Энергетика Северного и Центрального Казахстана - Электрификация коммунально-бытового хозяйства

Города.

На территории 999,7 тыс. км² Северного и Центрального Казахстана проживает 6189 тыс. чел., в том числе 3815 городского и 2374 сельского населения [1]. Средняя плотность населения на 1 января 1985 г. составила здесь 6,19 чел. на 1 км². Высокие темпы роста промышленности данного региона, создание крупных территориально-промышленных комплексов обусловили бурный рост городов и городского населения. На 1 января 1986 г. городское население региона составило 61,6% от всей численности населения. Обеспеченность городского населения общей полезной площадью жилищ на одного жителя по региону— 12,8 м² [1].
В 1985 г. благоустройство обобществленного жилищного фонда городов всего Казахстана и исследуемого региона характеризовалось следующими показателями, % к городскому жилищному фонду (по данным Минкомхоза):

Как видно, уровень благоустройства городского жилищного фонда региона выше среднереспубликанских показателей.
Приведем основные показатели развития сферы обслуживания Казахстана и региона республики на 1985 г.:

Динамика развития электрификации коммунально-бытовых нужд (внутриквартирные нужды, уличное освещение, водопровод и канализация, торговля, общественное питание, здравоохранение, городской транспорт и т. д.) по городам Северного и Центрального Казахстана и республике в целом, по данным ЦСУ КазССР, характеризуется следующими показателями, кВт-ч/чел.:

Удельные расходы электроэнергии (кВт-ч/%), отнесенные на одного городского жителя за 1985 г., по данным ЦСУ КазССР, приведены ниже:

Значительная доля (33%) в коммунально-бытовом электропотреблении приходится на внутриквартирные нужды.

При этом удельное внутриквартирное электропотребление в городах исследуемого региона на 12% больше, чем по Казахстану в целом. Это объясняется тем, что в ряде городов региона (Балхаш, Павлодар) квартиры имеют кухни с электроплитами. При этом годовой расход электроэнергии здесь в 2 раза выше, чем в квартирах с газовыми кухонными плитами.
Выборочное обследование энергопотребления жилищ ряда городов Казахстана [2] показало, что объем их годового электропотребления существенно зависит также от крупности города. Так, обеспеченность и спрос семей на электробытовые приборы и годовое потребление электрической энергии жилищ в больших городах в среднем больше, чем в малых. Наибольшую долю в приходной части энергобаланса районов многоэтажной застройки занимают пар и горячая вода — 80—82%, доля газа составляет 11 —13%, электрической энергии — 7% [2]. В приходной части энергобаланса районов одноэтажной застройки значительное место занимают уголь и дрова (более 90%), которые используются в основном на отопление и частично на водонагрев и приготовление пищи. Доля природного и сжиженного газа в энергобалансе городских жилищ, расходуемого в основном на пищеприготовление, не превышает 7%, доля электрической энергии в структуре энергоносителей — 2-3%.
Установлены количественные взаимосвязи между показателями роста энергопотребления и социально-демографическими характеристиками развития городских и сельских семей. Так, например, увеличение численного состава семьи на одного человека вызывает повышение расхода энергии на приготовление пищи в среднем на 0,45 ГДж/год, горячей воды при централизованном теплоснабжении— 2,36, децентрализованном — 0,92. Повышение отапливаемого объема жилищ на 10 м³ приводит к росту расхода энергии при централизованном теплоснабжении городов на 10, децентрализованном — на 13 ГДж/год.
Установленные зависимости отвечают требованиям статистической достоверности и позволяют достаточно строго прогнозировать потребность жилищного сектора городов региона в энергии и топливе по взаимосвязи с основными пропорциями социально-демографического развития городских семей.
По прогнозным расчетам КазНИИЭ, удельный расход на электрификацию бытовых процессов в Северном и Центральном Казахстане на I — III расчетные уровни определяется следующими величинами, кВт-ч/чел.:

