В правлении ОАО «РЖД»

Энергетическая стратегия
ОАО «РЖД»


Доклад В.А. Гапановича, вице-президента - главного инженера ОАО «РЖД»

Экономика России находится в стадии развития и роста. Это привело к существенному увеличению энергопотребления. Если в 2000-2005 гг. ежегодные темпы роста составляли 1,7%, то в 2006 г. годовой прирост составил уже 4,6%. Энергопотребление в следующем году превысит свой исторический максимум, который был достигнут в 1990 г., и составит 1 трлн. 82 млрд. кВт.ч.

Рис. 1. Структура потребления ТЭР
на железных дорогах ОАО «РЖД» в 2006 г.

Рис. 2. Доли затрат на основные виды
энергоресурсов в общих расходах на ТЭР,
потребленных железными дорогами
ОАО «РЖД» в 2006 г.
Увеличить рисунок

 

Компания «Российские железные дороги» является крупнейшим потребителем энергоресурсов в стране. По итогам 2006 г. расход электроэнергии составил 4,7% общего количества произведенной в России, дизельного топлива - около 10% от производимого в стране (Рис. 1).

Суммарные затраты компании на использование энергоресурсов в прошедшем году составили 104,1 млрд. руб., или 16,6% всех эксплуатационных расходов. Важно отметить, что темпы роста объема перевозок опережают темпы роста энергопотребления в компании по всем основным видам деятельности. При этом за счет роста цен на энергоносители рост затрат на их приобретение значительно опережает увеличение объемов перевозочной работы (Рис. 2).

Учитывая важность работ в этом направлении, в 2004 г. компанией была принята «Энергетическая стратегия ОАО «РЖД» на период до 2010 г. и перспективу до 2020 г.». В результате адресной работы по повышению энергоэффективности перевозочного процесса и основной эксплуатационной деятельности компании за последние три года сэкономлено энергоресурсов всех видов более 1 млн. т в условном исчислении.

Только на тяге поездов за счет снижения удельных энергозатрат сэкономлено 61,4 тыс. т дизельного топлива и 767,8 млн. кВт.ч электроэнергии суммарной стоимостью почти 1,6 млрд. руб. в ценах 2006 г. По основным параметрам стратегии в тяге поездов удельные нормы расхода дизельного топлива и электроэнергии ниже запланированных показателей на 2% (Рис. 3). Вместе с тем с 2009 г. в электротяге компания выйдет на верхний предел допустимого уровня удельных норм, поэтому, уже начиная с текущего года, должны быть реализованы организационно-технические мероприятия по удержанию удельного расхода в границах коридора, определенного стратегией.

Рис. 3. Основные показатели топливо-энергопотребления в ОАО «РЖД»
Увеличить рисунок
 
Рис. 4. Вертикально-интегрированная
система энергетического менеджмента на базе ЦУНР
Увеличить рисунок
 

В рамках реализации Энергетической стратегии в компании выстроена система управления потреблением топливно-энергетических ресурсов. Вновь создано управление планирования и нормирования материально-технических ресурсов. Выстраивается вертикаль управления на железных дорогах через создаваемые топливно-энергетические центры, которые образуются за счет реорганизации бывших дорожных теплотехнических отделов (Рис. 4). Организована системная работа Центральной топливно-энергетической комиссии - одного из инструментов управления практической реализацией Энергетической стратегии во всех структурных подразделениях компании.

Безусловно, для решения задач управления издержками потребления энергоресурсов потребовалось организовать учет их расходования. В этих целях в текущем году завершается создание автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии, которая дает возможность выхода на оптовый рынок, а на розничном рынке позволяет ликвидировать выпадение доходной части от реализации электроэнергии сторонним потребителям.

За истекший период проведены энергетические обследования и паспортизация 386 энергоемких объектов и предприятий ОАО «РЖД». Создано программное обеспечение для обработки их результатов и контроля за реализацией мероприятий по устранению выявленных недостатков. Начиная с 2007 г. ведется работа по созданию энергетических паспортов железных дорог. Это позволит обеспечить прозрачность потоков материальных и финансовых ресурсов в области энерго- и топливопотребления, выявить резервы снижения затрат.

