Себестоимость электрической и тепловой энергии на теплоэлектроцентралях

Структура эксплуатационных расходов на теплоэлектроцентрали не отличается от таковой на конденсационной электростанции, однако определение себестоимости электрической и тепловой энергии на ТЭЦ представляет более трудную задачу ввиду комбинированного характера производства электрической и тепловой энергии. Комбинированный характер производства на ТЭЦ обусловлен тем, что отпуск тепловой энергии промышленным и бытовым потребителям производится с использованием отработанного пара из регулируемых отборов или из противодавления турбин. При этом на перепаде от начальных параметров пара до параметров отбора или противодавления вырабаты­вается электроэнергия. Таким образом, в одном и том же про­изводственном процессе вырабатываются два вида энергии: электрическая и тепловая. Поэтому одним из важных вопросов определения себестоимости энергии па ТЭЦ является разработка экономически обоснованной методики распределения общих затрат, связанных с комплексным использованием топлива и тепла, между электрической и тепловой энергией и исчисление себестоимости 1 кВт∙ч и 1 ГДж.

Вопрос о распределении общих затрат комбинированного производства между отдельными видами продукции имеет актуальное значение не только для ТЭЦ, но и для других отраслей, выпускающих из одного и того же сырья и на том же оборудовании разную продукцию. Существуют различные методы рас­пределения общих затрат. Однако для энергетического производ­ства используемая методика должна учитывать его специфику.

Традиционно в отечественной электроэнергетике применялись термодинамические методы, при которых разнесение затрат в комбинированном производстве электро- и теплоэнергии осуществлялось пропорционально распределению общего расхода топлива на энергию. В частности, используемый длительное время "физический" метод весь эффект от теплофикации относил на счет электрической энергии, односторонне удешевляя ее стоимость по сравнению с электроэнергией, полученной при раздель­ном производстве наКЭС.

В настоящее время действует другой метод, по которому «распределение расхода топлива энергетическими котлами производится пропорционально затратам тепла на выработку электроэнергии и отпуск тепла внешним потребителям при условии их раздельного производства на конкретной электростанции». При этом подходе, наоборот, происходит удешевление тепловой энергии по сравнению с ее производством в котельных.

Конкуренция на рынках электрической и тепловой энергии требует гибкой стратегии ценообразования при комбинированном производстве продукции наТЭЦ. Поэтому необходимо в зависимости от рыночной конъюнктуры в данном районе теплоснабжения применять разные методы распределения косвенных затрат, а не ограничиваться каким-либо регламентированным методом, однозначно удешевляющим тот или иной вид продукции. Тем более что все известные способы условны, имеют свои плюсы и минусы и не могут претендовать на объективность. Поэтому, по мнению авторов, при выборе метода следует ориентироваться на экономические подходы, отвечающие рыночным отношениям. Рассмотрим некоторые из них.

Метод отключения предполагает вычет из общей суммы затрат на производство всех видов продукции затрат на побочные виды, оцениваемые по их себестоимости или по ценам раздельного производства.

Таким образом, прежде всего необходимо определить, какой вид продукции для ТЭЦ основной, а какой − побочный. Себестоимость первого непосредственно зави­сит от себестоимости второго, которая задается как экзогенный показатель.

Метод отключения в электроэнергетике можно проиллюстрировать графически с помощью так называемого треугольника Гинтера (рис. 5.4.1).

Годовые издержки на производство электроэнергии и тепла на ТЭЦ можно представить следующим образом:

(5.4.1)

где S_эи S_q –соответственно себестоимость производства электроэнергии и отпуска тепла от ТЭЦ; Э_выри Q_отп –годовая выработка электроэнергии и годовой отпуск тепла от ТЭЦ.

Условно принимаем, что ТЭЦ работает в чисто конденсационном режиме, т.е. отпуск тепла не производится: Q_отп=0; S_q=0.

Тогда S_э=И_тэц/Э_выр,т.е. все затраты приходятся на выработку электроэнергии.

Противоположная ситуация, когда электроэнергия не производится, а отпуск тепла осуществляется редуцированием острого пара: Э_выр=0; S_э=0:В этом случае S_q= И_тэц/ Q_отп.Значит все затраты относятся на отпуск тепла. Нанеся эти величины на график, получаем предельные значения себестоимости электроэнергии (точка А) и тепла (точка В) (рис.5.4.1). Соединением точек А и В строится треугольник, с помощью которого, задаваясь значениями S_эиS_q, можно определить соответственно S_q либо S_э.

В условиях конкуренции на рынках тепловой и электрической энергии метод отключения позволяет определить. При каких значениях тарифов на тепло и энергию комбинированное производство является конкурентоспособным по сравнению с раздельной схемой (КЭС и районная котельная). Например, если себестоимость электроэнергии на ТЭЦ ниже, чем на КЭС, а себестоимость тепла выше чем в котельной, то, задаваясь значением себестоимости тепла в котельной, можно узнать, будет ли при соответствующем тарифе востребована на рынке электроэнергия ТЭЦ.

