CC BY
97
Вестник Челябинского государственного университета. 2011. № 6 (221). Экономика. Вып. 31. С. 91-96.
В. А. Кокшаров
МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД
К ФОРМИРОВНИЮ ПРОГНОЗНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ БАЛАНСОВ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ РЕГИОНА
Предлагается методика прогнозов в сфере промышленного энергопотребления для формирования энергетических балансов промышленности региона, которая основана на принципиальных положениях, принятых в практике прогнозно-аналитической деятельности государственных и частных организаций развитых стран с рыночной экономикой.
Ключевые слова: прогноз, топливно-энергетический баланс, модель, электропотребление, факторы, топливо, электроэнергия, система, эндогенные переменные, экзогенные переменные, электрификация процессов.
Для обоснования региональных прогнозов в сфере промышленного энергопотребления необходимо проведение оценочных аналитических расчетов на территориальном уровне с использованием представительной статистической информации. Зависимость уровня объективности прогнозных топливно-энергетических балансов (ТЭБ) от достоверности используемой текущей и перспективной информации должна проверяться в расчетах. Трудоемкость и методическая сложность такой работы зависит от наличия хорошо организованной системы подготовки и верификации необходимой информации. Однако создание таких специализированных систем на региональном уровне пока не регламентировано [1]. Поэтому практические расчеты для промышленности Челябинской области осуществлялись параллельно с процедурами формирования и анализа доступной информации, ее уточнения, сопоставления различных источников и т. п. Подобная работа необходима и при наличии базы данных с обоснованием типовой структуры. Причина заключается в изменчивости рыночной конъюнктуры, которая существенно влияет на показатели динамики спроса и предложения топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), изменения в ценовой политике, в технологиях производства отраслей ТЭК и потребления промышленных потребителей и т. д.
Сложный характер взаимодействия рыночных, природных, технологических, социальных, политических факторов предопределяет принципиальные трудности получения надежных долгосрочных прогнозов. Самым важным фрагментом прогноза для промышленного производства Челябинской области является отрасль электроэнергетики, что обусловлено наибольшей универсальностью электроэнергии и со-
провождается расширением сфер ее применения и замещением других энергоносителей. Это обусловлено рядом факторов — экологическими преимуществами, повышением управляемости процессов энергопотребления, технологическими и техническими преимуществами и др.
Очевидно, что оценка электропотребления и разработка регионального электробаланса должны быть увязаны с другими основными однопродуктовыми балансами — по теплоэнергии, газу, углю, продуктам переработки природного топлива в другие виды энергоресурсов.
Для этого оценку электропотребления следует рассматривать как первостепенный этап формирования перспективного регионального ТЭБ, в рамках которого осуществляется взаимоувязка всех частных энергобалансов.
Методологический подход к энергоэкономическому прогнозированию, использованный в настоящей работе, основан на принципиальных положениях, принятых в практике прогнозноаналитической деятельности государственных и частных организаций развитых стран с рыночной экономикой [2]. Исходным условием надежности прогноза должна быть многофакторность. Принципиальное значение здесь имеет качественная сторона проблемы, что предполагает достоверное описание тенденций и вариантов будущего развития в содержательных категориях. Качественный подход к прогнозированию базируется на формировании исходных гипотез будущего развития, исходя из которых строятся варианты (сценарии) прогноза. Главное, что закладываемые в прогнозные модели соотношения должны в полной мере учитывать факторы и взаимосвязи, установленные на этапе качественного анализа, что позволяет описывать эти взаимосвязи. Используемые в работе экономико-
математические модели отличаются несколькими особенностями, повышающими надежность и достоверность прогноза энергопотребления. Главная особенность, что они реализуют комплексный подход к моделированию внутренних и внешних связей энергопотребляющей системы (ЭПС) региона, при котором динамика электропотребления описывается во взаимосвязи с экономическим ростом, экономической эффективностью производства и другими энергоносителями. Следующая особенность состоит в том, что модели являются равновесными, т. е. включают как прямые, так и обратные связи, что отвечает реалиям моделируемых систем и обеспечивает внутреннюю сбалансированность прогноза. И последняя особенность заключается в том, что модели отражают стратегию развития ЭПС региона, исходя из предварительно сформулированных условий.
