- •Основы энергосбережения
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Энергия
- •1.1. Энергетические эпохи
- •1.2. Определение понятия «энергия»
- •1.3. Виды энергии
- •1.4. Первичная энергия
- •1.5. Параметры процесса горения топлива
- •Топливо
- •1.6. Производная энергия
- •1.7. Технологические схемы производства энергии
- •Контрольные вопросы
- •2. Энергоресурсы
- •2.1. Виды энергоресурсов
- •2.2. Темпы потребления энергоресурсов
- •Энергетический потенциал России
- •2.3. Закономерности потребления энергии
- •Таблица 2.2
- •2.4. Энергия и окружающая природная среда
- •Контрольные вопросы
- •3. Устойчивое развитие
- •3.1. Учение В.И. Вернадского о биосфере
- •3.2. Особенности устойчивого развития
- •3.3. Концепция перехода Российской Федерации
- •Контрольные вопросы
- •4. Эффективность использования энергии
- •4.1. Энтропийный капкан
- •4.3. Некоторые особенности энергопотребления в России
- •Контрольные вопросы
- •5.1. Энергетические законы, закономерности, правила
- •5.2. Научное обоснование энергосбережения
- •5.3. Потенциал энергосбережения
- •Контрольные вопросы
- •6. Правовое обеспечение энергосбережения
- •6.1. Мировая практика нормирования энергосбережения
- •6.2. Федеральная нормативная база в России
- •6.3. Региональная нормативная база в России
- •Энергетический
- •6.4. Региональная система управления энергосбережением
- •Контрольные вопросы
- •7. Энергосберегающие возможности современных электротехнологий
- •7.2. Основы применения электротермических процессов
- •7.3. Индукционный нагрев
- •7.4. Индукционная плавка
- •Контрольные вопросы
- •8. Системы и узлы учета расхода энергоресурсов
- •8.1. Общие положения
- •8.2. Общие вопросы учета энергоресурсов
- •8.3. Использование средств учета и регулирования расхода
- •энергоресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве
- •8.4. Системы учета энергоресурсов
- •Контрольные вопросы
- •9. Энергетические обследования
- •9.1. Общие положения
- •9.2. Основные причины нерационального расхода ТЭР
- •9.3. Организационные вопросы энергетических обследований предприятий
- •9.4. Управление спросом на энергию
- •Контрольные вопросы
- •10. Вопросы экономики при отоплении помещений
- •(на примере Германии)
- •10.1. Применение улучшенной тепловой изоляции
- •10.2. Электрические нагреватели с аккумулированием тепла
- •10.3. Тепловые насосы
- •10.4. Системы вентиляции воздуха
- •10.5. Инфракрасная термография
- •Контрольные вопросы
- •11. Энергетический паспорт
- •11.1. Общие сведения
- •11.2. Компьютерная версия энергетического паспорта как средство анализа и оптимизации потребления энергоресурсов
- •11.3. Энергетический паспорт здания
- •Контрольные вопросы
- •12. Светотехника
- •12.1. Основные понятия и определения
- •12.2. Классификация светильников
- •12.3. Некоторые характеристики осветительных приборов
- •12.4. Система условных обозначений типов осветительных приборов
- •12.5. Основные принципы хорошего внутреннего освещения
- •12.6. Экономика и энергоэффективность внутреннего
- •освещения
- •12.7. Методика расчета общего освещения помещений
- •Контрольные вопросы
- •13. Вторичные энергетические ресурсы
- •13.1. Терминология
- •13.2. Классификация ВЭР
- •Топливное
- •Тепловое
- •Раздельное производство электроэнергии и теплоты
- •Когенерация
- •13.4. Определение объемов выхода и использования ВЭР
- •13.6. Принципиальные схемы использования низкопотенциальной теплоты
- •13.7. Примеры практической реализации экономии ВЭР
- •Повышение эффективности использования пара установок ВЭР
- •Использование конденсата пара
- •13.8. Теплоиспользующие аппараты на тепловых трубах
- •Принцип действия, назначение и типы тепловых труб
- •Использование тепловых труб для утилизации
- •13.9. Основные итоги
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемые темы для рефератов
- •Обозначения и сокращения
- •14. Отраслевое энергосбережение
- •14.1. Общие данные
- •Материал
- •Теплоэнергия, Гкал
- •Обогащение руды
- •Агломерационное производство
- •Производство окатышей
- •Сталеплавильное производство
- •Электролиз:
- •Рафинирование:
- •14.3. Энергосбережение на предприятии
- •Снижение расхода электроэнергии при переходе от мягкого к жесткому режиму сварки
- •Мягкий
- •эффективности, %
- •Контрольные вопросы
- •15. Стратегия социально-экономического развития
- •региона: энергетическая составляющая
- •15.1. Схема развития и размещения производительных сил
- •15.2. Интегральный энергетический менеджмент
- •региональной экономики
- •Таблица 15.2
- •Валовые и удельные показатели России и Свердловской области
- •По результатам анализа региональной экономики можно сделать следующие выводы:
- •Контрольные вопросы
- •16. Методические рекомендации по изучению вопросов энергосбережения
- •16.1. Энергосбережение в повседневной жизни
- •Требуемые навыки и знания – способность делать наблюдения и описывать их.