С 2006 г. инвестиционный проект (Рис. 5) «Внедрение ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте» является элементом программы действий по выполнению и актуализации Энергетической стратегии. С точки зрения проектного менеджмента, комплекс работ по ресурсо- и энергосбережению всегда будет мультипроектом, обобщающим отдельные проекты, касающиеся выполнения частных задач.

Рис. 5. Динамика возврата в целом по проекту «Ресурсосбережение» в 2004-2006 гг.

Программой «Ресурсосбережение» обеспечен не только учет возврата средств, вложенных в проект, но и разработан действующий механизм корректировки бюджетов железных дорог по результатам внедрения. В рамках реализации данного проекта микропроцессорными системами «автомашинист» с регистраторами параметров оборудовано 1354 электровоза. На 1300 тепловозах установлена микропроцессорная система управления УСТА. На объектах стационарной теплоэнергетики выполнены работы по установке 7200 современных систем учета расхода тепла и воды.

Создание на железных дорогах специализированных дирекций, где будет сосредоточено все теплотехническое хозяйство, позволит реализовать единую техническую политику при формировании программ модернизации оборудования и выбора приоритетов инвестиционных проектов.

Вместе с тем следует отметить, что при реализации стратегии допущены серьезные отклонения от намеченного курса. Недопустимо медленными темпами ведется приобретение хорошо зарекомендовавших себя энергосберегающих поездов постоянного тока ЭТ2ЭМ. С большим отставанием от намеченной программы проходят тягово-энергетические испытания электропоезда переменного тока ЭД9Э.

Снизились объемы рекуперации на железных дорогах. Если в 2004 г. на сети дорог объем рекуперации в абсолютных значениях составлял 919 млн. кВт.ч, то в 2006 г. он снизился до 843 млн. кВт.ч. В частности, на Свердловской дороге снижение составило 24,9%, на Северной 20%, на Московской 12%. Основная причина - разоборудование средств рекуперативного торможения на подвижном составе. Наибольшее количество локомотивов с неисправными схемами рекуперации на Октябрьской, Московской и Красноярской железных дорогах. Наример, объем рекуперации на равнинном участке Барабинск - Московка Западно-Сибирской железной дороги составил в 2006 г. 5,5 млн. кВт.ч. На Октябрьской железной дороге на участке Бабаево - Санкт-Петербург, сопоставимом по длине и профилю пути и даже более благоприятном для электрического торможения из-за наличия Пикалевского подъема, ежегодные потери составляют от 10 до 15 млн. кВт.ч.
 

Таблица 1. Основные полигоны обращения
электровозов в пассажирском движении

Участок
обслуживания

В настоящее
время

После внедрения
новой технологии

Экономия,
млн. кВт.ч/год

Москва – Адлер 44 33 3,69
Москва – Киев 48 42 2,00
Москва – Брест 47 36 3,69
Москва – Екатеринбург
(через Н.Новгород)
39 29 3,36
Москва – Екатеринбург
(через Казань)
30 22 2,69
Москва – Обозерская 17 15 0,67
Всего 225 177 16,12

Недостаточное внимание на железных дорогах уделяется и проблемам рельсосмазывания, а ведь это не только снижение износа в системе колесо-рельс, но и экономия до 5% энергоресурсов на тягу поездов.

В соответствии со структурой энергопотребления основная доля расхода энергоресурсов в компании приходится на тягу поездов. Приоритетным направлением в области энергосбережения здесь должны стать инновационные технологии. В пассажирском комплексе, к примеру, реализуется принципиально новая концепция организации движения поездов (Табл. 1). Предполагается использовать на полигонах с различными родами тока мультисистемные электровозы ЭП20 с пробегом без отцепки от поезда до конечной станции маршрута. При этом суточный пробег локомотивов возрастет с 584 до 1172 км. Использование новых пассажирских локомотивов постоянного тока также позволит увеличить этот показатель эффективности использования подвижного состава. Внедрение данной технологии по предварительным оценкам обеспечит снижение количества локомотивов на шести полигонах обращения на 50 единиц и ликвидирует затраты на «горячий» простой. Годовое снижение расхода электроэнергии в сопоставимых ценах составит по предварительным оценкам более 16 млн. кВт.ч.

