В Об’єднаній енергосистемі України на сьогодні встановлено 84 вугільних та газомазутних енергоблоків ТЕС потужністю від 100 до 800 Мвт, введених в експлуатацію в далеких 60-70 роках минулого століття. В 2017 р. в різні періоди для виробництва електроенергії були задіяні від 15 (17.8% від кількості встановлених) до 45 (53%) енергоблоків.Незатребуваними в ОЕС залишалось приблизно 50-60% від кількості встановлених енергоблоків.
Яка їхня подальша доля - ясності сьогодні ні в кого немає. В той же час, ефективність роботи теплових електростанцій в Україні напряму залежить від питомих витрат умовного палива на виробництво однієї кіловат-години електроенергії. І цей показник сьогодні набув тенденцію до зростання на більшості електростанцій. Спробуємо розібратися на сторінках «Енергобізнесу» чому, які основні фактори вливають на питомі витрати палива і чи можна ними усвідомлено управляти? Не секрет, що показник питомих витрат є складовою ціни на електроенергію.
На сьогодні незаперечним є той факт, що обладнання теплових вугільних електростанцій набуло статусу "ретро". Однак вони мають залишатися в роботі ще певний час (щонайменше на найближчих 15-20 років) оскільки беззаперечної альтернативи по відмові від енергетичного вугілля в Україні на цей період ще не знайдено. Адже на впровадження сучасних новітніх технологій треба дуже багато "довготермінових" грошей. Коштів від поточної діяльності недостатньо, залучення зовнішніх та внутрішніх інвестицій поки унеможливлено – на ринку електроенергії відсутні будь-які стимули та гарантії. Обладнання ТЕС продовжує невідворотно зношуватися і його експлуатація стає все більш дорогою.
Суттєве зменшення обсягу виробництва електроенергії, починаючи з 2014 року, кардинальна зміна структури та джерел постачання вугілля та стрижнева зміна вимог до вугільних енергоблоків в покритті добового графіка навантаження ОЕС в бік маневрування та резервування - стало для ТЕС новим викликом сучасності та об’єктивно і додатково погіршило економічність ТЕС.
Мовою цифр
В останні роки енергетичної історії України, а саме починаючи з буремного 2014 року, кількість вугілля на виробництво одиниці електроенергії на більшості ТЕС почали зростати. Завжди вважалось, що найгіршу економічність в Україні мають блоки на докритичних параметрах пари, які використовували вугілля марки АШ (наприклад, блоки 150 МВт Придніпровської ТЕС (ДТЕК) та блоки 200 МВт Зміївської ТЕС (Центренерго)). Однак за результатами 2017 року "лідерство" перейшло до відносно економічних блоків Трипільської ТЕС (Центренерго), які працюють на закритичних параметрах пари. Приріст питомих витрат палива склав на 56 гуп/кВт/г у порівнянні з 2013 р. Ці показники потребують роз’яснення, чому так сталося і як упередити подальше падіння економічності та надійності роботи ТЕС.
Всього ж зростання витрат відбулося на десяти українських ТЕС з дванадцяти і тільки на двох електростанціях відбулося зниження питомих витрат палива для виробництва однєї кіловатгодини електроенергії - це блоки 300 МВт Запорізької ТЕС (ДТЕК) та блок 800 МВт Слов’янської ТЕС (Донбасенерго).
Тенденції за періодами
Для загального розуміння та порівняння, "а що було раніше" ми обрали 2006 р., коли робота ринку електричної енергії була відносно стабілізована.
Так виглядає динаміка питомих витрат палива по вугільним ТЕС України в діапазоні від мінімального до максимального значення, а також середньозваженої величини, в грамах умовного палива на виробництво/відпуск однієї кіловат-години електроенергії за період 2006- 2017 рр:
Отже, тенденція змін економічності ТЕС складається з двох характерних періодів:
2006-2013 рр. – умовно стабільний період, коли на ринку електроенергії була відновлена майже 100% оплата електроенергії виробникам та розпочалося кероване зниження/погашення накопиченої раніше заборгованості. В цей же період проведена масштабна реконструкція енергоблоків 200-800 МВт з ціллю підвищення потужності, економічності та подовження терміну експлуатації. Ці фактори разом з зростанням попиту на електроенергію стали визначальними в зниженні витрат палива.
2014-2017 рр. – період, коли відбулися тектонічні зміни в умовах та режимі роботи теплових електростанції України в результаті анексії Криму та бойових дій на сході України. Такі непередбачувані фактори як виникнення дефіциту вугілля марки АШ, зменшення обсягу виробництва електроенергії електростанціями на 43%, зміна структури вугілля на користь вугілля газових марок, виключення з ринку електроенергії України неконтрольованих територій, припинення постачання електроенергії в Крим кардинально змінили режим роботи теплових електростанції та погіршили їх економічність.
