CC BY
125
С.^. "Шанин
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НТП НА ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСБЕРЕЖЕНИЯ В ОТРАСЛЯХ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
Научно-технический прогресс (НТП) является одним из определяющих факторов развития социально-экономических систем. Поэтому представляется важным исследование механизмов его влияния на темпы и пропорции развития экономики. Изучение возможностей управления им с целью снижения издержек, повышения производительности труда и эффективности производства, обеспечения конкурентоспособности продукции на внутреннем и внешнем рынках, гарантий безопасности. Выявление количественных взаимосвязей между НТП и результатами экономического развития связано с изучением механизма его воздействия на эффективность общественного производства. Анализ этого механизма позволяет оптимизировать усилия по достижению целей экономического развития [1]. Тем самым появляется возможность повысить эффективность функционирования экономической системы за счет выявления наиболее перспективных факторов и их использования для получения максимальных результатов [2].
Показатель эффективности использования энергоресурсов может считаться в определенной степени индикатором научно-технического потенциала страны. В промышленности высокая энергоемкость производства оказывает значительное влияние на цену продукции, снижет ее конкурентоспособность, ограничивает спрос, уменьшает налогооблагаемую базу и уровень жизни населения. В бюджетной сфере и на объектах жилищно-коммунального хозяйства эффективность энергосбережения определяется не только снижением затрат на потребляемые энергоресурсы, но и возможной экономией топлива, материалов, электрической и тепловой энергии и других материальных ресурсов, которая приводит к освобождению части производственных мощностей и энергии для дополнительного производства продукции и услуг.
В общем случае компоненты НТП можно классифицировать различными способами [2]. В дальнейшем будем относить к ним прежде всего результаты экономической деятельности, получаемые вследствие совершенствования технического уровня продукции, внедрения научных исследований, использования новых методов производства и управления. Последствия применения достижений НТП на низшем уровне проявляются достаточно очевидно и часто могут быть измерены инструментально, однако на макроуровне оценка эффекта НТП связана с определенными сложностями в связи с его широтой и неоднозначностью проявления. Поэтому для моделирования экономики на макроуровне следует использовать специальные макроэкономические модели, содержащие модули учета влияния НТП.
В дальнейшем проблема экономической оценки ресурсосбережения будет рассматриваться на примере такого всеобъемлющего энергоносителя, как электроэнергия. В работе предпринята попытка оценки возможностей экономии электроэнергии на макроэкономическом уровне за счет различных факторов и исследования влияния этих факторов на суммарный ее потенциал. При анализе энергосбережения следует учитывать для каждого мероприятия область применимости, наличие научной базы, уровень цен входящих компонентов и фактическую стоимость энергосберегающих решений. Эффект от каждого мероприятия рассматривается укрупненно и применительно к особенностям конкретной отрасли. В случае необходимости должны быть учтены региональные особенности, такие как цена электроэнергии для отдельного региона, конкретные условия производства, состав используемого топлива, руды и т.п.
Определение потенциала электросбережения. Существует несколько различных определений потенциала энергосбережения, например, предложенных в [3-5]. Будем использовать определение потенциала энергосбережения, содержащееся в [3].
Теоретический (полный) потенциал соответствует ситуации, когда весь существующий парк оборудования модернизируется или полностью заменяется на лучшие из существующих образцов техники без учета экономической эффективности их применимости. Он отражает максимально возможное энергосбережение при полном использовании всех энергосберегающих мероприятий и технологий, известных на данный момент времени.
Экономически целесообразный потенциал - это часть теоретического потенциала, реализация которой обеспечивает экономию затрат в национальной экономике, иначе говоря, стоимость мероприятий по энергосбережению оказывается меньше, чем вложения в до-
бычу и доставку эквивалентного количества первичных энергоресурсов, используемых на старом (немодернизированном) объекте.
Фактически реализованный потенциал электросбережения -часть экономически целесообразного потенциала, реализация которого фактически снизила энергопотребление в отчетном периоде времени. Он определяется усилиями и заинтересованностью потребителей энергии в осуществлении энергосберегающих мероприятий.
Таким образом, задача заключается в анализе фактического уровня энергоиспользования и выявлении мер по его сокращению в рамках установленных производственно-экономических заданий с последующим упорядочиванием этих мер по мере снижения их привлекательности с точки зрения экономических целевых установок.
Расчет экономической эффективности отдельного энергосберегающего мероприятия. Для расчета экономического эффекта, полученного в результате применения энергосберегающего мероприятия, сравним затраты при эксплуатации старого оборудования и затраты после проведения энергосберегающих мероприятий. Введем следующие обозначения:
фактическая цена электроэнергии;
удельный расход электроэнергии на выпуск единицы продукции при эксплуатации старого и нового оборудования, соответственно;
стоимость старого и нового оборудования, соответственно;
удельные затраты на выпуск единицы продукции при эксплуатации старого и нового оборудования, соответственно.
Проведение мероприятия будем считать оправданным при положительном экономическом эффекте, т.е. когда затраты на выпуск единицы продукции на новом оборудовании оказываются меньше затрат на выпуск того же количества продукции для старого оборудования, т.е.: Зстар > Знов. В общем виде упрощенное выражение для
расчета затрат будет иметь следующий вид:
Зстар = Цэн Ьстар + (Е + Астар ) Кстар , (1)
Знов = Цэн Ь нов + (Е + А нов ) КНоВ , (2)
где Е - норма эффективности капиталовложений (норма прибыли),
Асгар, Анов - нормативы амортизационных отчислений для старого и
нового оборудования, соответственно.
