CC BY
61
УДК 620.9:658 + 658.26:621.31 ББК У9(2)30
ОСОБЕННОСТИ И ОПЫТ ДЕЦЕНТРАЛИЗАЦИИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
И.А. Баев, Т.Г. Каримова
Статья посвящена исследованию предпосылок и особенностей децентрализации энергоснабжения образовательного учреждения на основании анализа опыта работы энергоцентра ЮУрГУ. Представлен анализ технико-экономических результатов деятельности энергоцентра и предложены пути повышения ее эффективности.
Ключевые слова энергоснабжение образовательного учреждения, децентрализация энергоснабжения, экономическая эффективность
Идея организации децентрализованного энергоснабжения различных хозяйственных объектов в последние годы активно обсуждается инженерами, экономистами, управленцами, политиками различных уровней.
Нарастающая неопределенность внешней среды, новые риски снижения надежности энергоснабжения и неблагоприятной ценовой ситуации на энергетическом рынке, возникшие в результате реформирования электроэнергетической отрасли России, способствуют принятию решения в пользу развития собственной генерации, обособленной или действующей параллельно с единой энергосистемой.
Общеизвестно, что новые достижения научнотехнического прогресса в области эффективных технологий производства электроэнергии позволили объектам малой генерации конкурировать с естественными монополиями по себестоимости вырабатываемой электроэнергии, даже с учетом затрат на ее транспортировку и распределение. Поскольку мини-электростанции возводятся в непосредственной близости от потребителя, то, следовательно, отсутствует необходимость возводить протяженные сети, что сказывается на величине капвложений и технологических потерь при передаче энергии.
Кроме того, современные объекты малой генерации имеют блочную структуру, поэтому легко решается вопрос наращивания мощности путем подключения дополнительных агрегатов, встраиваемых в уже существующую систему. В то время как дополнительное технологическое подключение к центральным электрическим и тепловым сетям с выделением определенной мощности во многих случаях является или невозможным, или очень дорогостоящим решением.
Многократно повышает положительный эффект от создания собственных энергоисточников одновременное производство, наряду с электроэнергией, других видов энергетической продукции - тепла и холода, так называемая когенерация и тригенерация.
И в России, и за рубежом вопросы создания мини-электростанций рассматриваются прежде все-
го в отношении промышленных предприятий, имеющих значительную энергоемкость продукции. Основными целями создания собственной генерации в этих случаях являются снижение себестоимости продукции за счет экономии расходов по оплате электро- и прочих видов энергии, повышение стабильности бизнеса, укрепление конкурентоспособности продукции, решение вопросов энергетической безопасности предприятия [1, 3].
Менее очевидны и нуждаются в исследовании и осмыслении вопросы внедрения объектов собственной генерации в непромышленном секторе.
Для выявления предпосылок, особенностей и путей повышения эффективности децентрализации энергоснабжения непромышленных некоммерческих предприятий, в частности образовательных учреждений, нами изучен положительный опыт и проведен анализ создания собственного энергоцентра в крупном образовательном учреждении г. Челябинска Южно-Уральском государственном университете.
Южно-Уральский государственный университет является одним из старейших вузов города Челябинска. В настоящее время университетский комплекс включает 15 учебных корпусов, 8 общежитий и несколько зданий хозяйственно-технического назначения, электро- и теплоснабжение которых традиционно осуществлялось через центральные тепловые и электрические сети.
В последние годы потребность ЮУрГУ в электрической и тепловой мощности нарастает. Университет ведет активную образовательную, научную, исследовательскую и проектную деятельность, активно оснащается учебным, научным и производственным оборудованием. А также с 2008 года начинает строительство и ввод дополнительных учебных корпусов и зданий - химический, физический факультеты, издательский центр, учебный корпус № 5, центр машиностроения и металлургии, центр нанотехнологий, что требует присоединения дополнительных электрических мощностей в размере около 2,5 МВт.