С учетом ввода в эксплуатацию нового подвижного состава большей мощности и объективной необходимости роста скоростей движения для повышения энергоэффективности электротяги требуется внедрение новых технических средств. В первую очередь это оснащение парка грузовых локомотивов системами автоведения, позволяющими экономить до 4 % электроэнергии. Не менее важным является внедрение на локомотивах существующего парка системы смешанного возбуждения, которая позволяет повысить за счет жесткой характеристики коэффициент сцепления и тем самым на 20-25% увеличить тяговые показатели электровозов. Первые испытания этой системы проведены в этом году на Южно-Уральской железной дороге. Они дали положительный результат. В настоящее время разрабатывается соответствующая программа модернизации при производстве капитальных ремонтов локомотивов.

Еще одно важное направление работ - повышение среднего веса поезда. В условиях ограниченной полезной длины станционных путей это крайне сложная задача. Для ее решения требуется пересмотр нормативной базы устройства и содержания верхнего строения пути и систем энергоснабжения.

Уже сегодня необходимо поднять осевую нагрузку для локомотивов нового поколения до 27-30 т на ось и тем самым радикально повысить тяговые характеристики электровозов, обеспечить повышение скоростей движения (в первую очередь на участках со сложным профилем пути).

Рис. 6. Структура парка грузовых тепловозов (на 2007 и 2015 гг.)

В тепловозной тяге в соответствии с проектом актуализированной Энергетической стратегии компании удельный расход дизельного топлива к 2010 г. должен составить 65 кг на измеритель, а в грузовом движении 44,5 кг. Этот показатель может быть достигнут за счет изменения структуры тепловозного парка путем поставки промышленностью локомотивов нового поколения и модернизации всего парка тепловозов с заменой дизеля 10Д100 на более экономичные Д49. Баланс парка грузовых тепловозов в 2015 г. представлен на Рис. 6.

Одновременно необходимо приступить к разработке перспективного дизельного двигателя нового поколения при поэтапном внедрении на существующих и вновь создаваемых двигателях современных технических решений. Примером этому может служить двигатель 21-26ДГ-01, разработанный на Коломенском заводе для тепловоза нового поколения 2ТЭ25А.

Основной задачей на перспективу является создание к 2020 г. адаптивного двигателя, в котором на основе комплексного автоматического управления всеми системами на каждом эксплуатационном режиме обеспечивается максимально экономичный расход топлива при одновременной самодиагностике базовых узлов и обеспечении экономических показателей в пределах норм (Табл. 2).
 

Таблица 2. Основные характеристики дизельных двигателей и этапы их создания
Наименование параметра Единица измерения Годы Примечание
2012 2015 2020 2025 2030
Удельный эффективный расход топлива, Ве г/кВт.ч 192 190 188 183 180

На дизельном топливе

Удельный расход масла на угар г/кВт.ч
% Ве
0,5
1,7
0,35
1,5
0,3
1,5
0,3
1,5
0,3
1,5
Расход топлива на холостом ходу тыс. час 2000 2200 3000 3500 4000
Срок службы масла тыс. час 6 7 8 9 10
Срок работы без обслуживания тыс. час 80 85 90 100 120
Ресурс до капитального ремонта тыс. час 20 24 28 30 32
Экологические показатели

Директивный документ

Директива ЕС 2004/26/ ЕС

Прогноза нет

Следует обратить внимание на тот факт, что практически весь тепловозный парк железных дорог США оборудован дизелями с электронной системой впрыска. У нас такой системой оборудован пока только один тепловоз 2ТЭ25А. При этом применение данной системы снижает потребление дизельного топлива приблизительно на 3%. Для России это более 80 тыс. т дизельного топлива в год.

Еще один путь снижения расхода топлива - внедрение системы подогрева дизелей маневровых тепловозов, что с учетом их реальной загрузки позволит экономить до 27% топлива.

Рис. 7. Вагон габарита Тпр

Предварительные технико-экономические расчеты
показывают, что применение вагонов габарита Тпр
на участке Воркута – Череповец позволит сократит
 потребный парк вагонов на 15% и обеспечить
снижение эксплуатационных расходов на 7-10%

В области грузового вагоностроения требуется серьезная корректировка по созданию высокоэффективных грузовых вагонов. В первую очередь вагонов габарита Тпр (Рис. 7), позволяющих при сохранении существующей длины станционных путей, равной 71 условному вагону, обеспечить увеличение грузоподъемности поезда до 8 тыс. т. Также требуется создание вагонов для перевозки массовых грузов с повышенной погонной нагрузкой грузоподъемностью до 140 т.

