Optimization of directions and introduction times for progressive energyefficiency standards in heat supply
Introduction of standards for power equipment efficiency is one of the most effective directions of energy saving in heat- and-power engineering, where the majority of the equipment is in need of replacement. Consummation of new standards makes sense, if there are real conditions. Modernization of h...
Saved in:
| Date: | 2010 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/380 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | System Research in Energy |
| Download file: |  |
Institution
System Research in Energy| _version_ | 1871103675250769920 |
|---|---|
| author | Dubovskoy S.V. Sokolovska I.S. |
| author_facet | Dubovskoy S.V. Sokolovska I.S. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Dubovskoy S.V.",
"institution": null
},
{
"author": "Sokolovska I.S.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Dubovskoy S.V. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:38Z |
| description | Introduction of standards for power equipment efficiency is one of the most effective directions of energy saving in heat- and-power engineering, where the majority of the equipment is in need of replacement. Consummation of new standards makes sense, if there are real conditions. Modernization of heat-generating equipment requires considerable resources and cannot be carried out simultaneously throughout the industry. Therefore it is necessary to work out scenarios for the most economically advantageous realization of new equipment with determination of the sequence of re-equipment by capacity and in time provided limited investment. A new procedure is developed and generalized approach is proposed for the economic estimation of the optimal direction and sequence of introduction of progressive standards for energy efficiency in heat supply taking into account economic, environmental and social aspects on the example of the modernization of natural gas fired hot-water boilers |
| first_indexed | 2026-03-24T02:01:36Z |
| format | Article |
| fulltext |
17ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2010, вип. 1(21)
Впровадження прогресивних стандартів щодо
ефективності енергоустаткування — це один з
найдієвіших напрямів реалізації технологічного
енергозбереження, досяжний потенціал якого
оцінюється енергетичною стратегією України до
2030 року у 50 % від прогнозного обсягу спожи�
ваної первинної енергії. Особливо важливе зна�
чення цей напрям має для енерговитратних сек�
торів економіки України з морально застарілим
теплогенерувальним обладнанням, зорієнтова�
них на переважне споживання природного газу.
Саме до них відноситься сектор комунального
теплопостачання України, де впровадження но�
вих стандартів щодо ефективності теплогенеру�
вальної техніки є необхідним і неминучим.
Разом з тим, необхідно враховувати, що
підвищення вимог щодо нормативів ефектив�
ності потребує значних обсягів фінансового за�
безпечення та заходів, спрямованих на рекон�
струкцію і модернізацію численного існуючого
парку котельного обладнання. У зв'язку з цим
процедура впровадження нових стандартів має
базуватися на чіткій аргументації як еко�
номічної доцільності впровадження нових
стандартів, так і доцільній послідовності її вве�
дення у часі.
На жаль, сьогодні не існує унормованих ме�
тодів визначення економічної ефективності
впровадження стандартів щодо енергоефектив�
ності, оскільки стандарти, які використовували�
ся для цього за часів планової економіки втрати�
ли чинність, а нові до цього часу не розроблено.
Мета цієї роботи полягала у створенні від�
повідної методології економічного обґрунту�
вання процесу стандартизації на базі ринкових
методів оцінювання інвестиційної діяльності у
сфері теплопостачання.
Нині у комунальній енергетиці України за�
гальний технічний стан опалювальних котель�
них вкрай незадовільний [1]. Близько 22 %
котлів функціонують понад 20 років, 38 % котлів
є малоефективними, з коефіцієнтом корисної дії
65—75 % на газі і 70 % — на вугіллі [2]. Обсяги
використання газу в комунальній енергетиці ста�
новлять до 42 % газових витрат України і в той
же час, на думку експертів, 30—40 % вироблених
енергоресурсів витрачаються даремно [3]. Тому
оновлення обладнання котелень, зокрема опалю�
вальних водогрійних котлів, є однією з нагаль�
них потреб у галузі енергетики.
За даними Держкомстату України [4], на
підприємствах галузі експлуатується 29 965 ко�
телень, з них на газоподібному паливі працює
19 409, в яких встановлено 45 211 котлів сумар�
ною теплопродуктивністю 89 610,6 Гкал/год,
тобто в середньому на одну котельню прихо�
диться 2—3 (2,33) котла, дані розподілу яких за
теплопродуктивністю наведено в табл. 1.
Зараз на котли водогрійні поширюється
ГОСТ 21563—93 [5], в якому встановлено
основні параметри та технічні вимоги, зокрема
коефіцієнт корисної дії (ККД) котлів, що пра�
ОПТИМІЗАЦІЯ РОЗВИТКУ ТА УПРАВЛІННЯ
ФУНКЦІОНУВАННЯМ ЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМ
УДК 621.311:006.07 С.В. ДУБОВСЬКИЙ, д�р техн. наук, І.С. СОКОЛОВСЬКА,
Інститут загальної енергетики НАН України, м. Київ
ОПТИМІЗАЦІЯ НАПРЯМІВ ТА ТЕРМІНІВ ВПРОВАДЖЕННЯ ПРОГРЕСИВНИХ
СТАНДАРТІВ ЩОДО ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ У ТЕПЛОПОСТАЧАННІ
Запропоновано узагальнений підхід до економічного оцінювання оптимальних напрямів
та послідовності впровадження прогресивних стандартів щодо енергоефективності у
сфері теплопостачання з урахуванням економічних, екологічних та соціальних аспектів на
прикладі модернізації парку водогрійних котлів на природному газі.
