Министерство Энергетики

Рынок тепла: мировой опыт развития централизованного теплоснабжения

Валерий СТЕННИКОВ
Директор Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, д. т. н., профессор, член-корреспондент РАН
e-mail: sva@isem.irk.ru

Андрей ПЕНЬКОВСКИЙ
Старший научный сотрудник лаборатории теплоснабжающих систем Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, к. т. н.
e-mail: penkoffsky@isem.irk.ru

Введение

Централизованное теплоснабжение играет важную роль в обеспечении тепловой энергией потребителей во многих странах мира. Наиболее распространенной его формой является комбинированное (когенерационное) производство тепловой и электрической энергии на тепловых электроцентралях (ТЭЦ), позволяющей получать экономию до 40 % первичного топлива. В отличии от других энергетических систем (электроэнергетических, нефтеснабжающих, газоснабжающих), системы центрального теплоснабжения являются локальными рынками, действующими на ограниченной территории. По некоторым экспертным оценкам, в настоящее время в мире действуют порядка 80 000 рынков тепловой энергии [1], из которых 50 000 находятся на территории России [2], около 6000 в странах Европейского союза [3], оставшиеся 24 000 приходятся на Китай, страны СНГ (Украина, Беларусь, Казахстан и др.), США и др.
По данным Global Market Insights, мировой рынок централизованного теплоснабжения в 2019 году оценивался на уровне более чем 150 млрд долларов. Ожидается, что ежегодное мировое потребление тепловой энергии превысит 14 000 ПДж уже к 2026 г. [4].
Перспективное развитие центрального теплоснабжения наряду с эволюционированием традиционных технологий производства, передачи и потребления тепловой энергии предусматривает активное применение альтернативных и возобновляемых источников энергии, более высокий уровень их энергетической, экологической и экономической эффективности. В будущем такие системы должны быть интегрированы в единую энергетическую метасистему с включением в нее тепло-, электро-, газо-, холодоснабжающих и других инфраструктурных систем [5].
Наряду с технологической трансформацией систем ЦТ предполагаются организационные преобразования, изменяющие бизнес-­процессы и принципы взаимодействия участников рынка, переход к новым моделям ценообразования и мотивационным механизмам.

Мировой опыт развития систем централизованного теплоснабжения

Принято считать, что ни в одной стране мира нет такой, как в России. Российская теплоэнергетика обязана своим появлением огромным территориям и суровым климатическим условиям. Однако, как показывает зарубежная практика, путь, по которому идет централизованное теплоснабжение России, не представляется единственным.

Дания

Дания по праву считается мировым лидером по построению интегрированных, экологически чистых систем центрального теплоснабжения. В настоящее время в Дании действуют шесть крупных и около 400 малых и средних систем, которые производят около 1,1 ПДж тепловой энергии в год [6].
Центральное теплоснабжение обеспечивает около 64 % потребителей страны, а в крупных городах этот показатель достигает 98 % (г. Копенгаген, г. Оденсе и др.). Услугами по теплоснабжению потребителей занимаются около 400 компаний, принадлежащих потребителям тепла (кооперативам), муниципалитетам и в отдельных случаях частным компаниям.
В системах ЦТ Дании действуют крупные ТЭЦ (на газе, угле или нескольких видах топлива), мини-­ТЭЦ (на биотопливе и прочих отходах), мусоросжигательные заводы, теплонасосные установки. Они включают резервные котельные, работающие на угле, газе или дизельном топливе, а также хранилища тепловой энергии [7].