Электропотребление в городских жилищах существенно возрастает за счет электрификации пищеприготовления и водонагрева, хотя в значительной степени будут использоваться горячее водоснабжение и пищеприготовление на газе. При этом основным направлением развития горячего водо- и теплоснабжения городов будет обеспечение от ТЭЦ и крупных котельных с высоким коэффициентом использования топливных ресурсов Электрификация водонагрева, по-видимому, найдет применение в районах одноэтажной застройки. Кухонные электроплиты постепенно заменят плиты на сжиженном газе, жидком и твердом топливе, так как они имеют лучшие экономические показатели, способствуют улучшению микроклимата кухни, устраняют возможность пожара и взрывов.
Таким образом, электрификация быта способствует улучшению комфортных условий проживания в жилищах, значительно снижает затраты труда и времени на приготовление пищи, стирку белья, уход за помещением и другие трудоемкие процессы домашнего хозяйства.
Быстрыми темпами будет развиваться в регионе сфера обслуживания. Водопровод и канализация, электрифицированный городской транспорт, предприятия бытового обслуживания, учреждения культуры, образования, здравоохранения и т. п. в городах северного региона потребуют значительного расхода электроэнергии. По прогнозным расчетам КазНИИЭ, удельное электропотребление в сфере обслуживания региона составит на I расчетном уровне 1100—1200, на II — 1300—1500, на III — 1700—2000 кВт-ч/чел., а общий объем расхода электроэнергии в быту и сфере обслуживания городов Северного и Центрального Казахстана на 1 расчетном уровне — 6—7, на II — 8—10, на III— 10—13 млрд. кВт ч.

Село.

