CC BY
33
УДК 620.98
A.A. Лукьянец, В.Г. Ротарь, A.A. Шелупанов, A.A. Шумский
Энергетическая безопасность муниципального образования
Рассмотрены вопросы энергобезопасности и параметры ее применимости на муниципальном уровне. Приведены примеры оценки фактического состояния и прогнозных сценариев муниципального образования. Выполнена их оценка с использованием индикаторов энергетической эффективности и безопасности. Предложен оригинальный способ визуализации полученных оценок.
Введение
Качественное и надежное обеспечение топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР) населения, бюджетных и других потребителей остается крайне актуальным вопросом. В соответствии с Федеральным законом № 131-Ф3 «Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации» одной из функций муниципальных органов власти является электро-, тепло- и газоснабжение, а также снабжение населения топливом. Важнейшим интегральным критерием при этом становится обеспечение доступности приобретения и оплаты потребителями соответствующих товаров и услуг организаций коммунального комплекса [1, 2]. Однако для обеспечения устойчивого развития территориальной системы этого недостаточно, поскольку фактическая доминанта потребителя может негативно повлиять на надежность энергоснабжения, а иногда в долгосрочной перспективе и на качество обеспечения потребителей электрической и тепловой энергией, топливными ресурсами. В дальнейшем это может породить кризисные явления во многих важнейших экономических сферах региональных и местных социально-экономических систем.
Активное развитие систем электро- и теплоснабжения, газификация городских и сельских поселений, добыча и производство местных топливных ресурсов позволяют рассматривать альтернативные сценарии развития энергетики на муниципальном уровне. Крайне важно уже на этапе планирования оценить, как планируемые проекты и мероприятия повлияют на функционирование и развитие других отраслей экономики, т.е. необходима оценка безопасности планируемых изменений с учетом баланса интересов потребителей. Еще одной существенной задачей является визуализация полученных оценок, перевод их в наглядную форму для лиц, принимающих решения.
Энергетическая безопасность
Основой для оценивания безопасности программ и проектов является энергетическая безопасность — состояние защищенности региона (территории), проживающего населения, обслуживающей их экономики от угрозы дефицита в обеспечении обоснованных потребностей в энергии экономически доступными ТЭР приемлемого качества в нормальных условиях и при чрезвычайных обстоятельствах, а также от угрозы нарушения стабильности топливо-и энергоснабжения [3, 4]. При этом защищенность — это состояние, соответствующее в нормальных условиях обеспечению в полном объеме обоснованных потребностей (спроса) в энергии, а в экстремальных условиях — гарантированному обеспечению минимально необходимого объема потребностей. В обоих случаях должны соблюдаться установленные требования по экологическому воздействию и безопасности функционирования объектов энергетики и экономики в целом. По мнению авторов, данный подход применим и на уровне муниципального образования с некоторыми дополнительными ограничениями.
Произошедшая трансформация экономики России и ее интеграция в мировую рыночную экономику вызвали существенные изменения условий функционирования и развития топливно-энергетического комплекса. На эффективность его работы все большее влияние стали оказывать не только традиционные факторы технического характера (безотказность оборудования, надежность и живучесть систем энергетики), но и экономические (инвестиционное обеспечение, финансовая нестабильность), социально-политические (национальные и региональные конфликты, забастовки), внешнеэкономические и внешнеполитические (устойчивость цен на энергоресурсы и мировой финансовой системы, геополитические предпочтения государств) и др.
Для оценки текущего и прогнозного состояния энергетической безопасности региона или муниципального образования используют специальные показатели — индикаторы энергетической безопасности, которые характеризуют состояние систем ТЭК и их ближнего окружения. Выделяют несколько основных групп показателей, характеризующих обеспеченность потребителей электрической и тепловой энергией, а также первичными ТЭР, структуру производства, воспроизводство основных производственных фондов, финансы и экономику предприятий ТЭК, экологию, энергосбережение и энергоэффективность [4, 5].