Нормативы амортизационных отчислений для старого и нового оборудования на этом этапе приняты одинаковыми: Астар=Анов = А, т.е.
сроки службы оборудования равны. Допущение о равенстве нормативов
Цэ
Ь стар , Ь нов
К К
стар5 нов
З , З
стар нов
амортизационных отчислений и использование единого значения нормы эффективности капиталовложений (нормы прибыли) для старого и нового оборудования основывается на факте, что в результате проведения энергосберегающего мероприятия старое оборудование заменяется на новое, тем не менее относящееся к тому же классу устройств и характеризующееся аналогичными принципами работы.
Введем понятие предельной цены на электроэнергию Цпред , при
которой затраты на производство единицы продукции для старого и нового оборудования оказываются равными между собой з = Знв.
Для этого приравняем правые части выражений (1) и (2) и выразим из полученного равенства Ц^*:
цпред = (E + А)(Кнов — Кстар ) (3)
Цэн “ аь ’
где АЬ = (Ь стар - Ьнов) - экономия электроэнергии на выпуск единицы продукции. Величина Ц^ выражает предельно минимальное значение цены электроэнегии Цэн, при котором применение энергосберегающего мероприятия считается экономически обоснованным. Будем рассматривать ситуацию, когда АЬ > 0, т.е. удельный расход электроэнергии на выпуск единицы продукции при эксплуатации нового оборудования меньше расхода электроэнергии при эксплуатации старого оборудования. В противном случае ситуация не будет относиться к области энергосбережения, так как АЬ < 0, и мероприятие подлежит исключению из списка.
При анализе Ц^ возможны варианты.
Случай Цпред <0 соответствует абсолютно эффективному энергосберегающему мероприятию, т. е. когда экономия электроэнергии достигается за счет применения нового менее дорогостоящего оборудования.
Случай Цпред >0 соответствует ситуации, когда экономия электроэнергии достигается за счет применения нового более дорогостоящего оборудования. Об экономическом эффекте такого мероприятия нужно судить на основании соотношения фактической цены электроэнергии Цэн и ее предельным значением Цпред .
Эффект Э от применения данного мероприятия, отнесенный на единицу энергии, составит разницу между фактической ценой электроэнергии и ее предельным значением:
Э = Ц - Цпред.
эн ^ эн
Мероприятие по замене старого оборудования на новое считается экономически оправданным, если Э > 0, т.е. когда фактическая цена электроэнергии, потребляемой объектом, выше предельной цены для рассматриваемого мероприятия. Из формулы (3) получаем, что энергосберегающему мероприятию, требующему использование дорогостоящего оборудования, будет соответствовать достаточно высокая граничная цена на электроэнергию, при которой это мероприятие могло бы быть экономически оправданным. Абсолютно эффективным мероприятием, соответствующим отрицательной предельной цене на электроэнергию Ц^, будет являться такое, при котором старое оборудование можно заменить на новое, менее дорогостоящее оборудование, работающее с той же эффективностью и меньшим энергопотреблением. Примером такого мероприятия может служить замена ламп накаливания на люминесцентные лампы дневного света, дающие такой же световой эффект при меньшем потреблении энергии и меньших первоначальных вложениях с учетом различия в сроках службы обеих технологий.
Построение функции энергосбережения. В общем случае проведение всего комплекса мер по энергосбережению принято разбивать на отдельные последовательные шаги (мероприятия), каждое из которых характеризуется своими значениями «затрат» и получаемых «выгод». Такое разбиение на отдельные мероприятия позволяет ввести их ранжирование в зависимости от снижения их экономической привлекательности.
Ранжируя мероприятия по возрастанию предельной цены на электроэнергию Цпред, приходим к классической функции энергосбережения [3], график которой в общем виде изображен на рис. 1. Здесь каждое мероприятие М,. характеризуется следующими показателями:
Цпред - предельной ценой электроэнергии, Э, - экономическим
эффектом от проведения мероприятия, А М, - величиной экономии электроэнергии при полном внедрении меропрятия.
Каждый отрезок («ступенька») на графике функции энергосбережения обозначает возможности экономии электроэнергии при реализации конкретного мероприятия М, . Пока эти отрезки расположены ниже уровня фактической цены электроэнергии Ц эн , мероприятия данной
группы считаются экономически оправданными, т.е. приводят к снижению полных затрат. Суммарная величина энергосбережения по всему кругу мероприятий 2пож = ^ М, дает полный (теоретический) потен-
циал энергосбережения Z полн. Экономический потенциал энергосбережения Z эк составляет часть от полного потенциала Zполн при Ц^ < Цэн.
Срок практического освоения экономического потенциала Z эк
зависит от интенсивности усилий по внедрению энергосберегающих мероприятий. В обычных условиях ежегодный темп снижения электроемкости 1,5-2% можно считать нормальным. Снижение электроемкости на 2-3% в год требует достаточно больших услилий по энергосбережению. Поэтому потенциал энергосбережения в объеме 30% от текущего потребления может быть реализован в течение 10-15 лет [3]. В течение этого времени могут появиться новые технологические решения и измениться условия энергосбережения, что реально создает перманентную ситуацию, изображенную на рис. 1.
