Раздел 2. Гидроэнергетические ресурсы, их использование. Принципиальные схемы, параметры, режимы работы ГЭС и ГАЭС

На основі принципів централізованого теплопостачання споживачів й комбінованого виробництва електричної та теплової енергії на теплоелектроцентралях і відбувались становлення й розвиток енергосистем багатьох великих і малих міст світу. Економічна доцільність й висока надійність роботи таких енергосистем була підтверджена багатолітнім досвідом їх експлуатації у різних кліматичних умовах, у тому числі в зонах з холодним кліматом. 

За даними архівних документів до 1923 року теплопостачання м. Києва забезпечувалось у переважній кількості випадків індивідуальними джерелами тепла котельно-пічного типу. Частка індивідуальних систем парового або водяного опалення будівель й споруд була незначною, а централізоване теплопостачання було відсутнє. Водяне (центральне) опалення будівель від домових котельних мало одиничний характер. У подальшому з розвитком планового господарства почала збільшуватись кількість індивідуальних систем парового й водяного опалення. У 1929 році приблизно 16% теплоти на опалення будівель й споруд вироблялось такими системами, а у 1933 році ця частка зросла до 25%, у першу чергу за рахунок оснащення індивідуальними системами парового й водяного опалення центральних районів міста. У 1930 році для реалізації єдиної політики і керівництва енергетичним сектором м. Києва було створено товариство «Київструм», яке у 1934 році було перейменоване у Київенерго.

Початок й становлення централізованої системи теплопостачання м. Києва відбувались у другій половині 30-х років ХХ століття. Її формування відповідало прийнятій на той час концепції розвитку теплофікаційних установок на базі районних і промислових ТЕЦ. Планом електрифікації м. Києва у 2-й п’ятилітці (1933–1937 рр.) передбачалось створення у місті 3 районів теплофікації з відповідними ТЕЦ. Потужності теплофікаційних турбін вибирались найбільшими з існуючих у той час – по 25 МВт. Споживачами централізованого теплопостачання передбачалися дома і споруди, оснащені системами водяного (парового) опалення, і нове будівництво, яке проектувалось з такими системами.

Основою системи теплопостачання стала Київська теплоелектроцентраль (раніше ТЕЦ-3, зараз СТ-1). На момент введення її в експлуатацію (1937 р.) були побудовані й поставлені під навантаження дві тепломагістралі загальною довжиною 7 км. Теплоцентраль забезпечувала теплом 15 споживачів із загальною приєднаною тепловою потужністю 7,2 Гкал/год (8,35 МВт). Діяльність Київенерго була спрямована на максимальне використання теплових потужностей ТЕЦ-3 (впродовж 1938–1939 рр. побудована магістраль № 3, з літа 1940 р. споживачі почали отримувати від ТЕЦ-3 гарячу воду для господарських потреб, тоді ж була введена у дію перша підкачувальна насосна станція). У період окупації (1941–1943 рр.) теплофікаційне господарство Києва було практично повністю зруйноване, у тому числі ТЕЦ-3 і більша частка магістральних і місцевих теплових мереж. Відновлення теплозабезпечення міста велось швидкими темпами і у квітні 1945 року був пущений в експлуатацію перший теплофікаційний турбоагрегат потужністю 12 МВт на ТЕЦ-3, а до листопада 1945 р. довоєнні мережі від ТЕЦ-3 були відновлені й пущені в експлуатацію з приєднаною потужністю 44 Гкал/год (51,04 МВт).

У повоєнні роки вводились у дію нові потужності на ТЕЦ-3 й споруджувались нові тепломагістралі. Вже в 1947 році довоєнний рівень теплофікації м. Києва був перевищений. До 1950 року на ТЕЦ-3 були введені у дію три нових котлоагрегати, довжина теплових мереж зросла до 38 км, а приєднана потужність 299 споживачів досягла 81 Гкал/год (93,96 МВт).

У 1955 році після пуску в експлуатацію ТЕЦ-4 (Дарницької ТЕЦ) розпочатий відпуск промисловим споживачам теплоти у вигляді пари. Все основне обладнання ТЕЦ-4 розраховане на роботу з високими параметрами пари (початковий тиск 9,2 МПа, температура перегріву 510°С). Район експлуатації теплових мереж Дарницької ТЕЦ охоплював лівобережну частину міста, в якій переважали відносно нові житлові райони з багатоповерховою забудовою, значною кількістю загальних будівель й промислових підприємств.