В области строительства нового моторвагонного подвижного состава необходимо начиная с 2008 г. приступить к закупке поездов с энергосберегающим оборудованием, выпуск которых освоен российскими предприятиями (Рис. 8). Не позднее 2010 г. важно перейти к приобретению моторвагонного подвижного состава с асинхронным тяговым приводом, что позволит снизить удельный расход электроэнергии в пригородном движении до 20%.

В связи с изменением структуры локомотивного парка и началом массового внедрения с 2009 г. электровозов с асинхронным тяговым приводом особое внимание необходимо уделить качеству электрической энергии. По оценкам европейских экспертов, годовые потери от низкого качества электроэнергии составляли в ЕС 10 млрд. евро. В настоящее время в Российской Федерации начата активная работа по приведению в соответствие с нормами показателей качества электрической энергии. По оценке ученых МИИТа, на показатели качества электрической энергии значительное влияние оказывает состояние тяговых подстанций.

Возможные штрафные санкции сетевых энергоснабжающих организаций к ОАО «РЖД» за качество электроэнергии могут составить несколько млрд. руб. в год, включая оплату за реактивную энергию. В связи с этим требуется серьезная модернизация тягового энергоснабжения как переменного, так и постоянного тока с внедрением высоковольтных бустеров, компенсаторов дисбаланса и других технических решений. С учетом этого требуется значительно расширить соответствующий раздел Энергетической стратегии.

Несколько слов о прорывных проектах в области внедрения высокоэффективных и ресурсосберегающих технологий. Совместно с группой компаний «Интеррос» идет разработка технических решений по применению энергоустановок на водородных топливных элементах для эксплуатации в системах СЦБ и связи. В текущем году планируется установить подобный комплекс на станции Егорьевск 2 Московской железной дороги. Начата совместная с ЗАО «Трансмашхолдинг» реализация НИОКР по разработке силовой установки на водородных топливных элементах для подвижного состава.

Рис. 8. Энергосберегающие электропоезда
Рис. 9. Тяговый двигатель с постоянными магнитами

На базе локомотивного депо Воронеж Курский Юго-Восточной железной дороги завершен пилотный проект оценки работы трех локомотивов с серийными дизелями, работающими на биодизельном топливе, в основе которого - замещение дизельного топлива рапсовым маслом в объеме 10, 15 и 20%. Получены интересные результаты, которые сейчас обрабатываются.

Начата работа по выбору параметров для создания нового подвижного состава с применением синхронных двигателей на постоянных магнитах (Рис. 9).

Ведутся работы по многим другим направлениям в области внедрения инновационных энергосберегающих технологий, включая внедрение тяговых модулей на комбинированном ходу для выполнения легкой маневровой работы. В настоящее время ведутся заводские испытания газотурбовоза.

Энергетическая стратегия ОАО «РЖД» благодаря решению вопросов энергосбережения обеспечивает реальное снижение эксплуатационных расходов и направлена на получение дисконтированного экономического эффекта уже на третий год с начала реализации мероприятий. Более того, она обладает огромным мультипликативным эффектом, так как ее реализация не только снижает энергозатраты, но и стимулирует развитие самых передовых инженерных решений и технологий на железнодорожном транспорте, внедрение качественно нового подвижного состава и технических средств
(Рис. 10).

Актуализированный вариант стратегии учитывает как последние изменения в развитии техники и технологий, так и реализацию структурной реформы компании. Он определяет целевые параметры ОАО «РЖД» в энергетической сфере до 2015 г. с учетом проводимой в настоящее время актуализации Энергетической стратегии России.

Рис. 10. Динамика роста объема перевозок, потребления ТЭР и затрат на их приобретение
(в процентах к 2006 г.)

В условиях нарастающего дефицита генерирующих мощностей в электроэнергетике вопросы стимулирования внедрения энергосберегающих технологий в различных отраслях должны быть поддержаны государством. Это может быть введение налоговых льгот для стимулирования инвестиций в энергосбережение на федеральном или региональном уровне, стимулирование покупки отечественного энергосберегающего оборудования и его ускоренная амортизация. На федеральном уровне эти аспекты должны быть учтены при подготовке изменений в закон о ресурсосбережении.