К л ю ч о в і с л о в а: теплопостачання, водогрійні котли, стандарти, економічний ефект,
оцінювання ефективності, оптимізація
© С.В. ДУБОВСЬКИЙ, І.С. СОКОЛОВСЬКА, 2010
цюють на газоподібному паливі, має бути не
менше, ніж вказано нижче.
Номінальна теплопродуктивність, ККД,
МВт (Гкал/год) %
Від 0,63 (0,54) до 3,6 (3,1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86,0
Від 4,65 (4) до 35,0 (3,1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89,0
Від 58,2 (50) до 209,0 (180) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91,0
На практиці, з урахуванням зношеності облад�
нання та конструктивних властивостей старих
котлів, через які експлуатаційні ККД зазви�
чай менше номінальних ККД, ці показники
значно менші (табл. 2). Водночас на ринку
України вже є достатньо багато нових котлів
вітчизняного та закордонного виробництва,
ККД в яких становить 92—96 % у разі роботи
на газі та 91—93 % на дизельному паливі чи ма�
зуті (треба зазначити, що для нових котлів,
внаслідок застосування нових автоматичних
систем регулювання, експлуатаційний ККД
практично дорівнює номінальному ККД). То�
му нагальною стає заміна ГОСТ 21563—93,
зокрема введення нових показників ККД. Але
впровадження нового стандарту стає доціль�
ним, коли переважна кількість котлів спро�
можна відповідати його вимогам. Тобто спо�
чатку треба розробити сценарій заміни опалю�
вальних водогрійних котлів для всіх категорій
за теплопродуктивністю (до 3, від 3 до 20, від
20 до 100, 100 і більше Гкал/год) залежно від
обсягу інвестицій.
Річну економію палива в тоннах умовного па�
лива при виробництві теплової енергії у разі
заміни старих котлів на нові можна визначити як
різницю між фактичними витратами та витрата�
ми за нормами і обчислити за формулою [6]:
ΔВі = Qі(bіф — bін) . 10�3, (1)
де і =1...4 — індекс категорії котельні за тепло�
продуктивністю; Qі — кількість відпущеної
споживачам за рік теплової енергії котельнями
і�ї категорії, Гкал; bіф — фактичні питомі витра�
ти палива на вироблення теплової енергії ко�
тельнями і�ї категорії, кг у.п./ Гкал; bін — питомі
витрати палива на вироблення теплової енергії
котельнями і�ї категорії після встановлення
нових котлів, кг у.п./ Гкал.
Питомі витрати палива bі, т у. п. на 1 Гкал ви�
робленого тепла обчислюються за формулою:
bі = 1/(7 . ηi ), (2)
де ηi — ККД брутто котлоагрегатів і�ї категорії
з урахуванням технологічних втрат тепла під
час вироблення теплової енергії.
За формулою (2) можна обчислити відпо�
відно bіф та bін , т у.п./ Гкал:
bіф = 1/(7 . ηiф); bін = 1/(7 . ηiн),
де ηiф — фактичний ККД котлоагрегатів і�ї ка�
тегорії; ηiн — ККД котлоагрегатів і�ї категорії
після встановлення нових котлів.
Економія палива на 1 Гкал/год для котелень
і�ї категорії визначається за формулою:
Δbі = , (3)
де Pi — сумарна теплопродуктивність котелень
і�ї категорії, Гкал/год,
Pi = , (4)
де 8760 — кількість годин на рік; ϕ i — коефіцієнт
використання встановленої потужності.
Необхідний обсяг інвестицій в млн USD на
заміну старих котлів для котелень і�ї категорії
можна обчислити за формулою:
Ki = ki • Pi •10�3, (5)
де ki — питома вартість нових котлів і�ї кате�
горії, тис. USD /Гкал/год.
Загальний обсяг інвестицій на заміну всіх
старих котлів у котельнях всіх категорій можна
18 ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2010, вип. 1(21)
С.В. ДУБОВСЬКИЙ, І.С. СОКОЛОВСЬКА
Таблиця 1
Показник
Розподіл за теплопродуктивністю, Гкал/год
Всього
до 3
від 3
до 20
від 20
до 100
100
і більше
Кількість котелень, одиниць
Сумарна теплопродуктивність котелень, Гкал/год
Середня теплопродуктивність котелень, Гкал/год
Середня теплопродуктивність котла, Гкал/год
15 978
13 908,4
0,9
0,4
2762
20 370,8
7,4
3,2
527
20 046,1
38,0
16,3
142
35 285,3
248,5
106,8
19 409
89 610,6
4,6
2,0
ΔBі
Pi
Qi
8760 . ϕ i
обчислити за формулою:
K= . (6)
Результати розрахунку необхідного обсягу
інвестицій на заміну усіх котлів та можливої
економії палива за формулами (1)—(6) наведе�
но в табл. 2.