Эта задача могла быть решена при сохранении полностью централизованного энергоснабже-
ния путем проведения работ по реконструкции подстанции, прокладке дополнительных кабельных линий, а также осуществления дополнительного технологического присоединения к сетям МРСК. Что потребовало бы около 40 миллионов рублей невозвратных инвестиций.
Вторым альтернативным вариантом получения дополнительных мощностей (который и был принят к реализации после соответствующих обоснований) являлось решение о строительстве собственной электростанции. Вложенные в данный проект инвестиции после окончания срока окупаемости будут приносить положительный эффект в виде экономии затрат на энергоснабжение университета.
Таким образом, целью работы электростанции является надежное энергоснабжение университета, обеспечение его развития и снижение затрат на оплату потребляемых энергетических ресурсов.
Обоснование экономической эффективности работы собственного энергоцентра и определение его установленной мощности потребовали анализа электро- и теплопотребления университета. Анализ графика электрических нагрузок по часам суток за типичные дни сезонов, представленный на рис. 1, показал резкую неоднородность - от минимальных нагрузок в летний период 700 кВт, до зимних максимумов 3150 кВт.
Это объясняется особенностями работы университета в течение года. В июле и августе учебный процесс фактически отсутствует, профессорско-преподавательский состав находится в отпусках, работают только административно-хозяйственные отделы и службы. Высокие значения нагрузок в зимний период обусловлены большой электровооруженностью деятельности университета: в корпусах установлено опытное и промыш-
ленное оборудование, которое используется для производства, научных исследований и в учебном процессе, аудитории университета оснащены современным компьютерным и мультимедийным оборудованием.
Годовой график теплопотребления представлен на рис. 2. Теплопотребление университета также неравномерно и происходит в течение отопительного сезона - с октября по апрель - в остальные месяцы тепло потребляется в незначительных количествах на цели горячего водоснабжения.
На рис. 1, 2 также приведены графики планируемых максимальных нагрузок и перспективного теплопотребления учебных корпусов, которые должны быть обеспечены в результате введения в эксплуатацию новых зданий.
Анализ приведенных графиков показывает, что решение о мощности энергоцентра в 2,4 МВт, вводимых двумя очередями по 1,2 МВт (здание и сооружения для всей электростанции вводятся одновременно с первой очередью), является обоснованным. Энергоцентр будет работать в параллельном режиме с внешними сетями, снижая потребление от них на величину своей электрической и тепловой производительности в зависимости от потребностей университета.
На графиках также просматриваются зоны недогруженности электрических мощностей в ночное время и тепловых мощностей в летний период, что неизбежно скажется на экономических показателях эффективности проекта.
Строительство Энергоцентра ведется с 2008 г. Потребность в инвестициях составила около 60 млн руб. В 2010 г. электростанция работала в тестовом автономном режиме. С 2011 года начинается эксплуатация параллельно с внешними источ-
КВт
ч
ч
о иии > / N ►—
/
И у' 1-і 1- 1
1000 \ '-1 1-1 1 1
С < с < > > -—» Г ■ч — 1 —Е > < > < і « > с ека< -Я О ер с 2 о о о с :> о о о < і 4 « і 5 о о о < 5рь чередь Энергс поливные наї ^ < Ґ < - с ^ < цеь РУ1 2 с ? с О с ^ с Ч пр КИ г с к с ЯСЪ ~ < Ь Ч Ті ку > < г * -1 г н ТОК э р 1 Н г- (ВІ 2 С > с Н !- №И > с Г * Ґ н I №1 ИЮ 2-я 2 О г; р о < \с 1" Н —1 п- >ск.) нь очеред 2 о с > о < - со : Н —1 ь Энер э с ? < "і с Н Г ГОЦ :> о с :> о ^ н г 1 М г ентр 5 С > <; 1 1 г
Рис. 1. Графики электрических нагрузок по типичным дням сезонов
Управление социально-экономическими системами
еШ"
3000 4000 3000 2000 1000 о
жш февр норі Ніф ыан июнь нншь ни- сшг окг ном .иек
^■Учебныекорпуса 1-я очередь Знергоцентр
----2-я о'щіедь Знср гоцснтр Учебные корпуса: песпекшва
Рис. 2. Годовой график теплопотребления университета
никами. В 2013 г. планируется ввод в эксплуатацию второй очереди генерирующих установок -еще 33 млн руб. инвестиций.