ТЭЦ в Дании
Источник: commons.wikimedia.org

Одновременно в стране активно функционирует сектор децентрализованного теплоснабжения, часть которого представлена системами газоснабжения с индивидуальными отопительными установками, источниками на древесных и прочих биоотходах, а также теплонасосными установками и электроотоплением. Суммарный объем производства тепловой энергии децентрализованными источниками составляет около 0,07 ПДж.
Рынок тепловой энергии Дании в системах ЦТ работает по принципу бесприбыльных кооперативов. Техническая политика в области теплоснабжения направлена на экономию тепловой энергии и снижение выбросов в окружающую среду от теплоисточников. Это достигается путем органичного сочетания систем центрального теплоснабжения с комбинированным производством тепловой и электрической энергии, и мелких децентрализованных систем теплоснабжения, охватывающих максимально возможное количество территориально рассредоточенных потребителей. В перспективе (к 2050 г.) правительством Дании поставлена цель 100 % перехода систем ЦТ на возобновляемые источники энергии [8].
В соответствии с законом «О тепло­снабжении» цены на тепло устанавливаются исходя из фактических расходов на основе общего экономического принципа самообеспеченности. Цена включает все необходимые затраты на производство и транспортировку тепла. Теплоснабжающая организация не может функционировать себе в убыток. Цена может включать умеренный уровень процентов на произведенные капиталовложения, а образующаяся прибыль направляется на ее снижение в следующем году. Условия функционирования рынка тепловой энергии в стране сохраняются без изменений уже на протяжении 40 лет.
Политика энергосбережения Дании в области теплоснабжения, а также принцип построения и функционирования систем ЦТ с преимущественным развитием на базе теплофикации (когенерации) и интеграция с ними альтернативных и возобновляемых источников тепловой энергии способствует повышению эффективности теплоснабжения потребителей, поддержанию высокого уровня его надежности и минимальному воздействию на окружающую среду.

Германия

Рынок тепловой энергии Германии является одним из крупнейших в Европе. Суммарная установленная мощность источников тепловой энергии составляет 0,2 ПДж/ч. На территории Германии действуют около 1400 систем ЦТ, их доля равна 13,9 %. При этом доли ЦТ значительно разнятся между Западной и Восточной Германией. На западе страны централизованное теплоснабжение составляет около 9 %, а на востоке – около 30 %. Основная часть производимого тепла в системах ЦТ приходится на ТЭЦ (83 % на конец 2017 г.). К сетям систем ЦТ Германии, протяженность которых составляет 24,7 тыс. км, присоединены около 5,8 млн домохозяйств.
Современная энергетическая политика Германии направлена на внедрение возобновляемых источников энергии, высокий уровень экологической защищенности и на реализацию энергоэффективных мероприятий (по номенклатуре близких к российским). Она отличается высоким уровнем исполнения, жестким контролем и ответственностью за выполнение программных мероприятий. В 2017 г. доля возобновляемых источников энергии в системах ЦТ составила 12 %. Федеральное правительство Германии нацелено на увеличение доли возобновляемых источников энергии в системах ЦТ до 30 % к 2030 г.
В системах теплоснабжения потребителей задействовано около 340 компаний. В основном они принадлежат муниципалитетам (полностью или частично). Вместе с тем, на тепловом рынке присутствуют частные компании, которые были организованы в период либерализации энергетического рынка Германии в 1990‑х годах.

Германия
Источник: artfile.ru

Ввиду того, что рынок тепловой энергии Германии в большей степени представлен децентрализованными системами, потребитель сам решает, какой вид теплоснабжения (в зависимости от его затрат на сооружение и эксплуатацию) ему представляется предпочтительным (конкуренция предложения).
В секторе ЦТ рынок тепловой энергии является конкурентным (оптовая конкуренция), при этом тарифы на тепловую энергию, поставляемую централизованными системами, не могут превышать затраты на индивидуальное теплоснабжение, что обеспечивает конкурентоспособность ЦТ. Если интересы потребителей, присоединенных к тепловым сетям систем ЦТ нарушаются, то их защищают общественные объединения и сообщества собственников. Тариф на тепловую энергию формируется в приемлемых для потребителей рамках и предоставляют возможность планирования реальных инвестиций [9]. В Германии отсутствует государственное регулирование тарифов на тепловую энергию, они определяются конкурентными ценами, складывающимися на рынке тепла.

Финляндия

Централизованное теплоснабжение в Финляндии является основным типом теплоснабжения в городах, а массовое применение комбинированного производства тепловой и электрической энергии способствует значительному улучшению экологического состояния окружающей среды. Крупные системы центрального теплоснабжения действуют в 170 муниципалитетах страны. Доля теплофикации в системах Финляндии составляет около 45 %, а в крупных городах приближается к 95 %. Протяженность тепловых сетей достигает 15 тыс. км, при этом тепловые потери при транспортировке не превышают 9–10 %.
Финский рынок тепловой энергии является конкурентным с точки зрения предложения. Это означает, что потребители могут свободно выбирать способ теплоснабжения, который они готовы использовать. Они имеют возможности доступа к системам централизованного теплоснабжения, электрическому отоплению, применению тепловых насосов, нетрадиционных и возобновляемых источников энергии и других источников на ископаемых видах топлива.