Как уже указывалось, при распределении затрат ТЭЦ по данному методу один вид энергии считается основным, другой - побочным, хотя с точки зрения потребителей они равнозначны. Вероятно, в качестве основного будет выбираться тот вид энергии, на рынке которого имеет место наиболее жесткая конкуренция.

Пропорциональный метод распределение общих затрат комбинированного производства можно осуществить пропорционально себестоимости раздельного производства электрической и тепловой энергии. При этом исходят из положения, что экономия затрат в комбинированной схеме с раздельной должна в одинаковой степени относиться к обоим видам энергии. Предполагается равенство полезного отпуска тепла и электроэнергии в комбинированной и раздельной схемах.

В качестве коэффициента распределения кпринимаем долю издержек производства электроэнергии в суммарных затратах по раздельной схеме энергоснабжения:

К= , (5.4.2)

где – издержки производства КЭС; - издержки производства тепла в районной котельной.

Тогда затраты, относимые на ТЭЦ на производство электроэнергии, составят:

=∙, (5.4.3)

где – суммарные издержки на ТЭЦ, причём

< + , (5.4.4)

Затраты на производство теплоэнергии на ТЭЦ определяются следующим образом

= (1- ), (5.4.5)

Разделив соответствующие годовые издержки на выработку электроэнергии и отпуск тепла на ТЭЦ, получим себестоимость каждого вида продукции.

Недостаток данного метода состоит в условности выбора источника электроэнергии и тепла для раздельной схемы энергоснабжения.

По другому методу, применяемому в АО «Мосэнерго», экономия топлива от комбинирования распределяется между электроэнергией и теплоэнергией пропорционально их удельному весу в общем объёме энергопроизводства. Объём производства электроэнергии и тепла () выражается в единых единицах измерения (кВт∙ч) исходя из эквивалента: 1Гкал=1163кВт∙ч.

Тогда удельный вес электроэнергии в общем объёме производства () составит = /

Удельный вес теплоэнергии в общем объёме производства () будет равен

= /, (5.4.6)

Экономия топлива в комбинированном производстве, относимая на производство электроэнергии (), составит

= (- )*, т.у.т/год,

где – годовой расход топлива в раздельной схеме; – то же в комбинированной схеме (ТЭЦ).

Экономия топлива, относимая на производство тепла (), равна

= (- )∙, (5.4.7)

Распределение экономии топлива по данному методу снижает удельный расход топлива и топливную составляющую себестоимости тепла при соответствующем увеличении топливной составляющей себестоимости электроэнергии. В результате тепло, отпускаемое с ТЭЦ, становится конкурентоспособным на рынке этого энергоносителя.

Метод ОРГРЭС.С 1 февраля 1996г. принят новый метод определения стоимостных показателей ТЭЦ, разработанных специалистами ОРГРЭС. Расход топлива на электроэнергию по этому методу вычисляется по следующей формуле:

= , (5.4.8)

где - коэффициент отнесения расхода топлива, сжигаемого в энергетических котлах, на производство электроэнергии. Этот коэффициент определяется зависимостью

= , (5.4.9)

Здесь - расход тепла на производство электроэнергии

= , (5.4.10)

где - расход свежего пара, поступающего на турбоагрегат; -энтальпия свежего пара перед турбиной; - расход пара, поступающего во вторичный (промежуточный) перегреватель; - энтальпия пара в ЦСД (после промперегрева) и на выходе из ЦВД ( до промперегрева); - расход питательной воды; - энтальпия питательной воды; - отпуск тепла из теплофикационных отборов; - увеличение расхода тепла на производство электроэнергии при отсутствии отпуска тепла внешним потребителям из отборов

, (5.4.11)

где - количество тепла, отпущенного внешним потребителям из отборов; и - то же от всех конденсаторов с ухудшенным вакуумом; и - коэффициенты ценности тепла, отпускаемого из каждого отбора и от конденсатора при работе с ухудшенным вакуумом. Коэффициент ценности тепла рассчитываются по зависимости

, (5.4.12)

Здесь и - энтальпия пара перед турбоагрегатом и в каждом из отборов; - повышение энтальпии пара в промежуточном пароперегревателе; - энтальпия пара в конденсаторе при фактической электрической мощности турбоагрегата, но при условии работы его в конденсационном режиме; К - эмпирический коэффициент, зависящий от давления пара перед турбоагрегатом.

 

Давление пара перед турбоагрегатом, МПа	Коэффициент К
До 3,5	0,25
9,0	0,30
13,0	0,40
24,0	0,42

Значение определяется по той же формуле, что и однако, при этом вместо используют значение (энтальпия пара при ухудшенном вакууме в конденсаторе).

При таком подходе количество топлива, приходящегося на производство тепла, составит

, (5.4.13)

При увеличении числителя и знаменателя на одинаковую величину в выражении (5.4.9) возрастает общее значение той доли тепла, которая приходится на производство электроэнергии. Причина использования такого метода заключается в том, что, с одной стороны, всеми признана необходимость увеличения доли затрат, приходящейся на ТЭЦ на производство электроэнергии (и тем самым уменьшения затрат на тепло), а с другой стороны, это должно происходить не так резко, как при применении эксергетического метода. Действительно, если вследствие применения нового метода тариф на электроэнергию повысится слишком резко, это может вызвать напряжение в отношениях энергосистемы с потребителями (которые и при существующих тарифах плохо расплачиваются с системой) и с поставщиками топлива (которые одновременно являются потребителями электроэнергии и крупными кредиторами энергосистемы). Поэтому метод, предложенный ОРГРЭС, принят для использования в качестве переходного от физического метода к более совершенному.