Перспективные расчеты экономической эффективности работы собственной электростанции проведены с использованием известных методик [2] с учетом графиков электрической и тепловой загрузки оборудования, перспективного роста энерго-и теплопотребления при условии проведения энергосберегающих мероприятий, динамики цен на газ, электро- и теплоэнергию, согласно прогнозам МинЭкономРазвития, а также графиков ремонтов генерирующего оборудования. Результаты расчетов показали, что электроэнергия собственного производства дешевле покупной в среднем на 60 %, теп-лоэнергия дешевле покупной - на 30 %.
Норма прибыли проекта составила 49 %, дисконтированный срок окупаемости инвестиций -3,6 лет.
Построен финансовый профиль проекта (рис. 3), который отражает динамику денежных потоков: отрицательный - инвестиции первоначальные, ввод второй очереди установок, капитальные ремонты. Положительные денежные потоки - экономия затрат университета по оплате энергоресурсов (от 20 миллионов в 2011 и 2012 году) - нарастают по мере удорожания тепла и электроэнергии на рынке.
Проведен анализ чувствительности проекта к основным рискам внешней среды - ценам на газ, электро- и теплоэнергию. Наибольшую чувствительность результаты проекта имеют к цене на электроэнергию на рынке, ее снижение приводит к ухудшению экономических показателей проекта. Наименьшая чувствительность к цене на газ.
Эти результаты позволяют признать создание энергоцентра экономически эффективным.
С 2011 года энергоцентр ЮУрГУ начал работу в параллельном режиме с внешними электро- и теплосетями. Нами проведены расчеты фактиче-
ской эффективности работы станции с марта по сентябрь.
Энергоцентр принес экономический эффект в сумме, составивший за рассматриваемый период около 9 млн рублей.
В структуре затрат энергоцентра, приведенной на рис. 4, основными статьями являются топливо и амортизация, постоянные затраты составляют значительную часть - от 56 % при наибольшей за период загрузке оборудования до 68 % при наименьшей за период загрузке оборудования, что объясняется высокой капиталоемкостью энергетического производства и согласуется с плановыми расчетами. Ясно, что увеличение производства энергетических продуктов позволяет уменьшить размер постоянных затрат в их удельной себестоимости.
Размер фактического экономического эффекта, получаемого за счет разницы между стоимостью собственной электроэнергии и тепла и рыночными ценами на них, несколько ниже плановых показателей. Причиной отклонений фактических значений от плановых является более низкая фактическая загрузка оборудования как по выработке электроэнергии, так и по теплоэнергии, а также преобладание в рассматриваемом периоде месяцев вне отопительного сезона. В перспективных расчетах средняя себестоимость электроэнергии запланирована на уровне 1,44 руб./кВт-ч, средняя себестоимость теп-лоэнергии - 869 руб./Гкал.
На рис. 5 показаны значения фактической себестоимости производства тепло- и электроэнергии электростанцией в сравнении с рыночными ценами и тарифами.
Рыночные цены на электроэнергию устанавливаются энергосбытом по итогам работы энергетического рынка, тарифы на теплоэнергию регулируются государством и фиксированы в течение определенного периода.
Значения себестоимости тепло- и электроэнергии напрямую зависят от объема их производ-
юаааааш -------------------------------------------------------------
1=1 Инвестиции I IТЬ ктый денежный поток
—*— Нар а стаю Щ1 й Д1кконп ф о ванный денежный поток пр оекта
Рис. 3. Финансовый профиль проекта
9° о
лО
10 о 4° о
і Затраты на топливо
і Зарплата
і Взносы на соц. страх.