Знаючи час повного оновлення котлів
відповідної категорії можна визначити час на�
дання чинності новим стандартам. Як видно з
даних табл. 2, для заміни всіх котлів необхідно
майже 5 млрд USD, що унеможливлює їхню
одночасну заміну. Порядок проведення мо�
дернізації визначається властивостями груп
устаткування, а строки — розмірами можливих
майбутніх капіталовкладень. Тому залежно від
обсягу інвестицій треба визначити порядок
оновлення котлів за потужністю й у часі, щоб
одержати найбільшу економію палива, тобто
це задача лінійного програмування. Постанов�
ка задачі лінійного програмування передбачає
визначення показника ефективності, змінних
завдання, завдання лінійної цільової функції,
яка підлягає мінімізації або максимізації, та
певних обмежень.
Припустимо, що, починаючи з 2009 року, на
модернізацію котелень кожний рік виділяти�
меться 500 тис. USD. Показником ефектив�
ності є економія палива. Треба визначити мак�
симум лінійної цільової функції, яка визначає
сумарну економію палива за рік для всіх кате�
горій котелень:
f(x) = Δbі , (7)
де pit — теплопродуктивність оновлених за рік t
котлів і�ї категорії, Гкал/год, за умови, що їхня
теплопродуктивність менша або дорівнює тепло�
продуктивності старих котлів, які залишились
на розрахунковий рік t, тобто обмеженнями є
pit � pi – pit та Kt � 500. Змінними завдання є
теплопродуктивність оновлених за рік котлів
усіх категорій.
Для розрахунків використано стандартний
засіб ”Пошук рішення” Microsoft Excel. І як
вихідні дані використано значення теплопродук�
тивності котелень за категоріями, у Гкал/год. У
табл. 3 для прикладу наведено результати розра�
хунку оптимального вкладання коштів для одер�
жання максимальної економії палива для остан�
нього року оновлення устаткування котелень.
Дані з визначеного порядку оновлення котлів
за теплопродуктивністю й у часі, що дає мож�
ливість одержати максимальну економію пали�
ва за інвестиційний період за умови щорічних
інвестицій у 500 млн USD, наведено в табл. 4.
Як видно з даних табл. 2 і 4, щодо загальних
необхідних інвестицій та річної економії палива
вони збігаються, що свідчить про правильність
проведених розрахунків.
З наведених у табл. 4 даних видно, що опти�
мальним з точки зору економії палива є першо�
чергове проведення модернізації котелень ве�
ликої потужності (100 Гкал/год і більше),
потім малої потужності (до 3 Гкал/год), а після
цього — середньої потужності від 3 до 20, та від
20 до 100 Гкал/год відповідно.
Ефект від впровадження нових стандартів з
урахуванням економічних, екологічних та со�
ціальних аспектів оцінювався з використанням
методики [7].
19ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2010, вип. 1(21)
Оптимізація напрямів та термінів впровадження прогресивних стандартів щодо енергоефективності у теплопостачанні
Таблиця 2
Показник
Розподіл за теплопродуктивністю, Гкал/год
Всього
до 3 від 3 до 20 від 20 до 100 100 і більше
Сумарна теплопродуктивність котелень, Гкал/год
Виробіток тепла, тис. Гкал
ККД старих котлів
Фактична питома витрата палива, кг/Гкал
ККД нових котлів
Питома витрата палива з новими котлами, кг/Гкал
Річна економія палива, т у.п.
Річна економія палива на 1 Гкал/год
Питома вартість нових котлів, тис. USD/Гкал/год
Необхідний обсяг інвестицій, млн USD
13 908,4
6608,7
0,7
204,1
0,9
158,7
299 719,4
21,55
100
1390,8
20 370,8
11 815,0
0,8
178,6
0,92
155,3
27 5200,7
13,51
80
1629,7
20 046,1
12 848,2
0,85
168,1
0,92
155,3
164 302,0
8,20
50
1002,3
35 285,3
31 434,3
0,85
168,1
0,94
152,0
505 836,0
14,34
25
882,1
89 610,6
62 706,2
—
—
—
—
1 245 058,1
—
—
4904,9
4
1
it
i
p
=
⋅∑
4
1i
p
=
∑
4
1
i
i
K
=
∑
20 ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2010, вип. 1(21)
С.В. ДУБОВСЬКИЙ, І.С. СОКОЛОВСЬКА
Треба зазначити, що норми витрат палива для
опалювальних котлів залежать від їхнього фізич�
ного старіння, тобто від терміну експлуатації, що
враховується множенням нормативної паспорт�
ної витрати палива на відповідний коефіцієнт.
Але, оскільки фізично старіють як нові, так і старі
котли, а різниця фактичних питомих витрат па�
лива та питомих витрат палива нових котлів з
урахуванням терміну експлуатації збільшується
незначно [6], відповідно й річна економія палива,
яку розраховують за формулою (1), також збіль�
шується незначно, тому можна вважати, що у ць�
ому прикладі обчислено мінімальну загальну
економію палива за весь період.
Теплота згоряння природного газу за статис�
тичними даними становить 8050 ккал/м3 [8].
Знаючи економію палива в тоннах умовного
палива, можна обчислити об’єм зекономленого
природного газу за весь період:
27 184 968,6 • =
= 17 369 017,4 ≈ 17 370 000 м3.
Вартість цього газу можна оцінити на основі
нинішніх цін на природний газ. Кінцева ціна на
газ для підприємств комунальної теплоенерге�
тики, розрахована згідно з постановою НКРЕ
від 19.02.2009 № 195 [9], становить 333,7 USD
за 1000 м3.
