Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Санкт-Петербургский государственный политехнический университет”

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе      

                              (А.В. Речинский)

“____” _______________ 2012 г.  

М.П.          

 

 

 

ОТЧЕТ

по мероприятию № 3.4.1.7

Разработка учебно-методического обеспечения программы дополнительного профессионального образования

«Разработка программ по энергосбережению» по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника»

в рамках реализации Программы развития национального исследовательского университета

Вид отчета: аннотационный

 



Ответственный исполнитель:________________ Г.П.Поршнев

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Санкт-Петербург

2012 г.

Содержание

 1. Цель мероприятия

2. Задачи мероприятия

3. Актуальность программ дополнительного профессионального образования в области энергосбережения и повышения энергоэффективности

4. Особенности организации учебного процесса программ дополнительного профессионального образования на базе кафедры «Промышленная теплоэнергетика» СПбГПУ 

5. Анализ требований к обеспечению программы дополнительного профессионального образования «Разработка программ по энергосбережению»

5.1. Анализ требований к результатам освоения программы дополнительного профессионального образования в области энергосбережения и повышения энергоэффективности

5.2. Анализ требований к технологии образовательного процесса в рамках реализации программы ДПО «Разработка программ по энергосбережению»

5.3. Основные направления научной деятельности кафедры «Промышленная теплоэнергетика» СПбГПУ и взимодействие с предприятиями

5.4. Квалификация профессорско-преподавательского состава 

6. Результаты выполнения программы дополнительного профессионального образования «Разработка программ по энергосбережению» 

7. Использование разработок в учебном процессе в рамках программы дополнительного профессионального образования «Разработка программ по энергосбережению» 

 

1. Цель мероприятия


Целью мероприятия является разработка учебно-методического обеспечения программы дополнительного профессионального образования  «Разработка программ по энергосбережению» по направлению 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника». Разработка осуществляется в рамках Программы развития СПбГПУ на 2010–2019 годы как национального исследовательского университета, утвержденной приказом Минобрнауки России от 26.07.2010 № 803.

Целью программы дополнительного профессионального образования является развитие у обучающихся личностных качеств, а также формирование общекультурных универсальных (общенаучных, социально-личностных, инструментальных) и профессиональных компетенций по направлению подготовки 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника» и приобретение знаний, необходимых для высококвалифицированных специалистов в предметной области «Теплоэнергетика и теплотехника», дающих возможность в дальнейшем работать в профессиональной сфере.

 

2. Задачи мероприятия

 

Для достижения указанной цели определены следующие основные задачи мероприятия:

• повысить качество образования путем создания инновационной системы подготовки на основе акцентированного обучения по темам, являющимся наиболее актуальными для специалистов, эксплуатирующим энергетические хозяйства;

• усовершенствовать библиотечную базу подготовки специалистов в рамках программы дополнительного профессионального образования «Разработка программ по энергосбережению»; 

• качественно развить потенциал выпускающей кафедры.

 

3. Актуальность программ дополнительного профессионального образования в области энергосбережения и повышения энергоэффективности


Следует отметить, что, Энергетическую политику России определяют несколько основных документов. Во-первых, это Энергетическая стратегия до 2030 года, утвержденная  правительством России в ноябре 2009 года. Во-вторых, это Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». И, наконец, в настоящее время разработан проект концепции по электробезопасности, которая будет принята и утверждена в ближайшее время.

В соответствии с этим разрабатываются региональные программы в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, ориентированные на:

1) повышение эффективности использования энергетических ресурсов;

2) сокращение потерь энергетических ресурсов при их передаче;

3) увеличение количества случаев использования объектов, имеющих высокую энергетическую эффективность;

4) увеличению количества случаев использования в качестве источников энергии вторичных энергетических ресурсов и возобновляемых источников энергии.

Стратегической целью государственной энергетической политики в сфере повышения энергетической эффективности,  в которые будут производиться  инвестирования, являются:

- технологии максимально рационального использования энергетических ресурсов;

- инновационное обновление отраслей топливно-энергетического комплекса;

- создание энергосберегающих технологий нового поколения и реализации пилотных энергосберегающих проектов;

- развитие энергетического аудита;

- развитие и поддержка международного сотрудничества в сфере энергосбережения и энергоэффективности, исследований в поисках новых источников энергии.

 

Говоря об энергетике России следует отметить, что существует несколько ключевых направлений, обозначенных в Энергетической стратегии.

Это развитие парогазовых технологий. В этом случае предполагается уход от паросиловых установок, составляющих основу существующего парка электростанций России и способных обеспечить кпд, в лучшем случае, на уровне 40% и переход на парогазовые энергоблоки. В настоящее время, существующая, к примеру, Северо-Западная парогазовая электростанция обеспечивает кпд порядка 52%.

