Теплофикация энергетики — это централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки тепла и электроэнергии.
Первоначальная идея централизованного теплоснабжения появилась в 80-х годах XIX века. В США в 1877 году была сооружена первая установка для централизованного теплоснабжения, однако в США длительное время (до 1937 года) централизованное теплоснабжение не связывалось с организацией комбинированной выработки электроэнергии.
В Гамбурге в 1893 году построена первая в Германии теплоэлектроцентраль, длиной около 250 м производилось отопление новой ратуши. Мощность паровых машин достигала 150 л. с. при давление пара 6,5 атм.
В 1900 году была пущена в работу первая районная теплофикационная установка в Германии. В 1907 году создана первая паровая турбина с отбором пара.
В России с начала ХХ века на сахарных заводах и текстильных предприятиях стала использоваться комбинированная выработка тепла и электроэнергии, для этой цели создавались теплосиловые блок-станции, тепловая энергия от которых поступала к группе зданий, принадлежащих одному владельцу. В 1902 году построена блок-станция на генераторной станции Санкт-Петербургского политехнического института. В 1903–1912 годах создается несколько теплоэлектрических блок-станций для снабжения теплом и электроэнергией Синодальной типографии, детской больницы (17 зданий), 37 корпусов больницы им. Петра Великого (ныне им. И. И. Мечникова), дома предварительного заключения (тюрьма «Кресты»), здания Электротехнического института.
На основе положительного опыта работы созданных теплоэлектрических блок-станций профессор В.В. Дмитриев с 1908 года пропагандировал идею теплоэлектроцентралей и руководил разработкой проектов теплоснабжения, одним из которых был проект «Электростанция с использованием отходящего тепла для отопительных и бытовых нужд центрального района города», в этом проекте предлагалось переоборудовать в теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) 3-ю Петроградскую ГЭС на Фонтанке, подлежащую закрытию из-за неэкономичности. Смысл проекта – сплошная теплофикация района города. Печное отопление зданий должно было быть заменено центральным водяным.
В ноябре 1924 года 72 квартиры дома № 96 на набережной реки Фонтанки получили тепло от 3-й Ленинградской ГЭС (острый пар), причем циркуляция воды в системе отопления здания осуществлялась пароводяным инжектором. В январе 1925 года горячая сетевая вода от 3-й Ленинградской ГЭС стала подаваться в баки Егорьевских бань, расположенных на расстоянии 250 м от ГЭС.
В 1925 году проложена магистраль (400 м) к котельной Обуховской больницы (ныне больница им. А. А. Нечаева) с пересечением Веденского канала по специальному мостику (надземная прокладка). В котельной больницы были установлены скоростные теплообменники для подогрева воды, циркулирующей с помощью электронасосов в системах отопления основных зданий. В зданиях были смонтированы теплообменники для нагрева сетевой водой воды системы горячего водоснабжения. Таким образом, первые установки теплоснабжения были выполнены по закрытой независимой схеме. Присоединение систем отопления к тепловой сети, кроме Обуховской больницы, проводилось по зависимой схеме.
Постоянная температура в сети составляла порядка 100 °C и повышалась до 115 °C при низких температурах наружного воздуха.
В 1927 году электростанция переведена на турбину мощностью 680 кВт на ухудшенный вакуум в магистраль стала подаваться сетевая вода с температурой 90 °C, нагретая в бойлерах отборным паром турбины. Подогрев воды производился в специально разработанных пароводяных струйных подогревателях.
Подача воды в систему теплоснабжения и ее циркуляция осуществлялась насосом, приводом которого была паровая турбина. vПолученный при эксплуатации экономический эффект от теплофикации оказался весьма значительным. Электростанция со старой изношенной конденсационной турбиной 680 кВт, имевшая до реконструкции удельный расход топлива на выработку электроэнергии 1 046 г/кВт•ч, после реконструкции показала при испытаниях расход топлива на теплофикационном режиме 238 г/кВт•ч.
В 1924 году начато строительство тепловых сетей от 3-й Ленинградской ГЭС и к 1929 году суммарная протяженность теплотрасс достигла 8,6 км. Эта сеть снабжала теплом 34 абонента с годовым потреблением тепла 53 тыс. Гкал.
В целях повышения отпуска тепла в 1929 году на Ленинградской ГЭС были смонтированы турбина мощностью 5 МВт с противодавлением 1,2–2,0 кгс/см2 и соответствующие пароводяные подогреватели.
В Москве началом теплофикации явилась прокладка в 1928 году паропровода от экспериментальной ТЭЦ ВТИ к заводам «Динамо», «Парострой» и другим близлежащим объектам. Вначале сетевая вода нагревалась острым паром, а затем паром из нерегулируемого отбора одной из старых турбин.
В итоге по чисто случайным обстоятельствам (наличие малоценного, но пригодного для экспериментов оборудования) 3-я Ленинградская ГЭС оказалась прообразом будущих отопительных ТЭЦ, а ТЭЦ ВТИ – прообразом промышленно-отопительных ТЭЦ. Обе ТЭЦ, несомненно, соответствовали районным, поскольку обслуживали разнородных потребителей.
Параллельно со строительством новых ТЭЦ проводились работы по теплофикации центра Москвы. В 1927 году разработан эскизный проект, а в 1931 году проложили первый водяной двухтрубный трубопровод диаметром 250 мм по Раушской набережной, Старому Москворецкому мосту, улице Варварке к зданию ВСНХ в Китай-городе. В этот период в ВТИ была разработана первая генеральная схема теплофикации Москвы с крупными ТЭЦ на периферии города.
В конце января 1931 года для проектирования, строительства и эксплуатации тепловых сетей было создано специализированное предприятие «Теплосеть Мосэнерго», а в конце года организован Всесоюзный трест «Теплосетьстрой».
В 1941 году в Москве работало шесть ТЭЦ, имелось 63 км водяных и 17 км паровых сетей, с подключенными 445 жилыми зданиями и десятками промпредприятий.
В Ленинграде годовой отпуск тепла составлял около 1 млн Гкал.
На ТЭЦ стали устанавливаться турбины на высокие параметры пара. Нагрузки горячего водоснабжения на ТЭЦ в 1950–1960 годах благодаря интенсивному жилищному строительству достигли 15 %, что дало возможность увеличить продолжительность использования номинальной тепловой мощности отборов турбин до 3 700 ч в год.
Повышение максимальной температуры сетевой воды до 150 °C было практически повсеместно достигнуто к 1955 году, а новые типы турбин начиная с 1948 году выпускались с верхним пределом давления пара регулируемого отбора 0,25 МПа.
В 1959 году на ТЭЦ появились пиковые водогрейные котлы конструкции ВТИ и Оргэнергостроя. Массовая установка таких котлов на ТЭЦ для подогрева воды со 110 до 150 °C обеспечила почти повсеместный переход ТЭЦ на работу с оптимальным коэффициентом теплофикации.
В 1970 году в системе Минэнерго эксплуатировалось более 100 новых ТЭЦ и установлено более 600 теплофикационных турбин. Суммарная мощность теплофикационных турбин увеличилась с 16,6 до 47,0 млн кВт. К 1975 году мощность турбин, установленных на ТЭЦ, возросла до 58,5 млн кВт при годовом отпуске тепла около 3 280 млн ГДж.