Інтегральний ефект або чистий дисконтова�
ний дохід [7] обчислюємо відповідно з табл. 4:
, (8)
де Rіt — результати, одержувані в котельнях і�ї
категорії у t�му році, Eі — норма дисконту, що
дорівнює відсотковій ставці НБУ за депозит�
ними внесками або прийнятній для котелень і�ї
категорії нормі доходу на капітал; Зіt
+
— витрати
в котельнях і�ї категорії у t�му році без урахування
капіталовкладень (поточні витрати); Kіt —капітало�
вкладення в котельнях і�ї категорії у t�му році.
Таблиця 3
Таблиця 4
Розподіл за
теплопровідністю,
Гкал/год
Сумарна теплопро�
дуктивність
котелень,
Гкал/год
Теплопро�
дуктивність
оновлених котлів,
Гкал/год
Обсяг інвестицій,
млн USD
Виробіток тепла
оновленими
котлами,
тис. Гкал
Економія
палива, кг
До 3
Від 3 до 20
Від 20 до 100
Від 100
В с ь о г о
0
0
0
0
0
0
0
8098,9
0
8098,9
0
0
404,9
0
404,9
0
0
5190,8
0
5190,8
0
0
66 380,2
0
66 380,2
Рік
Інвестиції, млн
USD
Теплопродуктивність оновлених котлів, Гкал/год Річна економія
палива,
т у.п.
до 3
Гкал/год
3—20
Гкал/год
20—100
Гкал/год
від 100
Гкал/год
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
В с ь о г о
500
500
500
500
500
500
500
500
500
404,9
4904,9
0,0
1178,7
5000,0
5000,0
2729,7
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
13 908,4
0,0
0,0
0,0
0,0
2837,8
6250,0
6250,0
5033,0
0,0
0,0
20 370,8
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
1947,2
10 000,0
8098,9
20 046,1
20 000,0
15 285,3
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
35 285,3
286 712,2
244 523,8
107 747,5
107 747,5
97 162,2
84 434,6
84 434,6
83 953,2
81 962,2
66 380,2
1 245 058,0
7000
8050
244
01
1
( )
(1 )інт it it t
ti i
R З
E
Е +
==
= − ⋅ −
+
∑∑ ∑
94
01
1
(1 )it t
ti i
K
E==
− ⋅
+
∑∑
Дохід котелень і�ї категорії у t�му році:
Rіt = cт Qіt , (9)
де cт — ціна відпущеної теплової енергії; Qіt —
кількість відпущеної теплової енергії котель�
нями і�ї категорії у t�му році. Поточні витрати
котелень і�ї категорії у t�му році:
Зіt
+
= cг + С0it , (10)
де cг — ціна природного газу, USD/Гкал; —
кількість використаного природного газу для
вироблення Qіt теплової енергії котельнями і�ї
категорії у t�му році; ηi — ККД котлоагрегатів і�ї
категорії; С0it — поточні витрати на обслугову�
вання котельні і�ї категорії у t�му році.
Оскільки у разі заміни старих котлів новими
не передбачається зміна кількості відпущеної
теплової енергії, а поточні витрати на обслуго�
вування котельні можуть вважатися однаковими,
то використовуючи формули (9) і (10), отри�
маємо:
Rіt – Зіt
+
= cг Qіt – (С0itн – С0itф) =
= cг Qіt = cг ΔВіt, (11)
де ΔВіt — кількість зекономленого природного
газу внаслідок встановлення нових котлів ко�
тельнями і�ї категорії у t�му році.
З формул (8) і (11) отримаємо:
. (12)
Залежність інтегрального ефекту впроваджен�
ня нового стандарту на водогрійні опалювальні
котли, обчисленого без урахування інфляції за
формулою (12) та з урахуванням інфляції, від
норми дисконту Еі наведено на рисунку.
Як видно з рисунку, новий стандарт на во�
догрійні опалювальні котли доцільно впроваджу�
вати, якщо відсоткова ставка НБУ за депозит�
ними внесками не більша 0,06.
Для подальших розрахунків приймаємо нор�
му дисконту 0,05. Тоді інтегральний ефект
впровадження нового стандарту на водогрійні
опалювальні котли становитиме 332,4 млн
USD без урахуванням інфляції, та 920,6 млн
USD з урахуванням інфляції.
Оскільки стандарт, що розглядається, має
розроблюватися на заміну вже існуючого, то
невизначеності й чинники ризику впливають
на нове й старе обладнання однаково, тому у
цьому разі їх можна не враховувати.
Встановлення нових котлів не передбачає
зміни штатного персоналу, тому соціальні
наслідки, а відповідно й соціальну ефективність
від впровадження цього стандарту також мож�
на не враховувати.
Екологічні наслідки від впровадження цього
стандарту можна економічно оцінити як ре�
зультат зміненої плати за викиди шкідливих
речовин та продажу квот на викиди СО2 за
кожний рік протягом всього розрахункового
періоду.
Оцінювання зменшення викидів можна
здійснити на основі ГКД 34.02.305—2002 [10]
та Галузевої методики розрахунку шкідливих ви�
кидів, які надходять від теплогенеруючих устано�
вок комунальної теплоенергетики України [11].
