В настоящей статье авторами рассматриваются организационные и технические аспекты практической реализации положений Федерального закона от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности...» применительно к силовым распределительным трансформаторам. Для формирования мотивационных факторов применительно к условиям России анализируется зарубежный опыт, обобщенный в публикации «Энергосбережение в Европе: применение энергоэффективных распределительных трансформаторов» (журнал «Энергосбережение», № 4 2003 г., № 1, 2004 г.). Далее, обобщая свой опыт работы в электроэнергетике, авторы приводят данные по потерям электроэнергии в российских распределительных сетях и сравнительные характеристики энергоэффективности силовых распределительных трансформаторов; на примере энергосетей Красноярского края показаны возможности энергосбережения в части сокращения технических потерь. Предложены конкретные мероприятия, которые будут способствовать скорейшему повсеместному внедрению энергоэффективных энергосберегающих силовых распределительных трансформаторов.
Федеральный закон № 261 определяет три важнейших в методолоическом отношении понятия: энергосбережение, энергетическая эффективность и класс энергетической эффективности.
«...
3) энергосбережение — реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования (в том числе объема произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг);
4) энергетическая эффективность — характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю;
5) класс энергетической эффективности — характеристика продукции, отражающая ее энергетическую эффективность;
...».
Практическое внедрение класса энергетической эффективности применительно к силовым распределительным трансформаторам обеспечит радикальное оздоровление рынка силовых распределительных трансформаторов. Почему до сих пор такое не произошло? Потому что на сегодняшний день десятки тысяч продаваемых силовых распределительных трансформаторов (I–III габарита), как новых, так и выдаваемых за новые, по техническим данным, представленным в технической документации невозможно отличить друг от друга!
Такая ситуация сложилась в связи с тем, что ГОСТ 11920-85 «Трансформаторы силовые масляные общего назначения напряжением до 35 кВ включительно» регламентирует потери в трансформаторах, начиная с мощности 1000 кВА, и то лишь для трансформаторов 1000/35 или для трансформаторов ТМС-1000/10 для собственных нужд электростанций. В результате, если в паспорте на трансформатор, к примеру, ТМ-1000/ 10 будет указано, что потери холостого хода не превышают 2200 Вт, а потери к.з. не превышают 12 200 Вт, то данный трансформатор технически эквивалентен новому, даже... если он был выпущен 15 лет назад и подвергался ремонту.
Осложняет выбор качественного оборудования и обострившая конкуренция на рынке силовых распределительных трансформаторов. Несмотря на высокий спрос, предложение силовых распределительных трансформаторов в 2010 году значительно превысит его. Спрос складывается из потребности в трансформаторах на замену, и из потребности по электроснабжению вновь вводимых объектов различного назначения.
На сегодняшний день на балансе только Холдинга МРСК находится более 400 тысяч подстанций 6–10 кВ. Значительная часть трансформаторов в них требует замены, как минимум это 30–40 тысяч единиц трансформаторного оборудования. На основании данных по прогнозу роста энергопотребления в 2010 году на вновь строящиеся подстанции 6— 10 кВ потребуется еще столько же единиц трансформаторного оборудования. Общий спрос может составить 60–70 тысяч единиц трансформаторного оборудования.
Такое количество трансформаторов способны выпустить 12 заводов-лидеров трансформаторостроения в РФ и СНГ, а именно:
- УП «МЭТЗ им. В.И. Козлова», РБ, г. Минск.
- ОАО «Запорожтрансформатор», Украина, г. Запорожье.
- ООО «Тольяттинский трансформатор», г. Тольятти.
- Холдинговая компания «Электрозавод», г. Москва.
- ОАО «Уралэлектротяжмаш-Гидромаш», г. Екатеринбург.
- ЗАО «Группа компаний Электрощит-ТМ- Самара» г. Самара.
- ОАО «ЭТК «БирЗСТ», г. Биробиджан.
- ОАО «Электрощит», г. Чехов.
- Кентауский трансформаторный завод, РК, г. Кентау.
- ОАО «Укрэлектроаппарат», Украина, г. Хмельницкий.
- ОАО «Алттранс», г. Барнаул.
- ЗАО «Трансформер», г. Подольск.
А ведь трансформаторную продукцию выпускают также:
- «АБС Электро», (вх. в «АБС-Холдингс»), г. Чебоксары.
- ОАО «Завод МГТ», г. Запорожье.
- Чирчикский трансформаторный завод, Узбекистан, г. Чирчик.
