CC BY
18
Оригинальная статья / Original article
УДК 621.311:338.48.001.57
DOI: 10.21285/1814-3520-2017-9-185-190
МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКЕ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТОВ ЭКСПОРТА РОССИЙСКОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
© К.С. Смирнов1
Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, Российская Федерация, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 130.
РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. Анализ предлагаемых в восточных регионах экспортных проектов показывает, что их реализация (от стадии проектирования до строительства станции) носит долговременный характер (15-20 лет) и связана со значительной неопределенностью будущих условий развития электроэнергетики регионов, на территории которых эти проекты могут быть реализованы (цена топлива, уровни электропотребления). В этих условиях принятие того или иного решения подвержено риску, поэтому задача минимизации рисков, изучения различных факторов, влияющих на устойчивость принимаемых решений в рассматриваемых условиях, является очень важной. МЕТОДЫ. Исследования базируются на основных положениях системного подхода в энергетике, методах и моделях математического программирования. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ. Разработан методический подход для комплексной оценки сравнительной эффективности проектов экспорта электроэнергии в условиях неопределенности развития электроэнергетической системы региона. ВЫВОДЫ. Предлагаемый методический подход и модельный инструментарий может применяться для оценки эффективности экспортных проектов при разработке программ и схем развития электроэнергетики регионов.
Ключевые слова: методический подход, экспорт, комплексная оценка, электроэнергетика, эффективность, риски.
Формат цитирования: Смирнов К.С. Методический подход к комплексной оценке реализации проектов экспорта российской электроэнергии // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 9. С. 185-190. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-9-185-190
METHODOLOGICAL APPROACH TO COMPLEX EVALUATION OF RUSSIAN ELECTRICITY EXPORT PROJECTS IMPLEMENTATION K.S. Smirnov
Melentiev Institute of Power Systems SB RAS,
130, Lermontov St., Irkutsk, 664033, Russian Federation.
ABSTRACT. PURPOSE. The analysis of the proposed in the Eastern regions export projects shows that their implementation (from the design stage to the construction of stations) is long-run (15-20 years) and is associated with significant ambiguity of future conditions of electric power industry development in the regions where these projects can be implemented (fuel price, power consumption levels). The decisions to be made in these conditions are subject to risk. Therefore, the problem of risk minimization and the study of different factors affecting the stability of made decisions is of great importance. METHODS. The researches are based on the main principles of the system approach applied in power engineering as well as on the methods and models of mathematical programming. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. A methodological approach has been developed for the integrated assessment of comparative efficiency of electricity export projects in ambiguity conditions of electric power system development in the region. CONCLUSIONS. The presented methodological approach and model tools can be applied to assess the efficiency of export projects when elaborating development programs and plans for the regional electric power industry.
Keywords: methodological approach, export, integrated assessment, electric power industry, efficiency, risks.
For citation: Smirnov K.S. Methodological approach to complex evaluation of Russian electricity export projects implementation. Proceedings of Irkutsk state technical university. 2017, vol. 21, no. 9, pp. 185-90. (in Russian) DOI: 10.21285/1814-3520-2017-9-185-190
Введение
В настоящее время Россия имеет связи в области электроснабжения со многими странами ближнего и дальнего зару-
бежья. Практически все эти связи были созданы еще в бытность СССР, но после его распада оказались частично прерваны. Ос-
1Смирнов Константин Сергеевич, младший научный сотрудник лаборатории № 62, e-mail: k.smirnov@isem.irk.ru Konstantin S. Smirnov, Junior Researcher of the Laboratory no.62, e-mail: k.smirnov@isem.irk.ru_
новными импортерами российской электроэнергии были и остаются Финляндия, Литва, Беларусь, Украина, Казахстан. Межгосударственная интеграция и кооперация России со странами Северо-Восточной Азии (СВА) в области электроэнергетики является одной из составляющих восточного вектора энергетической политики нашей страны. Эта кооперация предполагает развитие межгосударственных электрических связей восточных районов России с соседними странами: Монголией, Китайской Народной Республикой, Республикой Корея, Японией, Корейской Народно-Демократической Республикой. Сооружаемые трансграничные линии электропередачи могут использоваться как для экспорта электроэнергии из России, так и в целях объединения электроэнергетических систем (ЭЭС) указанных стран для совместной работы. Развитие этих связей предполагается в первую очередь за счет реализации проектов широкомасштабного экспорта электроэнергии из восточных регионов страны в Китайскую Народную Республику.
Методы
Ниже излагается разработанный при активном участии автора методический подход к комплексной оценке сравнительной эффективности проектов экспорта электроэнергии в условиях неоднозначности исходной информации при развитии электроэнергетической системы региона [12-14]. Разработанный методический подход включает четыре этапа исследования (рисунок). Реализация этапов предполагает выполнение следующих шагов:
1. Проведение анализа энергетических рынков электроэнергии стран - импортеров российской электроэнергии, и определение возможной ниши для российской электроэнергии.