Хельсинки, Финляндия
Источник: maisicon / Depositphotos.com

Энергетические компании, занимающиеся бизнесом в сфере централизованного теплоснабжения, являются одними из ключевых операторов на рынке тепла, как и потребители тепловой энергии. Покупка тепловой энергии этими компаниями, их обязательство присоединиться к группе потребителей или к производителям тепла в тепловых сетях также не регулируются. Энергетические компании стремятся привлечь к своим системам теплоснабжения крупных, высоко платежеспособных потребителей, поэтому стараются закупать тепловую энергию, поступающую от источников тепла (оптовая конкуренция) по наиболее выгодным ценам.
Деятельность теплоснабжающих компаний в основном контролируется общим законодательством, таким как антимонопольное, по защите прав потребителей, а также соответствующими ведомствами.
Конкуренция между различными решениями и операторами предоставляемых услуг на рынке тепловой энергии в Финляндии обеспечивает эффективную работу, разумные цены, высокое качество и надежность (так коэффициент готовности систем ЦТ составляет 99,98) услуг по теплоснабжению потребителей.

Китай

Рынок тепловой энергии Китая является быстро развивающимся и перспективным для инвестирования. История зарождения в стране систем центрального теплоснабжения относится к периоду 50‑х годов XX века. Они проектировались и сооружались при поддержке Советского Союза. В этот период появились первые системы в двух крупных городах Китая – Пекине и Шеньяне. Далее технология ЦТ постепенно стала применяться для покрытия тепловых нагрузок в северо-­западной, северо-­восточной и северной частях страны («Three North»), где имеют место холодные климатические условия. Важную роль в развитии централизованного теплоснабжения и, прежде всего теплофикации, сыграл принятый Государственным советом Китая в 1986 г. закон о городском планировании на территории «Three North» [9].
Динамичное развитие экономики Китая, начиная с 2005 г., способствовало стремительному вводу жилого фонда (к 2015 г. он почти утроился), строительству социальной инфраструктуры, промышленных объектов в городах и провинциях страны, что обусловило масштабное развитие систем ЦТ. В настоящее время тепловые системы Китая считаются наиболее крупными в мире как по протяженности тепловых сетей (более 205 тыс. км, из которых 11,7 тыс. км это паровые сети), так и по масштабу охвата потребителей. Отапливаемый ими фонд составляет более 8,5 млрд м2 площадей. Уровень централизации теплоснабжения на базе комбинированного производства тепловой и электрической энергии достигает 60 % [10].

Пекин, Китай
Источник: polyakova-tatiana.tourister.ru

Глобальные тенденции в области управления системами центрального теплоснабжения в Китае направлены на создание конкурентного рынка тепловой энергии, технологической основой которого должны стать традиционные источники тепла в сочетании с возобновляемыми и альтернативными источниками энергии. В перспективе предполагается его интеграция в единый энергетический рынок, объединяющий рынки электроснабжения, газоснабжения и хладоснабжения. В настоящее время сфера централизованного теплоснабжения Китая представлена локальными регулируемыми монополиями. Тарифы на тепловую энергию продолжают устанавливаться местными органами власти, вместе с тем, в отдельных случаях они могут определяться двухсторонними договорами непосредственно между производителями и потребителями. Итоговая цена на тепловую энергию включает в себя непосредственно затраты на ее производство и транспортировку, налоги и прибыль, не превышающую 3 % от общей стоимости тепловой энергии, согласно методу «Затраты +».