Для котлів, що працюють на природному газі,
найважливішими є викиди шкідливих оксидів
азоту NOx і оксиду вуглецю CO, та парникового
газу — діоксиду вуглецю (вуглекислого газу
CO2), оскільки в природному газі, який спожи�
вається в Україні [11], ртуть та сірка не визначені.
Згідно з роботою [11] всі котли, що розміщені
на даній площадці та об’єднані в одну трубу,
розглядаються як одне джерело викиду.
Розрахункові методи визначення викиду
забруднювальної речовини базуються на вико�
ристанні показника емісії. Показник емісії ха�
рактеризує масову кількість забруднювальної
речовини, яка викидається енергетичною уста�
новкою в атмосферне повітря разом з димови�
ми газами, віднесену до одиниці енергії, що
виділяється під час згоряння палива.
Валовий викид j�ї забруднювальної речови�
ни Zj (т), що надходить в атмосферу з димовими
21ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2010, вип. 1(21)
Оптимізація напрямів та термінів впровадження прогресивних стандартів щодо енергоефективності у теплопостачанні
Qіt
ηi
Qіt
ηi
Графік залежності інтегрального ефекту впровадження
нового стандарту на водогрійні опалювальні котли: 1 —
Еінт з урахуванням інфляції; 2 — Еінт без урахування
інфляції
244
01
1
(1 )інт г it t
ti i
c B
E
Е
==
= Δ −
+
∑∑
94
01
1
(1 )it t
ti i
K
E==
−
+
∑∑
1 1
iф iн
⎛ ⎞
−⎜ ⎟⎜ ⎟η η⎝ ⎠
1 1
iф iн
⎛ ⎞
−⎜ ⎟⎜ ⎟η η⎝ ⎠
газами енергетичної установки за визначений
проміжок часу, розраховується як сума вало�
вих викидів цієї речовини під час спалювання
різних видів палива, зокрема під час їхнього од�
ночасного спільного спалювання [10, 11]:
, (13)
де Zji — валовий викид j�ї забруднювальної ре�
човини під час спалювання i�го палива за ви�
значений проміжок часу, т; kji — показник емісії
j�ї забруднювальної речовини для i�го палива,
г/ГДж; Bi — витрата i�го палива за проміжок ча�
су t, т; (Qi
r
)i — нижча робоча теплота згоряння
i�го палива, МДж/кг.
Відповідно для котельних, які працюють
тільки на природному газі, формула (13) набу�
ває вигляду:
Zj = Zjі = 10�6 kj Bі Qi
r
, (14)
де Zj — валовий викид j�ї забруднювальної ре�
човини за визначений проміжок часу, т; Zjі —
валовий викид j�ї забруднювальної речовини за
визначений проміжок часу котельнями і�ї кате�
горії; kj — показник емісії j�ї забруднювальної
речовини, г/ГДж; Bі — витрата природного газу
за визначений проміжок часу котельнями і�ї
категорії, т; Qi
r
— нижча робоча теплота згорян�
ня природного газу, МДж/кг.
Показник емісії оксидів азоту з урахуванням
заходів скорочення викиду розраховують як
[10, 11]:
kNOx
= (kNOx
)0 fH (1–ηI) (1–ηII β), (15)
де (kNOx
)0 — показник емісії оксидів азоту без
урахування заходів скорочення викиду, г/ГДж;
fH — ступінь зменшення викиду NOx під час ро�
боти на низькому навантаженні; ηI — ефек�
тивність первинних (технологічних) заходів
скорочення викиду; ηII — ефективність вторин�
них заходів (азотоочисної установки); β — ко�
ефіцієнт роботи азотоочисної установки.
Значення узагальненого показника емісії ок�
сидів азоту під час спалювання природного газу
за різними технологіями без урахування заходів
щодо скорочення викиду визначається згідно з
роботою [11] відповідно середньої теплопродук�
тивності котелень (табл. 5).
Під час роботи котла на низькому наванта�
женні зменшується температура процесу
горіння палива, через що скорочується викид
оксидів азоту. Ступінь зменшення викиду NOx
визначають за емпіричною формулою [10, 11]:
fн = (Qф /Qн)z , (16)
де Qф — фактична теплова потужність котла,
МВт; Qн — номінальна теплова потужність
котла, МВт; z — емпіричний коефіцієнт, що за�
лежить від виду котла, його потужності, типу
палива тощо.
Значення емпіричного коефіцієнта визна�
чається згідно з роботою [11] відповідно се�
редньої теплопродуктивності котелень (табл. 5).
Показник емісії оксиду вуглецю CO у разі
відсутності постійних вимірювань концент�
рації CO визначається згідно з роботою [11]
відповідно до середньої теплопродуктивності
котелень (табл. 6).