Предельная
цена
АМ1 2 ЭК 2 ПОЛН
Потенциал энергосбережения
Рис. 1. График функции энергосбережения
Типовые мероприятия по сбережению электроэнергии. Для экономической оценки энергосберегающих мероприятий большое значение придается получению надежных данных. Необходим анализ большого объема примеров работы объектов с наилучшими показателями по расходам электроэнергии и качеству работы. Эти показатели следует принимать за возможно достижимые.
Одним из основных показателей работы действующего оборудования является норматив расхода электроэнергии - номинальное значение расхода электроэнергии на величину технологически связанного с ним параметра производства при заданных условиях протекания технологи-
ческого процесса. Эту величину выбирают из проектных документов, методических указаний, стандартов, профессиональных публикаций. Норматив должен отражать некоторые усредненные условия расхода электроэнергии для большой группы однотипных объектов.
Другим важным параметром является расход электроэнергии эталонного объекта. Величина потребления эталонного объекта должна отражать самый высокий современный научно-технический уровень развития процесса или объекта и, как следствие, минимальное энергопотребление на единицу произведенной продукции. Эталонным должен быть объект, у которого удельные показатели расхода энергоносителя существенно ниже нормативных. Значение расхода электроэнергии выбирают по экспериментальным, расчетным или паспортным показателям энергопотребления конкретных действующих процессов и объектов. Выбрать эталонный процесс и объект можно по данным эксплуатационных показателей процессов и объектов в каждой области, где используются передовое оборудование и технологии с минимальным энергопотреблением, по результатам испытаний установок и объектов, проспектам выставок, по литературным данным о зарубежном опыте. При этом условия применения эталонного объекта необходимо принимать аналогичными условиям для сравниваемого действующего объекта.
Направления использования электроэнергии и типовые укрупненные мероприятия по электросбережению. Для характеристики эффективности затрат на энергосбережение используется показатель удельных годовых затрат. Абсолютным приоритетом среди энергосберегающих мероприятий обладают так называемые «беззатратные» мероприятия, осуществляемые за счет улучшения организации функционирования предприятий, внедрения системы материального стимулирования, наведения элементарного порядка, которые могут обеспечить снижение потребления электроэнергии без существенных материальных затрат. По имеющемуся опыту, таким образом можно реализовать от 5 до 25% всего потенциала экономии на предприятии [6]. Однако основной проблемой учета подобных мероприятий является сложность оценки произведенного эффекта с учетом области применимости, социальноэкономических и организационных ограничений.
Анализ электропотребления показал, что можно выделить следующие процессы потребления электроэнергии:
• освещение;
• силовые процессы (электродвигатели);
• электротермические и электрохимические процессы (электропечи и электролизеры);
• потери при использовании, преобразовании и распределении электроэнергии.
Наиболее эффективные с экономической точки зрения мероприятия по сбережению электроэнергии, соответствующие одному из обобщенных процессов энергопотребления, в дальнейшем будем относить к одной из категорий мероприятий, перечисленных в табл. 1.
Использование новых источников света. Часть экономии электроэнергии достигается за счет применения новых источников света. Одним из перспективных направлений является замена ламп накаливания на компактные люминесцентные лампы, ставшие широко доступными благодаря зарубежным и отечественным производственным компаниям.
Таблица 1
Категории энергосберегающих мероприятий, соответствующие обобщенным процессам энергопотребления
Обобщенные процессы энергопотребления Энергосберегающие мероприятия
Освещение Силовые процессы Электротермические и электрохимические процессы Потери при использовании, преобразовании и распределении электроэнергии Использование новых источников света Применение новых преобразователей частоты для электродвигателей, замена старых двигателей новыми улучшенной конструкции Применение новых электрофизических, электротермических и электрохимических технологий Оптимизация потерь при передаче и преобразовании электроэнергии внутри предприятия; совершенствование организации и управления энергопотреблением
К основным преимуществам люминесцентных ламп относится то, что при одинаковой яркости света и освещенности электроэнергии тратится в 4-5 раз меньше, чем при работе обычных ламп. Еще один плюс: если средний срок службы обычной лампы накаливания составляет около 1000 часов, то у компактной люминесцентной лампы он достигает 12-15 тыс. часов [7].
Основной недостаток люминесцентных ламп заключается в их высокой начальной стоимости, связанной с необходимостью установки пускорегулирующей аппаратуры. Однако появление на отечественном рынке компактных люминесцентных ламп с электронной пускорегулирующей аппаратурой цокольного типа и повышенным сроком службы позволяет отказаться от ламп накаливания.
Оценка приведенных затрат единичных источников света, равноценных по световой отдаче, показывает, что эффект при замене
лампы накаливания имеет место при мощности лампы накаливания 100 и 150 Вт на компактную люминесцентную лампу мощностью 20, 23 Вт и составляет, соответственно, 53 и 114 руб. в год [8].
Например, по данным [9], экономия электроэнергии от использования люминесцентных ламп только в сетях тоннельного освещения Московского метрополитена, являющегося одним из крупнейших потребителей электроэнергии в системе Мосэнерго, превысила 700 тыс. кВт-ч в год, что составляет около 0,5% от общего энергопотребления осветительными устройствами метрополитена.
Применение новых преобразователей частоты для электродвигателей. Частотно-регулируемый электропривод, или преобразователь частоты, позволяет в широком диапазоне регулировать скорость вращения электродвигателей и, благодаря гибким возможностям программирования, максимально адаптировать работу электродвигателей к требованиям технологического процесса. Область применения частотно-регулируемого электропривода весьма обширна и практически не ограничена [10].