США

В Соединенных Штатах Америки централизованное теплоснабжение получило меньшее распространение, чем в Европе из-за различий в развитии инфраструктуры и институциональных проблем. Городская инфраструктура США развивалась на основе применения индивидуального печного отопления, что в дальнейшем значительно ограничило экономическую целесообразность применения центрального теплоснабжения. Тепловые электростанции и производственные площадки в США, как правило, располагаются на значительном удалении от городских центров, что также не способствует экономически обоснованному теплоснабжению потребителей от них. В большинстве своем теплоснабжение в США представлено децентрализованными системами и ограничивается снабжением тепловой энергией университетских городков, больниц, аэропортов, территорий с плотной застройкой и др. Наряду с этим, существует около 660 крупных систем ЦТ, которые функционируют в больших городах страны, включая Нью-­Йорк, Бостон, Филадельфию, Сан-­Франциско, Денвер, Миннеаполис и многие другие [11]. Эти системы представлены как паровыми, так и водяными системами с хорошо развитыми закольцованными тепловыми сетями и снабжающими тепловой энергией более 0,5 млрд м2 (или 5,5 млрд футов2) отапливаемых площадей. Надежность теплоснабжения считается одним из конкурентных преимуществ ЦТ, перерывы в теплоснабжении не допускаются действующим регламентом, что значительно жестче, чем в наших нормативно-­правовых актах.
Системы центрального теплоснабжения США функционируют в условиях конкурентного рынка, как правило, в рамках долгосрочных соглашений по обслуживанию потребителей. Существует плата потребителя за подключение к тепловым сетям, она не регулируется и определяется индивидуально. В отдельных случаях она может быть нулевой. При этом любой потребитель, подключенный к системе ЦТ, может отказаться от ее услуг и установить собственную теплогенерирующую установку. Однако бизнес энергетических компаний США учитывает это и предлагает такие условия, которые будут более выгодными, чем индивидуальное теплоснабжение. Верхняя предельная цена на тепло сдерживается только рынком и, прежде всего, желанием удержать потребителя, который, как правило, имеет возможность выбора в пользу того или иного способа теплоснабжения [12].

Российская Федерация

На долю России приходится до 45 % мирового централизованного производства тепловой энергии. В настоящее время теплоснабжение потребителей осуществляет около 21 тыс. предприятий. По данным Минэнерго РФ, за 2018 год в России функционируют 566 тепловых электростанции и 74,8 тыс. котельных. Суммарный объем производства тепловой энергии составляет около 5480 ПДж, из которых 2060 ПДж вырабатывается в теплофикационном режиме. Теплофикационная генерация, обеспечивающая порядка 46 % производства тепловой и 30,6 % электрической энергии в России. Общая протяженность тепловых сетей в системах централизованного теплоснабжения по трассе составляет около 168 тыс. км [13].

Южная ТЭЦ, Санкт-Петербург, Россия
Источник: energybase.ru

За более чем вековую историю развития теплоснабжения в Российской Федерации возник рынок тепловой энергии как сфера проявления новых экономических отношений между производителями и потребителями тепловой энергии, при этом фактически отсутствовала нормативно-­правовая база, которая бы регулировала отношения, возникающие в сфере производства, передачи и потребления тепловой энергии. Лишь только в 2010 г. был принят федеральный закон «О теплоснабжении» (за исключением отдельных нормативных актов).
За период 2010–2020 гг. он несколько раз пересматривался с внесением в основной текст принципиальных изменений, а также дополнений в его отдельные нормативные акты.
В принятых в 2018 г. изменениях к федеральному закону «О теплоснабжении» и предложенной Правительством РФ дорожной карте «Внедрение целевой модели рынка тепловой энергии» была учреждена новая модель рынка тепла, предполагающая переход к Единой теплоснабжающей организации (ЕТО), создаваемой на базе крупных источников. Регламентированная законом система тарифообразования базируется на цене тепловой энергии, определяемой по методу «альтернативной котельной». Основная цель, которая преследовалась при реализации этих нововведений, заключалась в снижении административного давления на тепловой бизнес и создании экономических стимулов для привлечения инвестиций и улучшения текущего состояния систем центрального теплоснабжения. В рамках данной модели предлагается расширить роль ЕТО, которая должна выступать не просто единым закупщиком и поставщиком тепловой энергии в зоне своей деятельности, а станет единым центром ответственности в системе ЦТ перед потребителями и органами власти. Новая модель теплового рынка предполагает переход от государственного регулирования всех тарифов в сфере теплоснабжения к договорным ценам на тепловую энергию. При этом для защиты интересов потребителей тариф на ТЭ ограничивается расчетной стоимостью тепловой энергии, производимой альтернативной котельной. Под альтернативной котельной понимается новый локальный источник тепла мощностью не более 10 Гкал/ч, который потребитель может создавать для своего теплоснабжения как альтернативу ЦТ. В основе определения параметров альткотельной лежит предпосылка о применении наиболее современных и экономичных технологий, а также максимально эффективное использование установленной мощности. В процессе моделирования на основе ряда входных параметров (технологических и экономических), в соответствии с приемлемым для инвестора сроком окупаемости (не более 10 лет), рассчитывается уровень тарифа на производимую в регионе тепловую энергию, исходя из суммарных дисконтированных затрат на строительство и эксплуатацию альтернативной котельной. Если действующий тариф на тепловую энергию ниже цены альткотельной, то разрабатывается график поэтапного (в течении 5 лет) доведения действующего тарифа на тепловую энергию до цены альтернативной котельной с учетом правил индексации соответствующих цен, утвержденных правительством. Если действующий тариф выше цены альткотельной, его замораживают. Предложенная в законе модель теплоснабжения вызывает много дискуссий и критики, связанных с беспрецедентной монополизацией теплового рынка, установлением необоснованно высоких тарифов, отсутствием мотивации к снижению издержек, устранением конкуренции и др.
Первые пилотные проекты по переходу теплоснабжения на принцип альтернативной котельной осуществлены в 2019 г. в п. Линево, Новосибирской области и в г. Рубцовск Алтайского края. Основная идея реализации этих проектов заключается в назначении тарифов с учетом инвестиционной составляющей и закреплении их на период окупаемости проекта. Результаты выполнения этих проектов должны показать, насколько правильным является выбранный путь по реформированию теплоснабжения в России.