440о ■ Амор п нация
■ Налог на имущество
■ Техобслуживание
■ Общехо'зяйственн ые расходы
32%
38%
ства, технологически определяемого коэффициентом загрузки оборудования, поскольку значительный размер постоянных затрат распределяется на количество единиц продукции. Поэтому в летние месяцы, когда потребность в электроэнергии и тепле минимальна, наблюдаются наиболее высокие значения себестоимости.
Более наглядно зависимость экономического эффекта работы собственной электростанции от загрузки оборудования представлена на рис. 6.
Максимальный экономический эффект получен в марте при загрузке оборудования более 85 %, в апреле он несколько снижается из-за уменьшения
рыночных цен на электроэнергию, в дальнейшем его динамика обусловлена снижением потребностей университета в электроэнергии и тепле и, как следствие, снижением загрузки оборудования.
Очевидно, что основным направлением повышения эффективности деятельности Энергоцентра является увеличение загрузки оборудования, а следовательно, и объема производства электро- и теплоэнергии.
В связи с этим актуальными становятся вопросы организации работы Энергоцентра на розничном рынке электроэнергии и тепла, когда элек-
Управление социально-экономическими системами
тростанция обеспечивает все потребности университета в электроэнергии и тепле, а при их снижении (или отсутствии) продает излишки близлежащим потребителям. Тем самым будет достигнута равномерная максимальная загрузка оборудования, позволяющая обеспечить его наиболее экономичный режим работы, а также будет получен дополнительный эффект в виде выручки от продажи излишков электро- и теплоэнергии.
Таким образом, проведенный анализ позволяет
сформулировать следующие особенности внедрения мини-электростанций в непромышленном секторе, в частности в образовательных учреждениях.
1. Предпосылками децентрализации энергоснабжения являются:
- невозможность обеспечения растущих потребностей в энергоресурсах путем дополнительного подключения к центральным электро- и теплосетям или высокая стоимость подключения, сопоставимая с инвестициями в мини-электростанцию;
4 000
3 500
3 000
ч 2 500
Ї 2 000
1 500
1 000
500
3511
/4,0 Йк Ч?}
3,87 3,7 к/
3,52 3.54 3,66
2,62 1 575 1 679 у 1 786
1 2824 иД 1220 1220
1220 \У1 1 1,75 837/ 1220 1220 1,84 1,97 1220 у
5.00
4.50
4.00
3.50 ¡[ са ас
«і
3.00 >
2.50
2.00
1.50
фев.11 мар.11 апр.11 май.11 июн.11 июл.11 аег.11 сен.11
-Себестоимость 1 Гнал теплоэнергии X Тариф на 1 Гкал теплоэнергии -Себестоимость 1 Кет-ч эл.энергии А Рыночная цена 1 КВт-ч эл.энергии
Рис. 5. Анализ себестоимости и цен на тепло- и электроэнергию
Рис. 6. Зависимость экономического эффекта от загрузки оборудования
- неопределенность цен на тепло- и электроэнергию, вероятность их значительного роста в связи с реформированием энергетического рынка и высоким износом оборудования предприятий Единой энергосистемы и сетей всех уровней;
- возможность использования современных генерирующих установок для получения дешевых электроэнергии и тепла с применением когенера-ционных и тригенерационных технологий, при этом снижаются затраты образовательных учреждений на энергоснабжение.