Также, в России идет планомерное активное активное развитие атомной энергетики. Планируется, что в ближайшие годы будут введены в эксплуатацию нескольких атомных электростанций.

Следующим важным направлением является активное внедрение в энергетику возобновляемых источников энергии. Сюда можно отнести солнечную, ветровую энергию и т.д. В этой области разрабатываются государственные федеральные и региональные программы, так как в настоящее время мы существенно отстаем в этом секторе энергетики от ведущих мировых стран.

Особым аспектом является экологические показатели. К сожалению, Россия на данный момент не относится к передовым странам с точки зрения соблюдения экологической безопасности. С этой стороны разработка совместных проектов по созданию и внедрению в России экологически чистой энергетики крайне актуальна.

Учитывая выше сказанное следует отметить, что крайне важным аспектом реализации политики энергосбережения и повышения энергоэффективности является подготовка кадров и обмен информацией. Для реализации принятых законов и энергетической стратегии Россия нуждается в большом количестве специалистов, обладающих высокой квалификацией в области энергетики, которые будут владеть современными технологиями и будут способны обеспечить внедрение технологий и мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности.

 

4. Особенности организации учебного процесса программ дополнительного профессионального образования на базе кафедры «Промышленная теплоэнергетика» СПбГПУ

Концепция программы дополнительного профессионального образования «Разработка программ по энергосбережению»


Целью программы повышения квалификации является знакомство с новыми инновационными технологиями и техническими решениями, которые позволят расширить тематику программ энергосбережения, а также повысить их качество. Основной спецификой данной программы ДПО является ее аспектация на проблеме защиты от коррозии. Значительная недооценка важности проблемы привела к тому, что ежегодно наблюдаются аварийные ситуации, вызванные коррозией стальных конструкций и трубопроводов. Необходимость внедрения раздела по защите от коррозии в программы по энергосбережению назрела уже давно. Однако, недостаточность информации и технической грамотности в данном вопросе ограничивает число мероприятий по защите от коррозии в рамках программ по энергосбережению. Данная учебная программа «Разработка программ по энергосбережению» позволяет устранить указанный пробел.

Категории слушателей, на обучение которых рассчитана программа повышения квалификации (далее – программа): работники государственных и частных предприятий, государственные служащие, представители управляющих компаний сектора жилищно-коммунального хозяйства, а также прочие лица,  вовлеченные в процесс разработки мероприятий по повышению энергоэффективности и энергосбережению.

Сфера применения слушателями полученных профессиональных компетенций, умений, знаний и навыков: теплоэнергетическое хозяйство предприятий, объектов жилищно-коммунального хозяйства, административных и общественных зданий.

В процессе освоения программы повышения квалификации у слушателей будет сформированы умения, необходимые для разработки программ по энергосбережению и повышению энергоэффективности.

 

 

5. Анализ требований к обеспечению программы дополнительного профессионального образования «Разработка программ по энергосбережению»


Анализ требований, предъявляемых к профессиональной подготовке специалистов в области промышленной теплоэнергетики и теплотехники, базируется на потребностях работодателей («потребителей») реального сектора энергетики и сектора наукоемких услуг. В качестве «потребителей» специалистов в области теплоэнергетики рассматривались следующие обобщенные группы предприятий:

- органы исполнительной власти (региональный уровень), нуждающиеся в специалистах, способных разрабатывать, оценивать важность и перспективность тех или иных проектов в области теплоэнергетики и программ развития энергетики в целом и способных проводить мониторинг хода их реализации;

- жилищно-коммунальные хозяйства;

- предприятия, имеющие в своем структуре энергетические хозяйства;

- тепловые и атомные электрические станции и системы энергообеспечения предприятий;

- объекты малой энергетики;

- тепловые и электрические сети;

- системы диагностики и автоматизированного управления технологическими процессами в теплоэнергетике и теплотехнике;

- отделы нормативно-технической документации и системы стандартизации.

 

 

5.1. Анализ требований к результатам освоения программ дополнительного профессионального образования в области энергосбережения и повышения энергоэффективности


Приоритетными являются цели и задачи, отвечающие требованиям образования в области энергосбережения и повышения энергоэффективности В целом, тематика занятий отражает современные аспекты энергосбережения и повышения энергоэффективности.

Результаты, которые планируется достичь в ходе проведения занятия, в первую очередь, связаны с повышением технической грамотности сотрудников в сфере энергосбережения.