- •Словарный лист
- •Тепловые «грабители»
- •16.3. Энергоемкость производства и социально-экономические показатели ряда стран
- •17. История энергосбережения в лицах
- •18. Пословицы народов мира
- •Пословицы народов Востока
- •Пословицы народов России
- •19. Основные термины и определения
- •Библиографический список
- •Основы энергосбережения
- •И.Г. Южакова
498
Таблица 15.2
Данные расчетов величины и динамики потребления энергоресурсов на единицу ВРП Свердловской области за 1996 – 2003 гг.
Показатель |
1996 г. |
1997 г. |
1998 г. |
1999 г. |
2000 г. |
2001 г.* |
2002 г.* |
2003 г.* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Потребление на единицу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВРП первичного топлива |
0,216 |
0,210 |
0,226 |
0,220 |
0,218 |
0,202 |
0,192 |
0,172 |
|
(энергоемкость ВРП), |
|||||||||
1,161 |
1,56 |
1,68 |
1,64 |
1,62 |
1,50 |
1,42 |
1,28 |
||
Всего, т у.т./1000 руб. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
т у.т./1000 дол. США |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Темпы роста (снижения) |
– |
97,2 |
107,6 |
97,3 |
99,1 |
92,7 |
96,0 |
89,6 |
|
к предыдущему году, % |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Потребление на единицу |
232,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ВРП электроэнергии |
|
235,5 |
255,0 |
259,3 |
246,9 |
233,2 |
221,5 |
201,6 |
|
(электроемкость ВРП), |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
кВт·ч/1000 руб. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Темпы роста (снижения) |
– |
101,2 |
108,3 |
101,7 |
95,2 |
94,4 |
95,0 |
91,0 |
|
к предыдущему году, % |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Потребление на единицу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВРП тепловой энергии |
0,480 |
0,471 |
0,503 |
0,491 |
0,445 |
0,400 |
0,383 |
0,340 |
|
(теплоемкость ВРП), |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Гкал/1000 руб. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Темпы роста (снижения) |
– |
98,1 |
106,8 |
97,6 |
90,6 |
92,1 |
95,7 |
88,8 |
|
к предыдущему году, % |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* В ценах 2000 г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 15. Стратегия социально-экономического развития региона: энергетическая составляющая
Таблица 15.3
Валовые и удельные показатели России и Свердловской области
Показатель |
Россия |
Свердловская область |
||
(2000 г.) |
|
|
||
2000 г. |
2003 г. |
|||
|
||||
|
|
|||
|
|
|
|
|
Население (среднегодовая числен- |
145,2 |
4,5877 |
4,4663 |
|
ность), млн. чел. |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
То же, % |
100 |
3,16 |
3,1 |
|
|
|
|
|
|
ВВП* (ВРП) (в ценах 2000 г.), |
6277,8 |
166 |
212 |
|
млрд. руб. |
||||
|
|
|
||
То же (ППС =7,44 руб./дол.), |
843,8 |
22,3 |
28,5 |
|
млрд. дол. |
||||
|
|
|
||
То же, % |
100 |
2,65 |
3,38 |
|
|
|
|
|
|
ВВП* (ВРП) на душу населения, |
43,2 |
36,2 |
47,5 |
|
тыс. руб./чел. |
||||
|
|
|
||
То же, тыс. дол./чел. |
5,8 |
4,9 |
6,3 |
|
То же, % |
100 |
84,4 |
108,6 |
|
|
|
|
|
|
Потребление энергоносителей: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
первичного топлива, млн. т у.т. |
980 |
36,185 |
36,005 |
|
|
|
|
|
|
то же, % |
100 |
3,69 |
3,72 |
|
|
|
|
|
|
электроэнергии, млрд. кВт·ч |
850 [60] |
40,934 |
42,739 |
|
|
|
|
|
|
то же, % |
100 |
4,8 |
5,03 |
|
|
|
|
|
|
тепловой энергии, млн. Гкал |
2020 [60] |
73,742 |
72,08 |
|
|
|
|
|
|
то же, % |
100 |
3,65 |
3,57 |
|
|
|
|
|
|
Энергопотребление на единицу ВВП |
|
|
|
|
(ВРП): |
|
|
|
|
первичного топлива, |
1,16 |
1,62 |
1,28 |
|
т у.т./1000 дол. |
||||
|
|
|
||
то же, |
100 |
140 |
110 |
|
|
|
|
|
|
электроэнергии, кВт·ч/дол. |
1,01 |
1,83 |
1,45 |
|
|
|
|
|
|
то же, % |
100 |
181 |
144 |
|
|
|
|
|
|
тепловой энергии, |
2,39 |
3,31 |
2,56 |
|
Гкал/1000 дол. |
||||
|
|
|
||
то же, % |
100 |
138 |
107 |
|
|
|
|
|
* Сумма валовой добавленной стоимости субъектов РФ.