Применение преобразователей частоты позволяет значительно увеличить ресурс электротехнического и механического оборудования в коммунальном хозяйстве, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей, пищевой, химической, машиностроительной отраслях промышленности, снизить потребление электроэнергии за счет оптимизации работы производственно-технологического оборудования, вентиляторов, насосов, компрессоров, транспортных механизмов.
Частотно-регулируемые электроприводы асинхронных электродвигателей (частотные преобразователи) серии ПТ мощностью до 75 кВт, предназначенные для управления машинами и механизмами с приводными асинхронными двигателями мощностью от 37 до 90 кВт в различных сферах промышленности, энергетики и коммунального хозяйства, обеспечивают не только до 40% экономии электроэнергии, но позволяют также существенно увеличить ресурс работы электродвигателей и механического оборудования, исключить гидроудары, стопорение и разрушение механизмов [11].
Согласно данным [12], установка частотного преобразователя мощностью 5,5 кВт на технологическом оборудовании по производству пленочной нити обеспечила экономию электроэнергии за контрольный период в размере 50%.
Замена старых двигателей новыми улучшенной конструкции. На каждом промышленном предприятии, в городском коммунальном хозяйстве существует большое количество электрических двигателей, работающих на самых различных участках производства, часто в неблагоприятных условиях и потребляющих огромное количество
электроэнергии, часть которой расходуется впустую. Страдает оборудование, выходят из строя агрегаты, повышается себестоимость продукции, падает рентабельность производства.
Полностью раскрыть возможности частотно-регулируемого электропривода можно только с использованием специальных электродвигателей с возможностью регулировки скорости в широких диапазонах и рассчитанных на эксплуатацию со скоростями выше номинала, снабженных узлами независимой вентиляции, датчиком обратной связи, электромагнитным тормозом, датчиками температурной защиты, усиленной изоляцией обмоток. Область применения данного комплектного оборудования очень широка: от приводов рольгангов в металлургии до приводов станков с ЧПУ в металлообработке.
По данным [13], применение двигателей серии АДМ, изготавливаемых на основе новейших технологических разработок, позволит потребителю в зависимости от продолжительности работы электродвигателя получить в течение года экономию электроэнергии на сумму, превышающую стоимость электродвигателя.
Оптимизация потерь при передаче и преобразовании электроэнергии внутри предприятия. По данным [14], потери электроэнергии при передаче и распределении составляют около 12-15%. Причем наибольшие потери (до 65%) происходят в низковольтных распределительных сетях (0,1-100 кВ), т.е. непосредственно у потребителей. Основными мероприятиями для снижения потерь в электрических сетях являются изменение режимов работы трансформаторов с целью сокращения потерь, повышение уровня напряжения в сетях, сооружение сетей с рациональными схемами (например, замкнутых, а не разомкнутых), рациональное распределение активных и реактивных нагрузок в сети [15].
С другой стороны, величина потерь электроэнергии в электрических контактах и срок их безопасной службы определяются предельным значением переходного контактного сопротивления, при котором начинается интенсивное нагревание контакта рабочим током. В качестве токопроводов в большинстве случаев промышленного электроснабжения применяются алюминиевые шины, на поверхностях контактных соединений которых образуются плохо проводящие пленки оксида алюминия. Даже в условиях нормальной эксплуатации через год после сборки у большинства алюминиевых контактов наблюдается 3-5-кратный рост сопротивления, который приводит к повышенному нагреву мест контакта и потерям электроэнергии. Согласно оценкам, приведенным в [16], нерациональные потери электроэнергии на одном медно-алюминиевом контакте раз-
мерами 40х60 мм и величине рабочего тока, равной 1000 А, составляют около 100 кВт-ч в год.
С целью снижения потерь в токопроводах и контактных группах разработаны новые технологии изготовления электроконтактов с применением композиционных жидкометаллических материалов, используется процесс газопламенного напыления электропроводного и коррозионностойкого покрытия на контактные поверхности, а также специальная смазка с антикоррозийной защитой.
Совершенствование организации и управления энергопотреблением. Важным и быстроокупаемым мероприятием является установка систем учета электроэнергии. Само по себе оно не является энергосберегающим, однако позволяет уменьшить коммерческие потери, относимые на потери в сетях, и выявить места наибольших потерь. Энергосберегающим является дополнение систем учета системами регулирования энергопотребления (экономия до 5% энергии) [6]. Снизить суммарные затраты и повысить эффективность использования электроэнергии в промышленном и жилищном секторах возможно лишь при объединении систем учета, контроля и регулирования потребления электроэнергии с введением тарифов.
Системы контроля и учета электроэнергии, обеспечивая непрерывный мониторинг и анализ ее потребления, стимулируют, с одной стороны, сбытовые организации сокращать потери энергоресурсов при доставке их потребителям, а, с другой стороны, - это стимул для потребителей, которые благодаря оптимизации режимов использования электроэнергии достигают существенной экономии затрат.