Выбор способа преподнесения информации и степень углубленности в технические аспекты производится с учетом особенностей  и степени подготовки аудитории.

Слушатель, освоивший программу, должен: обладать профессиональными компетенциями, включающими в себя:

  • способность проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности за свои решения в рамках профессиональной компетенции, способностью разрешать проблемные ситуации;
  • способность самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять своё научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий;
  • способность демонстрировать навыки работы в коллективе, готовностью генерировать (креативность) и использовать новые идеи;
  • готовность к определению потребности производства в топливно-энергетических ресурсах, подготовке обоснований технического перевооружения, развития энергохозяйства, реконструкции и модернизации предприятий - источников энергии и систем энергоснабжения;
  • готовность к обоснованию мероприятий по экономии энергоресурсов, разработке норм их расхода, расчету потребностей производства в энергоресурсах;
  • способность организовать работу по повышению профессионального уровня работников;
  • готовность к разработке планов и программ организации инновационной деятельности на предприятии.

владеть:

  • знаниями основ Государственной политики в области энергосбережения;
  • нормативно-правовой и нормативно-технической базой энергосбережения;
  • основами организации и проведения энергетического обследования (энергоаудита);
  • методами нормирования  энергопотребления в теплоэнергетике;
  • информацией об актуальных направлениях энергосбережения в теплоэнергетике и теплотехнологиях.

уметь:

  • выполнять расчеты фактических и нормативных показателей энергоэффективности оборудования, объекта и теплоэнергетической системы;
  • выполнять расчеты показателей теплоэнергетического баланса оборудования, объекта и теплоэнергетической системы;
  • оценивать технико-экономическую эффективность энергосберегающих мероприятий;
  • выбирать и обосновывать целесообразность использования отдельных видов возобновляемых источников энергии в условиях конкретных регионов;
  • оценивать экономическую и экологическую эффективность энергетических установок, использующих нетрадиционные и возобновляемые источники энергии;

знать:

  • основные методы подготовки региональных, муниципальных программ энергосбережения, а также программы энергосбережения бюджетных учреждений;
  • современные технологические и технические решения в области энергосбережения и повышения энергоэффективности по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника»;
  • основные технологические решения по защите от коррозии трубопроводов и стальных конструкций;
  • виды возобновляемых источников энергии в условиях конкретных регионов;
  • энергетические схемы, использующие один или несколько возобновляемых или нетрадиционных источников энергии;

 

Здесь следует отметить, что программы дополнительного профессионального образования в области энергосбережения и повышения энергоэффективности сохраняют свое лидирующее положение в рейтинге требований работодателей.

 

5.2. Анализ требований к технологии образовательного процесса в рамках реализации программы ДПО «Разработка программ по энергосбережению»

 

Результаты анализа существующей технологии образовательного процесса, обеспечивающего формирование компетенций в рамках программ ДПО на кафедре «Промышленная теплоэнергетика» СПбГПУ, позволили отметить необходимость реализация компетентностного подхода, предусматривающего широкое использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий (семинаров в диалоговом режиме и дискуссий, компьютерных симуляций, деловых и ролевых игр, разбор конкретных ситуаций, психологических и иных тренингов, групповых дискуссий результатов работы студенческих исследовательских групп, вузовских и межвузовских телеконференций), которые в сочетании с внеаудиторной работой позволяют максимально способствовать формированию и развитию профессиональных навыков обучающихся. Следует отметить, что одним из основных активных форм обучения профессиональным компетенциям, связанным с ведением определенной деятельности в области теплоэнергетики и теплотехники для ДПО является семинар с привлечением к работе ведущих исследователей и специалистов-практиков.

В рамках учебного процесса на кафедре «Промышленная теплоэнергетика» СПбГПУ предусмотрены встречи с представителями российских и зарубежных компаний (ОАО «ТГК-1», Siemens, ОАО «НПО ЦКТИ», «Силовые машины» и др.).

 

5.3. Основные направления научной деятельности кафедры «Промышленная теплоэнергетика» СПбГПУ и взаимодействие с предприятиями

 

Перевод промышленных и отопительных котельных в режим работы мини-ТЭЦ.

 Перевод промышленных и отопительных котельных в режим работы мини-ТЭЦ за счет установки паровых турбин с противодавлением типа «Р» вместо РОУ (для котлов ДКВР-10, ДКВР-20 и др.), установки газовых турбин со сбросом газов в топки котлов, перевод в режим работы ТЭЦ с применением паровых и газовых турбин совместно (парогазовые технологии) по заказам ГУП ТЭК СПб.