При этом следует выделить только основные экономические факторы, действующие преимущественно в сфере промышленного производства: 1) это отраслевая структура промышленности региона; 2) продуктовая структура промышленного производства, 3) степень прогрессивности применяемой технологии, темпы технического прогресса. На основе этих факторов в промышленном производстве региона параметры энергопотребления определяются технологической спецификой, объемными показателями производства и его экономической эффективностью.
Объективную взаимосвязь энергопотребления с экономическим ростом, его отраслевыми пропорциями, темпами и эффективностью энергосбережения необходимо учитывать при моделировании энергопотребляющей системы региона. Надо принимать во внимание и появление новых тенденций в экономической и энергетической политике [3].
Совершенствование структуры энергопотребления в обозримой перспективе будет происходить в направлении повышения доли более квалифицированных энергоносителей — электроэнергии и газа — и соответственно уменьшения доли мазута и твердого топлива. В топливноэнергетической корзине России доля газа достигает 51 %, при этом доля нефти составляет всего 22 %. Похожая ситуация с долей газа в топливном балансе наблюдается в странах, располагающих большими ресурсами этого топлива. Высокую долю газа в топливном балансе имеют
практически все страны, располагающие большими запасами этого энергоносителя: Иран — 53 %, Катар — 80 %, ОАЭ — 66 %, Кувейт — 45 %, Саудовская Аравия — 42 %, Алжир — 64 % [3. С. 19].
Крупнейшим потребителем газового топлива в России является электроэнергетика — на ее долю приходится 40 % внутреннего потребления. Потребление газа в России будет увеличиваться, что приведет к обострению противоречия между внутренним и внешним спросом. Довольно скоро Россия может оказаться перед выбором — либо удовлетворять экспортные нужды, ограничивая поставки на внутренний рынок и тем самым не позволяя расширять газопотребляющие производства, либо политическими средствами обеспечить полноценное снабжение газом экономики и население России в ущерб долгосрочным международным обязательствам.
Россия будет демонстрировать уверенный рост электропотребления по мере количественного и качественного развития экономики и эволюции ее структуры. К 2030 г. потребление электрической энергии в стране превысит 2 трлн кВтч и, возможно, достигнет 3 трлн кВтч [3. С. 21].
Сдвиги в структуре энергопотребления преследуют двоякую цель — всемерный рост эффективности производства в энергопотребляющих отраслях народного хозяйства и рационализацию энергогенерирующих отраслей ТЭК. Трансформация структуры энергопотребления должна происходить в результате существенного сокращения общей энергоемкости производства и особенно топливо- и теплоемкости. Указанные тенденции в целом являются общими для всех регионов страны, хотя региональные особенности их проявления имеют место.
Согласно рисунку энергопотребляющая система промышленности региона включает блоки отраслей промышленности. Каждый блок представляет собой экономико-математическую модель, описывающую наиболее существенные технологические закономерности энергопотребления в данной отрасли. Внутренняя структура отдельных блоков различна, но принципы формирования каждого из них однозначны: идентификация взаимосвязей энергопотребления с экономическим ростом, эффективностью производства и повышением уровня электрификации. При этом в структуре энергопотребления ТЭБ электроэнергию рассматривают совместно
Экзогенные показатели экономического роста промышленности региона
Блок
Топливная
промышленность
Блок
Черная
металлургия
Блок
Промышленность
стройматериалов
Блок Блок
Цветная Химическая
металлургия промышленность
Блок
Машино-
строение
Блок
Пищевая
промышленность
Блок
Лесная и деревообрабатывающая промышленность
Топливно-энергетический баланс промышленности региона
Структурные и технико-экономические Блок Производства э '-'лэп ВТ 1 J
параметры электрической тепловой энергии Инвестиции
▲
чэ Трудовые Энергетическое <4 Вт.