Сравнительная характеристика конкурентного и регулируемого рынков тепла

Конкурентный тепловой рынок имеет достаточно широкое распространение, но наиболее успешно он развивается в Финляндии, Германии, США. Монопольный регулируемый рынок также активно применяется в разных странах, например, Швеции, Дании, Китае. Он характерен и для России. Формализованное описание рынков в виде математических моделей приведено в таблице 1. В ней отражены методические подходы решения задачи управления распределением тепловой нагрузки между теплоисточниками и определения цены на тепловую энергию для потребителей. На рисунках в таблице 1 дана графическая интерпретация работы предложенных методов. Они показывают, как последовательно путем поиска компромиссов находится решение, удовлетворяющее интересам и потребителей, и поставщиков энергии.

Заключение

Практическая реализация на схеме теплоснабжения

Теплоснабжение представляет важнейшую сферу предоставления энергетических услуг широкому кругу потребителей. Эта отрасль определяет благосостояние общества, социальную стабильность и конкурентоспособность экономики многих стран мира. Анализ мирового опыта в секторе централизованного теплоснабжения показывает, что развитие на тепловом рынке элементов конкуренции позволяет поддерживать относительный баланс цен на тепловую энергию для потребителей и доходов энергетических компаний, конкурировать относительно индивидуального теплоснабжения и эффективно развивать технологию комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Вместе с тем, опыт ряда стран показывает, что эффективной может быть и муниципальная форма собственности в теплоснабжении, она также обеспечивает его доступность для потребителей и перспективное развитие систем. Основой этого является правильная организация управления и оптимизация издержек.

Графическая интерпретация поиска решений
Графическая интерпретация поиска решений

Инвестиции в инфраструктуру централизованного теплоснабжения даже при их долгосрочной окупаемости – это реальный бизнес, который показал свою рентабельность и конкурентоспособность относительно других видов теплоснабжения.
Конкуренция в целом является важным элементом рыночной экономики ввиду того, что она способствует росту эффективности и улучшению качества продукции и оказания услуг, это благоприятно отражается на теплоснабжении потребителей. Основная задача, которая возникает при формировании конкуренции в системах ЦТ, заключается в создании обоснованных и прозрачных механизмов управления спросом и предложением в этом секторе экономики.

Работа выполнена в рамках проекта государственного задания (№FWEU-2021-0002) программы фундаментальных исследований РФ на 2021-2030 гг. и с использованием ресурсов ЦКП «Высокотемпературный контур» (Минобрнауки России, проект № 13.ЦКП.21.0038).