Energy complex of city: problems and ways of development

Энергетический комплекс крупного города является важнейшим элементом инженерной инфраструктуры, поскольку он обеспечивает жизненно-необходимые потребности города в целом, включая его градообразующую и градообслуживающую сферы [8]. Многочисленные инженерные системы данного комплекса поставляют в город электрическую и тепловую энергию, обеспечивают природным газом и различными видами топлива. Без постоянно функционирующего энергетического комплекса современный город, особенно крупный, существовать попросту не может.

В соответствии с действующим Градостроительным кодексом, к крупным городам относятся населённые пункты с числом постоянно зарегистрированных жителей от 250 тыс. [1]. В свою очередь, среди них выделяются «крупнейшие» города с населением от 1 млн чел. и «сверхкрупные» с населением свыше 3 млн чел. Крупнейших городов в России 15, включая Москву и Санкт-Петербург. В них с постоянной регистрацией проживает более 30 млн человек [11]. А если считать жителей с временной регистрацией и без оной, то получится порядка 40-50 млн чел., т.е. почти треть населения страны,

ГРНТИ 06.61.53

Вадим Сергеевич Чекалин – доктор экономических наук, профессор, профессор кафедры государственного и территориального управления Санкт-Петербургского государственного экономического университета.

Мария Александровна Любарская – доктор экономических наук, профессор, профессор кафедры государственного и территориального управления Санкт-Петербургского государственного экономического университета.

Мария Юрьевна Ермакова – ассистент кафедры государственного и территориального управления Санкт-Петербургского государственного экономического университета.

Статья поступила в редакцию 22.04.2020.

и сосредоточено более половины производственного и социального потенциала. Именно для таких городов особенно важно максимально полное обеспечение потребностей производства, сферы услуг и жилищного сектора в энергетических ресурсах.

Энергетический комплекс города включает генерирующие устройства, обеспечивающие необходимую выработку энергии, и инженерные коммуникации, передающие все виды энергии потребителям города. Но далеко не все виды энергии производятся в самом городе. Так, электроэнергия вырабатывается на различных электростанциях, включая ТЭЦ (ТЭС), работающие на органических видах топлива, гидроэлектростанции, использующие «силу воды», атомные электростанции, работающие на ядерном топливе, а также энергетические системы, использующие возобновляемые виды энергии: силу ветра и солнечную радиацию. Большая часть электрической энергии поступает в город из единой энергосистемы страны. Задача городских служб состоит в том, чтобы понизить её напряжение до нормативного уровня на трансформаторных станциях и организовать поставки потребителям.

Природный газ также подаётся в город извне, так как добывается только на отдалённых месторождениях в ряде северных регионов страны, а в городах необходимо обеспечить его распределение на производственные, коммерческие и социальные объекты. А вот тепловая энергия (теплоснабжение и горячее водоснабжение) создаётся непосредственно в городах, и её генерация происходит в основном в системах централизованного теплоснабжения на соответствующих тепловых котельных и ТЭЦ, в которых одновременно генерируются тепло и электроэнергия. Кроме того, имеются и автономные котельные, а также индивидуальное оборудование (котлы, бойлеры), которые в крупных городах также применяются, но в ограниченных масштабах.

Задача энергетического комплекса города состоит в бесперебойном обеспечении потребителей всеми видами энергии, отвечающей требованиям качества и доступности по стоимостным параметрам. В то же время, в крупных городах, в которых сконцентрировано на ограниченной территории множество зданий, сооружений, производственных мощностей и других построек, имеется немало объективных трудностей в решении данной задачи.

Анализ литературы по рассматриваемой теме

Проблематика рассматриваемой темы по данному направлению отражена в работах ряда авторов: Борисюка Н.К. [4], Видищевой Е.В. [5], Крылова Ю.А. [7], в диссертационном исследовании профессора Корбаха М. из Германии (г. Берлин) [10] и др. В то же время, острота проблем развития энергетического комплекса в значительной мере нарастает, и далеко не все из них исследованы в полной мере. Поэтому в данной статье попытаемся оценить состояние энергетических объектов, более чётко сформулировать имеющиеся проблемы, выяснить причины их возникновения и наметить пути дальнейшего развития энергетического комплекса в крупных городах страны.

Постановка проблемы

Рассмотрим состояние инженерно-энергетического комплекса (ИЭК) в таких сверхкрупных городах страны, как Санкт-Петербург и Москва.

Система коммунальной инфраструктуры и энергетики является важнейшим элементом жизнеобеспечения ИЭК Санкт-Петербурга. По состоянию на конец 2019 года инженерно-энергетический комплекс Санкт-Петербурга включает в себя объекты, приведенные в табл. 1. В последнее время состояние значительной части основного оборудования инженерно-энергетического комплекса Санкт-Петербурга близко к критическому. Это обусловлено высокой степенью износа объектов (табл. 2).