  Кафедра совместно с фирмой «Эко-энергетика» провела работу по изготовлению, проектированию, монтажу и наладке новой паровинтовой турбины мощностью 1000 кВт (ПВТ-1000), которая установлена и работает в котельной завода «Пигмент» вместо РОУ. Турбоустановка прошла лицензирование и аттестацию в контролирующих органах (энергонадзор, энергосетевая компания). Турбина установлена вместе с асинхронным генератором. В 2010 г. проводились работы по авторскому надзору за работой и режимами эксплуатации паровинтовой турбины.

 

Повышение эффективности использования твёрдого топлива в энергетике.

Повышению эффективности сжигания твёрдых топлив в циркулирующем кипящем слое под давлением (ЦКСД), с применением внутрицикловой газификацией угля для сверхмощных энергоблоков в районах Восточной Сибири на базе парогазовых технологий мощностью 1,5-2 ГВт.

Проведен сбор информационных данных для статистического анализа результатов эксплуатации разработанной и внедренной схемы использования твёрдых топлив и биомасс с применением  газогенераторных  технологий для получения низкокалорийного газа для работы газового дизеля или для последующего сжигания в топке обычного котла.

Совместно с Лаппеенрантским технологическим университетом разрабатывается установка метанизации с последующим созданием комбинированного энергетического модуля, позволяющего повысить теплоту сгорания генераторного газа, получаемого в результате газификации в кипящем слое.

 

Разработка и создание мощных ТЭЦ на базе парогазовых технологий.

Предложены новые схемы ПГУ в том числе на основе внутрицикловой газификации угля с применением котлов-утилизаторов сверхкритического давления. Разработана и предложена 3х контурная схема ПГУ с котлом утилизатором СКД и теплофикационной турбиной 3х уровней давления (23,5 МПа, 8 МПа, 1,3 МПа) мощностью 250-300 МВт с использованием серийной турбины УТМЗ Т-250-240. В дальнейшем возможно создание конденсационных  ПГУ мощностью 1500 МВт (2 ГТУ по 500 МВт одна ПТУ 500 МВт) с котлом-утилизатором СКД. Предлагается также использование систем дожигания топлива в котлах-утилизаторах для увеличения мощности установки.

 

Разработка и применение теплонасосных установок (ТНУ) при совместной работе с парогазовыми ТЭЦ и энергоблоками АЭС.

 Выполнены расчёты и предложены инженерные решения по совместной работе ПГУ и тепловых насосов. Показано, что возможно получение экономии топлива до 1-1,5%. Применительно к энергоблокам АЭС возможно увеличение отпуска теплоты потребителям и снижение температуры циркуляционной воды после конденсаторов турбин на 2-3 0С.

Также проводятся исследования перспектив использования тепловых насосов в схеме Северо-Западной ТЭЦ, реализующей современный парогазовый цикл.

 

Разработка и создание систем технического водоснабжения с применением воздушных систем конденсатов для паровых турбин ТЭС вместо градирен.

Для повышения эффективности работы энергоблоков ТЭС предлагается применение воздушных конденсаторов вместо градирен, для улучшения экологии за счёт ликвидации испарения влаги из градирни в окружающую среду. Разработаны схемы включения воздушных конденсаторов в схему технического водоснабжения станции, в том числе в сочетании с водяным охлаждением. Предложены различные методики теплового и конструктивного расчёта воздушных конденсаторов. Актуальность этой проблемы определяется значительным количеством регионов, где нет надёжного водоснабжения. (Крайний Север, Юг России).

 

Использование тепловых аккумуляторов и накопителей энергии в схемах теплоэнергетических установок ТЭС и АЭС.

Исследование эффективности применений тепловых аккумуляторов и накопителей энергии в тепловых схемах ТЭС и АЭС. Определена эффективность установки и объёма аккумуляторных баков в системах теплофикации ТЭЦ и котельных для снятия пиков тепловых нагрузок в системах отопления и системах горячего водоснабжения. В схемах второго контура АЭС с ВВЭР предлагается методика расчёта объёмов баков-аккумуляторов и систем включения их в технологическую схему АЭС с тем, чтобы при  постоянной тепловой нагрузке активной зоны иметь максимальную электрическую нагрузку в дневное и вечернее время разрядки баков и минимальную нагрузку ночью (зарядка баков).

 

Повышение надежности и эффективности работы систем теплофикации и теплоснабжения.

Научно-исследовательские работы по снижению интенсивности коррозии (в том числе электрохимической) тепловых сетей (теплопроводов) за счёт установки различных вариантов «катодной» и «анодной» защиты.