Применение новых электрофизических, электротермических и электрохимических технологий. Применение шамотно-волокнистых теплоизоляционных материалов с низкой теплопроводностью, с высокими теплофизическими параметрами (футеровка печи) значительно улучшает экономические характеристики печей. Печи выходят на режим максимальной температуры в 2-3 раза быстрее, чем печи с обычной футеровкой, расход электроэнергии на обработку изделий сокращается на 30% и выше [17]. Для улучшения энергосберегающих характеристик печей с выкатным подом может применяться фальш-под (или ложный под), занимающий место основного на время его загрузки и выгрузки, что способствует герметизации камеры печи на это время и снижает потери тепла в ней, приводя к экономии электроэнергии.
Использование современной электропечи в электросталеплавильном цеху Челябинского металлургического комбината, оснащенной водоохлаждаемыми стенами и сводом, мощным трансформатором на 60 МВА, высокопроизводительной оконной газокисло-
родной горелкой, обеспечило уменьшение потребления электроэнергии на 200-250 кВт-ч при резком (в 2,5-3,0 раза) увеличении производительности. В целом годовой эффект от внедрения нового агрегата составит 80 млн. руб. [18].
Предлагаемое в [19] использование диафрагменного электролизера улучшенной конструкции позволяет снизить энергопотребление в производстве каустической соды на 15-20%; материалоемкость конструкции в 1,54 раза, что обеспечивает снижение стоимости электролизера на 20%.
Рассматривая совершенствование конструкции алюминиевых электролизеров за весь период развития алюминиевой промышленности, можно сделать основной вывод, что доминирующим на всех его этапах является рост единичной мощности агрегата при одновременном сокращении трудовых затрат на его обслуживание, снижении расхода электроэнергии, улучшении условии труда и уменьшении вредных промышленных выбросов в окружающую среду.
Сравнительный анализ эффективности типовых мероприятий. В табл. 2 приведены оценки энергосбережения по основным энергосберегающим мероприятиям в порядке возрастания предельной цены на электроэнергию Ц^, рассчитанную по формуле (3).
Показатели для типовых энергосберегающих мероприятий представлены на основе среднестатистических данных, информационных материалов на оборудование в ценах 2000 г. Эти оценки в дальнейшем использованы для построения функций энергосбережения для отраслей народного хозяйства.
Как следует из табл. 2, при средней цене приобретения электроэнергии в России в 2000 г. около 0,41 руб./кВт-ч [20] экономически эффективными оказываются практически все мероприятия за исключением совершенствования организации и управления энергопотреблением и применения новых электрофизических, электротермических и электрохимических технологий. По мере роста цены электроэнергии область экономически эффективного потенциала электросбережения будет расширяться.
Теперь попытаемся оценить потенциал электросбережения по каждому мероприятию. Согласно данным Госкомстата России, в 2000 г. потребление электроэнергии в стране имело следующую структуру (без учета потерь во внешних сетях): около 17% от общего годового потребления было потрачено на технологические нужды, 54% - на двигательную силу, 29% - на собственные нужды и потери. С учетом потерь во внешних сетях доля потребления электроэнергии на технологические нужды составляла 16%, на двигательную силу -
47%, на собственные нужды и потери - 37%. Представление отраслевых показателей потребления электроэнергии с разделением на несколько составляющих необходимо для определения области применимости типовых мероприятий по энергосбережению.
Таблица 2
Оценка типовых укрупненных энергосберегающих мероприятий
Мощность оборудования Стоимость оборудования Время работы в течение года tраб, час Норматив амортиза- ционных отчислений А Предельная
Мероприятие нового N нов , кВт старого N стар> кВт нового Цнов , руб./ед. старого руб./ед. цена Цпред руб./кВт-ч
Использование новых источников света 0,04 0,2 20 37 2500 0,20 -0,0142
Применение новых преобразователей частоты для электродвигателей 75 125 224000 200000 2500 0,08 0,0326
Оптимизация потерь при передаче и преобразовании электроэнергии 10 11 30000 27000 8760 0,10 0,0616
Замена старых двигателей новыми улучшенной конструкции 75 80 112000 100000 2500 0,08 0,2064
Совершенствование организации и управления энергопотреблением 1 1,1 5000 1600 8760 0,10 0,7534
Применение новых электрофизических, электротермических и электрохимических технологий 110 140 10 млн. 9 млн. 2000 0,05 2,8099
В табл. 3 приведены данные Госкомстата России по потреблению электроэнергии по отраслям народного хозяйства за 2000 г. [21]. Как видно из табл. 3, общее потребление электроэнергии по стране в 2000 г. составило около 854 млрд. кВт-ч, основными потребителями электроэнергии являлись население, цветная металлургия и электроэнергетика, суммарная доля которых составляла более 45% от общего потребления по всем отраслям. Данные по потреблению электроэнергетики в табл. 3 представлены в двух вариантах: без учета потерь во внешних сетях и с их учетом в составе внутренних потерь отрасли.
