О комбинированной выработке тепла и электроэнергии в странах Европейского союза

В.С. Пузаков, журнал «Новости теплоснабжения»

(По материалам Международной ассоциации комбинированной выработки тепла и электроэнергии, централизованного тепло- и холодоснабжения Euroheat & Power)

Обобщенные данные по комбинированной выработке тепла и электроэнергии в странах ЕС

Производство тепловой энергии (ТЭ) в секторе централизованного теплоснабжения (ЦТ). Наибольшее распространение ЦТ получило в Центральных, Восточных и Северных Европейских странах. Условия климата с холодными долгими зимами (с большим числом градусо-суток отопления, >3000), привели к интенсивному развитию ЦТ в жилом секторе. Однако ЦТ также присутствует в южноевропейских странах, особенно в Италии и Франции.

Вступление «новых» государств-членов в Европейский союз в 2004 г. усилило положение ЦТ в странах ЕС. На сегодня годовой оборот средств в ЦТ составляет ~18-19 млрд евро, ЦТ является главной компонентой всего энергетического сектора и играет существенную роль на рынке тепла. Ежегодные продажи ТЭ в странах ЕС составляют 550 млрд кВт.ч (2 млрд ГДж) -10% от общего спроса на тепло.

Около 64 млн чел. получают тепло от систем ЦТ (в рассматриваемых европейских странах), причем доля этого сектора составляет в среднем около 16% городского рынка тепла (относительно населения) [1]. Эта величина равномерно распределяется между «старыми» (7%) и «новыми» (37%) государствами-членами ЕС [1]. Так, например, доля ТЭ от ЦТ составляет 39% от всей вырабатываемой энергии в Латвии и 14% в Чешской республике.

Среди стран с самой высокой выработкой ТЭ для ЦТ можно выделить: Польшу (105 тыс. ГВт/год), Германию (~90 тыс. ГВт/год), а также Швецию и Чешскую республику.

На рис. 1 приведены данные по объему производства тепла в секторе ЦТ и соответствующей доли ЦТ в жилом секторе для рассматриваемых стран (которая меняется от 1% в Великобритании до 70% в Латвии).

О комбинированной выработке тепла и электроэнергии в странах Европейского союза

Говоря о производстве ТЭ для ЦТ (рис. 1), в первую очередь должны быть упомянуты два основных аспекта:

1. По сравнению с 2001 г. в большинстве «старых» государствах-членах ЕС и странах, входящих в Европейскую ассоциацию свободной торговли (ЕАСТ), производство тепла увеличилось. Самые высокие коэффициенты роста, такие как: увеличение продаж тепла на 4-10% (Австрия), числа клиентов (Швеция), рост производства (Норвегия и Исландия), были зарегистрированы там, где увеличение производства тепла для ЦТ происходило главным образом за счет развития новых малых схем ЦТ. В то время как в других рассматриваемых странах увеличение производства ЦТ составило 1-2% в течение того же самого периода.

2. В «новых» государствах-членах ЕС и в странах «кандидатах», после периода значительного застоя, в 2001-2003 гг. появились первые признаки стабилизации, и даже небольшой рост на 1-2% (за исключением Румынии и Болгарии). Но общий спад в производстве ТЭ компенсируется увеличением числа подключаемых потребителей в жилом секторе. Уменьшение производства ТЭ является также результатом энергосбережения, в первую очередь в жилом секторе (т.е. непосредственно у потребителя). Увеличение числа клиентов обусловлено энергетической политикой и инструкциями (техническими нормами), которые недавно были приняты этими странами, сокращением тепловых потерь (остающихся в диапазоне 10-20%) и общим усовершенствованием, посредством модернизации и восстановления схем ЦТ.

Данные рис. 2 отражают общую тенденцию на рынке ЦТ в 2001 г. и 2003 г.

О комбинированной выработке тепла и электроэнергии в странах Европейского союза

Выработка электроэнергии по комбинированному циклу. На рис. 3 представлены данные по доле электроэнергии, вырабатываемой в комбинированном цикле, к общей выработке.

