23. Как определить капитальные затраты в строительство тепловых сетей?

При строительстве системы централизованного теплоснабжения (ЦТ) значительные средства затрачиваются на сооружение трубопроводов. Неся большие затраты на прокладку трубопроводов, т.е. буквально «зарывая деньги в землю» мы рассчитываем, что эти системы будут служить нам не менее 40 лет. Следовательно, для теплоснабжающих компаний представляется весьма важным найти правильный подход к выбору трубопроводов требуемого размера. Это поможет не только обеспечить надежность, но и значительно снизить общие издержки на строительство и эксплуатацию системы теплоснабжения.

Существуют разные методы расчета, применяемые при выборе оптимального размера трубопроводов при сооружении магистральных, распределительных сетей и ответвлений. Цель данной статьи - дать ряд рекомендаций и продемонстрировать, как имитационное моделирование может быть использовано в процессе проектирования.

Оценка затрат

При проектировании тепловых сетей ЦТ приходится производить выбор: либо оптимизировать капитальные затраты в процессе строительства, либо сосредоточиться на так называемой экономической оптимизации; когда суммарные издержки минимизируются на протяжении всего жизненного цикла сети. Настоящая статья предусматривает анализ варианта с экономической оптимизацией, хотя оптимизация затрат на отдельных компонентах системы ЦТ в целом представляет собой вопрос оптимизации капитальных затрат. При сооружении тепловой сети ЦТ возникает необходимость в инвестициях. Ежегодные затраты, связанные с тепловыми потерями, техническим обслуживанием и ремонтными работами, обслуживанием насосного хозяйства и непосредственно с производством тепловой энергии, окупаются в процессе всего жизненного цикла тепловой сети.

Указанные затраты можно разделить на следующие составляющие:

• Капитальные затраты на участок тепловой сети Ззс

• Капитальные затраты на насосные установки Ззн

• Затраты на тепловые потери Зтп

• Затраты на техническое обслуживание Зто

• Затраты на эксплуатацию насосов Зн

• Издержки производства 3 производство

Капитальные затраты, затраты, связанные с тепловыми потерями, затраты на техническое обслуживание и насосное хозяйство, все это функция, зависящая от компоновки системы трубопроводов, размеров (диаметров) трубопроводов и наличия альтернативных возможностей. Издержки производства помимо всего остального - это функция установленного температурного режима в системе (графика температур).

Для проведения сравнительного анализа затрат в процессе всего жизненного цикла различных вариантов компоновки системы используется метод чистой приведенной (дисконтированной) стоимости (ЧПС). Метод ЧПС заключается в том, что годовые издержки дисконтируются в обратном порядке в процессе сооружения участка тепловой сети. При использовании метода ЧПС должны быть четко обозначены временные границы проведения экономического анализа. Как правило такой промежуток времени составляет 20 или 30 лет.

Величина ЧПС определяется следующим образом:

где «Т»- это временные рамки, а «г» - это процентная ставка.

График 1. Иллюстрация затрат как функций размера трубопровода

Капитальные затраты в тепловые сети и издержки, связанные с тепловыми потерями, возрастают с увеличением диаметра трубопровода. Однако, затраты на закупку насосных установок, а также ежегодные издержки на насосное хозяйство могут быть снижены на трубопроводах больших размеров, благодаря снижению гидравлического сопротивления в трубах большего диаметра. Таким образом, основная задача заключается в том, чтобы найти оптимальные размеры тепловой сети, при которых общая чистая дисконтируемая приведенная стоимость (ЧПС) будет минимизирована. Пример различных вариантов затрат как функции размера трубопровода представлен на графике 1