2. Выявление потенциальных возможностей российской электроэнергетики для экспорта электроэнергии с позиции ТЭК страны: расход топлива на электростанциях, замыкающие затраты (цены на
Анализ предлагаемых в восточных регионах экспортных проектов показывает, что их реализация (от стадии проектирования до строительства станции) носит долговременный характер (15-20 лет) и связана со значительной неопределенностью будущих условий развития электроэнергетики регионов, на территории которых эти проекты могут быть осуществлены.
Проведенный автором обзор работ как отечественных, так и зарубежных ученых по проектам экспорта электроэнергии показал, что вопросами прогнозирования развития региональных ЭЭС в условиях неопределенности исходной информации уделено большое внимание [1-11]. В то же время недостаточно изученной является очень важная в методическом и особенно в практическом плане проблема, связанная с комплексной оценкой сравнительной эффективности и выбором наиболее предпочтительных проектов сооружения экспортных электростанций, вписываемых в ЭЭС региона в долгосрочной перспективе.
топливо), внешние перетоки электроэнергии, объем экспорта электроэнергии.
3. Оценка системной эффективности экспортных проектов. В качестве основного критерия системной эффективности рассматривается минимум суммарных приведенных затрат на развитие электроэнергетики региона.
Для оценки системной эффективности производится:
- построение оптимизационной модели развития ЭЭС региона с поочередным включением в нее каждого из рассматриваемых проектов сооружения экспортных электростанций и линий электропередачи в регионе;
- многофакторное исследование развития электроэнергетики региона с применением матрицы рисков;
- выбор наиболее эффективных проектов сооружения экспортных электростанций в регионе. Условия такого выбора
зависят от вида используемого критерия теории игр. Применение формальных критериев теории игр позволяет выявить проекты, неразличимые с точки зрения применяемых критериев. Такие проекты принято считать равноэкономичными. Существование равноэкономичных проектов обуслов-
ливает принципиальную невозможность полной формализации процесса принятия решений в условиях неопределенности развития ЭЭС региона. Для решения данной задачи необходимо произвести оценку коммерческой эффективности выбранных проектов экспорта электроэнергии.
1 этап / stage
Анализ энергетических рынков стран - потенциальных импортеров электроэнергии / Analysis of energy markets of countries that are potential energy importers
I
Определение возможной ниши для российской электроэнергии / Deyermination of a possible niche for Russian electricity
I
2 этап I stage
Выявление потенциальных возможностей российской электроэнергетики для экспорта электроэнергии / Identification of the potential of Russian electric power industry for the electricity export
Расход топлива на электростанциях I Fuel consumption at power plants
Внешние перетоки электроэнергии / External power flows
Замыкающие затраты (цены на топливо) / Marginal costs (fuel prices)
Экспорт электроэнергии / Electricity export
Уровни электропотребления I Levels of power consumption
3 этап I stage
3.1. Оценка системной эффективности экспортных проектов с использованием оптимизационной модели развития электроэнергетики региона / Estimation of system efficiency of export projects using an optimization model of electric power industry development in the region
3.2. Многофакторное исследование развития электроэнергетики региона с применением матрицы рисков / Multifactor study of electric power industry development in the region with
the use of a risk matrix
3.3. Выбор предпочтительных экспортных проектов с применением критериев теории игр / Selection of preferred export projects using game theory criteria
4 этап I 4.1. Оценка коммерческой эффективности экспортных проектов с использованием имитационной произ-stage водственно-финансовой модели / Estimation of export project commercial efficiency using a simulation
production-financial model
-
4.2. Выбор наиболее эффективного экспортного проекта / Selection of the most effective export project
Принципиальная схема методического подхода для комплексной оценки сравнительной эффективности проектов экспорта электроэнергии в условиях неоднозначности исходной
информации при развитии ЭЭС региона Flow diagram of the methodological approach for integrated assessment of comparative efficiency of electricity export projects in terms of initial information ambiguity under EES development in the region
4. Оценка коммерческой эффективности экспортных проектов. В качестве основного критерия коммерческой эффективности рассматривается минимальный та-
риф на экспортную электроэнергию в местах перехода границы. Выбирается более предпочтительный с точки зрения коммерческой эффективности вариант.
Модели для исследования
Предлагаемый методический подход включает следующие разработанные автором модели:
Оптимизационная модель развития электроэнергетики региона. Для оценки системной эффективности экспортных проектов в рамках региональной энергосистемы предлагается статическая оптимизационная модель развития электроэнергетики Восточной Сибири. В реализованной версии данной многоузловой модели временной срез охватывает период с 2014 по 2030 гг. При формировании модели учитывается интерес импортера, которому необходима базисная электроэнергия, и на этом основании принимается годовой график нагрузки.