В то время как в рассматриваемых «старых» странах ЕС доля электроэнергии, вырабатываемой в комбинированном цикле, составляет в среднем примерно 10%, в «новых» государствах-членах ЕС и странах «кандидатах» она достигает 18%. Для всех рассмотренных стран полная средневзвешенная доля составляет приблизительно 13%.

Производство тепла при комбинированной выработке для сектора ЦТ. Доля тепла в ЦТ, произведенного в когенерационных установках по комбинированному циклу, среди различных стран изменяется, как это видно из рис. 4. Несмотря на некоторые изменения, различие между «старыми» и «новыми» государствами-членами ЕС и странами «кандидатами» относительно пропорции доли тепла, производимого когенерационными установками, продолжает сохраняться в 2003 г. (по сравнению с 2001 г.).

О комбинированной выработке тепла и электроэнергии в странах Европейского союза

Доля централизованного тепла, произведенного в когенерационных модулях, остается высокой в большинстве рассматриваемых «старых» государствах-членах ЕС (от 64 до 94%) за исключением Швеции. Швеция — отдельный случай, поскольку ее система ЦТ в высокой степени основана на использовании бросового тепла. По сравнению с 2001 г. ситуация не изменилась, и только в отдельных случаях было зарегистрировано небольшое увеличение (приблизительно на 1%), например в Австрии, Германии и Италии (это связано с запуском новых мелкомасштабных когенерационных модулей, а также с развитием новых схем ЦТ). Увеличение происходит главным образом вследствие эффективности проводимой политики, а также схем поддержки комбинированного производства тепла и электроэнергии, существующих в этих странах.

В Центральных и Восточных Европейских (ЦВЕ) странах доля централизованного тепла, произведенного в комбинированном цикле, остается ниже уровня «старых» стран-участниц ЕС и изменяется от 35% (в странах Балтии) до 72% (в Венгрии). В Венгрии зарегистрирован самый высокий рост, благодаря политике и схемам, поддерживающим главным образом развитие мелкомасштабных (газовые двигатели) и когенерационных модулей средних размеров (на длительный период). Данная тенденция может быть отмечена во всех странах, пользующихся выгодами схем поддержки комбинированной выработки тепла и электроэнергии и финансовыми средствами, которые выделяются для модернизации котельных в когенерационные установки (мини-ТЭЦ). В среднем увеличение доли выработки централизованного тепла, произведенного в когенерационных модулях, составляет ~1 -2% за период 2001 -2003 гг.

Доля получения тепла для ЦТ по комбинированному циклу для рассматриваемых стран ЦВЕ — 55%, в «старых» государствах-членах ЕС -70%, а среднее значение для всех вышеупомянутых стран ЕС составляет 62%.

Потенциал получения централизованного тепла по комбинированному циклу в «старых» государствах-членах ЕС главным образом связан с развитием новых схем ЦТ и качественного расширения получения тепла по комбинированному циклу для ЦТ. В то время как в «новых» странах ЕС и странах «кандидатах» существующие схемы ЦТ обеспечивают возможность дальнейшего развития комбинированной выработки для нужд ЦТ и объединения (интегрирования) концепций поставок на местном уровне (мусоросжигающие заводы, использование бросового тепла).

Виды топлива, используемые для получения тепла и электроэнергии по комбинированному циклу

На рис. 5 показана диаграмма, из которой видно — какие виды топлива и какая их доля используется при производстве тепла в секторе ЦТ в рассматриваемых странах Европы.

Тенденции использования этих видов топлива в секторе ЦТ в период 2001-2003 гг. в целом укрепились. Из рис. 6 видно, что в промышленности «старых» стран ЕС использование угля уменьшилось, а потребление природного газа (ПГ) и возобновляемых энергоресурсов немного увеличилось в результате проведения энергетической и экологической политики.

Потребление ПГ главным образом увеличилось в Австрии и Нидерландах, в то время как доля использования возобновляемых энергоресурсов возросла в Австрии, Дании, Финляндии и Швеции.

Результатом проведения политики безопасности энергоснабжения стало то, что уголь и отходы стали в большей степени использоваться в Италии и Германии.