Показник емісії діоксиду вуглецю kCO2
(г/ГДж) під час спалювання органічного пали�
ва визначають за формулою [10, 11]:
εC, (17)
де C— масовий вміст вуглецю в паливі на робо�
чу масу, %; Qi
r — нижча робоча теплота згорян�
22 ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2010, вип. 1(21)
С.В. ДУБОВСЬКИЙ, І.С. СОКОЛОВСЬКА
Таблиця 5
Таблиця 6
Показник
Розподіл за теплопродуктивністю,
Гкал/год
до 3
від 3
до 20
від 20
до 100
100 і
більше
Середня теплопродук�
тивність котелень,
Гкал/год
Узагальнений показ�
ник емісії оксидів азо�
ту без урахування за�
ходів щодо скорочення
викиду (kNOx)0, г/ГДж
Емпіричний коефіці�
єнт z
0,9
90
0,35
7,4
90
0,35
38,0
95
0,45
248,5
100
1,25
Показник
Розподіл за теплопродуктивністю,
Гкал/год
до 3
від 3
до 20
від 20
до 100
100 і
більше
Середня теплопродук�
тивність котелень,
Гкал/год
Узагальнений показ�
ник емісії оксиду вуг�
лецю kСO, г/ГДж
0,9
7,9
7,4
7,9
38,0
24,7
248,5
17
i
∑
i
Z∑
( )610 r
j ji ji i i i
i i
Z Z k B Q−= =∑ ∑
2
6
CO C C
44 10
3,67 е
12 100
r
r
i
C
k k
Q
= ⋅ ⋅ ε =
ня палива, МДж/кг; εC — ступінь окислення
вуглецю палива; kC — показник емісії вуглецю
палива, г/ГДж.
Для природного газу рекомендоване значен�
ня εC становить 0,995 [10, 11].
Згідно з роботами [10, 11] за відсутності фак�
тичних даних про елементний склад палива
можна використовувати значення для природ�
ного газу газопроводу Уренгой—Ужгород. Дані
наведені нижче.
Газопровід CH4, C2H6, C3H8, C4H10, C5H12,
% % % % %
Уренгой —
Ужгород 98,90 0,12 0,011 0,01 0,00
Газопровід CO2, N2, H2S, Qi
d, ρп,
% % % МДж/нм3 кг/нм3
Уренгой —
Ужгород 0,06 0,90 0,00 33,08 0,723
Для цього газу згідно з роботою [10, додаток
И], % масовий елементний склад природного
газу такий:
вуглець — Cr = Cdaf = 73,67;
водень — Hr = Hdaf = 24,65;
кисень — Or = Odaf = 0,12;
азот — Nr = Ndaf = 1,56.
Масова нижча теплота згоряння Qi
r згідно
даних наведених вище:
Qi
r = Qi
daf = Qiν
daf/ρn = 33,08/0,723 = 45,75 МДж/кг.
Показник емісії вуглекислого газу під час
спалювання природного газу визначається за
формулою (17):
г/ГДж.
Масова економія природного газу, т:
B = Bν ρn, (18)
де Bν — об’ємна економія природного газу, тис. м3.
Під час спалювання природного газу питомий
об’єм сухих димових газів νдг = 16,35 нм3/кг, а
якщо питомий об’єм сухих димових газів віднес�
ти до одиниці об’єму природного газу, то (νдг)ν=
= νдг ρn = 16,35 . 0,723 = 11,82 нм3/нм3.
Визначення вартості викидів провадиться
на основі Постанови КМУ від 1 березня 1999 р.
№ 303 „Про затвердження Порядку встанов�
лення нормативів збору за забруднення навко�
лишнього природного середовища і стягнення
цього збору” [12] та ГК�1999�40 НБ [13].
Постановою КМУ від 18.10.2006 р. № 1423 з
01.01.2007 р. [14] запроваджено індексацію нор�
мативів збору за забруднення навколишнього
природного середовища для кожної забрудню�
вальної речовини за формулою:
, (19)
де Hбi — проіндексовані нормативи збору у по�
точному році, гривень за 1 т; Hпi — базові нор�
мативи збору, якими є значення нормативів
збору на 31.12.2006 р., обчислені з урахуванням
коефіцієнта 2,373, а для нововведених норма�
тивів — на 31 грудня року їхнє запровадження,
гривень за 1 т; І — індекс споживчих цін (індекс
інфляції) за попередній рік, відсотків.
За даними роботи [14]: НпNOx = 189,84 грн./т,
НпCO = 7,119 грн./т.
Індекс інфляції у 2009 р. І = 125.
Проіндексовані нормативи збору у поточно�
му році у перерахунку на USD з урахуванням
коефіцієнта 2,373 становлять: НпNOx = 24,93
USD/т, НпCO = 0,94 USD/т. Вартість 1 т CO2 —
10 USD/т.
На основі формул (14)—(19) та наведених
вихідних даних проведено розрахунки валових
викидів NOx, CO та CO2 для кожної категорії
котелень окремо та визначено загальні значення
викидів, а також їхню вартість з урахуванням
інфляції для норми дисконту 0,05. За результа�
тами розрахунків визначено, що вартість плати
за шкідливі викиди та вартість продажу квот на
викиди СО2 разом становлять 252,5 млн USD
без урахування інфляції, та 286,8 млн USD з
урахуванням інфляції.
Витрати на розроблення стандарту (Зст),
розраховані згідно з ДСТУ 4054—2001 [15],
становлять 0,028 млн USD.
За норми дисконту 0,05 інтегральний ефект
від розроблення та впровадження нового стан�
дарту на водогрійні опалювальні котли з ураху�
ванням усіх складових, а також інфляції стано�
витиме близько 1 млрд 200 млн дол. США.
ВИСНОВКИ
1. Запропоновано підхід до економічного
оцінювання оптимальних напрямів та послідов�
ності впровадження прогресивних стандартів
щодо енергоефективності у сфері теплопоста�
чання на прикладі модернізації парку во�
догрійних котлів на природному газі.