Как следует из приведённых данных, многие из объектов системы генерации и сетевого хозяйства в значительной степени изношены и требуют модернизации, реконструкции и замены. Поэтому содержать их в надлежащем техническом состоянии и своевременно обеспечивать потребителей всеми видами энергии представляется крайне сложной задачей, требующей для своего решения значительных инвестиций. Итак, энергетический сектор Санкт-Петербурга имеет широкие масштабы деятельности, обладает значительной устойчивостью к изменением внешних факторов развития города, имеет определённые возможности развития и обеспечивает базовые подробности города в целом, но в значительной мере изношен и требует масштабных ресурсов для поддержания его надёжного функционирования в обозримый период.

Московская энергосистема является крупнейшей в России. По состоянию на конец 2019 года энергетический комплекс Москвы включает в себя объекты, перечисленные в табл. 3. Помимо этого, московская энергосистема имеет внешние электрические связи с Костромской, Тверской, Ярославской,

Рязанской, Владимирской, Смоленской, Калужской и Тульской энергосистемами. Степень износа объектов московской инженерно-энергетической инфраструктуры представлена в табл. 4.

Таблица 1

Сведения об объектах инженерно-энергетического комплекса Санкт-Петербурга [13]

Наименование объекта	Количество	Примечание
ТЭЦ, ед.	10	Находятся в ведении ПАО «ТГК-1»
ТЭЦ, ед.	3	Ведомственные, на балансе ОАО «Управляющая компания «ГСРЭнерго», ОАО «НПО ЦКТИ», ООО «Обуховоэнерго»
ТЭЦ, ед.	1	На балансе ОАО «ИНТЕР РАО – Электрогенерация» филиал «Северо-Западная ТЭЦ»
Котельные, ед.	696	-
Тепловые сети в однотрубном исчислении, км	7 690	-
Водопроводные сети, км	6 755	-
Канализационные сети, км	8 119	-
Газовые сети, км	7 013	-
Электрические сети, км	29 571	-
Трансформаторные подстанции, ед.	10 600	-

Таблица 2

Данные по степени износа объектов инженерно-энергетического комплекса г. Санкт-Петербурга, % [13]

Наименование объекта ИЭК	2010 г.	2019 г.
Системы теплоснабжения (включая в себя долю тепловых сетей, нуждающихся в полной замене)	28,6	68,3
Системы водоснабжения (включая в себя долю сетей водоснабжения, нуждающихся в полной замене)	38,5	95,3
Системы водоотведения (включая в себя долю сетей водоотведения, нуждающихся в полной замене)	43,5	82,7
Системы электроснабжения	19,6	40,5
Системы газоснабжения	8,3	21,3

Таблица 3

Сведения об объектах инженерно-энергетического комплекса г. Москвы [3]

Наименование объекта	Количество	Примечание
ТЭЦ, ед.	13	Находятся в ведении ПАО «Мосэнерго»
ГТЭС «Терешково», ед.	1	Отдельно осуществляют энергоснабжение делового центра «Москва-Сити» и прилегающих к нему территорий
ТЭС «Международная», ед.	1
Районные тепловые станции, ед.	21	-
Квартальные тепловые станции, ед.	9	-
Гидроэлектростанции, ед.	3	Сходненская, Карамашевская, Перервинская
Электростанции при мусоросжигательных заводах и на очистных сооружениях, ед.	6	-
Тепловые сети в однотрубном исчислении, км	16 602	-
Водопроводные сети, км	12 097	-
Коммуникационные коллекторы, км	768	-
Уличные сети дождевой канализации, км	8 000	-
Газовые сети, км	13 804	-

Окончание табл. 3

Наименование объекта	Количество	Примечание
Электрические сети, км	109 431,12	Включают все классы напряжения
Водоотводные сооружения, км	232	-
Открытые русла рек, км	249	-

Таблица 4

Данные по степени износа объектов ИЭК г. Москвы, % [2]

Наименование объекта ИЭК	2010 г.	2019 г.
Системы теплоснабжения	47,3	60,2
Системы водоснабжения	58.3	88,9
Системы водоотведения	51,6	83,4
Системы электроснабжения	58,7	73,8
Системы газоснабжения	10,4	31,9
Системы коллекторного хозяйства	25,0	48,0

К основным проблемам инженерно-энергетического комплекса Москвы можно отнести следующие: значительные потери электроэнергии при ее генерации, передаче и потреблении; постоянно растущий спрос на электроэнергию; очень высокая стоимость транспортировки теплоносителя, что связано со значительной протяженностью московских теплопроводов (протяженная сеть приводит к повышенным расходам на ее содержание, в том числе связанным с большим объемом перекладки и ремонтов); состояние генерирующего оборудования энергетических источников, в составе которого эксплуатируется значительное количество устаревшего оборудования; отсутствие резервного топлива на действующих крупных котельных; наличие зон потребления, не имеющих сетевого резервирования (районы Южное и Северное Тушино, Строгино) [3].