Уголь является главным видом топлива, используемым для получения ТЭ для ЦТ в странах ЦВЕ, со средней долей 50% (31% в «старых» странах ЕС). Эти два вида топлива (газ и уголь) составляют примерно 85% всего топливного сектора в регионе. Доля нефти — 9%. Использование возобновляемых энергоресурсов в производстве тепла для ЦТ возросло с 1,5% в 2001 г. до 5% в 2003 г. (по сравнению с 13% в «старых» государствах-членах ЕС). Энергия отходов (мусорных) и избыточного промышленного тепла в странах ЦВЕ (1%) используется в меньшей степени, чем в «старых» странах ЕС, где ее доля достигает 11 %.

О комбинированной выработке тепла и электроэнергии в странах Европейского союза

Использование ПГ для выработки ТЭ для сектора ЦТ в Хорватии, Чешской республике, Румынии, Венгрии, Эстонии, Латвии увеличилось за период 2001 -2003 гг., главным образом благодаря модернизации схем ЦТ (увеличение эффективности использования), выраженной в переходе от котлов, использующих уголь или нефть, к когенерационным установкам, использующих ПГ. Однако растет беспокойство касательно зависимости от одного газового поставщика (в первую очередь России). В связи с этим в Чешской республике, Эстонии и Литве увеличилось использование возобновляемых источников энергии за период 2001-2003 гг.

В Чешской республике, Германии, Польше и Словакии уголь остается главным видом топлива. В Австрии, Болгарии, Хорватии, Венгрии, Италии, Румынии, также, как и в странах Балтии (исключая Эстонию), ПГ составляет существенную долю (свыше 50%), а доля ПГ в Нидерландах вообще достигает 94%. Что касается использования возобновляемых энергоресурсов, то их доля относительно высока в Дании, Швеции, Финляндии и Балтийских странах (Эстония и Латвия). Италия на энергостанциях в большей степени использует отходы.

Исландия является ведущей страной по использованию геотермальной энергии в производстве тепла для ЦТ (96%), в то время как Норвегия и Швейцария используют в большей степени отходы.

В Корее преобладающими видами топлива (~100%) являются ПГ и нефть.

Обзор законодательных и политических мер

Политика ЕС. Краткий обзор политики ЕС и законодательных инициатив, влияющих непосредственно на сектор теплофикации и ЦТ, представлен ниже.

Директива в поддержку комбинированной выработки тепла и электроэнергии, основанная на полезном спросе на тепло на внутреннем рынке энергии (2004/8/EC). Цель Директивы -обеспечить структуру продвижения когенера-ции и ее проникновение на свободные рынки энергии, преодолевая существующие барьеры.

Также Директива способствует мобилизации неиспользованных потенциалов:

определяет продукцию когенерации (электричество, тепло), а также топливо;

определяет высокоэффективную когенера-цию как когенерацию, обеспечивающую, по крайней мере, 10% энергосбережения по сравнению с раздельной выработкой;

требует от стран ЕС внедрения процедур сертификации для высокоэффективных установок когенерации;

требует от стран ЕС анализировать свои потенциалы применения высокоэффективных установок когенерации;

требует от стран ЕС разработки стратегий для реализации этих потенциалов.

Директива по схеме торговли выбросами парниковых газов в Европейском союзе (2003/87/EC). В январе 2005 г. данная схема начала работать как главная схема торговли выбросами парниковых газов во всем мире, охватывающая множество стран и секторов. Схема основана на Директиве 2003/87/EC, которая вступила в силу 25 октября 2003 г. На основании Директивы по торговле выбросами государства-члены ЕС должны установить ограничения на выбросы энергоемких заводов, выдавая разрешение на эмиссии CO2.

Одной из основных задач в подготовительный период для выдачи разрешения по схеме торговли парниковыми газами в ЕС является разработка национальных планов распределения государствами-членами в течение первого торгового периода 2005-2007 гг.