Уровень проявления угроз энергетической безопасности определяют сравнением текущих значений индикаторов с их пороговыми значениями. Пороговые значения разделяют классы нормального и кризисного состояния (при двухуровневой системе дифференциации состояний) или нормальных, предкризисных (ПК) и кризисных (К) состояний (при трехуровневой классификации).
На сегодняшний день развитие крупных электрогенерирующих мощностей и магистральных сетей является в основном объектом внимания субъектов федерального или регионального уровня. Та же ситуация наблюдается при разработке месторождений нефти, газа и угля. В зону ответственности муниципальных властей следует отнести использование местных ресурсов — дров, древесных отходов и торфа для целей теплоснабжения, завоз угля и мазута для котельных и населения, дизтоплива — для местных электростанций, развитие местной электросетевой и газовой инфраструктуры, строительство и модернизацию систем теплоснабжения и ряд других. Оценивание энергетической безопасности муниципального образования должно отличаться от регионального уровня и производиться с использованием адаптированной системы индикаторов, учитывающей весьма ограниченный перечень полномочий в управлении ТЭР муниципального образования.
Практический пример
Рассмотрим в качестве примера одно из муниципальных образований Томской области — Кожевниковский район. На сегодняшний день здесь активно реализуется программа газификации жилья в Кожевниковском и Новопокровском поселениях и перевода котельных на газовое топливо. В значительном объеме потребители используют местные топливные ресурсы — дрова (преимущественно березовые), при этом заготавливаемый объем дров уже сегодня примерно равен расчетной лесосеке. Имеются также значительные залежи торфа — 68,6 млн т, которые в значительной степени разведаны, но используются исключительно на сельскохозяйственные цели [6].
Оценим сложившуюся ситуацию с точки зрения энергобезопасности. Из таблицы видно, что наиболее тревожная ситуация, связанная с использованием ТЭР, сложилась с доминированием угля в потреблении котельно-печного топлива котельными (показатель 6), воспроизводством основных фондов (показатели 7-8), низкой рентабельностью производства (показатель 11) и крайне высоким удельным расходом условного топлива на производство теплоэнергии (показатель 14).
Далее рассмотрим два возможных сценария по преодолению негативных тенденций, сложившихся в сфере использования ТЭР в Кожевниковском районе. Первый из них «Инерционный» («И») опирается на уже реализуемые проекты газификации жилого фонда с. Кожевникове и населенных пунктов Новопокровского сельского поселения, а также модернизацию системы централизованного теплоснабжения с. Кожевниково. Программа модернизации предусматривает перевод значительной части угольных котельных на газ, общую рационализацию системы теплоснабжения — вывод части котельных из эксплуатации, установка новых блочных котельных меньшей мощности, а также перевод ряда потребителей с малыми тепловыми нагрузками в автономию. В рамках данного сценария существующий топливно-энергетический баланс (ТЭБ) района к 2010 г. заметно трансформируется. В общем составе первичных энергетических ресурсов доля природного газа возрастает с 1 до 21%, сжиженного газа остается на прежнем уровне — около 1 %, угля — сокращается с 37 до 18 %, дров — сокращается с 62 до 60 %.
Второй сценарий «Местное топливо» («МТ») рассматривает гипотетическую альтернативу, в которой проект газификации был бы направлен исключительно на жилой сектор, а котельные перешли бы на местное топливо — торф. Потребление угля в частном секторе замещается брикетированным торфом и природным газом. В этом случае доля природного газа возрастает с 1 до 15 %, сжиженного газа остается примерно на прежнем уровне — около
1 %; уголь к 2010 г. полностью вытесняется брикетированным торфом, доля которого достигает 29 %; использование дров незначительно сокращается — с 62 до 54 %.
Оценим последствия реализации обоих сценариев с точки зрения энергетической безопасности. Для этого рассчитаем рассмотренные выше индикаторы для сферы теплоснабжения Кожевниковского района по двум сценариям и сравним полученные значения с пороговыми [4] и фактическими по состоянию на 2006 г. ( таблица).
