ДЖАНГИРОВ В. А., канд. эконом, наук, ТКАЧЕНКО С. А., инж., экономический отдел Минэнерго СССР
Разработками проектов новой редакции Энергетической программы СССР на длительную перспективу с целью обеспечения экономического и социального развития СССР на период до 2005 г. предусматривается дальнейший рост производства и потребления электроэнергии, повышение объемов централизованного теплоснабжения в стране.
Вместе с тем в развитии энергетики образовались серьезные проблемы, требующие новых подходов к разработке долгосрочных стратегических направлений развития не только электроэнергетики, но и всего топливно-энергетического комплекса, а также ряда смежных отраслей народного хозяйства.
Широкое движение общественности за безопасность функционирования и экологическую чистоту промышленных производств, в том числе энергетических объектов, поставило под сомнение намечавшееся строительство около 60 атомных, тепловых и гидравлических электростанций и прежде всего АЭС и ГЭС на общую мощность примерно 160 млн. кВт.
В то же время намечаемые к выделению для Минэнерго СССР ресурсы органического топлива не могут обеспечить производство электрической и тепловой энергии в планируемых объемах. Размещение этих ресурсов по территории страны далеко не соответствует потребностям отдельных регионов в энергии. Для большей части западных районов энергоресурсы остродефицитны.
В этих условиях наиболее реальной, хотя и неполной альтернативой представляется ускоренное вовлечение в топливно-энергетический баланс страны канско-ачинских углей не только путем получения электроэнергии от электростанций, строящихся и предполагаемых к строительству в регионе КАТЭК, но и путем расширения строительства таких электростанций за его пределами.
Иными словами, речь идет о развитии дефицитных по энергосбережению районов не только традиционным, «электронным» способом транспортирования электроэнергии, но и о расширении и развитии транспортирования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) другими существующими и возможными в будущем транспортными средствами. Как будет показано далее, сочетание различных видов транспорта ТЭР — электрического, железнодорожного, трубопроводного применительно к ресурсам Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса дает новые технико-экономические возможности в решении проблем дефицитных по энергосбережению районов страны в сложившейся ситуации и на перспективу, одновременно повышая коренным образом надежность энергоснабжения территорий и улучшая экологическую обстановку в охватываемых регионах.
Такое направление использования канско-ачинских углей прорабатывается проектными институтами и другими подразделениями Минэнерго СССР с 1987 г. и за этот период получило подтверждение в ряде исследований.
Многолетние работы ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского, Сибирского филиала ВТИ, энергопредприятий Сибири по исследованию процессов и технологии сжигания канско-ачинских углей (КАУ), совершенствованию котлов, опытные и промышленные перевозки КАУ в удаленные районы Сибири, Средней Азии, Дальнего Востока и Европейской части страны показали техническую возможность, экономическую эффективность и целесообразность их широкого использования и безопасной транспортировки на дальние расстояния практически без ухудшения топливных характеристик. В СибВТИ ведутся исследования по приготовлению и сжиганию угольных суспензий на КАУ, выполнен и получил одобрение конкурсный проект экологически чистой ТЭС на этих углях, разработаны пути и способы эффективного использования в народном хозяйстве отходов их переработки и сжигания.
Расчетами ЭНИН им. Г. М. Кржижановского показано, что строительство на канско-ачинских углях экологически приемлемых ТЭС в сравнении с АЭС (с учетом их удорожания) является конкурентоспособным и практически равноэкономичным вариантом в базисной зоне графика электрической нагрузки для районов Северо-Запада, Центра, Поволжья, Украины; в полупиковой зоне графика нагрузки — во всех европейских районах; на пределе экономической эффективности оказывается передача электроэнергии по ВЛ от ГРЭС КАТЭК до Поволжья.