2. Визначено, що прогресивні стандарти на
водогрійні опалювальні котли доцільно впро�
23ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2010, вип. 1(21)
Оптимізація напрямів та термінів впровадження прогресивних стандартів щодо енергоефективності у теплопостачанні
Hбi=
Hni I
100
2
6
CO
44 73,67 10
0,995 58748
12 100 45,75
k = ⋅ ⋅ ⋅ =
24 ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2010, вип. 1(21)
С.В. ДУБОВСЬКИЙ, І.С. СОКОЛОВСЬКА
ваджувати, якщо норма дисконту не перевищу�
ватиме 6 %.
3. Оптимальним з точки зору економії пали�
ва є першочергове проведення модернізації ко�
телень великої потужності (100 Гкал/год і біль�
ше), потім малої потужності (до 3 Гкал/год), а
після цього — середньої потужності від 3 до 20,
та від 20 до 100 Гкал/год відповідно.
4. Запропонований підхід є узагальненим і мо�
же використовуватися для обґрунтування інвес�
тиційних планів реконструкції та модернізації
технологічного обладнання у багатьох галузях
промисловості.
1. Шевцов А., Земляний М., Вербинський В. Муніци�
пальна енергетика: шляхи підвищення ефективності
[Електронний ресурс] / http://www. niss.gov.ua/
Moni�tor/Oktober/5.htm#_ftn2
2. Долінський А. А. Енергозбереження та екологічні проб�
леми енергетики // Вісник НАН України. — 2006. —
№ 2. — С. 25—32.
3. Білянський О. Пекельне коло [Електронний ресурс] —
http://viche.info/index.php? action=archive&id=414
4. Статистичний бюлетень про основні показники
роботи опалювальних котелень і теплових мереж
України за 2004—2007 рр. — К.: Держкомстат України,
2008. — 40 с.
5. Котлы водогрейные. Основные параметры и техни�
ческие требования : ГОСТ 21563—93. — [Дата вве�
дения 1997—01—01]. — М.: ИПК Издательство
стандартов, 1996. — 7 с. — (Міждержавний стан�
дарт).
6. Наказ Колегії Держжитлокомунгоспу № 218 від
14.12.2007 „Про затвердження Методичних реко�
мендацій оцінки економічної ефективності інвес�
тицій в енергозберігаючі проекти на підприємствах
житлово—комунального господарства” [Електрон�
ний ресурс]. — http://www.uazakon.com/docu�
ments/date_bu/pg_gwcqsa.htm
7. Соколовська І.С. Оцінювання ефективності розроб�
лення та впровадження стандартів у сфері енергети�
ки / І.С .Соколовська // Проблеми загальної енерге�
тики. — 2008. — № 18. — С.48—53.
8. Звіт про залишки і використання енергетичних ма�
теріалів та продуктів перероблення нафти за 2007 р.
(Форма 4 — мтп річна). — K.: Держкомстат України,
2009.
9. Постанова НКРЕ від 19.02.2009 № 195 „Про затве�
рдження граничних рівнів цін на природний газ для
промислових споживачів та інших суб’єктів госпо�
дарювання на 2009 рік” [Електронний ресурс]. — К.:
Центр комп’ютерних технологій, 2009. — 1 елект�
рон. опт. диск (CD—ROM) „Юрист+ЗАКОН” (ви�
пуск №128, березень 2009 г.).
10. Викиди забруднювальних речовин у атмосферу від
енергетичних установок. Методика визначення:
ГКД 34.02.305—2002. — [Чинний від 2002. 07. 01]. —
К.: ОЕП ГРІФРЕ, 2002. — 45 с. — (Галузевий
керівний документ).
11. Галузева методика розрахунку шкідливих викидів,
які надходять від теплогенеруючих установок кому�
нальної теплоенергетики України / Затверджена На�
казом Мінбуду України 16.03.2006 № 67 [Електрон�
ний ресурс]. — К.: ИСС „ЗОДЧИЙ”, 2008. — 1 елект�
рон. опт. диск (CD—ROM).
12. Постанова КМУ від 1 березня 1999 р. № 303 „Про
затвердження Порядку встановлення нормативів
збору за забруднення навколишнього природного
середовища і стягнення цього збору” {із змінами,
внесеними згідно з Постановами КМ № 1984 (1984�
99�п) від 27.10.99, № 1261 (1261�2000�п) від
11.08.2000, № 1426 (1426�2001�п) від 26.10.2001,
№ 1779 (1779�2001�п) від 28.12.2001, № 72 (72�2002�
п) від 24.01.2002, № 905 (905�2002�п) від 01.07.2002,
№ 402 (402�2003�п) від 28.03.2003, №1115 (1115�
2003�п) від 17.07.2003, № 2053 (2053�2003�п) від
26.12.2003, № 769 (769�2004�п) від 16.06.2004, №
1790 (1790�2004�п) від 31.12.2004, № 626 (626�2005�
п) від 21.07.2005, № 1423 (1423�2006�п) від
18.10.2006} [Електронний ресурс]. — http://zakon.
rada.gov.ua.
13. Інструкція про порядок обчислення та сплати збо�
ру за забруднення навколишнього природного сере�
довища / Затверджено наказом Міністерства охоро�
ни навколишнього природного середовища та ядер�
ної безпеки України, ДПА України від 19.07.99 р.