Дальнейшая интенсификация сельскохозяйственного производства неразрывно связана с улучшением социально-бытовых условий жизни на селе, что ведет к увеличению расхода различных топливно-энергетических ресурсов. Уже в настоящее время этот сектор села — самый крупный потребитель сортового угля, широкое применение здесь нашли высокосортные виды топлива — сжиженный газ, расширилось использование природного газа, а доля расхода электрической энергии поднялась до 30% от общего ее потребления отраслью. На нужды коммунально-бытового сектора села в регионе в 1985 г. было израсходовано около 5,4 млн. т у. т. и порядка I млрд. кВт-ч электроэнергии.
Энергопотребление жилищно-коммунального хозяйства села имеет специфические особенности, значительно отличающие их от городского. При решении вопросов энергоснабжения данного сектора села эти особенности должны быть учтены. Жилой сектор характеризуется преимущественно одноэтажной застройкой, ведением личного подсобного хозяйства, что обусловливает увеличение удельных затрат топливно-энергетических ресурсов по сравнению с городом, отнесенных на одного сельского жителя или на 1 м жилой площади. Наибольший удельный вес, более 95%, в энергопотреблении приходится на тепловые процессы (отопление, горячее водоснабжение, пищеприготовление и тепловая обработка кормов в личном подсобном хозяйстве). Теплота, необходимая для этих процессов, может быть получена за счет сжигания различных видов топлива, а также преобразованием электрической энергии в тепловую. Для получения теплоты используются теплогенерирующие установки: поселковые котельные небольшой мощности, как правило, обслуживающие как производственную, так и жилищно- коммунальную зоны, индивидуальные установки — отопительные и отопительно-варочные печи, газовые и дровяные колонки, газовые и электрические плиты, электронагревательные установки различных типов и т. д.
Поселковые котельные обеспечивают тепловые процессы отопления и горячего водоснабжения части жилого и большой части общественного сектора. В зоне децентрализованного теплоснабжения процесс отопления обеспечивается за счет использования отопительных, отопительно-варочных и индивидуально-встроенных котлов, а горячее водоснабжение — от нагревательных колонок, газовых плит и отопительно-варочных печей. Для приготовления пищи в жилом секторе в основном используются газовые плиты (85% семей на селе охвачено газом), электроэнергия, зимой они совмещаются с отопительно-варочными печами, а в общественном секторе широкое распространение находят электрические плиты.
Тепловые процессы жилищно-коммунального хозяйства села, большой набор различных типов котельных и теплогенерирующих установок индивидуального пользования с использованием разнообразных энергетических ресурсов предопределяют проведение расчетов по выбору энергоносителей.
Расчеты показывают, что наиболее экономически целесообразным энергоносителем для теплоснабжения сельских потребителей в радиусе 20—40 км от магистрального газопровода является природный газ. Объем его потребления и удаленность поселка от магистрального газопровода определяют зону эффективности — 20 км для мелких и 40 км для крупных поселков. Использование «внепиковой» электроэнергии для горячего водоснабжения жилых и общественных зданий экономически эффективно с точки зрения народнохозяйственных затрат, но в связи с отсутствием льготного тарифа на электроэнергию ночного «провала» в графиках электрических нагрузок энергосистем не нашло широкого применения у сельского населения.
Одним из определяющих факторов улучшения социальных условий жизни на селе является электрификация. Если до недавнего времени (10—15 лет назад) электроэнергия использовалась для освещения жилых и общественных помещений, питания радиоприемников, то в настоящее время у сельского населения достаточное количество холодильников, телевизоров, стиральных машин, утюгов пылесосов, широко внедряются фены, вентиляторы, полотеры, миксеры, швейные машины и т. д. Новые электрифицированные установки, предназначенные для использования в общественном секторе: плиты для приготовления пищи, стиральные машины, автоматы, различные устройства по обработке продуктов, кухонные комбайны и т. д. — увеличивают расход электроэнергии и в этом секторе села. Разработан целый ряд электротепловых установок индивидуального и коллективного пользования — чайники, плиты, самовары, обогреватели различного типа, водонагреватели и т. д.
Расширяется электрификация силовых процессов в личном подсобном хозяйстве сельского населения:электродвигатели не
большой мощности, электронасосы, электродрели, сепараторы, доильные аппараты, соковыжималки, миниплуги и другое электрооборудование. Полная электрификация всех тепловых процессов в жилищно-коммунальном хозяйстве села на рассматриваемую перспективу практически неосуществима из-за огромного расхода электроэнергии.