Проработками института Энергосетьпроект и Теплоэлектропроект выявлен ряд возможных площадок строительства первоочередных «выносных» ГРЭС на канско-ачинских углях мощностью 2000—4000 МВт на территории Сибири и за ее пределами, в том числе Западно-Уральской, Курганской, Южно-Уральской, Южно-Тюменской, Свердловской, Московской, а также Восточно-Сибирской и Алтайской ГРЭС. По ряду площадок получено принципиальное согласие местных органов на их размещение. Кроме того, имеются предложения по строительству таких ГРЭС и на территориях Белоруссии и Латвии.
По предварительным оценкам, уже в период до 1995 г. существующая транспортная сеть может пропустить до 20 млн. т КАУ в западные районы, что обеспечило бы вытеснение других, низкосортных и экологически неблагоприятных углей на ТЭС суммарной мощностью до 5 млн. кВт. Предполагается, что в период до 2000—2005 гг. путем усиления сети железных дорог на отдельных участках может быть обеспечен провоз до 70— 80 млн. т КАУ, и соответственно могут быть введены в этих районах электростанции общей мощностью 15—20 млн. кВт.
Основные этапы формирования и развития КАТЭК.
Начало освоения сжигания канско-ачинских углей для энергетических целей относится к предвоенным и особенно последующим годам на ряде электростанций сравнительно малой мощности (до 6—12 тыс. кВт) в Красноярском крае. Первой крупной электростанцией стала Красноярская ТЭЦ-1, головной агрегат которой мощностью 25 тыс. кВт был введен в 1943 г., а в 60-е годы мощность электростанции достигла 560 тыс. кВт. Пионерный период комплексного изучения и освоения ресурсов Канско-Ачинского буроугольного бассейна, расположенного в центральной части Красноярского края, относится к началу 50-х годов.
В то время в Красноярской энергосистеме были запроектированы, в 60-е годы построены и введены в действие с энергоблоками по 150—160 МВт Назаровская ГРЭС мощностью 960 МВт, на которой в 1967 г. дополнительно введен головной энергоблок 500 МВт, и Красноярская ГРЭС-2 мощностью 1100 МВт, расширенная в 80-е годы до 1470 МВт.
В 1962—1963 гг. Минэнерго СССР совместно с организациями Минуглепрома СССР предприняло обширное обследование территории угольного бассейна, а в 1964 г. Томским отделением Тепло- электропроекта совместно с Сибгипрошахтом выполнено первое технико-экономическое обоснование (ТЭО) топливно-энергетического комплекса на базе канско-ачинских углей.
В 1971 г. было разработано ТЭО строительства новой ГРЭС в Красноярском крае, основные предложения которого по развертыванию строительства ГРЭС на Березовском месторождении и укрупнению единичной мощности электростанции до 6,4 млн. кВт были утверждены Минэнерго СССР в 1972 г., технический проект разработан и утвержден в 1977 г. В 1979 г. институтами Минэнерго СССР и Минуглепрома СССР завершен первый этап технико-экономических исследований создания Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса, в 1973—1980 гг. осуществлен большой комплекс работ по освоению сжигания березовского угля и разработке на этом угле котельных агрегатов. В 1975 г. был сооружен опытный угольный разрез «Березовский» производительностью 200 тыс. т/год с последующим увеличением ее до 1 млн. т/год угля для сжигания в специальных опытных котлах и накопления опыта.
Уголь этого разреза сжигался на Владивостокской, Красноярских, Иркутских ТЭЦ, Назаровской ГРЭС.
Строительство Березовской ГРЭС-1 начато в 1978 г., а в 1988 г. энергоблок № 1 принят в наладочную эксплуатацию. Прошедший период освоения этого блока показал в основном правильность принятых проектных решений по блочному и вспомогательному оборудованию, обеспечивающих производительность, надежность и безопасность энергоблока. Вместе с тем выявлены и недостатки в конструктивных решениях и качестве изготовления оборудования.
С начала 80-х годов изучение возможностей КАТЭК направлено на расширение зоны освоения территории угольного бассейна, поиски более современных технологий использования КАУ и создание новых типов энергетического оборудования. Характерной особенностью дальнейших исследований и разработок является подчиненность технических решений интересам охраны окружающей среды.
