. Tomskogo politechnicheskogo universiteta, 2009. – 294 s. (in Russ.)