Директива по энергоэффективности зданий (2002/91/EC). В Директиве (2002/91/EC) по энергоэффективности зданий делается акцент на общий подход к вычислению энергоэффективности строений. Ст. 5 данной Директивы также определяет, что «для новых зданий с общей полезной площадью более 1000 м2, государства-члены ЕС должны гарантировать техническое, экологическое и экономичное выполнение… когенерацию, ЦТ или квартирное отопление и охлаждение… рассмотреть и принять во внимание перед началом строительства».

Национальная политика и законодательная структура. Энергетическая политика всех рассматриваемых стран основана на принципах стойкости развития и безопасности поставок.

Что касается законодательной структуры, то две группы Директив относительно либерализации рынков электричества и газа были отражены в документах (актах) электрического и газового секторов в большинстве «старых» стран ЕС. Условия документов (актов) вводят следующие требования в директивы внутреннего рынка: независимость главных действий; установление национального регулирования; укрепление обязательств коммунального обслуживания.

О комбинированной выработке тепла и электроэнергии в странах Европейского союза

В целом, страны ЦВЕ развили относительно обширную энергетическую законодательную структуру (табл. 1), содержащую энергетический закон, который является основой для секторного законодательства (в частности Эстония и Польша). Эстония заменила Закон об энергетике секторными актами (документами). В Польше наоборот все сектора охвачены одной законодательной частью.

Исландия и Норвегия разработали общие энергетические законы и отразили требования либерализации рынка электричества в Законах об электричестве.

Говоря о законодательной структуре когенерации и ЦТ, то лишь несколько стран охватывают эти сектора с помощью специальных законов.

Дания приняла Закон о ЦТ в 1997 г., в то время как Германия обращается к сектору через непрофильное законодательство. Эстония, Венгрия и Литва развивают Законы о ЦТ и тепле.

О комбинированной выработке тепла и электроэнергии в странах Европейского союза

В странах ЦВЕ, в которых для различных секторов не существует специального законодательства, ЦТ и аспекты энергоэффективности охвачены главным образом законами об энергетике, в то время как когенерация регулируется посредством как энергетического законодательства, так и законами об электричестве.

Реализация политики ЕС — влияние на сектор когенерации и ЦТ. Директива в поддержку комбинированной выработки тепла и электроэнергии. Некоторые страны разработали политические нормы (схемы) для развития модулей когенерации еще до вступления Директивы в силу. В табл. 2 дан обзор по механизмам поддержки когенерации в рассматриваемых странах.

В Австрии политика и схемы поддержки когенерации сосредоточены на выработке электричества (когенерационного). Поддержка определяется для каждой ТЭС и основывается на разности между затратами на когенерацию и доходами, которые зависят от объема вырабатываемой электроэнергии. Станция должна удовлетворять критериям эффективности. Тем не менее, схемы поддержки не учитывают ТЭ, производимую в когенерационных модулях.

В Болгарии определяют минимальные требования к уровню электричества, вырабатываемого в высокоэффективных когенерационных модулях, как доли от общего объема производимой электроэнергии (ЭЭ).

В Венгрии ожидается развитие производства, связанного с когенерацией, в соответствии с требованиями Директивы. Кроме того, преимущества для ТЭ, полученной в комбинированном цикле, будут определены (рассчитаны) в механизме установки цен.

В Латвии ТЭС, объявляя цену на избыточное электричество, должны иметь КПД по топливу более 80%. Цена избыточного электричества утверждается только в том случае, когда ТЭС поставляет, по крайней мере, 75% ТЭ, произведенной в процессе когенерации, в систему ЦТ.

В Литве анализ потенциала когенерации показал, что может быть произведено ~2975 ГВт.ч ЭЭ, что составляет ~26,5% от полной выработки ЭЭ. Дополнительных законов о когенерации принято не было.

В Нидерландах механизм поддержки ТЭ, произведенной в когенерационных установках, основан на сокращении выбросов CO2. Для электричества, произведенного в когенерационных модулях, выпускаются сертификаты. На основании этих сертификатов выплачиваются субсидии поставщикам электроэнергии (владельцам когенерационных станций).

В Польше рассматриваемые схемы поддержки охватывают какТЭ, так и ЭЭ. Что обеспечивает обязанность покупки когенерационного электричества и бонусы для высокоэффективных модулей и приоритет для производства ТЭ по комбинированному циклу.