Начиная с 1986 г., ВНИИ комплексных топливно-энергетических проблем при Госплане СССР выполнил ряд проработок по целевой комплексной программе развития КАТЭК на период до 2005 г.
На основании выполненных проработок и дополнительных исследований по достоянию на июнь 1990 г. реально возможными объемами вводов мощностей на электростанциях КАТЭК в период до 2005 г. признаны два варианта — минимальный 11,2 млн. кВт и максимальный 14,4 млн. кВт (соответственно 14 и 18 энергоблоков по 800 МВт суммарно на двух ГРЭС). Однако исходя из новых экономических и социальных условий, а также складывающихся межрегиональных отношений, оказывается практически невыполнимым даже минимальный вариант. По расчетам Минэнерго СССР, более реален ввод мощностей в этот период на ГРЭС КАТЭК в объеме до 7,2 млн. кВт (а возможно, и ниже).
Технико-экономическое обоснование строительства Березовской ГРЭС-2 с выбором площадки выполнено в 1987 г. и в 1988 г. рассмотрено Государственной экспертной комиссией Госплана СССР, по решению которой в настоящее время прорабатываются дополнительные варианты и вопросы, связанные с уточнением влияния ГРЭС на окружающую среду. Срок окончания дополнительных разработок — декабрь 1990 г.
Следует учесть, что строительство Березовской ГРЭС-2 и даже второй очереди Березовской ГРЭС-1 должно вестись на экологически чистом оборудовании, и это требование следует строго выполнять отечественной машиностроительной промышленности.
Исследования многих организаций показывают, что большее число ГРЭС в западном «крыле» КАТЭК не может планироваться ни по условиям экологии в регионе, ни по условиям технического водоснабжения, ни по возможностям энергомашиностроения и строительномонтажных организаций Минэнерго СССР.
Роль и значение КАТЭК в развитии объединенной энергосистемы Сибири.
Если ГРЭС комплекса призваны обеспечить главным образом выработку значительных количеств электрической энергии для передачи ее в западные районы Сибири, Урала и европейской части
РСФСР, то рост местного электропотребления должен покрываться прежде всего за счет строительства ТЭЦ в городах Сибири, где, как правило, допущено большое отставание в теплоснабжении.
Расчетами институтов ВНИПИэнергопром и Теплоэлектропроект для всех крупных городов Сибири показана высокая эффективность комбинированной выработки тепла и электроэнергии (себестоимость электроэнергии на ТЭЦ, использующих канско-ачинский уголь, всегда ниже, чем на ГРЭС КАТЭК).
Для полной ликвидации дефицита тепла необходим ввод на ТЭЦ по 5— 6 млн. кВт за пятилетку в период до 2000 г. Учитывая недостаток энергетического оборудования и то, что в одиннадцатой пятилетке на ТЭЦ Сибири было введено всего 2,5 млн. кВт мощности, на тринадцатую — пятнадцатую пятилетки следует считать минимальной задачей строительство по 4 млн. кВт новых мощностей в каждом пятилетии.
Ввод в действие к 2005 г. до 12 млн. кВт на ТЭЦ существенно улучшит и структуру генерирующих мощностей ОЭС Сибири с соответствующим сокращением доли ГЭС.
Возможные масштабы развития КАТЭК.
Одним из основных факторов, определяющих масштабы развития КАТЭК, является транспортирование энергии за пределы ОЭС Сибири — через Казахстан на Урал, в Центр и Среднюю Азию.
В складывающейся ситуации по энергобалансу будущая ВЛ 1150 кВ Итат—Барнаул — Экибастуз — Челябинск может быть использована для выдачи мощности только первых трехчетырех энергоблоков Березовской ГРЭС-1, а при вводе на этой ГРЭС пятишести энергоблоков необходима вторая линия электропередачи такого же класса или ВЛ постоянного тока 1500 кВ Итат—Экибастуз. При вводе Березовской ГРЭС-2 потребуется новая линия для выдачи мощности этой станции и пиковой мощности сибирских ГЭС.