Структура потребления электроэнергии в отраслях народного хозяйства в 2000 г., млрд. кВт-ч
Из них на тех-ноло-гиче-ские нужды Из них на двигательную силу Собственные нужды Примечание
№ Отрасль Об- щее по- треб- ление Из них на освещение Из них на приборы учета и управления Из них на потери
А 1 2 3 4 5 6 7
1 Электроэнергети- 178,18 7,65/ 49,75/ 7,65/ 9,57/ 103,55* Общее потребление - по
2 ка Топливная про- / 76,54 7,65 49,75 7,65 9,57 1 91** данным Госкомстата России за 2000 г. От общего потребления без учета потерь во внешних сетях: 10% - технологические нужды, 65% - двигательная сила, 15% - собственные нужды. Из собственных нужд: 40% - освещение 50 - приборы учета, 10% - потери. Потери во внешних сетях добавлены к потерям. Общее потребление - по
3 мышленность Черная металлур- 67,00 1,89 62,33 1,11 1,39 0,28 данным Госкомстата России за 2000 г. Рас-
4 гия Цветная метал- 63,05 13,98 43,27 2,32 2,90 0,58 пределение по нуждам -пропорционально дан-
5 6 лургия Химическая и нефтехимическая промышленность Машиностроение и металлообработка 99,61 42,44 44,13 69,60 8,92 15,48 21,71 30,06 22,38 3,32 1,39 2,50 4,15 1,73 3,13 0,83 0,35 0,63 ным 1999 г. Из собственных нужд: 40% - освещение, 50 - приборы учета, 10% - потери.
7 ЛДЦБ*** 20,26 1,30 15,95 1,21 1,51 0,30
8 9 Стройматериалы Легкая промыш- 11,26 1,22 9,20 0,33 0,42 0,08 Общее потребление - по данным Госкомстата
10 ленность Пищевая про- 4,82 0,40 3,58 0,33 0,42 0,08 России за 2000 г. Распределение по нуждам -
мышленность 12,01 2,14 8,36 0,60 0,75 0,15 пропорционально дан-
11 Прочие отрасли промышленности 4,79 0,70 3,62 0,19 0,24 0,05 ным 1999 г. Из собственных нужд: 40% - освещение, 50 - приборы учета, 10% - потери.
12 Строительство 10,04 0,00 8,53 0,60 0,75 0,15 Общее потребление - по данным Госкомстата России за 2000 г. От общего потребления: 85% - двигательная сила, 15% - собственные нужды. Из собственных нужд: 40% - освещение 50 - приборы учета, 10% - потери.
А 1 2 3 4 5 6 7
13 Сельское хозяйство 30,21 0,00 15,11 6,04 7,55 1,51 Общее потребление - по данным Госкомстата России за 2000 г. Распределение по нуждам -пропорционально данным 1999 г. Из собственных нужд: 40% - освещение, 50% - приборы учета, 10% - потери.
14 Транспорт 60,92 0,00 57,87 1,22 1,53 0,31 Общее потребление - по данным Госкомстата России за 2000 г. От общего потребления: 95% - двигательная сила, 5% - собственные нужды. Из собственных нужд: 40% - освещение, 50 - приборы учета, 10% - потери.
15 Коммунальнобытовое хозяйство 33,97 0,00 5,09 11,55 14,44 2,89 Общее потребление - по данным Госкомстата России за 2000 г. От общего потребления: 15% - двигательная сила, 85% - собственные нужды. Из собственных нужд: 40% - освещение, 50 - приборы учета, 10% - потери.
16 Население 106,76 0,00 16,01 36,30 45,37 9,07 Общее потребление - по данным Госкомстата России за 2000 г. От общего потребления: 15% - двигательная сила, 85% - собственные нужды. Из собственных нужд: 40% - освещение, 50 - приборы учета, 10% - потери.
17 Прочие отрасли 64,27 10,04 30,60 9,45 11,82 2,36 Распределение по нуждам - пропорционально итоговому по всем отраслям
Итого по России 853,70 133,33 403,43 86,12 107,65 123,17
* Включая потери во внешних сетях в размере 101,64 млрд. кВт ч. ** Без учета потерь во внешних сетях в размере 101,64 млрд. кВт ч ***Лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность.
Источники: Госкомстат России, 2000; оценки Синяка Ю.В. и Шанина С А.
В связи с тем, что данные Госкомстата России за 2000 г. не содержали всех необходимых данных по структуре потребления, были использованы дополнительные оценки. Для оценки величины потребления электроэнергии на технологические нужды, двигательную силу, а также общей величины на освещение, внутренние нужды и потери, в 2000 г. во
всех отраслях, кроме электроэнергетики, строительства, транспорта, населения и коммунально-бытового хозяйства, использовались процентные соотношения соответствующих величин от общего потребления электроэнергии в отраслях по данным Госкомстата России за 1999 г.
Экспертные допущения при оценке распределения электропотребления по нуждам для каждой отрасли отражены в графе «Примечание» в табл. 3.
При разбиении полученных данных по величине потребления электроэнергии на освещение, собственные нужды и потери использовалось предположение, что на освещение приходится 40%, на приборы учета и управления 50%, на потери 10% от этой величины. Кроме того, при расчете величины потерь электроэнергии в электроэнергетике были исключены потери во внешних сетях, составляющие в 2000 г., по данным Госкомстата России, 101,64 млрд. кВт-ч.
Построение функции энергосбережения для отраслей национальной экономики. На основе данных табл. 2 и табл. 3 были проведены оценки потенциала энергосбережения по всем укрупненным мероприятиям применительно к каждой отрасли. Значение потенциала определялось как произведение эффекта по сбережению электроэнергии на ее потребление в отрасли с учетом области применимости этого мероприятия. Например, потенциал от использования новых источников света в черной металлургии определялся на основании значений относительного эффекта этого мероприятия и величины потребления электроэнергии на освещение для данной отрасли. Полученные данные по потенциалам энергосбережения в отраслях приведены в табл. 4.