- OREMI, Киргизия, г. Бишкек.
- ОАО «Курганский электромеханический завод», г. Курган.
- ООО «Завод НВА», г. Рассказово, Тамбовской обл.
Количество же небольших ремонтных заводов и полукустарных мастерских по ремонту трансформаторов просто не поддается учету. По нашим оценкам в 2010—2011 годах предложение может превысить спрос в 1,5 и более раз. В таких условиях даже искушенному покупателю сложно принять корректное решение о приобретении силового распределительного трансформатора.
В случае, если в паспорте на приобретенный трансформатор будет указан конкретный класс энергоэффективности, и при этом покупатель закупать оборудование будет только у официальных представителей заводов-производителей (не стесняясь при этом требовать подтверждения полномочий такого представительства), каждый производитель будет продавать оборудование по достойной цене, а покупатель будет понимать, — какое качество он купил за уплаченную цену. Иллюзия того, что «МЕРСЕДЕС» можно приобрести по цене «запорожца» просто исчезнет. А это и означает радикальное оздоровление рынка силовых распределительных трансформаторов.
Безусловно, понадобится и разработка дополнительных правовых механизмов внедрения энергоэффективного оборудования, дополнение существующих и разработка новых нормативных документов технического регулирования. Необходимы также воля и креативность профессиональных участников рынка силовых распределительных трансформаторов. Но иначе невозможно преодолеть ситуацию, сложившуюся в российских распределительных сетях.
А между тем, потери электроэнергии — один из важнейших экономических показателей электросетевого предприятия. Их величина отражает техническое состояние и уровень эксплуатации всех передаточных устройств, состояние систем учета и метрологическое обеспечение парка измерительных приборов, эффективность энергосбытовой деятельности. В международной практике принято считать, что относительные общие потери электроэнергии при ее передаче и распределении удовлетворительны, если они не превышают 4—5%. Потери электроэнергии на уровне 10% оценивают как максимально допустимые с точки зрения физики передачи по сетям. А что мы имеем?
Динамика и структура потерь в электросетях в 1994—2003 годах представлена в таблице 1 (данные заимствованы из статьи «Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. Динамика, структура, методы анализа и мероприятия» В. Э. Воротницкий, доктор техн. наук, профессор, М. А. Калинкина, канд. техн. наук, Е. В. Комкова, канд. техн. наук, ОАО «ВНИИЭ», В. И. Пятигор, инженер ОАО «ФСК ЕЭС»).
По итогам 2009 года объем фактических потерь в отдельных сетях ДРСК составили: в сетях ООО «Артемовская электросеть» — 30,1% при нормативе — 16,1%; в сетях ООО «Находкинская электросеть» — 36,7% при нормативе — 17,8%. И так можно «пройти» по всей территории России. Конечно, в ряде сетей потери не только не растут, но и сокращаются. Общая картина потерь по Холдингу МРСК в 2009 году представлена на диаграмме 1.
Таблица 1.
| Наименование показателя | Ед. изм. | Численные значения показателя по годам | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | ||
| Отпуск в сеть | млрд. кВт•ч | 774,4 | 757,1 | 748,1 | 733,1 | 727,1 | 744,8 | 775,5 | 790,6 | 789,8 | 814,3 |
| Потери в сети | млрд. кВт•ч | 78,1 | 79,5 | 81,5 | 83,9 | 88,9 | 83,5 | 99,2 | 103,6 | 103,1 | 107,1 |
| % | 10,9 | 10,51 | 10,89 | 11,44 | 12,22 | 12,56 | 12,79 | 13,10 | 13,05 | 13,15 | |
Доля коммерческих и технических потерь представлена на диаграмме 2. Нетрудно видеть, что почти 20% составляют потери именно в силовых распределительных трансформаторах. Теперь обратимся к опыту европейских стран по внедрению энергоэффективных силовых распределительных трансформаторов (по материалам статьи «Энергосбережение в Европе: применение энергоэффективных распределительных трансформаторов», Перевод с английского Е. В. Мельниковой. Редактор перевода В. С. Ионов; журнал «Энергосбережение», № 4 2003 г., № 1, 2004 г.).
Уровень энергоэффективности определяют два европейских стандарта:
- HD428: Трехфазные распределительные трансформаторы с рабочей частотой 50 Гц от 50 до 2500 кВ•А с масляным охлаждением и максимальным напряжением не выше 36 кВ;
- HD538: Трехфазные распределительные трансформаторы с рабочей частотой 50 Гц от 100 до 2500 кВ•А с охлаждением сухого типа и максимальным напряжением не выше 36 кВ.