Исходя из оценки возможностей электротехнической промышленности, электросетевых строительно-монтажных трестов, стоимости строительства линий электропередачи (примерно по 2 —2,5 млрд. руб. каждая), следует считать, что к 2005 г. возможно строительство не более двух линий электропередачи с общей пропускной
способностью 10— 12 млн. кВт. Следовательно, и по этим факторам в районе КАТЭК представляется возможным построить не более двух ГРЭС.
Для оценки возможных направлений развития КАТЭК на дальнейшую перспективу необходимо выполнить обоснование по строительству последующих ГРЭС. Эту работу проводит Ростовское отделение Теплоэлектропроекта с участием научных и проектных организаций других ведомств.
Расширение использования углей Канско-Ачинского бассейна, экология, транспорт и повышение сбалансированности и надежности энергосистем.
В новых условиях хозяйствования и регионального хозрасчета перед отраслями топливно-энергетического комплекса страны с особой остротой встает задача надежного энергообеспечения при наименьших затратах на производство электроэнергии и тепла и наименьшем ущербе окружающей среде. Расширение вовлечения в топливный баланс дешевых углей Канско-Ачинского бассейна позволяет облегчить решение этой задачи, тем более, что малозольность КАУ и низкое содержание в них серы обеспечивают возможность сооружения на их базе практически в любом регионе электростанций с минимальным экологическим ущербом.
Ранее принятая концепция развития КАТЭК, при которой крупномасштабная добыча угля и его сжигание на большой территории, не может считаться приемлемой по следующим причинам: высокая и концентрированная экологическая нагрузка на регион КАТЭК и Сибири от угольных разрезов, электростанций и их инфраструктуры;
высокие удельные капиталовложения в строительство электростанций в районах Восточной Сибири;
необеспеченность районов строительства трудовыми ресурсами и достаточно развитой социальной инфраструктурой;
значительные потери электроэнергии в дальних линиях электропередачи, высокая их стоимость и низкая надежность при большой длине.
Учитывая сокращение программы строительства атомных электростанций на Урале и в европейской части страны, а также другие негативные явления в развитии энергетики, о которых уже шла речь, целесообразно направить ресурсы в регионе КАТЭК прежде всего на извлечение канско-ачинского угля, обеспечив его добычу в объемах, предусматриваемых проектом «Комплексной программы развития КАТЭК на период до 2005 года», а возможно, и с их увеличением, при умеренных темпах развития электроэнергетики непосредственно в регионе.
Предстоит углубленно проработать выбор числа, мощности и площадок для строительства «выносных» ГРЭС в районах с дефицитом энергии. Сжигание рядового канско-ачинского угля, по оценке ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского, принципиально возможно и на действующих электростанциях с некоторой реконструкцией их топливного хозяйства и топочных устройств.
Расширение использования канско-ачинских углей в первую очередь на конденсационных электростанциях европейской части СССР и других регионов позволит:
смягчить или ликвидировать дефицит топлива и энергии в ряде регионов;
высвободить дополнительные количества газа для использования на действующих и новых ТЭЦ в городах европейской части, Урала и других регионах страны;
обеспечить за счет рассредоточения более высокую сбалансированность и надежность энергосистем в дефицитных по энергии районах;
уменьшить число строящихся сверхдальних линий электропередачи и снизить потери электроэнергии за счет приближения ее источников к потребителям;
ускорить строительство новых электростанций и уменьшить капитальные затраты за счет использования строительной базы прекращаемых строительством атомных электростанций;
повысить экологическую чистоту теплоэнергетики в регионе КАТЭК, Сибири и в других районах строительства и реконструкции ТЭС при меньших капитальных затратах. Так, замена подмосковного угля канско-ачинским при том же газоочистном оборудовании сократит выбросы окислов серы в 5—8 раз и золы в 3—4 раза;
расширить использование золы в качестве кальцийсодержащего сырья в промышленности строительных материалов, строительстве дорог и в сельском хозяйстве для обогащения кислых почв в ряде регионов.