Как видно из табл. 4, самым перспективным направлением по проведению энергосберегающих мероприятий является снижение потребления электроэнергии среди населения. Это объясняется большими затратами электроэнергии у населения на освещение и наличием достаточно эффективных мероприятий, связанных с использованием новых источников света.
Применение частотных преобразователей только в электроэнергетике, топливной промышленности, черной металлургии и на транспорте приведет к реализации около 52% потенциала сбережения электроэнергии по данному мероприятию. Это объясняется тем, что данные отрасли являются основными потребителями электроэнергии на двигательную силу.
Перспективным направлением для энергосбережения является также снижение потерь при передаче и преобразовании электроэнергии в электроэнергетике и у населения. Суммарная доля потенциалов этих отраслей составляет более 67% от общего потенциала энергосбережения для данного мероприятия.
Оценка потенциала энергосбережения в экономике России по укрупненным мероприятиям, млрд. кВт-ч
Мероприятия (1) (2) (3) (4) (5) (6) Всего потенциал экономии электроэнергии, млрд. кВт-ч Всего потребление электроэнергии в 2000 г., млрд. кВт-ч
Предельная цена, руб./кВтч Электроэнергетика -0,014 6,12 0,033 19,90 0,062 12,08 0,206 2,49 0,753 12,08 2,810 1,53 54,20 178,18
Топливная промышленность 0,89 24,93 0,28 3,12 0,28 0,38 29,87 67,00
Черная металлургия 1,85 17,31 0,58 2,16 0,58 2,80 25,28 63,05
Цветная металлургия 2,66 8,68 0,83 1,09 0,83 13,92 28,01 99,61
Химическая и нефтехимическая промышленность 1,11 12,02 0,35 1,50 0,35 1,78 17,11 42,44
Машиностроение и металлообработка 2,00 8,95 0,63 1,12 0,63 3,10 16,43 44,13
ЛДЦБ 0,96 6,38 0,30 0,80 0,30 0,26 9,00 20,26
Промышленность стройматериалов 0,27 3,68 0,08 0,46 0,08 0,24 4,82 11,26
Легкая промышленность 0,27 1,43 0,08 0,18 0,08 0,08 2,13 4,82
Пищевая промышленность 0,48 3,34 0,15 0,42 0,15 0,43 4,97 12,01
Прочие отрасли 0,15 1,45 0,05 0,18 0,05 0,14 2,01 4,79
Строительство 0,48 3,41 0,15 0,43 0,15 0,00 4,62 10,04
Сельское хозяйство 4,83 6,04 1,51 0,76 1,51 0,00 14,65 30,21
Транспорт 0,98 23,15 0,31 2,89 0,31 0,00 27,63 60,92
Коммунальнобытовое хозяйство 9,24 2,04 2,89 0,25 2,89 0,00 17,31 33,97
Население 29,04 6,41 9,07 0,80 9,07 0,00 54,39 106,76
Прочие отрасли 7,56 12,24 2,36 1,53 2,36 2,01 28,07 64,27
Суммарный потенциал по всем отраслям (округленно) 69 161 32 20 32 27 341 854
Замена старых двигателей на новые наиболее эффективна в электроэнергетике, топливной промышленности, черной металлургии и на транспорте, благодаря этому достигается около половины возможной экономии электроэнергии от данного мероприятия.
Наибольший эффект совершенствование организации и управления энергопотреблением принесет в электроэнергетике и у населения - более 67% от общего потенциала.
Благодаря тому, что в цветной металлургии широко используются электрофизические, электротермические и электрохимические технологии, мероприятия по совершенствованию и замене подобного оборудования должны обеспечить реализацию более
50% возможной экономии от общего потенциала этого энергосберегающего мероприятия.
Как было отмечено выше, к экономически обоснованному потенциалу можно отнести ту часть полного потенциала, которая обеспечивается мероприятиями с предельной ценой, не превышающей фактическую цену на электроэнергию.
График функции энергосбережения по всем отраслям в 2000 г. изображен на рис. 2. Кроме значений предельной цены для мероприятий на нем показаны средний уровень действовавшей в 2000 г. цены на электроэнергию 0,41 руб./кВт-ч, значения цены на электроэнергию в 2002 г. и прогнозные значения на 2005 и 2010 гг. согласно [20]. Как видно из графика на рис. 2, повышение стоимости электроэнергии в ближайшие годы приведет к дальнейшему увеличению экономически обоснованного потенциала энергосбережения, что сделает необходимость проведения энергосберегающих мероприятий еще более актуальной.
-0------е—♦---*
Цена на электроэнергию
-Предельная цена
-2000
-2002
|2005 (прогноз) ]2010 (прогноз)
5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%
Потенциал экономии электроэнергии от общего потребления
2,900
2,400
1,900
1,400
0,900
0,400
-0,100
Рис. 2. График функции энергосбережения по отраслям экономики России, всего
Оценки полных и экономически обоснованных потенциалов энергосбережения по отраслям в 2000 г. приведены в табл. 5, из которой видно, что полный потенциал в целом по стране составляет около 40% от суммарного энергопотребления, экономически обоснованный потенциал - около 33%, колеблясь в отдельных отраслях от 13 до 45%.
Наибольшее значение полного потенциала энергосбережения (более 50% от фактического потребления электроэнергии) имеют коммунально-бытовое хозяйство и население. Значительный полный потенциал (более 40%) имеется в таких отраслях, как топливная, лесная, легкая, пищевая промышленности, сельское хозяйство, транспорт, промышленность стройматериалов. Для других отраслей этот показатель составляет от 28 до 40%.