499
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 15. Стратегия социально-экономического развития региона: энергетическая составляющая
Согласно данным табл. 15.3, в Свердловской области несколько выше показатели энергоемкости по сравнению с РФ, практически одинаковые показатели по теплоемкости и заметное превышение по электроемкости. В связи с этим сопоставим показатели основных отраслей промышленности России в суммарном объеме производства и их относительную удельную энергоемкость [63] с аналогичными показателями по Свердловской области, (табл. 15.4).
Таблица 15.4
Показатели основных отраслей промышленности и их относительная удельная энергоемкость
|
Доля в производстве, % |
Относи- |
Относи- |
||
Отрасль |
|
|
тельная |
тельная |
|
Россия |
Свердловская |
||||
промышленности |
электроем- |
энергоем- |
|||
|
(2002 г.) |
область |
кость, % |
кость, % |
|
|
(2000 г.) |
||||
|
|
|
|
||
Промышленность, всего |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
В том числе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Энергоемкие отрасли, |
27,17 |
65 |
– |
– |
|
всего |
|||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Электроэнергетика |
8,44 |
10,5 |
85 |
404 |
|
Черная металлургия |
8,42 |
25,0 |
223 |
203 |
|
|
|
|
|
|
|
Цветная металлургия |
10,31 |
29,5 |
342 |
112 |
По предварительным данным за 2004 г., доля металлургии в Свердловской области составляет около 55 % (2000 г. – 54,5 %), т.е. региональная металлургия сохраняет свои позиции в структуре промышленного производства. Следовательно, в Свердловской области доля объемов производства наиболее энергоемких отраслей в 2,4 раза выше, чем в России (см. табл. 15.4), при этом общий показатель энергоемкости был в 2000 г. выше, чем в России только на 40 % (см. табл. 15.3), при снижении к 2003 г. еще на 30 %.
Не менее принципиальной особенностью промышленного производства Свердловской области является ничтожная доля топливной составляющей ТЭКа – 0,3 %. Аналогичный показатель в России более 21 % [63].
500
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 15. Стратегия социально-экономического развития региона: энергетическая составляющая
Поэтому для Свердловской области актуально обеспечение развития экономики по второму варианту сценария (см. табл. 15.1), предполагающему ускоренное развитие экономики региона в направлении увеличения инновационности промышленного развития. Другими словами, при расчетах энергоемкости валового регионального продукта за основу был принят второй (оптимистический) вариант сценария экономического развития
[57].
Основные этапы расчета энергоемкости ВРП следующие: 1. Расчет топливно-энергетического баланса.
Выполняется на базе данных официальной государственной статистической отчетности за базовый год (при необходимости – за предшествующий период) в следующей последовательности:
−определение остатков топлива на начало года;
−определение объемов производства на территории области топлива, электроэнергии, теплоэнергии (ТЭР);
−определение объемов поступления ТЭР из других регионов;
−определение объемов расхода (потребления) ТЭР на территории области;
−определение объемов вывоза ТЭР за пределы территории области;
−определение остатков ТЭР на конец года;
−перевод ТЭР из натуральных единиц в условное топливо (по соответствующим коэффициентам).
2.Расчет энергоемкости ВРП в базовом году (и при необходимости в предшествующем периоде), т у.т./1000 руб. (дол. США):
Еп = Тп.баз /ВРП, |
(15.3) |
где Тп.баз – объем первичных топливно-энергетических ресурсов (ПТЭР), потребленных на территории области в отчетном (базовом) году, определяется из топливно-энергетического баланса; ВРП – объем валового регионального продукта (по данным органов госстатистики).