Однако на практике оказалось, что при расчётах по этому методу доля отнесения затрат на электроэнергию в отдельных случаях оказалась даже больше, чем в случае применения эксергетического метода. Одной из причин этого, по - видимому, является чрезвычайная сложность вычислений.

Кроме того, отсутствие научного обоснования использования величины снижает доверие к этому методу. При этом методе ОРГРЭС не даёт ТЭЦ большей свободы при определении стоимостных показателей по сравнению с физическим методом: все затраты оказываются привязанными к жёсткому (условному) разделению расхода топлива в энергетическом котле между производством электроэнергии и тепла. Таким образом, этот метод вызывает определённое сомнение в правомерности его применения для анализа тепловой экономичности ТЭЦ и не облегчает ситуации с ценообразованием на оба вида энергии при их комбинированном производстве.

Физический метод.Комбинированный способ производства электроэнергии и тепла используется в России с 1924 г. В 1990 г. (до резкого спада производства) средняя удельная комбинированная выработка электроэнергии на единицу отработавшего тепла на ТЭЦ Минэнерго СССР составляла 80 кВтч/ГДж. При этом ежегодная экономия условного топлива, подсчитанная как сумма экономии топлива по группам КЭС и ТЭЦ с одинаковыми начальными параметрами, достигала 45 млн т у.т., что в 1990 г. составляло 12 % суммарного расхода топлива на выработку электроэнергии на всех тепловых станциях Минэнерго на органическом топливе.

Наиболее веским аргументом в защиту теплофикации было то обстоятельство, что использование комбинированного способа производства электроэнергии и тепла не только экономит топливные ресурсы, но и значительно удешевляет электроэнергию по сравнению с раздельной схемой. Однако это достигалось благодаря применению физического метода разделения расхода топлива на ТЭЦ между производством электроэнергии и тепла. Лидерство бывшего СССР в области комбинированного производства электроэнергии и тепла в большей степени обеспечивалось использованием именно этого метода.

При физическом методе расчёта для установления стоимостных показателей производства электроэнергии и тепла общий расход топлива (тепла) в комбинированном производстве условно делится на две составляющие: одна пропорциональна отпуску тепла потребителям, другая – остальному количеству тепла, которое относят на производство электроэнергии. Другими словами, всё тепло, которое поступало в паровую турбину с перегретым паром за вычетом тепла регулируемых отборов, отданного на нужды теплоснабжения, относилось на производство электроэнергии. При этом на выработку единицы электроэнергии в раздельном производстве (на конденсационной электростанции) расходуется примерно в 1,5 раза больше тепловой энергии, чем при комбинированном производстве, поэтому очевидно, что при таком разделении расхода тепла (топлива) в последнем случае вся экономия от уменьшения его общего расхода относится к процессу производства электроэнергии.

Эксергетический метод.В конце 80-х годов специалистами ряда организаций для разделения расхода топлива в комбинированном производстве электроэнергии и тепла было предложено использовать метод, который учитывает эксергию (работоспособность) того тепла, которое отдаётся потребителю из теплофикационных отборов ТЭЦ. Метод разработан на основе теории эксергетического анализа систем. По этому методу удельный расход условного топлива на единицу эксергии определяется по зависимости

, (5.4.14)

где – годовой расход условного топлива, т у.т./год; – эксергии электрической и тепловой энергии. Значение вычисляется простым пересчётом единиц измерения, - по формуле, где i – порядковый номер отбора пара определённых параметров; – количество тепла, отбираемого из соответствующего отбора; - эксергетическая функция, определяемая зависимостью

, (5.4.15)

Здесь - температура окружающей среды; - средняя температура преобразующего пара, которая рассчитывается по зависимости

, (5.4.16)

где и – энтальпия и энтропия пара в отборе; и – энтальпия и энтропия конденсата этого пара.

По значениям из зависимости определяются годовые расходы топлива на выработку электроэнергии и тепла . Полученные таким образом соотношения расходов топлива меняются в зависимости от режима, в котором работают турбоагрегаты.

Однако в условиях рыночных отношений, когда цены на топливо, объём эксплуатационных затрат и другие показатели технико–экономической эффективности ТЭЦ не только меняются со временем, но и значительно отличаются по регионам, применения эксергетического метода может привести к таким же искажённым результатам, как и физического. Существенный недостаток эксергетического метода состоит также в том, что расчёт коэффициента разделения расхода топлива между электроэнергией и теплом требует довольно детального контроля режимов, в которых работало оборудование в течение отчётного периода. Громоздкие вычисления, связанные с режимами работы и климатическими колебаниями, делают этот метод неудобным в практическом применении.

1.5. Особенности зарубежных методов разнесения затрат