Наибольший экономически обоснованный потенциал может быть реализован в топливной и лесной промышленностях, сельском и коммунально -бытовом хозяйстве, на транспорте, строительстве, у населения. В этих отраслях проведение энергосберегающих мероприятий, приводящих к снижению потребления электроэнергии более чем на 40% от текущего потребления, можно считать экономически оправданным.
Таблица 5
Оценка полного и экономического потенциалов энергосбережения, % от годового потребления
Отрасль Полный потенциал Экономически обоснованный потенциал
Электроэнергетика 30 22
Топливная промышленность 45 44
Черная металлургия 40 35
Цветная металлургия Химическая и нефтехимическая про- 28 13
мышленность 40 35
Машиностроение и металлообработка 37 29
ЛДЦБ 44 42
Промышленность стройматериалов 43 40
Легкая промышленность 44 41
Пищевая промышленность 41 37
Прочие отрасли промышленности 42 38
Строительство 46 45
Сельское хозяйство 49 44
Транспорт 45 45
Коммунально-бытовое хозяйство 51 42
Население 51 42
Прочие отрасли 44 37
Средний по всем отраслям 40 33
Источник: По расчетам Синяка Ю.В. и Шанина С.А.
Также достаточно высокий экономически оправданный потенциал (от 30 до 40%) имеется у черной металлургии, химической, легкой и пищевой промышленностей, промышленности стройматериалов.
Выводы. Полученные выше оценки для потенциала экономии электроэнергии говорят о том, что его значение составляет сущест-
венную часть от общего потребления электроэнергии. Наличие такого значительного потенциала для снижения потребления электроэнергии требует учета этого факта в различных исследованиях и прогнозах, в том числе в экономическом моделировании на основе динамических межотраслевых моделей.
Литература и информационные источники
1. Анчишкин А.И. Прогнозирование роста социалистической экономики. М.: Экономика, 1973.
2. Браун М. Теория и измерение технического прогресса. М.: Статистика, 1971.
3. Синяк Ю.В. Энергосбережение и экономический рост // Проблемы прогнозирования. 1999. № 3.
4. Асланян Г. С. На пути к становлению российского рынка инвестиций в энергосбережение //РСЭ-информ. 1999. № 2.
5. Перфилова Е.Ф. Оценка регионального потенциала энергосбережения. Конференция «Актуальные проблемы управления социально-экономическими процессами в регионе». Калуга, 2000.
6. Сайт в Интернете http://www.extech.ru/expo/confer/theses/1 16.htm
7. Российское акционерное общество энергетики и электрификации РАО «ЕЭС России». Программа энергосбережения в отрасли «электроэнергетика» на 1999-2000 годы и на перспективу до 2005 и 2010 гг. М., 1999.
8. Технические параметры компактных люминесцентных ламп производства GE Lighting, сайт в Интернете http://www.vektra.ru
9. Старкова Л.Е. Повышение эффективности использования электроэнергии на предприятии путем применения современных источников света. Межвузовская научно-техническая конференция «Электроснабжение. Новые технологии». Вологда, 2002.
10. Хромкин В. А. Опыт энергосбережения в осветительных установках московского метрополитена // Энергосбережение. 2000. № 6.
11. Дацковский ЛХ., Абрамов Б.И. Современное состояние и тенденции в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе (краткий аналитический обзор) // Электротехника. 1996. № 10.
12. Данные республиканского унитарного производственного предприятия «Зенит» (г. Могилев, ул.Гришина, 94) http://opencity.narod.ru/predpri/zenit.html
13. Харитонов Н.В., Туев А.Л. Заключение о проведении контрольных испытаний частотного преобразователя мощностью 5,5 кВА, установленного ООО «Квазаг» на технологическом оборудовании ОАО «Московский Нефтеперерабатывающий завод» (цех№7), http://pes2000.narod.ru/Stat01.hlm
14. Данные ООО «УралЭлектроКонтактор» (г. Медногорск, ул. Моторная, 1), http://www.uralelectro.ru/his2.html
15. Глазунов А. А. Электрические сети и системы. М.: Госэнергоиздат, 1953.
16. Александров Г.Н. Электропередачи переменного тока на основе компактных линий повышенной пропускной способности и управляемых шунтирующих реакторов //Электричество. 1994. № 6.
17. Бойченко В.И., Дзекцер Н.Н. Контактные соединения токоведущих шин. Л.: Изд-во Энергия, 1978.
18. Данные ЗАО «Институт Керамического Машиностроения» (Украина, Донецкая обл., г. Славянск, ул. Свердлова, 1а). Основные особенности термического оборудования (электрические печи).
19. Данные ОАО «Мичел», Челябинск.
20. Министерство экономики Российской Федерации, Департамент экономики химической, микробиологической и медицинской промышленности. «Стратегия развития химической и нефтехимической промышленности на период до 2005 года», Приложение №14, Мероприятия по экономии и снижению материальных (сырьевых) и топливно-энергетических ресурсов. М., 1998.
21. Некрасов А.С., Синяк Ю.В., Узяков М.Н. Электроэнергетика России: экономика и реформирование //Проблемы прогнозирования. 2000. № 5.
22. Краткий расчетный топливно-энергетический баланс РФ за 2000 год. М.: Госкомстат России.