№ п/п Показатели ПК К Факт Сценарий
«И» «МТ»
Производство и потребление тепловой энергии
1 Душевое потребление тепловой энергии в коммунально-бытовом хозяйстве, Гкал/чел. 3,7 2,6 5,4 5,3 5,1
2 Доля установленной мощности наиболее крупной котельной (для централизованной системы теплоснабжения), % 30 50 51 17 25
3 Отношение установленной мощности котельных к пиковой нагрузке потребителей, % 120 110 209 130 140
Обеспеченность первичными ТЭР
4 Доля собственных источников в балансе котельно-печного топлива, % 43 32 58 59 84
5 Доля выполнения планового задания по накоплению угольного топлива предприятиями теплоснабжения, % 96 90 98 99 100
6 Доля доминирующего топливного ресурса в потреблении котельно-печного топлива котельными, % 50 66 99 50 100
Воспроизводство основных производственных фондов (ОПФ в теплоэнергетике
7 Степень износа ОПФ, % 40 56 60 30 10
8 Степень износа тепловых сетей, % 40 56 80 50 50
Финансы и экономика
9 Фактический уровень платежей населения (за отчетный период) за тепловую энергию, % 90 80 91 93 92
10 Отношение дебиторской задолженности бюджетных потребителей за тепловую энергию к необходимой валовой выручке, % 15 25 12 10 10
11 Отношение сальдированной прибыли предприятий теплоснабжения к их годовому объему производства продукции, % 9 3 -5 3 2
Экология
12 Отношение суммарной величины годовых экологических выплат предприятиями теплоснабжения к их годовому объему производства продукции, % 0,20 0,50 0,20 0,09 0,11
13 Выбросы вредных веществ в атмосферу от предприятий теплоснабжения на единицу площади территории, т/км2 0,37 0,58 0,54 0,24 0,30
Энергосбережение и энергоэффективность
14 Удельный расход условного топлива на производство теплоэнергии, кг у.т./Гкал 170 202 246 179,6 204
15 Относительная величина потерь тепловой энергии в тепловых сетях, % 23,3 34 24,9 20 20
Для наглядной визуализации полученных результатов отложим значение каждого показателя на координатной оси и пронормируем их относительно кризисных значений показателей. В результате на рисунке получаем «круг энергобезопасности» с радиусом, равным единице, и многомерную диаграмму, показывающую сложившуюся ситуацию с использованием ТЭР в районе. Ключевым новшеством является нормировка индикаторов по кризисным значениям и наглядность. Все значения показателей, выходящие за пределы «круга энергобезопасности», свидетельствуют о превышении кризисного значения соответствующего показателя. Построенная диаграмма позволяет в достаточно компактном виде сравнить различные прогнозные варианты с фактическим. Она также может послужить основой для их многокритериального сравнения — лучшим будет вариант, имеющий минимальную площадь внутри «круга энергобезопасности» или минимальную сумму длин отрезков по оси каждого из индикаторов. Также возможно сравнение по секторам (группам индикаторов), в том числе с присвоением им весовых характеристик.
Проведем краткий анализ полученных результатов. Так, при реализации обоих сценариев нормализуется ситуация с производством и потреблением тепловой энергии.
По обеспеченности первичными ТЭР более привлекательным с точки зрения энергобезопасности выглядит инерционный сценарий, поскольку 100-процентное доминирование одного вида местного ресурса — торф в брикетах — менее привлекательно, чем сочетание местного и привозного топлива.
Если рассматривать воспроизводство основных фондов, то оба сценария предусматривают проведение капитального строительства и серьезной модернизации существующих объектов теплоснабжения, в том числе серьезной реконструкции теплосетей с учетом проведения гидравлического расчета. Однако поскольку инерционный сценарий предполагает эксплуатацию части старого оборудования (преимущественно мелких котельных), а местный сценарий — практически полную замену основного оборудования, то с точки зрения энергобезопасности он выглядит более привлекательным.