Проведенные нами расчеты показали, что на одного сельского жителя в жилом секторе потребуется для горячего водоснабжения 1000—1300 кВт-ч электроэнергии, для пищеприготовления 300— 350, а для отопления жилых помещений в северном регионе республики— до 5000—5500 кВт-ч. Для покрытия потребностей в тепле потребуется только в жилом секторе 15—17 млрд. кВт-ч электроэнергии, т. е. расход возрастает в 20—25 раз. Такое увеличение потребления электроэнергии в жилищно-коммунальном хозяйстве приведет не только к коренному изменению всей системы сельского электроснабжения, но и к значительному увеличению генерирующих мощностей в энергосистемах и к изменению структуры этих мощностей. В настоящее время электроэнергия частично используется для горячего водоснабжения и пищеприготовления в жилом и более широко—в общественном секторах. Основными источниками теплоснабжения общественного сектора села для процессов отопления и горячего водоснабжения будут местные котельные, работающие на угле. В настоящее время порядка 10— 12% жилого фонда села осуществляется местными котельными, доля которых может увеличиться до 23—25%. Основным источником отопления здесь останутся индивидуальные теплогенерирующие установки. Электроотопление в жилом секторе практически отсутствует, здесь имеют место переносные электроотопительные приборы небольшой мощности (калориферы, отражатели, плиты и др.).
В нашей стране на протяжении ряда лет ведутся исследования по возможному использованию электроэнергии для теплоснабжения села. Большинство авторов сходятся во мнении, что электроэнергия для отопления зданий в отдельных регионах и в целом по стране до конца XX в. не найдет широкого применения. В перспективе расширится использование электроэнергии для покрытия потребностей горячего водоснабжения при условии установки у большинства потребителей аккумуляторов горячей воды. Перспективным направлением считается использование тепловых насосов для целей отопления и горячего водоснабжения в жилом секторе села. Источником тепла могут служить грунт приусадебных участков, термальные воды, отходы промышленных предприятий и др. Опыт использования теплового насоса в Латвийской ССР показал, что с 1 м² грунта ежегодно снимается 3,3 кВт-ч тепла. Такая установка окупается по сравнению с теплогенератором при стоимости топлива 120 руб/т у. т. [3].
По санитарно-гигиеническим условиям доказано преимущество пищеприготовления на электроэнергии относительно газовых плит. Однако электропищеприготовление в жилом секторе не находит широкого применения из-за высокой стоимости электроэнергии (по экономическим показателям по сравнению со сжиженным газом проходит при стоимости 2 коп/кВт-ч) [6]. Электроэнергия для целей теплоснабжения могла бы найти применение для сельских потребителей небольшой мощности, удаленных на большие расстояния от топливоснабжающих баз. Это прежде всего относится к пустынным и полупустынным зонам, охватывающим южные районы северного региона Казахстана. Сельское хозяйство здесь представлено в основном овцеводством мясо-шерстного и мясосального направления. Большинство сельских потребителей топлива и энергии расположены на расстоянии 200—600 км от железнодорожных станций, являющихся основными пунктами топливоснабжения. Удаленность от железных дорог и трасс газопроводов в этих районах, а также слаборазвитая сеть автомобильных дорог и отсутствие в большинстве случаях местных видов топлива предопределяют в первую очередь рассмотрение вопроса улучшения энергопотребления этих потребителей (зимовки, точки отгона, бригады).
Исследования теплоэнергетического баланса региона показывают, что удельный вес бытовых потребителей тепловой энергии в отгонном овцеводстве пустынных и полупустынных районов не превышает 1 —1,5% общего энергобаланса коммунально-бытового хозяйства.
Ввиду незначительных объемов энергопотребления и удаленности таких потребителей от энергоснабжающих предприятий желательно предусматривать покрытие их потребностей в теплоте за счет электроэнергии (при подключении к государственным энергосистемам).
В общественном секторе села потребности в тепловой энергии процессов отопления и горячего водоснабжения будут покрываться за счет местных котельных. Электрическая энергия в основном будет использоваться в процессах пищеприготовления этого сектора села. В жилом секторе покрытие потребностей в теплоте на горячее водоснабжение и отопление будет идти за счет увеличения схвата потребителей поселковыми котельными, доля которых в покрытии этих нагрузок может возрасти с 12% в 1985 г. до 22— 25% к концу рассматриваемого периода. Одновременно расширится и использование электрической энергии для покрытия потребностей в теплоте процессов горячего водоснабжения (наиболее перспективными считаются аккумуляторы горячей воды) и пищеприготовления. Использование электрической энергии в тепловых процессах отопления жилого сектора ограничится перспективными электробытовыми приборами и аппаратами небольшой мощности. Как показали исследования, в перспективе использование электрической энергии в тепловых процессах жилищно-коммунального хозяйства будет увеличиваться. Если в 1985 г. расход электроэнергии на тепловые цели составлял 27% от общего электропотребления жилищно-коммунальным хозяйством региона, то к I расчетному периоду он поднимается до 32, а ко II — до 38%.
С увеличением объемов расхода электроэнергии возрастут и удельные показатели. Если в 1985 г. этот показатель по северному региону составлял в среднем 385 кВт-ч на одного сельского жителя (включая личное подсобное хозяйство, а также общественный сектор), то к 1 расчетному периоду поднимается до 460—480, а ко II — до 570—590 кВт-ч [102].
В перспективе за счет улучшения качества энергоснабжения изменится и структура расхода ТЭР в коммунально-бытовом секторе села. Доля использования твердого топлива снизится на I расчетный уровень до 91%, на 11 —до 85% против 93 в 1985 г.; доля природного газа поднимется соответственно до 2,5 и 7% против 1,5%, сжиженного газа — до 4,6 и 5,4 против 4,2, электроэнергии — до 2 и 2,8% против 1,3%.