501
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 15. Стратегия социально-экономического развития региона: энергетическая составляющая
3. Расчет соотношения между темпом прироста потребления ПТЭР и темпом прироста ВРП в базовом году (при необходимости – в предшествующем периоде):
TR = ∆Тп.баз / ∆(ВРП), |
(15.4) |
где ∆Тп.баз – прирост потребления ПТЭР в базовом году, %; ∆(ВРП) – прирост валового регионального продукта в базовом году, %.
4.Анализ объемов и динамики изменений энергоемкости ВРП и соотношения темпов прироста ПТЭР и ВРП и сопоставление с аналогичными данными по Российской Федерации и зарубежным странам.
5.Расчет прогнозных объемов потребления ПТЭР:
−задается соотношение (варианты) между темпами прироста потребления ПТЭР и ВРП (TR), с учетом сложившихся пропорций как в Свердловской области, России, так и в других странах;
−рассчитываются (по вариантам) темпы прироста ПТЭР в прогнозном периоде:
∆Тп = ∆(ВРП) · TR; |
(15.5) |
−рассчитываются (по вариантам) прогнозные объемы потребления ПТЭР:
Тп = (∆Тп) · Тп.баз. |
(15.6) |
6.Расчет прогнозных объемов и темпов роста ВРП в прогнозируемом периоде.
7.Расчет прогнозной энергоемкости ВРП:
Е'п = Тп / ВРП. |
(15.7) |
8.Определение структуры топливного баланса области в прогнозируемом периоде и расчет потребности по видам топлива.
9.Прогнозирование развития промышленных отраслей.
502
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 15. Стратегия социально-экономического развития региона: энергетическая составляющая
Результаты расчетов энергоемкости ВРП приведены на рис. 15.3 –
15.5.
На рис. 15.3 показана динамика потребления ТЭР на единицу ВРП Свердловской области за 1996 – 2001 гг. Столь благоприятная динамика
Рис. 15.3. Динамика потребления топливно-энергетических ресурсов на единицу ВРП Свердловской области за 1996 – 2003 гг. (в % к 1996 г.):
обеспечена за счет целенаправленной работы в соответствии с областной программой «Семь шагов к теплу и свету» [21]. Прирост потребления топлива на 1 % прироста ВРП в 2001 г. составил 0,45 %. Но уже за период 2000 – 2003 гг. суммарный индекс терморецессии составил 0,03 % на 1 % прироста ВРП. Следовательно, практически весь прирост ВРП достигнут при сохранении объемов потребления энергоресурсов в виде первичного топлива. Исходя из показателей топливно-энергетического баланса и ВРП
503
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 15. Стратегия социально-экономического развития региона: энергетическая составляющая
составлен прогноз динамики снижения энергоемкости ВРП Свердловской области на период до 2015 г. (в процентах к 2000 г.) в увязке с параметрами «Схемы развития и размещения производительных сил Свердловской области» (рис. 15.4).
Рис. 15.4. Прогноз динамики потребления топливно-энергетических ресурсов на единицу ВРП Свердловской области до 2015 г.:
Согласно данным, приведенным на рис. 15.5, параметры прироста потребления топлива на 1 % прироста ВРП приняты в двух вариантах – 0,4 и 0,5 % [64]. Исходя из достигнутых в Свердловской области показателей за 1999 – 2001 гг. (рис. 15.6) выполнены расчеты укрупненной структуры баланса ТЭР в 2015 г. для двух вариантов – 0,5 и 0,4 % прироста расхода энергии на 1 % ВРП. Объемы потребления природного газа приняты исходя из существующей на данный период монопольной схемы газоснабжения региона и пропускной способности существующих магистральных трасс газопроводов.
Из расчетов следует, что в случае сохранения сложившейся тенденции на ограничение внутреннего потребления природного газа в Свердлов-
504
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 15. Стратегия социально-экономического развития региона: энергетическая составляющая
ской области необходимо будет увеличивать примерно втрое объемы ввоза твердого топлива. При этом существующие объемы экспорта экибастузского угля из Казахстана считаются предельно возможными по пропускной способности транспортной магистрали. Кроме того, по показателям экологической вредности экибастузского угля дальнейший рост объемов его поставки требует подробного обоснования [65].
Рис. 15.5. Прогноз динамики снижения энергоемкости ВВП (ВРП) Российской Федерации и Свердловской области в период до 2015 г.:
Кроме того, принятые в «Энергетической стратегии России на период до 2020 г.» соотношения по потреблению природного газа и твердого топлива применительно к энергодефицитным регионам с высоким производственным потенциалом и с учетом их участия в решении стратегической задачи по удвоению ВВП страны требуют, на наш взгляд, соответствующей обоснованной их корректировки в рамках региональной энергетической стратегии.
505