Согласно стандарту HD428 для распределительных трансформаторов с масляным охлаждением и максимальным напряжением до 24 кВ основными параметрами (показателями) энергетической эффективности являются приведенные в таблице 2 нормы потерь короткого замыкания (к.з.) и «холостого хода» (х.х.). Для масляных трансформаторов допускается три уровня потерь к.з. (А, В и С) и три уровня потерь х.х. (А’, В’ и С’), которые определяются по специальной методике с определенным допуском на погрешность. Авторы цитируемого исследования указывают, что общепринятого критерия энергоэффективности распределительного трансформатора пока нет. Возьмем на себя смелость утверждать, что в качестве такового стоит принять уровень суммарных потерь в трансформаторе (сумма потерь к.з. и потери и потерь холостого хода). По этому же показателю стоит устанавливать и класс энергоэффективности силового распределительного трансформатора. В групповой таблице 3 приведены для сравнения данные характеристик потерь основных заводов СНГ и РФ, выпускающих силовые распределительные трансформаторы.
Потенциальные механизмы внедрения энергоэффективных трансформаторов в ЕС, предлагаемые авторами, таковы:
- директивное введение минимальных требований по энергоэффективности применительно ко всем видам и типам распределительных трансформаторов;
- применения субсидирования, налоговых льгот и фискальной ответственности за потери;
- применение простой системы потребительской маркировки, иллюстрирующей степень энергоэффективности изделий для различных профилей нагрузок;
- стимулирование создания клубов потребителей силовых распределительных трансформаторов, где реализуется программа демонстраций коллективных закупок со скидками от производителей;
- создание и распространение среди мелких потребителей пособий с методикой рационального выбора силового распределительного трансформатора.
Таблица 2.
| Номинальная мощность, кВА | Допустимые уровни потерь короткого замыкания, Вт | Допустимые уровни потерь «холостого хода», Вт | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| А | В | С | А' | В' | С' | |
| 50 | 1100 | 1350 | 875 | 150 | 145 | 125 |
| 100 | 1750 | 2150 | 1475 | 320 | 260 | 210 |
| 160 | 2350 | 3100 | 2000 | 460 | 375 | 300 |
| 250 | 3250 | 4200 | 2750 | 650 | 530 | 425 |
| 400 | 4600 | 6000 | 3850 | 930 | 750 | 610 |
| 630 | 6500 | 8400 | 5400 | 1300 | 1030 | 860 |
| 1000 | 10 500 | 13 000 | 9500 | 1700 | 1400 | 1100 |
| 1600 | 17 000 | 20 000 | 14 000 | 2600 | 2200 | 1700 |
| 2500 | 26 500 | 32 000 | 22 000 | 3800 | 3200 | 2500 |
Таблица 3 (групповая). Сравнительные технические характеристики трансформаторов ТМГ
| Мощность | Завод | Тип | Рхх, Вт | Ркз, Вт | La, дб | Lpa, дб | Габариты | Масса, кг | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L, мм | B, мм | H, мм | ||||||||
| 100 кВА | «МЭТЗ им. Козлова» | ТМГ | 270 | 1970 | 50 | 59 | 1020 | 750 | 1180 | 540 |
| ТМГМШ | 220 | 2270 | 43 | 52 | 1000 | 720 | 925 | 540 | ||
| «Укрэлектроаппарат» | ТМГ | 305 | — | — | — | 1310 | 750 | 1050 | 700 | |
| ОАО «ЭТК «БирЗСТ» | ТМГ | 280 | 2000 | — | — | 942 | 595 | 1175 | 580 | |
| 160 кВА | «МЭТЗ им. Козлова» | ТМГ | 410 | 2600 | 53 | 62 | 1100 | 780 | 1180 | 700 |
| ТМГМШ | 320 | 2900 | 45 | 54 | 1120 | 750 | 1220 | 710 | ||
| «Укрэлектроаппарат» | ТМГ | 410 | — | — | — | 1330 | 765 | 1450 | 938 | |
| ОАО «ЭТК «БирЗСТ» | ТМГ | 400 | 2600 | — | — | 986 | 672 | 1240 | 750 | |
| 250 кВА | «МЭТЗ им. Козлова» | ТМГ | 580 | 3700 | 56 | 65 | 1220 | 840 | 1220 | 950 |
| ТМГМШ | 450 | 4200 | 47 | 56 | 1220 | 840 | 1320 | 1020 | ||