1 1 ресурсы топливо
Рис. 1. Схема моделирования развития энергопотребляющей системы промышленности региона
Ограничения'. Вэ — по использованию энергетического топлива вида /, где / =1, ..и; Вт — по использованию технологического топлива вида /, где / = 1, ..т: I — по инвестициям в электро- и теплоэнергетику региона; Чэ — по трудовым ресурсам; Элэп — передача электроэнергии по линиям электропередач из других регионов
Методический подход к формировнию прогнозных энергетических балансов промышленности региона
с конкурирующими энергоносителями. В качестве экзогенных переменных в моделях приняты экономические показатели в соответствии с особенностями процесса производства в отраслях. Для моделирования различных вариантов темпов роста производительности труда в блоках отраслей промышленности заданы ограничения по использованию трудовых ресурсов. Энергопотребляющую систему промышленности региона моделировали в агрегированном виде, что соответствовало особенностям долгосрочного прогнозирования на период 20-30 лет. Такой прогноз целесообразен для перспективных оценок кардинальных структурных сдвигов в энергопотребляющей системе промышленности региона и объясняется высокой инерционностью генерирующих отраслей ТЭК. В моделях отдельных блоков присутствуют основные энергоносители, обладающие относительной взаимозаменяемостью в рамках конкретных отраслей. В рассматриваемой схеме в структуру энергопотребления промышленности региона в соответствии с хозяйственной специализацией отраслей включены электрическая и тепловая энергия, кокс, уголь, топочный мазут, природный газ. Топливо прямого сжигания разделено на энергетическое и технологическое. В схеме такие взаимосвязи реализуются непосредственно в ТЭБ, т. е. между производством и потреблением. Таким образом, изменяя экзогенные переменные в допустимых пределах, можно сформировать некоторую область перспективных вариантов энергопотребления, рассмотреть пути и возможности покрытия полученных потребностей отдельно по каждому варианту. Для этого в схеме выделен блок производства электро-и теплоэнергии.
Потребность в тепловой энергии покрывается за счет местных источников теплоснабжения: крупных районных котельных и ТЭЦ.
Электрическая нагрузка покрывается двумя источниками: генерирующими мощностями электроэнергетики региона и передачей электроэнергии из других регионов.
Формирование вариантов производства электрической и тепловой энергии производят с помощью структурных и технико-экономических параметров, вводимых экзогенно. Так, через перспективные оценки укрупненных удельных нормативов определяют потребность в капительных вложениях и трудовых ресурсах в электро- и теплоэнергетике, расходы энергетического топли-
ва, в том числе по видам, в зависимости от заданной структуры типов электростанций, источников теплоснабжения и топливопотребления. При сопоставлении полученных показателей с ограничениями по соответствующим ресурсам выявляют относительно узкую область вариантов энергоснабжения. При невыполнении ограничивающих условий изменяют предварительно задаваемые параметры. На схеме пунктирной линией показано управляющее воздействие на эти параметры ограничений по ресурсам.
При комплексных исследованиях региональных систем чрезвычайно важное значение имеет выявление взаимосвязей, т. е. прямых и обратных связей между отдельными объектами и процессами. Это повышает степень адекватности модели описываемой системе, надежность и достоверность прогнозов по такой модели. В схеме такие взаимосвязи реализуются в ТЭБ, т. е. между производством и потреблением электрической и тепловой энергией, а также между электроэнергией и другими энергоносителями.
Рассмотрим модель энергопотребления в отраслях промышленности. При разработке экономико-математической модели энергопотребления в промышленном производстве были приняты следующие условия.
Включение в модель только основных энергоносителей, широко используемых в отраслях промышленности и способных в определенных пределах к взаимозамене при удовлетворении заданных производственных потребностей: электроэнергии, природного газа, топочного мазута, угля и металлургического кокса.
Важными факторами повышения производительности труда и экономии трудовых ресурсов в промышленности являются расширение сферы использования электроэнергии и природного газа в технологических высотемпературных процессах, а также электрификация силовых процессов (механизация и автоматизация).
Одна из главных тенденций энергопотребления в обозримой перспективе сводится к постепенному вытеснению топочного мазута природным газом и электроэнергией в разных соотношениях; природного газа — электроэнергией и углем; сокращению расхода доменного кокса за счет более широкого применения природного газа.
Подавляющая доля тепловой энергии высокого потенциала потребляется в промышленности главным образом при производстве чугуна, пе-
реработке нефти и производстве строительных материалов. Надо учитывать, что эти производства в совокупности используют 70 % общего полезного расхода высокопотенциальной энергии в промышленности.