О комбинированной выработке тепла и электроэнергии в странах Европейского союза

Директива по торговле выбросами. В качестве первого шага в выполнении данной Директивы, национальные планы распределения (НПР) устанавливают ограничения энергетической интенсивности станций, выдавая им разрешения на эмиссию (выбросы) в течение первого периода (до 2007 г.).

Для секторов когенерации и ЦТ критическим фактором стала конкуренция с установками индивидуального отопления, выбросы от которых не учитываются Директивой. НПР должны отразить специфические экологические преимущества когенерации и ЦТ (а также центрального охлаждения — ЦО) по сравнению с раздельным производством. Другим прямым последствием для компаний ЦТ стало то, что, например, если компания решила расширить свою сеть и увеличить производство тепла, подключая новых потребителей, то ввиду того, что возрастают выбросы, растут и производственные затраты на покупку разрешения. Вместе с тем, Ассоциация Euroheat & Power старается активно укрепить в массовом сознании жителей Европы, говоря о сокращении выбросов, что полная прибыль для общества при развитии ЦТ оказывается больше, по сравнению с индивидуальными котельными.

О комбинированной выработке тепла и электроэнергии в странах Европейского союза

Государства-члены ЕС признают особенности сектора когенерации и ЦТ (а также ЦО), в связи с этим они в различной степени предусмотрели специальные положения в своих планах распределения.

Австрия предъявляет более мягкие (заниженные) требования по сокращению выбросов CO2 для станций комбинированной выработки тепла и электроэнергии, по сравнению со станциями, вырабатывающими раздельно тепло и электроэнергию. Предусматривается распределение дополнительных разрешений на основе сравнения производимых в процессе когенерации тепла и электроэнергии (в соответствии с Директивой в поддержку когенерации) с раздельным производством этих продуктов.

Чешская республика устанавливает бонус в размере 1,5 млн т CO2 для станций комбинированной выработки и возможность коррекции CO2 на 1 млн т для установок, которые служат источником тепла для ЦТ.

В Германии распределение в течение первого торгового периода 2005-2007 гг. основано на эмиссии в течение базового периода 2000-2002 гг., умноженной на коэффициент выполнения (97%). Для когенерационных модулей предусмотрены дополнительные разрешения (27 т на каждый ГВт.ч когенерационного электричества).

В Венгрии торговля выбросами CO2 не дает никаких преимуществ комбинированной выработке тепла и электроэнергии.

Швеция пользуется старым проверенным способом. Распределение разрешений станциям, существующим в пределах энергетического сектора в Швеции, основано на эмиссии в течение базового периода 1998-2001 гг., умноженной на 80%. Никакие дополнительные разрешения для расширения не предусматриваются.

Директива об энергоэффективности зданий. В целях выполнения Директивы (начиная с 2006 г.) Комиссия выпустила всеобъемлющий мандат для установления стандартов Европейской комиссии по стандартизации. Один из них непосредственно связан с «качеством систем ЦТ», другой — с «когенерацией».

В Чешской республике требования по энергоэффективности отопления зданий, подготовке горячей воды для хозяйственных нужд и учету ресурсов отражены в законе об энергетике.

Дания сделала обязательным процесс учета энергии для новых домов, подключенных к ЦТ.

В Нидерландах «Стандарт энергетической производительности» для новых зданий устанавливает коэффициент для ЦТ на 10% выше, чем для высокоэффективных котлов, вырабатывающих только тепло.

В Польше проведение работ по энергоэффективности зданий вызвало значительное уменьшение энергопотребления, что заметно отразилось на секторе ЦТ.

В Румынии повышаются требования относительно стандартов изоляции в зданиях.

В Великобритании на основании требований Закона об энергосбережении у конечного потребителя местным властям поручается найти возможность снизить потребление энергии на 20%. С января 2006 г. новое регулирование требует от проектировщиков принятия более жесткого стандарта по изоляции зданий.

(Продолжение следует)

Литература

1. Euroheat & Power «District Heating and Cooling — 2005 edition».

По материалам: www.rosteplo.ru