| «Укрэлектроаппарат» | ТМГ | 550 | — | — | — | 1460 | 790 | 1570 | 1233 | |
| ОАО «ЭТК «БирЗСТ» | ТМГ | 550 | 3500 | — | — | 1196 | 735 | 1345 | 1050 | |
| 400 кВА | «МЭТЗ им. Козлова» | ТМГ | 830 | 5400 | 59 | 68 | 1300 | 860 | 1300 | 1360 |
| ТМГМШ | 600 | 5400 | 49 | 58 | 1300 | 860 | 1480 | 1480 | ||
| «Укрэлектроаппарат» | ТМГ | 830 | — | — | — | 1390 | 670 | 1695 | 1795 | |
| ОАО «ЭТК «БирЗСТ» | ТМГ | 760 | 5500 | 42,4 | 49,7 | 1252 | 766 | 1407 | 1308 | |
| 630 кВА | «МЭТЗ им. Козлова» | ТМГ | 1240 | 7600 | 60 | 70 | 1540 | 1060 | 1470 | 2000 |
| ТМГМШ | 940 | 7600 | 52 | 62 | 1540 | 1060 | 1600 | 2100 | ||
| «Укрэлектроаппарат» | ТМГ | 1050 | — | — | — | 1590 | 1000 | 1735 | 2100 | |
| ОАО «ЭТК «БирЗСТ» | ТМГ | 1000 | 760 | 47,1 | 53,8 | 1578 | 862 | 1579 | 1780 | |
Изложенные механизмы мотивирования практического внедрения энергоэффективных распределительных трансформаторов вполне применимы и в России. Более того, эффект от успешного применения энергоэффективного трансформаторного оборудования крайне важен и значим для экономики России. Приведем для примера (в виде тезисов) расчет эффекта от внедрения энергоэффективных трансформаторов на примере энергосистемы Красноярского края.
- В настоящее время на территории энергосистемы Красноярского края общая мощность установленных распределительных трансформаторов составляет ~43,3 млн кВА.
- В среднем по энергосистеме России, замены требуют до 60% силовых трансформаторов.
- Электропотребление по энергосистеме Красноярского края 53,5 млрд кВт*ч. в год.
- Общая мощность трансформаторов, установленных на территории системы — 43,309 млн кВа (сети до 110 кВ включительно).
- Тариф на компенсацию потерь — 0,52 руб./кВт*ч (с учетом НДС).
- Существующие потери в распределительных трансформаторах — до 3%.
Что необходимо предпринять для успешного продвижения в России энергоэффективных трансформаторов?
- Скорректировать нормативные документы по силовым трансформаторам. По крайней мере в два документа необходимо внести радикальные изменения. ГОСТ Р 52719-2007 необходимо распространить на все выпускаемые изделия, а не только на разработанные после 2008 года. ГОСТ 11920-85 требуется переработать с тем, чтобы ужесточить требования по потерям х.х. и к.з., — эти потери должны быть равными аналогичным в нормативных документах ЕС.
- Централизованно снабдить всех потенциальных потребителей трансформаторной продукции методикой расчета капитализации потерь; в этом случае каждый покупатель будет сам решать для себя: или сэкономить сейчас и расплачиваться за некачественное оборудование многие годы эксплуатации, или затратить сейчас большую сумму, но обеспечить себе экономию в течение всего срока эксплуатации.
- Немедленно ввести в паспорта на трансформаторы раздел, в котором будет указан конкретный класс энергоэффективности, подтвержденный соответствующими протоколами приемо-сдаточных испытаний.
В заключение отметим, что ОАО «ЭТК «БирЗСТ» в инициативном порядке поручило своему генеральному дилеру, ЗАО «Корпорация «Русский трансформатор», разработать пособие с методикой рационального выбора силового распределительного трансформатора. ОАО «ЭТК «БирЗСТ» обратилось также к руководству ОАО «МРСК Сибири» с предложением реализовать пилотный проект по внедрению данного пособия среди различных потребителей Сибирского федерального округа.
Ю. М. Савинцев,
канд. техн. наук,
генеральный директор
ЗАО «Корпорация
«Русский трансформатор»
Р. Н. Карамутдинов,
начальник Управления
технического развития
ОАО «МРСК Сибири»
В. А. Боков,
генеральный директор
ОАО «ЭТК «БирЗСТ»