На увеличение технологического электропотребления оказывает влияние рост масштабов высокоэлектроемких производств, где в соответствии с применяемым технологическим процессом электроэнергия — единственно возможный энергоноситель. Среди таких производств можно выделить получение алюминия, электростали, химических волокон, синтетического каучука. Рост силового электропотребления во многом зависит от развития прокатного производства и топливной промышленности.
Рассматриваемая модель анализа и прогнозирования энергопотребления в регионе относится к классу эконометрических и состоит из регрессионных уравнений и тождеств. Она позволяет проводить расчеты на каждый год прогнозного периода и формировать различные тенденции энергопотребления, т. е. обладает динамическими свойствами.
Модель имеет следующий вид: уравнение производительности труда
П = а1к}Н + й2кг + а3ЭНС + й4?” ± а5; уравнение технологического электропотребления
ЭНт = абП + а7Да + а8Дхв + а9Дэс ± аю* ± а; уравнение силового электропотребления
ЭНС = а12П + а13ДП + а14ДТОП + а9Дэс ± а15^ ± а;
определение производительности труда
П=^ ;
ЧПП
определение силовой электровооруженности
труда эн
ЭНС = НС- ; в ЧПП
определение коэффициента электрификации технологических процессов
к}Н = 0,123 ЭНт ;
ЭН ЖП
определение коэффициента газификации технологических процессов
уравнение потребления полезной энергии
= а17ДЧ + а18ДЦ + а19ДНП ± а20^ ± а21 ;
балансовое уравнение полезной энергии
ЖП = Слс + 0,123ЭНТ
оН О Н
^г ^ТМ
ОУН ^ 7000
Лтоп
к Т = ОрНгГ =
7000ЖП
"Птоп ;
7000 7000
\ /
уравнение потребления мазута
ВМ = а22Д - а23ВГ - а24ЭНТ ± ^ ± а26 ;
уравнение потребления угля
ВУ = а27Д - а28ВГ - а29ЭНТ ± а30гп ± а31;
уравнение потребления кокса
ВК = а32ДЧ - а33ВГ ± а34^ ± а35 .
В модель введены эндогенные переменные:
П —производительность труда в промышленности;
ЧПП — численность промышленно производственного персонала;
ЭНТ— технологическое электропотребление;
ЭНС — силовое электропотребление;
ЭНСВ — силовая электровооруженность;
ктЭ — коэффициент электрификации технологических процессов по полезной энергии;
ктГ — коэффициент газификации технологических процессов по полезной энергии;
ЖП—полезное потребление энергии в высокотемпературных процессах; потребление природного газа в технологических процессах;
ВМ — потребление мазута в технологических процессах;
Ву — потребление угля в технологических процессах;
В — потребление кокса в технологических процессах.
Экзогенные переменные:
Д — объем промышленного производства;
ДА — объем производства алюминия;
ДХВ — объем выпуска химических волокон;
ДЭС — объем выплавки электростали;
ДП — объем выпуска проката черных металлов;
ДТОП — суммарный объем производства топливной промышленности (добыча угля и нефти);
ДЧ — объем выплавки чугуна;
Дц — объем производства цемента;
ДНП — объем продукции нефтепереработки;
С* — временной тренд, где п может принимать значения 0,5; 1,0; 2,0.
Верификация модели, построенная для промышленности Челябинской области для временного
периода 1990-2005 гг. показала, что модель хорошо описывает сложившиеся в этот период фактические связи. Так, средние ошибки аппроксимации по всем эндогенным переменным не превысили 2-3 %. Модель можно использовать как автономно, так и в качестве отраслевого блока в модели энергопотребляющей системы народного хозяйства региона.
Список литературы
1. Романова, О. А. Теоретико-методологические и информационные аспекты прогнозирования
топливно-энергетического баланса региона / О. А. Романова, А. А. Оглоблин, Н. И. Данилов [и др.]. Екатеринбург : Ин-т экономики УрО РАН, 2008.
2. Chen, K. Synthesis of qualitative and qualitative approaches to long range forecasting / K. Chen, S. H. Kung // Technol. Forecast. and Soc. Change. 1984. Vol. 26, № 355. 266 р.
3. Электроэнергетика России — 2030: Целевое видение / под общ. ред. Б. Ф. Вайнзихера. М. : Альпина Бизнес Букс, 2008. 360 с.