При этом, естественно, встает проблема транспортирования канско-ачинских углей как в восточном, так и в западном направлении, включая европейскую часть СССР. На первом этапе может быть использован железнодорожный транспорт (с необходимой реконструкцией и новым строительством отдельных участков железной дороги).
По сообщению Гипротранстэи МПС, вывоз КАУ на электростанции других регионов лимитируется прежде всего пропускной способностью железных дорог на выходе Канско-Ачинского бассейна — необходимо строительство участка железной дороги Инголь — Мереть (протяженностью около 170 км), сооружение которой намечается «Схемой развития железных дорог на период до 2005 года» в пятнадцатой пятилетке, но может быть приближено при обосновании необходимости ее ускоренного ввода.
При рассмотрении возможности сооружения ГРЭС на КАУ в европейском регионе необходимо учитывать, что северный ход железных дорог в настоящее время перегружен, его расширение предусматривается за пределами тринадцатой пятилетки. До этого представляется возможным провозить в этот район до 20 млн. т КАУ для новых ГРЭС (общей мощностью до 5 млн. кВт).
При строительстве ГРЭС в юго-восточной части европейской территории провоз до 20 млн. т КАУ возможен по Средне-Сибирской железной дороге уже в конце тринадцатой пятилетки при условии ввода железнодорожной линии Инголь — Мереть в этот срок.
Более эффективным в будущем должно стать дальнее транспортирование КАУ в виде облагороженного угля — по железной дороге (термоуголь) и по углетрубопроводу (в виде суспензии). Однако к настоящему времени промышленные технологии получения термоугля и суспензии на базе канско-ачинских углей не отработаны, неясны реальные сроки и масштабы развития гидротрубопроводного транспорта. Поэтому необходимо, чтобы соответствующие ведомства ускорили научно-исследовательские, опытно-конструкторские и проектные работы по этим направлениям.
Требования к машиностроительным и другим отраслям.
Исходя из предлагаемых путей развития и расширения использования ресурсов КАТЭК, общие требования к промышленности энергетического машиностроения заключаются в следующем.
Не позднее 1995 г., начиная со второй очереди Березовской ГРЭС-1, следует обеспечить комплексную (включая надежное углеразмольное и очистное оборудование) поставку котлов производительностью 2650 т/ч пара сверхкритических параметров.
Вместе с котлами должно быть поставлено золоулавливающее оборудование (электрофильтры, рукавные фильтры или комбинированные установки), гарантирующее степень улавливания золы в отходящих газах на уровне 99,8 %.
Ориентируя строительство ГРЭС КАТЭК на установку освоенных в производстве энергоблоков 800 МВт с их дальнейшим совершенствованием, Минэнерго СССР приняло решение о расширении номенклатуры единичных мощностей и типов оборудования для ТЭС на канско-ачинских углях, намечаемых к сооружению в европейской части и других регионах. Предусмотрено выполнить, комплексную оптимизацию единичной мощности котлов и энергоблоков и разработать технические требования на изготовление головных котельных конструкций для блоков мощностью 300 и 500 МВт с учетом современных требований по экологии.
Следует отметить, что программа создания экологически чистых ТЭС на канско-ачинских углях принята ГКНТ СССР в двух вариантах — на энергоблоках 800 МВт с котлами уменьшенных габаритов и на ПГУ-600 с газификацией угля.
Для реализации изложенной программы необходимо, чтобы соответствующие министерства и ведомства рассмотрели предложения по проблемам расширения использования канско-ачинских углей и учли их при дальнейшей разработке и уточнении программы развития Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса на период до 2005 г. и Энергетической программы СССР на длительную перспективу.
Для полного обоснования экономической целесообразности расширения добычи, переработки, дальнего транспортирования канско-ачинских углей и их использования следует разработать с участием Минтрансстроя СССР и Миннефтегазстроя СССР совместную программу научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектных работ в этих направлениях на 1990—1991 гг. и последующие периоды, предусмотрев их финансирование и материально-техническое обеспечение.