Территориальный срез модели описывает электроэнергетику Восточной Сибири в разрезе шести региональных энергосистем (РЭС): Хакасская, Тывинская, Красноярская, Иркутская, Бурятская и Читинская.
Размерность статической оптимизационной модели развития электроэнергетики региона составляет 174 переменных и 111 уравнений.
Технологический аспект моделируется отдельными крупными существующими и перспективными электростанциями с делением их по типам (ГЭС, КЭС, ТЭЦ), а также видам используемого топлива (газ, уголь, мазут, прочие).
Имитационная производственно-финансовая модель экспортных проектов. Для оценки коммерческой эффективности вариантов сооружения экспортно-ориентированных электростанций и линий электропередач, отобранных на третьем этапе, и выбора рекомендуемого для реализации варианта предлагается имитационная производственно-финансовая модель.
В модели используются следующие исходные данные: проектная мощность экспортных электростанций; пропускная способность экспортных линий электропередач; количество подстанций; срок реализации проекта; динамика вводов энергоблоков и линий электропередач; динамика освоения капиталовложений; динамика эксплуатационных затрат; условия налогообложения.
Разработанная модель позволяет рассчитать тариф на производство и транспорт электроэнергии.
Заключение
Предлагаемый методический подход и модельный инструментарий может применяться для оценки эффективности экспортных проектов при разработке программ и схем развития электроэнергетики регионов.
Автор считает своим долгом выразить благодарность к.т.н. А.В. Лагере-ву за помощь в постановке проблемы, д.т.н., профессору Б.Г. Санееву и к.э.н. В.Н. Ханаевой за ценные советы и замечания при подготовке статьи.
Библиографический список
1. Беляев Л.С., Подковальников С.В., Савельев В.А., Чудинова Л.Ю. Эффективность межгосударственных электрических связей. Новосибирск: Наука, 2008. 239 с.
2. Волькенау И.М., Зейлигер А.Н., Хабачев Л.Д. Экономика формирования электроэнергетических систем. М.: Энергия, 1981. 320 с.
3. Зейлигер А.Н., Малкин П.А., Хабачев Л.Д. Вопросы обоснования развития межрегиональных и
межгосударственных сетевых связей // Энергетическое строительство. 1994. № 3. С. 2-4.
4. Воропай Н.И., Ершевич B.B., Руденко Ю.Н. Развитие межнациональных энергообъединений - путь к созданию мировой электроэнергетической системы. Иркутск: Изд-во СЭИ СО РАН, 1995. 28 с.
5. Макаров А.А., Веселов Ф.В., Волкова Е.А., Макарова А.С.. Методические основы разработки перспектив развития электроэнергетики. М.: Изд-во ИНЭИ РАН, 2007. 103 с.
6. Санеев Б.Г. Энергетическая кооперация России и стран Северо-Восточной Азии // Регион: экономика и социология. 2004. № 1. С. 136-144.
7. Chung K.-H., Kim B. H. Economic Feasibility on the Interconnected Electric Power Systems in North-East Asia. URL: http://www.jeet.or.kr/ltkpsweb/pub/pubfpfile.aspx?ppseq =367 (02.02. 2017).
8. Льюс Р.Д., Райфа Х. Игры и решения. Введение в критический обзор; пер. с англ. И.В. Соловьева. М.: Изд-во иностранной литературы, 1961. 642 с.
9. Трухаев Р.И. Модели принятия решений в условиях неопределенности. М.: Наука, 1981. 257 с.
10. Райфа Х. Анализ решений (введение в проблему выбора в условиях неопределенности); пер. с англ. З.Н. Кравец. М.: Наука, 1977. 408 с.
11. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике. Элементы теории, направления развития. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1983. 456 с.
12. Смирнов К.С. Оценка эффективности крупномасштабного экспорта электроэнергии из Восточной Сибири с использованием оптимизационной модели развития электроэнергетики региона // Системные исследования в энергетике: сб. тр. молодых ученых ИСЭМ СО РАН. Иркутск: Изд-во ИСЭМ СО РАН, 2011. Вып. 41. С. 154-161.
13. Смирнов К.С. Методический подход для оценки сравнительной эффективности вариантов экспорта электроэнергии в увязке с развитием электроэнергетики региона // Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов: сб. тр. VII Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием. Благовещенск: Изд-во АмГУ, 2013. С. 359-363.
14. Лагерев А.В., Смирнов К.С. Методический подход для оценки сравнительной эффективности экспортных проектов электроэнергии // Известия РАН. Энергетика. 2014. № 4. С. 15-26.
