Критерии оценки получения прибыли при минимизации отходов производства в межотраслевых комплексах Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ПОЛУЧЕНИЯ ПРИБЫЛИ ПРИ МИНИМИЗАЦИИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА В МЕЖОТРАСЛЕВЫХ КОМПЛЕКСАХ

В статье дается анализ затрат угольной отрасли и энергетики по отдельности и в составе межотраслевого комплекса. Установлены критерии оценок минимизации отходов производства в межотраслевых комплексах, предложена экономикоматематическая модель формирования прибыли за счет минимизации отходов производства угольных разрезов и выбросов отходов в атмосферу тепловыми электростанциями с учетом всех ограничений в задаче линейного программирования при определении критериев оценки снижения затрат и оптимальности прибыли.

В качестве основного критерия в условиях экономического спада перед любым предприятием на первое место выходит задача получения максимальной прибыли при минимизации отходов производства.

Таким образом, предприятиям, входящим в состав межотраслевого комплекса (МОК), приходится решать многокритериальную задачу, в которой в качестве критериев оптимальности может выступать требование минимизации вредных отходов производства и требование получения максимальной прибыли. В состав межотраслевого комплекса могут входить ряд различных отраслей промышленности для достижения общей цели (в данном случае производство тепла и электроэнергии) - например, угольные разрезы, шахты, тепловые электростанции (ТЭС), линии электропередач (ЛЭП), электроподстанции, железная дорога.

В качестве основного критерия оптимизации примем требование получения максимальной прибыли, а требования экологической безопасности будут выступать в качестве ограничений. Тогда экономическая модель задачи может быть представлена в таком виде, где количество и состав вредных выбросов определяются химическим составом угля, характерным для любого данного месторождения угольных разрезов МОК:

А110, 1Xi+A2-i° 1Х2+Аз-10’ 1Хз+А4-10’ 1Х4+А5-10- 1Х5+Аб-10- 1Хб+... +Ап10,1 <= ПДК1 ;

А1;10-2Х1+А2;10-2Х2+Аз;10-2Хз+А4;10-2Х4+А5;10-2Х5+Аб;10-2Хб+^ +Ап;1°'2 <= ПДК1 ;

А1-10-3Х1+А2-10-3Х2+Аз-10-3Хз+А4-10-3Х4+А5-10-3Х5+А6-10-3Х6+... +Ап-1°3 <= ПДК1 ;

А1:10,4Х1+А2;10,4Х2+Аз;10,4Хз+А4;10,4Х4+А5:10,4Х5+А6;10,4Х6+. +Ап;1°'4 <= ПДК1 ;

А1;1°5Х1+А2;10-5Х2+Аз;10-5Хз+А4;10-5Х4+А5;10-5Х5+А6;10-5Х6+. +А„;10'5 <= ПДК{;

Al20,1Xi+A22°' 1Х2+Аз20, 1Хз+А420, 1X4+As;2°' 1Х5+Аб2°'1Хб+... +Ап2°' 1 <= ПДК2 ';

А1;20-2Х1+А2;2°2Х2+Аз;2°2Хз+А4;2°2Х4+А5;2°2Х5+А6;20-2Х6+. +Ап:2°2 <= ПДК2 ;

А1;20-3Х1+А2;20-3Х2+Аз;20-3Хз+А4;20-3Х4+А5;20-3Х5+А6;20-3Х6+. +Ап:2°'3 <= ПДК2 ;

Al20,4Xi+A2 20,4Х2+Аз20,4Хз+А420,4X4+As;2°'4Х5+Аб2°'4Хб+... +Ап2°'4 <= ПДК2 ';

А1;20-5Х1+А2;20-5Х2+Аз;20-5Хз+А4;20-5Х4+А5;20-5Х5+А6;20-5Х6+. +Ап:2°5 <= ПДК2 ;

Atm0' 1Xi+A2;m0' 1Х2+Аз;т0' 1Хз+А4;т0' 1Х4+А5;т0' 1X5+AS;m0' 1Х6+... +Ап:т0'1 <= ПДКт;

А1;т0'2Х1+А2;т0'2Х2+Аз;т0'2Хз+А4;т0'2Х4+А5:т0'2Х5+Аб;т0'2Хб+. +АП;т0'2 <= ПДКт;

А1;т0'3Х1+А2;т0'3Х2+Аз;т0'3Хз+А4;т0'3Х4+А5:т°'3Х5+Аб;т0'3Хб+. +АП;т°'3 <= ПДКт;

Al;m°'4Xl+A2;m°'4Х2+Аз;т°'4Хз+А4;т0'4Х4+А5;т0'4Х+А6;т0'4Х6+... +Ап;т0'4 <= ПДКт;

А1;т0'5Х1+А2;т0'5Х2+Аз;т0'5Хз+А4;т0'5Х4+А5;т0'5Х5+Аб;т0'5Хб+... +An;m0,5 <= ПДКт;

F = P1X1+ Р2Х2+РзХз+...+РгХп -------------------------------^ max.

