Экономическая целесообразность двухставочного тарифа оплаты электроэнергии на КНС

Аннотация

Рассматриваются условия, при которых оплата электроэнергии, потребляемой канализационной насосной станцией, по двухставочному тарифу будет экономически целесообразна. На примере конкретной насосной станции определяется срок окупаемости модернизации.

Ключевые слова:

сточные воды , канализационная насосная станция , насос , электроэнергия , тариф , мощность

Скачать статью в журнальной верстке PDF

При оплате израсходованной электроэнергии применение двухставочного тарифа выгодно потребителям с равномерным суточным графиком нагрузки. Однако нагрузка канализационных насосных станций, как и всей системы водоотведения (водоснабжения) подавляющего большинства городов, неравномерна – в течение суток она изменяется в 4–6 раз. При такой неравномерности графика нагрузки, а следовательно, и потребляемой электроэнергии экономическая целесообразность перехода на оплату по двухставочному тарифу, очевидно, отсутствует. Для того чтобы суточный и годовой графики потребления электроэнергии стали равномерными, необходимо провести модернизацию насосной станции, включающую строительство достаточно емкого буферного резервуара для стоков, поступающих во время пиковых нагрузок.

Для оценки экономической целесообразности такой модернизации следует определить объем буферного резервуара и соотношение между средней и пиковой мощностью насосных агрегатов. Поскольку предполагается оценить величину экономии затрат на электроэнергию на качественном уровне, аппроксимируем нормированный суточный график объема перекачиваемых стоков Q(t) гармоническим рядом, ограничившись его первыми четырьмя членами:

где 0 ≤ t ≤ T; T – интервал аппроксимации, равный суткам (для удобства последующих вычислений в процентах).

График, построенный по выражению (1), приведен на рисунке.

Нормированное среднее значение скорости поступления стоков равно:

откуда пиковая нагрузка на КНС в 1/0,565 = 1,77 раза превышает среднюю, а отношение пиковой нагрузки к минимальной равно 1/0,127 = 7,87 раза. Эти соотношения немного больше, чем встречаются на практике на интервале суток, но оправданы с учетом недельных и сезонных колебаний средних значений перекачиваемых стоков.

Для определения стоимости потребляемой электроэнергии перейдем от относительных единиц к абсолютным и рассмотрим некоторую КНС, перекачивающую в среднем Q_ср = 100 м³/ч ≈ 0,0278 м³/с стоков с напором H = 50 м. Мощность, кВт, насосов равна:

где h = 0,65 – КПД насосного агрегата.

Из выражения (3) при подстановке в него указанных значений Q_ср и Н следует, что мощность насосов, обеспечивающих перекачку среднего объема стоков, Р_ср = 21 кВт. Соответственно для пиковой нагрузки требуется мощность насосов Р_макс = 21·1,77 ≈ 37 кВт.

Стоимость потребленной за месяц электроэнергии при оплате по одноставочному тарифу [1,8 руб/(кВт·ч) для Томской обл. в 2009 г.] равна:

С₁ = 1,8·21·24·30 = 27216 руб.

При отсутствии буферного резервуара и оплате электроэнергии по двухставочному тарифу [для Томской области ставка за заявленную мощность – 410 руб/кВт в месяц, ставка за потребленную энергию – 1,6858 руб/(кВт·ч)] и с учетом того, что расход электроэнергии для перекачки одного и того же объема незначительно зависит от номинальной мощности насоса, затраты составят:

С₂ = 410·37 + 1,6858·21·24·30 = 40 659 руб.,

а при наличии буферного резервуара:

С₃ = 410·21 + 1,6858·21·24·30 = 34099 руб.,

что доказывает явную нецелесообразность перехода на двухставочный тариф независимо от того, имеется ли буферный резервуар или нет.

Аналогичный расчет, проведенный для тарифов, установленных на 2009 год для Новосибирской области [одноставочный – 1,663 руб/(кВт·ч), двухставочный – 621,129 руб/кВт в месяц за заявленную мощность и 0,669 руб/(кВт·ч) за израсходованную электроэнергию], дает следующие значения стоимости энергии:

С₁ = 25144 руб.,
С₂ = 33 097 руб.,
С₃ = 23158 руб.

Если в первом случае модернизация и переход на двухставочный тариф убыточны, то во втором случае при переходе на двухставочный тариф ежемесячно будет экономиться Э = С₁ – С₃ = 1985 руб., или 7,9% месячной стоимости энергии по одноставочному тарифу.

Для оценки срока окупаемости модернизации КНС во втором случае определим необходимый нормированный объем буферного резервуара исходя из принятой аппроксимации Q(t):

где t₁, t₂ – моменты начала (утром) и окончания (ночью) нагрузки на КНС, превышающей среднюю. В рассматриваемом случае t₁ = 0,125Т и t₂ = 0,915Т.

Проведенные вычисления в соответствии с выражением (4) дают значение (в долях от суточного объема стоков) V_рез ≈0,058Т. Поскольку суточный объем перекачиваемых стоков V_сут = Q_срТ = 0,565Т, относительный объем буферного резервуара V_отн = V_рез/V_сут = 0,102, или 10,2% суточного объема.

Удельная стоимость строительства железобетонных резервуаров (в ценах 2009 г.) составляет около 7 тыс. руб. за 1 м³ объема. Стоимость проектных, монтажных и пусконаладочных работ КНС – 300 тыс. руб. Следовательно, сумма затрат на модернизацию рассматриваемой КНС ориентировочно составит:

С_рез = 7 тыс. руб. · 0,102 · 100 м³/ч · 24 ч = 1713,6 тыс. руб.

С_модерн = С_рез + С_пнр = 2013,6 тыс. руб.

Срок окупаемости модернизации КНС (для Новосибирской области) при одновременном переходе на оплату электроэнергии по двухставочному тарифу составит:

Э_ф = С_модерн/Э = 2013 тыс. руб. /(1,985 тыс. руб/мес) = 1014 мес.

Выводы

Переход на оплату электроэнергии, потребляемой канализационной насосной станцией, по двухставочному тарифу оправдан только при определенных соотношениях между платой за заявленную мощность и израсходованную электроэнергию, а также при наличии на всех станциях буферных резервуаров. Строительство буферных резервуаров для перехода на оплату электроэнергии по двухставочному тарифу, даже в случае его безубыточности, нецелесообразно вследствие длительного (более 80 лет) срока окупаемости затрат на такую модернизацию. Однако при наличии буферных резервуаров достаточного объема следует рассмотреть и возможность перехода на двухставочный тариф при расчетах за электроэнергию системы водоотведения в целом.