References
1. Belyaev L.S., Podkoval'nikov S.V., Savel'ev V.A., Chudinova L.Yu. Effektivnost' mezhgosudarstvennykh elektricheskikh svyazei [Efficiency of interstate electrical connections]. Novosibirsk: Nauka Publ., 2008, 239 p. (In Russian)
2. Vol'kenau I.M., Zeiliger A.H., Khabachev L.D. Ekonomika formirovaniya elektroenergeticheskikh sis-tem [Economy of electric power system formation]. Moscow: Energiya Publ., 1981, 320 p. (In Russian)
3. Zeiliger A.N., Malkin P.A., Khabachev L.D. Rationale issues of interregional and interstate network connection development. Energeticheskoe stroitel'stvo [Power Energy Construction]. 1994, no. 3, pp. 2-4. (In Russian)
4. Voropai N.I., Ershevich B.B., Rudenko Yu.N. Razvitie mezhnatsional'nykh energoob'edinenii - put' k sozdani-yu mirovoi elektroenergeticheskoi sistemy [Development of international energy associations is the way to the creation of a global electric power system]. Irkutsk: SEI SO RAN Publ., 1995, 28 p. (In Russian)
5. Makarov A.A., Veselov F.V., Volkova E.A., Makarova A.S. Metodicheskie osnovy razrabotki per-spektiv razvitiya elektroenergetiki [Methodical bases for the development of electric power industry prospects]. Moscow: INEI RAN Publ., 2007, 103 p. (In Russian)
6. Saneev B.G. Energy cooperation of Russia and the countries of North-East Asia. Region: ekonomika i sotsiologiya [Region: Economics and Sociology]. 2004, no. 1, pp. 136-144. (In Russian)
7. Chung K.-H., Kim B. H. Economic Feasibility on the Interconnected Electric Power Systems in North-East Asia. Available at:
http://www.jeet.or.kr/ltkpsweb/pub/pubfpfile.aspx?ppseq =367 (accessed 02 February 2017).
8. L'yus R.D., Raifa Kh. Igry i resheniya. Vvedenie v kriticheskii obzor [Games and solutions. Introduction to critical review]. Moscow: Izdatel'stvo inostrannoi litera-tury, 1961, 642 p.
9. Trukhaev R.I. Modeliprinyatiya reshenii v usloviyakh neopredelennosti [Decision-making model under uncertainty conditions]. Moscow: Nauka Publ., 1981, 257 p. (In Russian)
10. Raifa Kh. Analiz reshenii (vvedenie v problemu vy-bora v usloviyakh neopredelennosti) [Analysis of solutions (introduction to the problem of choice under conditions of uncertainty)]. Moscow: Nauka Publ., 1977, 408 p. (In Russian)
11. Melent'ev L.A. Sistemnye issledovaniya v ener-getike. Elementy teorii, napravleniya razvitiya [System researches in power engineering. Elements of theory, development directions]. Moscow: Nauka Publ., 1983, 456 p. (In Russian)
12. Smirnov K.S. Otsenka effektivnosti krupnomassht-abnogo eksporta elektroenergii iz Vostochnoi Sibiri s ispol'zovaniem optimizatsionnoi modeli razvitiya elektroenergetiki regiona [Efficiency evaluation of the large-scale export of electricity from Eastern Siberia using an optimization development model of regional electric power industry. System studies in power engineering]. Sbornik trudov molodykh uchenykh Instituta sistem energetiki imeni L.A. Melent'eva SO RAN "Sistemnye issledovaniya v energetike" [Collection of articles of young scientists of Melentiev Energy Systems
Institute SB RAS]. Irkutsk: ISEM SO RAN Publ., 2011, issue 41, pp. 154-161. (In Russian) 13. Smirnov K.S. Metodicheskii podkhod dlya otsenki sravnitel'noi effektivnosti variantov eksporta elektroen-ergii v uvyazke s razvitiem elektroenergetiki regiona [Methodological approach to assess comparative effectiveness of electricity export options with regard to the development of regional electric power industry]. Sbornik trudov VII Vserossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem "Energetika: upravlenie, kachestvo i effektivnost' ispol'zovaniya en-
Критерии авторства
Смирнов К.С. полностью подготовил статью и несет ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Статья поступила 05.07.2017 г.
ergoresursov" [Proceedings of VII All-Russia Scientific and Technical Conference with International Participation]. Blagoveshchensk: AmGU Publ., 2013, pp. 359363. (In Russian)
14. Lagerev A.V., Smirnov K.S. The Methodological Approach to an Estimation of Comparative Effectiveness of Export Electricity Projects. Izvestiya RAN. Energetika [Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering Journal]. 2014, no. 4, pp. 15-26. (In Russian)
Authorship criteria
Smirnov K.S. has prepared the article for publication and bears the responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The author declares that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
The article was received 05 Jule 2017