Или в краткой форме записи:

n ____ __________

X AijKXi <= ПДК. ; (j = 1, m); k=(0,1 - 0,5);

i =1

n

F=P= X P-Xt ---------------► max,.

i=1

где i - номер месторождения;

п - число месторождений;

/ - номер вредного выброса; т - число вредных выбросов, учитываемых в модели; к - доля добавки канско-ачинского угля (КАУ);

А/к - величина /-го вредного выброса при сжигании /-го месторождения при к-й величине добавки КАУ; Х/ - количество используемого угля I месторождения, т/сут.;

ПДК/ - предельно допустимая концентрация Ко вида вредных выбросов;

Р - общая прибыль межотраслевого комплекса;

РК - прибыль, которая может быть получена при использовании одной тонны угля I месторождения. Это обычная задача линейного программирования, ее решение не представляет сложностей, но эффективна она будет только в том случае, когда будет способна оценивать все критерии минимизации отходов производства и выбросов вредных веществ в атмосферу. В результате объединения отраслей в межотраслевой комплекс разработка новых моделей и алгоритмов позволит минимизировать затраты в межотраслевом комплексе, создаст необходимый баланс между затратами и доходами МОК в сторону увеличения прибыли.

Предложенная экономико-математическая модель может быть дополнена и другими ограничениями. Например, ограничение по мощности котельной тепловой электростанции может быть записано в виде

п

Е X ^к,

1=1

где Qк - мощность котельной, т/сут.

Ограничение по возможным поставкам топлива можно записать:

Ех* <=!*,

g =1

где Sg - предельно возможная поставка угля с д-го месторождения;

I - временной период, сут.

Требования по возможным обязательным поставкам

Е х„ ^,

й =1

где 1^ - величина обязательной поставки угля с б-го месторождения.

Методом экспертных оценок можно установить иерархию критериев оптимальности развития отраслей МОК и, применяя метод последовательных уступок, назначить разумную уступку по возможной прибыли (дельта прибыли (Р)) и решить задачу по второму по важности критерию. Например, вторым по важности критерием оказывается выброс в атмосферу Э02. Тогда в качестве целевой функции будет выступать требование минимизации соответствующих выбросов, а прибыль с учетом назначенной уступки будет выступать в качестве ограничения:

п ____ ________

Е А/ <= ПДК; (/ = 1, т); к=(0,1 - 0,5);

1=1 п

Р= Е Р{ X - дельта прибыли (Р);

1=1

п

^ Е

г=1

где - принятая на предыдущем этапе решения задачи доля добавки КАУ;

А/ - величина г-го вредного выброса при сжигании одной тонны угля /-го месторождения при к-й величине добавки КАУ [1, 2].

Учитывая, что изменение качества угля, как при добыче, так и при сжигании на электростанциях, зависит от технологических схем разработки и усреднения его, а также от технологических параметров котлов тепловых электростанций, регламентирующих предельно допустимое соотношение окислов при сжигании угля, необходимо установить оптимальное качество топлива для сжигания ТЭС. Оптимальное качество топлива определяется на основе суммарных затрат на производство по конечной продукции межотраслевого комплекса в оптимизирующей области между минимально и максимально допустимыми пределами.

Расчет ущерба от ухудшения качества угля в электроэнергетике определяется следующим образом:

1. От недоотпуска электроэнергии

Уээ = (дельта) Эотп (Т'^) х 10 млн руб., где (дельта) Эотп - недоотпуск электроэнергии из-за снижения мощности и увеличении времени простоя, млн кВт'ч;

Т - средний тариф на электроэнергию, коп/кВгч;

S - средняя себестоимость электроэнергии, коп/кВт'Ч.

2. От увеличения стоимости ремонтов оборудования

Урем= (дельта) Fрем х Срем,

где (дельта) Fрем = Fрем действ. - Fремрасч - дополнительное время простоя в ремонте, при Срем= 760 руб/ч простоя в ремонте.

3. От увеличения расхода мазута

Умаз = (дельта)Вмаз х Цмаз , где (дельта)Вмаз - увеличение расхода мазута при снижении качества топлива;

Цмаз - цена одной тонны мазута.

4. От увеличения затрат на золошлакоудаление

V — Яух Язш

Узш = З зш З

зш ,

где Зухзш - затраты на золошлакоудаление при ухудшенном топливе;

Зпрзш - затраты на золошлакоудаление при проектном топливе.

Ззш = С шл X Сзш.

5. Экологический ущерб, причиняемый загрязнением атмосферы, определяется в соответствии с «Временной типовой методикой определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды».

6. Снижение качества угля сверх проектной потребности в нем приводит к снижению мощности и недовыработке электроэнергии, которая должна быть компенсирована за счет других источников. Компенсация недовыработки электроэнергии в районах размещения электростанций оценивается затратами на электроэнергию:

Укомп = (дельта)Эотп х Зз, где (дельта)Эотп - снижение отпуска электроэнергии при увеличении зольности, млр кВгч;

Зз - замыкающие затраты на электроэнергию, коп/кВгч.