В то же время, Москва обладает крупнейшей и наиболее развитой системой коммунальной инфраструктуры и энергетики на территории Российской Федерации. Тем не менее, ряд важных задач в этой сфере остаются нерешёнными. Это, в первую очередь, связано с увеличением срока эксплуатации подводящих и внутридомовых сетей, моральным и физическим износом основных коммунально-энергетических активов из-за их естественного старения. Кроме того, с увеличением площади города ввиду присоединения новых территорий и создания новых жилых районов наблюдается появление большого количества объектов, которые характеризуются значительно более низким уровнем развития энергетических систем.

В таблице 5 представлены сводные результаты SWOT-анализа инженерно-энергетического комплекса на примере Санкт-Петербурга и Москвы.

Таблица 5

SWOT-анализ ИЭК г. Санкт-Петербурга и г. Москвы

S 1 Сильные стороны	W Слабые стороны
Устойчивый высокий спрос на жизненнонеобходимые услуги ИЭК, обусловленный их высокой значимостью для производственной и социальной инфраструктуры города; значительный объем технических и технологических инноваций, научных разработок в данной сфере	Высокий уровень износа основных производственных фондов; высокие потери энергоресурсов вследствие эксплуатации устаревшего технологического оборудования; недофинансирование ряда объектов ИЭК по действующим тарифам; чрезмерная степень централизации в ряде сфер ИЭК
O Возможности	T Угрозы
Совершенствование системы финансирования и ценообразования в данном комплексе; повышение эффективности системы управления, в т.ч. путём снижения уровня децентрализации; повышение энергоэффективности на объектах ИЭК	Увеличение количества аварий на объектах коммунальной инфраструктуры и энергетики, обусловленных высоким износом основных фондов; нарастание задолженности перед ресурсоснабжающими организациями вследствие роста тарифов и уровня инфляции

Таким образом, анализ функционирования систем энергетического комплекса в крупных городах страны показал наличие значительного количества острых проблем, многие из которых имеют давнюю историю и с течением времени обостряются. К их числу относятся: высокий физический износ генерирующих и трубопроводных систем, технологическое устаревание производственных мощностей, чрезмерный уровень централизации и высокий уровень монополизма в данной сфере, что ограничивает возможности конкуренции и обуславливает громадные потери и перерасход ресурсов. Даже простое перечисление указанных проблем свидетельствует о необходимости поиска новых подходов к управлению и организации деятельности энергетического комплекса в крупном городе и активного внедрения управленческих и технологических нововведений.

Основные результаты и их обсуждение

Выявим причины создавшейся негативной ситуации в данной сфере. Важнейшими из них в большинстве крупных городов являются:

• •    острый дефицит инвестиций, существенно ограничивающий работы по своевременному ремонту, модернизации, реконструкции и замене генерирующего оборудования и сетевого хозяйства;

• •    наличие устаревших, зачастую «советских», сверхцентрализованных энергетических систем в городах, при которых потребители энергии располагаются на значительном от источников энергии удалении, что обуславливает громадные потери ресурсов; речь в данном случае идёт, прежде всего, о централизованном отоплении и горячем водоснабжении, так как потери электроэнергии и природного газа при передаче на большие расстояния незначительны;

• •    нестабильная тарифная политика, включающая систему перекрёстного субсидирования, при котором производственные организации вынуждены оплачивать электроэнергию по высоким тарифам, а жилищный сектор и объекты социальной сферы – по относительно низким; такая система затрудняет экономическое развитие и не обеспечивает социальную справедливость;

• •    недостаточный профессионализм и широкое распространение ведомственности в управлении сложными энергетическими системами в крупном городе, что подразумевает приоритет интересов ведомства над интересами жителей, хозяйствующих субъектов и города в целом.

Эти причины в значительной мере определяют наличие указанных выше острых проблем в энергетическом секторе крупного города, поэтому их решение должно быть во многом ориентировано на устранение причин, а не последствий их проявлений. Рассмотрим, в этой связи, важнейшие направления развития энергетического комплекса в крупных городах страны на примере Санкт-Петербурга.

Одним из важнейших направлений развития энергетического комплекса крупного города является ограничение монополизма и нахождение рациональной степени централизации производства и транспортировки энергетических ресурсов с учётом специфики различных отраслей. Так, сферы электроснабжения и газоснабжения города относятся к централизованным системам, и задача городских служб, в первую очередь, состоит в эффективном распределении этих ресурсов по территории города и в бесперебойном доведении их до потребителей с учётом соблюдения качественных параметров и требований безопасности.