З метою оптимізації управління й подальшого розвитку теплофікації у 1958 році в складі Київенерго було утворене Управління теплових мереж. Всього за 5 років, до 1960 р., довжина теплових мереж Київенерго й кількість споживачів зросли майже у 4 рази – до 142 км й 1266 споживачів відповідно, а приєднана потужність зросла майже у 7 разів – до 564 Гкал/год (654,24 МВт).

У зв’язку з інтенсивним розвитком міста у Києві споруджувались великі районні котельні на житлових масивах Відрадний та Нивки з установленою тепловою потужністю вище 100 Гкал/год (116 МВт). У той же час була розширена ТЕЦ-3 двома водогрійними котлами ПТВМ-100 потужністю 100 Гкал/год (116 МВт) кожен.

На 1970 рік довжина теплових мереж становила 618 км, приєднана потужність – 2470 Гкал/год (2865,2 МВт) та нараховувалось 5152 споживачів.

ТЕЦ-5 споруджувалась двома чергами. Перша черга була введена в експлуатацію у 1971–1972 рр. На ТЕЦ були встановлені дві однотипні теплофікаційні турбіни Т-100-130 електричною потужністю 100 МВт й потужністю теплофікаційних відборів 160 Гкал/год (185,6 МВт) кожна з такими початковими робочими параметрами пари: тиск – 12,75 МПа, температура перегріву – 555°С. Для генерації пари були встановлені газомазутні котли ТГМ-96А продуктивністю 480 т/год. Друга черга ТЕЦ вводилась в експлуатацію у період з 1974 по 1976 рік і була оснащена двома теплофікаційними турбінами Т-250/300-240 з електричною потужністю 250 МВт й продуктивністю теплофікаційних відборів 330 Гкал/год (382,8 МВт) кожна. Обладнання другої черги було розраховане на роботу із надкритичними параметрами пари: тиск – 23,54 МПа, температура перегріву – 540°С.

У 1971–1977 роках на ТЕЦ-5 змонтовані й введені в експлуатацію три водогрійних котла ПТВМ-180 тепловою потужністю 180 Гкал/год (208,8 МВт) кожний. Для транспорту теплоти від ТЕЦ-5 прокладені трубопроводи діаметром 700–1000 мм й протяжністю 15,5 км, а з метою підвищення надійності теплопостачання виконана колекторна схема виводів теплових мереж.

У 80-х роках ХХ століття почав відчуватись дефіцит теплозабезпечення нових житлових масивів – Оболонь, Виноградар, Мінський. Для покриття зростаючих потреб житлобудівництва, виводу із роботи великої кількості дрібних, малорентабельних котельних на північно-східній околиці Києва була побудована ТЕЦ-6.

Київська ТЕЦ-6 ТЕЦ-6 оснащена двома теплофікаційними турбінами Т-250/300-240 з електричною потужністю 250 МВт й потужністю теплофікаційних відборів 330 Гкал/год (382,8 МВт) кожна, а з 1981 по 1986 рік на ТЕЦ-6 вперше у СРСР були введені в експлуатацію чотири водогрійних котла ПТВМ-180 тепловою потужністю 180 Гкал/год (208,8 МВт) кожний.

До 2001 року у Києві склалась найбільша в Україні система теплофікації й централізованого теплопостачання, установлена теплова потужність ТЕЦ у районних котельних Києва складала більше 6000 Гкал/год, за рахунок яких покривалось до 70% теплових потреб міста, в тому числі 35% за рахунок ТЕЦ.

Для передачі й розподілу теплової енергії від найбільш значних джерел централізованого теплопостачання у Києві функціонує складна, розгалужена система водяних магістральних і розподільних теплових мереж. Існуююча система водяних теплових мереж – двотрубна, закрита.

Регулювання відпуску тепла – якісне, за нормальним опалювальним графіком – 150/70°С. У даний час проводяться дослідження в області застосування температурного графіка, адекватного реальній потребі споживачів – 115/65°С.

В основному теплові мережі міста прокладені у непрохідних залізобетонних каналах з підвісною ізоляцією із мінеральної вати.

Частина трубопроводів (порядку 47 км) теплових мереж знаходиться на значній глибині у зоні періодичного затоплення ґрунтовими водами, що призводить до підвищення втрат теплової енергії через ізоляцію та інтенсивної корозії трубопроводів. 20,328 км тепломереж проходять під будівлями. Сьогодні теплові мережі Києва знаходяться у задовільному стані, але у зв’язку із завершенням нормативного терміну експлуатації 36% мереж потребують відновлення й модернізації.

Довжина теплових мереж Києва складає біля 2000 км (у двотрубному обчисленні).