7. Величина удельного ущерба определяется как частное от деления суммарного ущерба на выработку при допустимом соотношении качества S/ О2 / СаО + Fe2Oз+MgO+SiO2:

У= Уээ + Урем + Умаз + Узш + Уэкол + Укомп /Эпр,

или

У=(суммарное) У/В,

где В - фактический расход топлива при данном соотношении компонентов в золе, млн т;

Эпр - проектная выработка ТЭС, млн кВгч.

Расчет ущерба от ухудшения качества в угольной отрасли определяется следующим образом:

1. От снижения объема добычи:

Уо = (Цпоп Упд - Цноп Уд) - Зуп -З1, где Цпоп - оптовая цена 1 т угля проектной зольности, руб/т;

Упд - проектная мощность угольного разреза, млн т;

Цноп - оптовая цена 1 т угля сниженного качества угля, руб/т.

Унд - объем добычи по предлагаемому варианту, млн т;

Зуп - условно-переменные затраты, руб/т.

Зуп = Сд х (альфа), где Сд - себестоимость добычи угля (без вскрыши), руб/т;

(альфа) - удельный вес переменных расходов без заработной платы и амортизации (по фактическим данным для условий ОАО "Сибирская энергетическая угольная компания" (альфа) = 15%);

З1 - снижение себестоимости при уменьшении добычи, млн руб.

2. От штрафов за сверхнормативные потери запасов:

Упз = П х Ш,

где П - сверхнормативные потери, млн т;

Ш - размер штрафа, тыс. руб.

3. Затраты на обогащение угля определяются на основе показателей, принятых в техническом проекте строительства обогатительной фабрики при тепловых электростанциях в составе межотраслевого комплекса.

4. Затраты на строительство усреднительно-подготовительных комплексов в структуре МОК.

Оценка ущерба в электроэнергетике и угольной отрасли в зависимости от качества сжигаемого и добываемого угля представлена соответствующими математическими расчетами и экономикоматематическими моделями. При объединении этих отраслей в межотраслевой комплекс увеличатся, с одной стороны затраты, а, с другой стороны, между отраслями возникнет согласование по комплексным мерам развития МОК, будут создаваться оптимальные планы развития межотраслевых структур. Будут определены новые критерии оценки прибыли при значительной минимизации отходов производства угольной отрасли и энергетики, а также сопутствующих им при объединении в МОК производств. Таким образом, на основании обработки статистического материала по оценке ущерба в электроэнергетике и угольной отрасли определена область рационального соотношения окислов кальция и кремния в золе канско-ачинских углей в пределах

0.25.4,0. Соотношение этих компонентов в золе канско-ачинских углях обеспечит при сжигании их в котлах с жидким шлакоудалением эффективный экономический и производственный процесс при шлакоудалении соответственно с предельно допустимой температурой в котлоагрегате в пределах 1230-13000С [3]. С применением новых технологий межотраслевые комплексы в России получат новый экономический импульс развития, а также новый производственный статус с точки зрения жизнеобеспечивающих структур, где будут решены многие социально-экономические задачи развития регионов. Разброс и нахождение на расстояниях друг от друга угольных разрезов и тепловых электростанций и объединение их в межотраслевой комплекс увязываются с объединением территорий России в один субъект, это можно наблюдать в процессе территориально-экономического объединения Красноярского края с Таймыром и Эвенкией. Например, нахождение угольных разрезов в Канско-Ачинском угольном бассейне на территории Красноярского края, тепловых электростанций на территории Таймыра и Эвенкии. Для этого и необходимы: во-первых, разработка комплекса алгоритмов поддержки принятия управленческих решений на территориальном уровне и на уровне созданных межотраслевых комплексов, во-вторых, разработка новых критериев оценки качества выпускаемого топлива для ТЭС угольными разрезами и соответственно разработка критериев получения прибыли при соответствующей минимизации отходов производства угольными разрезами и выбросов вредных веществ в атмосферу ТЭС.

Литература

1. Определение химсостава и плавкостных характеристик золы угольных смесей: отч. Краснояр. правления КТО / Н.В. Федоров [и др.]. - Красноярск, 1991.

2. Кузнецов, А.С. Некоторые модели производственно-транспортного планирования на разрезах КАТЭК / А.С. Кузнецов, О.Б. Кортелов, Н.В. Федоров // Сб. науч. тр. АН СибИГД. - Новосибирск, 1990.

3. Пронин, М.С. Сжигание канско-ачинских углей в смеси с основным топливом действующих электростанций Урала, Восточной Сибири, Дальнего Востока / М.С. Пронин // Расширение области применения кан-ско-ачинских углей не объектах электро- и теплоэнергетики Российской Федерации: науч.-техн. проект. -Красноярск, 1996. - С. 25-36.