1
9 8
Рис. 1. Графическая оценка ТЭБ Кожевниковского района с точки зрения энергетической безопасности
Что касается сектора финансов и экономики, то в рамках обоих сценариев не следует ожидать радикального улучшения ситуации, поскольку многое определяется внешними факторами, независящими от работы предприятий теплоснабжения.
Экологическая ситуация улучшается в обоих случаях, благодаря сокращению доли угля в ТЭБ и увеличению доли более экологически чистых видов топлива.
Эффективность использования ТЭР заметно увеличивается, однако инерционный сценарий выглядит более выигрышным в результате использования газового топлива.
Выводы
Использование модифицированной системы индикаторов энергетической безопасности позволяет с достаточно высокой детальностью оценить возможные сценарии развития производства, транспортировки и потребления топливно-энергетических ресурсов в муниципальном образовании. Топливно-энергетический баланс выступает при этом в качестве базы для фактических или прогнозных расчетов. При принятии управленческих решений для разрешения накопившихся проблем полезно визуализировать сложившуюся ситуацию и прогнозные варианты особенно на этапах анализа и планирования. Предложенный способ отображения позволяет получить в наглядной даже для неспециалистов форме сравнительную оценку вариантов с точки зрения энергобезопасности и обеспечить принятие более качественных решений в сфере использования топливно-энергетических ресурсов.
Литература
1. Проблемы доступности для потребителя коммунальных ресурсов (товаров) и услуг / A.A. Лукьянец [и др.] // Энергоэффективность, энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России : сб. докл. 7-го всероссийского совещания, 15-17 ноября 2006. -Томск : ЦНТИ, 2006. - С. 24-27.
2. Чернов А. Г. Анализ доступности коммунальных услуг для населения при принятии решений об установлении тарифов / А.Г. Чернов, A.A. Лукьянец, Е.Л. Ерофеев // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 12-я Байкальская всероссийская конференция : сб. трудов. - Иркутск : ИСЭМ СО РАН, 2007.- С. 30-37.
3. Энергетическая безопасность России / В.В. Бушуев [и др.]. - Новосибирск : Наука, 1998. - 302 с.
4. Экономическая безопасность Свердловской области / под науч. ред. Г.А. Ковалевой и A.A. Куклина. - Екатеринбург : Изд-во Урал, ун-та, 2003. - 455 с.
5. Концепция энергетической безопасности субъектов федерации/ В.В. Литвак [и др.] // Энергосбережение по-томски : сборник статей, докладов и выступлений / под ред. В.Н. Уйманова. - Томск : Изд-во Том. ун-та, 2001.- С. 93-111.
6. Кадастр возможностей / A.M. Данченко [и др.] ; под ред. Б.В. Лукутина. - Томск : НТЛ, 2002. - 280 с.
Лукьянец Анатолий Алексеевич
Канд. техн. наук, доцент, председатель региональной энергетической комиссии Томской области Тел.: 56 03 63
Эл. почта: [email protected] Ротарь Виктор Григорьевич
Канд. техн. наук, доцент Томского политехнического университета Тел.: (3822) 42 07 60 Эл. почта: [email protected]
Шелупанов Александр Александрович
Академик МАН ВШ, академик МАИ, д-р техн. наук, профессор, зав. каф.
комплексной информационной безопасности ЭВС ТУСУРа
Тел.: (3822) 41 34 26
Эл. почта: [email protected]
Щумский Алексей Анатольевич
Канд. экон. наук, доцент каф. комплексной информационной безопасности ЭВС ТУСУРа
Тел.: (3822) 41 34 26
Эл. почта: a&hjLurasky@yandex,ru.
А.А. Lukyanets, V.G. Rotar, A.A. Shelupanov, А.А. Shumskiy The energy safety of municipality
Energy safety topic and its parameters adaptation for municipality reflected in this article, the example of the present and forecast municipality energy balance are given too. The estimation for fact and predictions scenarios by energy safety indicators is fulfilled. The original way of visualization predictions is suggested.