№162/379, зареєстровано в Мін’юсті України
09.08.99 р. за №544/3837 // Галицькі контракти. —
1999. — № 40. — 2—й зошит.
14. Постанова КМУ від 18.10.2006 р. № 1423 „Про вне�
сення змін у додаток 1 до Порядку встановлення
нормативів збору за забруднення навколишнього
природного середовища і стягнення цього збору та
визнання таким, що втратив чинність, пункту 2 пос�
танови Кабінету Міністрів України від 28 березня
2003 p. № 402” [Електронний ресурс] // Вісник по�
даткової служби України. — № 40. — http://www.vis�
nuk.com.ua/article/ one/Postanova_2098212.html
15. Нормативи трудомісткості та вартість робіт із
стандартизації. Настанова : ДСТУ 4054—2001. —
[Чинний від 2002. 05. 01]. — К.: Держспоживстан�
дарт України, 2001. — 16 с. — (Національний стан�
дарт України).
|
| id | systemreorg-article-380 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:11:58Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/28/fc3ad015e5a9cfb3f5d3bf0083f47828.pdf |
| spelling | systemreorg-article-3802026-07-18T12:57:38Z Optimization of directions and introduction times for progressive energyefficiency standards in heat supply Оптимізація напрямів та термінів впровадження прогресивних стандартів щодо енергоефективності у теплопостачанні Dubovskoy S.V. Sokolovska I.S. heat supply, hot-water boiler, standards, economic benefits, efficiency estimation, optimization. теплопостачання, водогрійні котли, стандарти, економічний ефект, оцінювання ефективності, оптимізація. Introduction of standards for power equipment efficiency is one of the most effective directions of energy saving in heat- and-power engineering, where the majority of the equipment is in need of replacement. Consummation of new standards makes sense, if there are real conditions. Modernization of heat-generating equipment requires considerable resources and cannot be carried out simultaneously throughout the industry. Therefore it is necessary to work out scenarios for the most economically advantageous realization of new equipment with determination of the sequence of re-equipment by capacity and in time provided limited investment. A new procedure is developed and generalized approach is proposed for the economic estimation of the optimal direction and sequence of introduction of progressive standards for energy efficiency in heat supply taking into account economic, environmental and social aspects on the example of the modernization of natural gas fired hot-water boilers Впровадження стандартів щодо ефективності енергоустаткування — один з найдієвіших напрямів реалізації енергозбереження у сфері теплоенергетики, де більшість устаткування потребує заміни. Надавати чинності новим стандартам має сенс, якщо для цього існують реальні умови. Модернізація теплогенерувального обладнання потребує значних коштів і не може здійснюватись одночасно у всій галузі. Тому необхідно розроблювати сценарії найбільш економічно вигідного впровадження нового устаткування з визначенням порядку оновлення за потужністю й у часі за умови обмежених інвестицій. Розроблено нову методику та запропоновано узагальнений підхід до економічного оцінювання оптимальних напрямів та послідовності впровадження прогресивних стандартів щодо енергоефективності у сфері теплопостачання з урахуванням економічних, екологічних та соціальних аспектів на прикладі модернізації парку водогрійних котлів на природному газі. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2010-03-18 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/380 System Research in Energy; No. 1 (21) (2010): The Problems of General Energy; 17-24 Системні дослідження в енергетиці; № 1 (21) (2010): Проблеми загальної енергетики; 17-24 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/380/324 Copyright (c) 2010 Dubovskoy S.V., Sokolovska I.S. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | heat supply hot-water boiler standards economic benefits efficiency estimation optimization. Dubovskoy S.V. Sokolovska I.S. Optimization of directions and introduction times for progressive energyefficiency standards in heat supply |
| title | Optimization of directions and introduction times for progressive energyefficiency standards in heat supply |
| title_alt | Оптимізація напрямів та термінів впровадження прогресивних стандартів щодо енергоефективності у теплопостачанні |
| title_full | Optimization of directions and introduction times for progressive energyefficiency standards in heat supply |
| title_fullStr | Optimization of directions and introduction times for progressive energyefficiency standards in heat supply |
| title_full_unstemmed | Optimization of directions and introduction times for progressive energyefficiency standards in heat supply |
| title_short | Optimization of directions and introduction times for progressive energyefficiency standards in heat supply |
| title_sort | optimization of directions and introduction times for progressive energyefficiency standards in heat supply |
| topic | heat supply hot-water boiler standards economic benefits efficiency estimation optimization. |
| topic_facet | heat supply hot-water boiler standards economic benefits efficiency estimation optimization. теплопостачання водогрійні котли стандарти економічний ефект оцінювання ефективності оптимізація. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/380 |
| work_keys_str_mv | AT dubovskoysv optimizationofdirectionsandintroductiontimesforprogressiveenergyefficiencystandardsinheatsupply AT sokolovskais optimizationofdirectionsandintroductiontimesforprogressiveenergyefficiencystandardsinheatsupply AT dubovskoysv optimízacíânaprâmívtatermínívvprovadžennâprogresivnihstandartívŝodoenergoefektivnostíuteplopostačanní AT sokolovskais optimízacíânaprâmívtatermínívvprovadžennâprogresivnihstandartívŝodoenergoefektivnostíuteplopostačanní |