 

Повышение эффективности работы двухходовых конденсаторов паровых турбин путём частичного обвода первой ступени подачи охлаждающей воды.

Монтаж обводных линий помимо 1 ступени в поворотную камеру конденсатора увеличивает эффективность использования охлаждающей воды. Поступление части холодной воды прямо во вторую ступень конденсатора снижает среднюю температуру потока охлаждающей воды, тем самым углубляет вакуум в конденсаторе и увеличивает мощность турбины примерно на 1%.

 

Обследование и разработка мероприятий по предупреждению повреждаемости трубной системы сетевых подогревателей горизонтального типа энергоблока № 1 Правобережной ТЭЦ  г. Санкт-Петербурга.

Исследования водно-химических режимов работы сетевых подогревателей. Выполнен комплекс металлографических исследований поверхностей нагрева подогревателей.  Разработаны рекомендации по улучшению эксплуатационных режимов работы сетевых подогревателей.

 

Повышение эффективности работы башенных градирен ТЭС.

Исследования по повышению надежности и эффективности работы башенных градирен ТЭС на основе современных методов удаления накипи на поверхностях стекания.

 

Разработка схем утилизации теплоты с использованием контуров с   низкокипящим теплоносителем.

Разработка энергетических установок с применением низкокипящих рабочих тел (пентан, бутан, изобутан, изопентан и др.). В настоящее время, в России данное направление находится в стадии развития. Существуют только макетные образцы. В тоже время, подобные установки находят широкое применение на промышленных предприятиях за рубежом.

 

Сотрудничество с ЗАО «НПФ Теплоком».

В рамках сотрудничества с ЗАО «НПФ Теплоком», на базе кафедры, создан учебно-лабораторный класс по анализу режимов работы отопительных котельных.

Также, разработана программа сотрудничества в научной сфере, в области повышения энергоэффективности  и энергосбережения в топливно-энергетическом комплексе и ЖКХ.

 

5.4. Квалификация профессорско-преподавательского состава

 

 В настоящее время на кафедре работают 17 преподавателей. Из них профессоров - 6 (включая 5 д.т.н.), 6 доцентов, к.т.н. и 4 ассистента. Средний возраст преподавателей: профессоров – 61 год, доцентов – 58 лет, ассистентов –  27 лет.

Многие преподаватели кафедры отмечены почетными грамотами за деятельность в области подготовки высококвалифицированных специалистов для теплоэнергетики.

 

Преподаватели кафедры регулярно проходят курсы повышения квалификации, позволяющие постоянно совершенствовать технологию ведения учебного процесса и максимально эффективно адаптировать учебные программы к современным требованиям.

 

 

 

Также следует отметить активное участие преподавателей кафедры в российских и международных конференциях и тесное взаимодействие с профильными предприятиями.

 

6. Результаты выполнения программы дополнительного профессионального образования «Разработка программ по энергосбережению»

 

В ходе работы по программе выполнен и разработан учебно-методический комплекс программы дополнительного профессионального образования «Разработка программ по энергосбережению», включающий в себя:

- учебный план программы ДПО;

- фонд оценочных средств программы ДПО;

- учебную литературу для подготовки в рамках программы ДПО.

Оценка качества освоения слушателями учебного материала осуществляется путем комбинированного тестового задания, которое состоит из непосредственно контрольного теста и устного ответа на вопросы из дисциплин учебного плана.

Контрольный тест – процедура выявления соответствия соискателя требованиям, предъявляемым к специалистам, обучающимся по программам ДПО.  Для выполнения теста специалист должен владеть знаниями теоретических и практических вопросов по курсу обучения и уметь использовать полученные результаты.

Контрольные вопросы и банк тестовых заданий приведены в рабочей программе.

 

В рамках разработанной программы ДПО подготовлено к изданию учебное пособие: В.Г.Киселев «Коррозия и защита от коррозии».

 

7. Использование разработок в учебном процессе в рамках  программы дополнительного профессионального образования «Разработка программ по энергосбережению»


Выполняемые разработки будут осуществляться в рамках действующего образовательного процесса, что обеспечивает им автоматическую апробацию и внедрение в учебный процесс всего университета. Внедрение ООП начинается с 01.09.13.

Результаты промежуточных и итоговых разработок докладывались на ежегодно проводимых в ФГБОУ ВПО «СПбГПУ» международных и университетских конференциях, посвященных совершенствованию технологий дополнительного профессионального образования.

 

Полученные результаты будут оформлены в виде отчета, который вместе со всеми опубликованными работами будет передан в Министерство образования и науки РФ для распространения педагогического опыта ФГБОУ ВПО «СПбГПУ».