2. При проектировании и эксплуатации собственных электростанций в образовательных учреждениях необходимо учитывать, что:
- сезонные и суточные колебания в графиках электрических и тепловых нагрузок, характер которых, обусловленный режимом работы учреждения, является резко неоднородным, что порождает неравномерную и неполную загрузку оборудования, увеличение себестоимости энергоресурсов до неприемлемых значений и снижает общий экономический эффект;
- высокая доля постоянных расходов, которые несет учреждение даже при отключении генерирующих установок, вызывает необходимость осуществления производства электроэнергии даже при отсутствии потребности в тепле (без использования когенерации), хотя при этом размер экономического эффекта существенно снижается;
- при параллельной работе собственных энергоисточников с центральными электро- и теплосетями возникает необходимость синхронизации режимов работы оборудования и параметров электроэнергии, недостаточная проработка этих вопросов приводит к отказам дорогостоящего оборудования и появлению дополнительных значительных расходов при невозможности эксплуатации электростанции.
3. Основными направлениями повышения эффективности работы мини-электростанций являются:
- обеспечение максимальной загрузки оборудования, которая влечет увеличение объемов про-
изводства и использование оборудования в наиболее экономичных режимах;
- использование технологий одновременного производства электроэнергии (для освещения и питания силовых установок) и тепла (для отопления и горячего водоснабжения), технологий производства холода (для кондиционирования помещений);
- организация работы на розничном рынке энергоресурсов с продажей излишков тепла и электроэнергии близлежащим потребителям.
При проведении анализа эффективности децентрализации энергоснабжения образовательного учреждения выяснилось также, что существующие традиционные методы оценки учитывают лишь коммерческую сторону проекта и не принимают в рассмотрение прочие, как положительные, так и отрицательные эффекты, касающиеся, например, перспектив долгосрочного развития, оценки энергетической безопасности, специфические риски внешней и внутренней среды. Разработанная же авторами методика индикативного анализа эффективности децентрализации энергоснабжения промышленных предприятий [1, 3] не может быть применена ввиду неадаптированности. Это вызывает необходимость разработки соответствующего методического инструментария.
Литература
1. Баев, И.А. Индикативный анализ энергетической безопасности предприятия /И.А. Баев, Т.Г Каримова // Вестник ЮУрГУ. Серия «Экономика и менеджмент». 2009. - Вып. 9. - № 8(141). - С. 53-58.
2. Беренс, В. Руководство по оценке эффективности инвестиций: пер. с англ. перераб. и до-полн. / В. Беренс, П.М. Хавранек. - М.: Изд-во Ин-тер-эксперт, ИНФРА-М, 2005.
3. Каримова, Т.Г. Эффективность децентрализации энергоснабжения предприятий / Т.Г. Каримова. -Germany: LAP Lambert Academic Publishing GmbH&Co. KG, 2011, 84 с.
Поступила в редакцию 22 декабря 2011 г.
Баев Игорь Александрович. Доктор экономических наук, профессор кафедры экономики и финансов, декан факультета экономики и управления, Южно-Уральский государственный университет (г. Челябинск). Область научных интересов: управление инновационной деятельностью предприятия в условиях транзитивной экономики. Контактный телефон: (8-351) 267-98-17. Е-mail: baev@econom.susu.ac.ru.
Igor Aleksandrovich Baev is Doctor of Science (Economics), professor at the Economics and Finance Department, Dean of the Economics and Management Faculty, South Ural State University, Chelyabinsk. Research interests: management of enterprise economic activity under the conditions of transitive economy. Tel: (8-351) 267-98-17, e-mail: baev@econom.susu.ac.ru.
Каримова Татьяна Григорьевна. Доцент кафедры экономики и финансов, ЮжноУральский государственный университет (г. Челябинск). Область научных интересов - экономика, энергообеспечение, энергоэффективности и энергетическая безопасность промышленных предприятий. Контактный телефон: (8-351) 267-92-81. Е-mail: t_g_karimova@mail.ru.
Tatyana Grigorievna Karimova is an associate professor at the Economics and Finance Department, South Ural State University, Chelyabinsk. Research interests: economics, power supply, power efficiency and power safety of industrial enterprises. Tel: (8-351) 267-92-81, e-mail: baev@econom.susu.ac.ru