В цей же період розпочався новий етап виведення грошей з ринку та нарощування заборгованості за електроенергію перед виробниками.
В цей же період НКРЕКП повністю зупинила вже розпочаті та будь-які нові інвестиційні проекти для ТЕС для підтримання належної надійності та економічності. Середньорічний обсяг інвестиційних коштів в модернізацію обладнання ТЕС знизився.. Немає ніяких сумнівів, що це також додатково негативно вплинуло на технічний стан обладнання.
Є й позитивні новини. На всіх електростанціях України всі можливі режими роботи енергоблоків - від самих неефективних до оптимальних досліджені та затверджені у вигляді нормативних характеристик. Характеристики дозволяють з точністю до десятих одиниць визначити причини, чому змінюються витрати палива. Чинників насправді дуже багато, вони можуть впливати навіть діаметрально протилежно, але самими вагомими є наступні.
Рейтинг факторів
1. Показник середньої завантаженості станції в МВт - на першій позиції рейтингу впливових факторів.
Якщо блоки працюють на повну потужність, середнє значення споживання вугілля на кіловат-годину, буде суттєво нижчим, ніж коли блоки розвантажені. Наприклад, на 40-50% за умовами диспетчеризації для забезпечення надійності системи, або навіть зупинені в холодний резерв. Яскравий приклад - вже згадувана Трипільська ТЕС, питомі витрати на якій зросли у 2017 році на 56 гуп/кВт/г, або на 13, 5% у порівнянні з базовим 2013 роком. Основна причина – зменшення середнього завантаження турбіни з величини приблизно 228 МВт у 2013 році до 140 МВт у 2017році. Негативний вплив зменшення навантаження був підсилений самим не економічним із можливих режимів – переходом на роботу в однокорпусномі режим роботи, який дає неминуче зростання відповідно до нормативних характеристик орієнтовно до 60 гуп/кВт/г, що повністю кореспондується з фактичними показниками.
2. Другий фактор – це використання енергоблоків ТЕС для покриття добових та сезонник піків навантаження в енергосистемі.
Простіше кажучи, коли блоки включаються лише на пікові години, а потім знову виключаються в резерв. До 2013 р. цю невдячну, але відносно добре оплачувану роботу, виконували блоки 150-200 МВт, спроектовані для роботи на докритичних параметрах пари та технологічно пристосованих для таких режимів. Але вже з 2014 року, у зв’язку із зміною конфігурації електричної мережі, виділення Луганської ТЕС в острівний режим роботи, до цього процесу вимушено були долучені однокорпусні блоки 300 МВт Запорізької, Вуглегірської та Ладижинської ТЕС, які проектувалися тільки для роботи в базових режимах. Кількість планових пусків/зупинок у 2017 році по цим станціям у порівнянні з 2013 роком зросла на 60%, у тому числі по Вуглегірській ТЕС майже у 6 разів та склало 109 циклів "вкл-викл". Маневрові потужності Трипілля також залучались до регулювання пікового споживання на енергоринку.
Кожен такий "маневр" - це додаткове споживання пального і додаткові 2-3 г/кВт/г зростання питомих витрат.
3. Третій суттєвий фактор – погода, вірніше температура.
Підвищення температури повітря покращує на ККД котлоагрегата, а підвищення температури охолоджувальної води конденсатора турбіни, навпаки, знижує ККД турбіни. Але перемагає, як правило, вода і настанням жарких днів і зростанням температури води в водоймищах питомі витрати при рівних інших умовах влітку можуть зростати на 10 і більше г/кВт/г.
4. І наостанок, фактор, який важко назвати об’єктивним – простій енергоблоків через відсутність вугілля, під час якого теж треба підтримувати їхню життєздатність – в середньому можуть дати до + 5-6 г/кВт/г приросту.
5. Такі фактори, як якість та вид палива, теплофікаційний режим, рівень експлуатації, кількість аварійних зупинок теж впливають на економічність енергоблоків. Як відомо, в другій половині 2017 року були переведені на газове вугілля замість АШ - 2 блоки потужністю по 200 МВт кожний на Зміївській ТЕС, два блоки по 150 МВт на Придніпровській ТЕС, один блок 300 МВт на Трипільскій ТЕС, що теоретично має підвищити економічність. Але дотепер питання "на скільки", залишається відкритим.
Звичайно приведений аналіз є достатньо загальним і неповним. Однак вже стає зрозумілим, що наразі українська енергетична система зазнає суттєвих змін, а значить варто знати причини цих змін та враховувати при прийнятті рішень для ліквідації негативних наслідків. Всі аналітичні інструменти для цього у енергетиків є.