Значительно сложнее дело обстоит с системами теплоснабжения и горячего водоснабжения. Именно в этой сфере практически для всех крупных городов характерны сверхцентрализация и чрезмерный монополизм. В результате мы имеем громадные потери при транспортировке ресурсов и низкое качество услуг, предоставляемых потребителям. В ряде случаев наблюдается существенное повышение тарифов в этой сфере и недостаточный учёт тепловых ресурсов у потребителей, что ведёт к существенному повышению платежей потребителей, включая население, особенно в зимний период. В то же время, здесь имеются реальные возможности для снижения потерь и повышения энергоэффективности при транспортировке ресурсов путём приближения производителя к потребителям в процессе перехода от крупных районных котельных к модульным генерирующим системам, обеспечивающим потребности не сотен и тысяч, а десятков объектов (зданий).

Кроме того, целесообразно развитие автономных систем, работающих на органических или возобновляемых (нетрадиционных) источниках энергии. Конечно, снижение уровня централизации потребует значительных ресурсов и длительного периода времени. При этом потребуются дополнительные гарантии бесперебойного снабжения энергетическими ресурсами потребителей. Потому возникает необходимость разработки стратегии реструктуризации энергетического комплекса города и глубокого научно-методического обоснования принимаемых решений.

Важным направлением решения проблем является ограничение монополизма путём использования различных моделей управления системами энергетики в крупном городе. Так, в работе Иванова В .А. приводится подробный анализ мирового опыта по использованию различных моделей управления объектами водопроводно-канализационного хозяйства [6]. Применительно к объектам городской инфраструктуры предлагается рассматривать следующие модели управления [9]: прямое государственное (муниципальное) управление, делегированное государственное (муниципальное) управление, частное делегированное управление и непосредственно частное управление. На наш взгляд, в энергетическом комплексе города возможны самые различные схемы управления, которые позволят уйти от чрезмерного монополизма и не нарушить гарантированное обеспечение потребителей всеми видами энергии.

При этом, следует подчеркнуть, что имеется две принципиальных формы развития конкуренции: на рынке и за рынок. Если первая форма предусматривает традиционное понимание конкурентных отношений, то вторая может быть реализована в процессе проведения конкурсов для организаций различных форм собственности на энергоснабжение города. Выбор обоснованной формы организации системы энергообеспечения города позволит повысить качество предоставляемых услуг потребителям и ограничить чрезмерное повышение платежей за энергетические ресурсы. Данный подход сможет также ограничить развитие ведомственности, которая органично связана с монополизмом и чрезмерной концентрацией ресурсов в одних руках.

Важнейшим направлением развития систем энергосбережения города является разумная тарифная политика. Основными аспектами данной политики являются: переход на экономически обоснованные стабильные тарифы и отказ от перекрёстного субсидирования. Наличие экономически обоснованных тарифов, принимаемых на достаточно длительный период (5 и более лет), позволит более активно привлекать инвестиционные ресурсы, включая ресурсы частных инвесторов. Отказ от перекрёстного субсидирования даст существенный стимул развития производства в различных областях деятельности. Но повышение тарифов на энергоресурсы для конечных потребителей должно сопровождаться эффективной адресной социальной поддержкой. Адресные льготы должны быть предоставлены действительно нуждающимся.

Необходимым условием развития энергетического комплекса является активизации всех форм воспроизводства, включая полную замену, а также реконструкцию, модернизацию и капитальный ремонт объектов генерации и трубопроводных линий. Для привлечения инвестиционных ресурсов необходима активизация различных форм частно-государственного и частно-муниципального партнёрства и, в первую очередь, концессионных соглашений. Как показывает практика, такая форма является весьма привлекательной для частных инвесторов и при наличии экономического обоснования и стабильных тарифов на энергоресурсы может существенно увеличить приток привлекаемых финансовых средств, стимулировать проведение технологических нововведений.

Заключение

Таким образом, основными направлениями решения накопившихся проблем в энергетическом комплексе города являются: децентрализация; ограничение монополизма и ведомственности; применение различных моделей управления с привлечением организаций разных форм собственности; переход на экономически обоснованные стабильные тарифы на энергетические ресурсы; активное внедрение инновационных решений путём развития систем государственно- (муниципально-) частного партнёрства в форме концессий; внедрение механизмов энергосбережения и повышения энергетической эффективности ИЭК.

Преобразования в данной области потребуют немалых капиталовложений, поэтому достаточно сложно говорить о конкретных сроках развития ИЭК в крупном городе. Однако, в любом случае, модернизация оборудования и внедрение новых технологий, а также изменение подходов к системе управления, позволят инженерно-энергетической инфраструктуре крупного города выйти на совершенно новый уровень развития и стать одним из драйверов роста экономики в условиях происходящих изменений социально-экономического пространства.