CC BY
0УДК 338.1
doi:10.52210/2224669X_2023_1_42
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВОЛАТИЛЬНОСТИ СПРОСА НА ПРИРОДНЫЙ ГАЗ В РОССИИ
А.П. Дзюба
Аннотация. Одним из перспективных направлений повышения энергетической эффективности экономики РФ является внедрение технологии управления спросом на потребление природного газа, внедрение которого в настоящий момент находится на этапе научных исследований. Одним из важнейших направлений исследований в области управления спросом на потребление природного газа является анализ характеристик и особенностей графиков спроса на потребление природного газа на различных уровнях управления, в том числе на уровне регионов страны. Статья посвящена исследованию особенностей волатильности спроса на природный газ на уровне субъектов РФ, в различной временной дискретности изменения спроса, а также с учетом различных струкгурных групп потребителей природного газа. В материалах представлены графические данные графика годового посуточного спроса на потребление газа в России, графики посуточного спроса на потребление природного газа отдельными категориями потребителей России, доля экспорта газа добываемого в России за период 1992-2015 гг., страны в которые производится экспорт природного газа из России и объемы экспорта за 2016 г., графики объемов экспорта газа из России за период 2011-2018 гг. в поквартальной разбивке, графики долей использования газа электрогенерацией в странах мира, импортирующих российский газ, в 2016 г., Спрос на потребление газа в странах мира, импортирующих российский газ, в 2016 г. в поквариальной разбивке, графики спроса на потребление природного газа в странах мира, импортирующих российский газ, в 2016 г. в помесячной разбивке, графики посуточного спроса на потребление газа в некоторых регионах России, графики годовой продолжительности потребления газа в некторых регионах России за 2017 г., графики посуточных показателей общего спроса на потребление газа и спроса на газ электрическими станциями и пр. В статье проводится исследование факторов на неравномерность спроса на природыный газ в рамках календарного года, факторов, оказывающих влияние на неравномерность спроса на потребление газа в рамках недельных периодов, а также факторов, влияющих на различие неравномерности спроса на потребление природного газа в регионах России. Выявленные особенности и факторы следует учитывать при разработке индивидуальных региональных программ управления спросом на потребление природного газа в масштабах Единой и региональных системах газоснабжения России.
Ключевые слова: ТЭК, ТЭР, графики энергопотребления, упарвление спросом на природный газ, волатильность спроса на природный газ, повышение энергетической эффективности, региональное энергопотребление.
REGIONAL FEATURES OF NATURAL GAS DEMAND VOLATILITY IN RUSSIA
A.P. Dziuba
Abstract. One promising area for improving the energy efficiency of the economy of the Russian Federation is the introduction of demand management technology for natural gas consumption, the implementation of which is currently at the stage of scientific research. One of the most important areas of research in the field of demand management for natural gas consumption is the analysis of the characteristics and features of demand curves for natural gas consumption at various levels of management, including at the level of the country's regions. The article is devoted to the study of the characteristics of the volatility of natural gas demand for natural gas at the level of the constituent entities of the Russian Federation, in various time discreteness of demand changes, and also taking into account various structural groups of natural gas consumers. The materials present graphic data of the schedule of annual daily demand for gas consumption in Russia, schedules of daily demand for natural gas consumption by certain categories of consumers in Russia, the share of gas exports produced in Russia for the period 1992-2015, countries to which natural gas is exported from Russia and export volumes for 2016, graphs of gas export volumes from Russia for the period 2011-2018. quarterly breakdown, charts of shares of gas use by power generation in countries of the world importing Russian gas in 2016, demand for gas consumption in countries of the world importing Russian gas in 2016 quarterly breakdown, charts of demand for natural gas consumption in countries of the world importing Russian gas in 2016 monthly breakdown, graphs of daily demand for gas consumption in some regions of Russia, graphs of the annual duration of gas consumption in some regions of Russia for 2017, graphs of daily indicators of total demand for gas consumption and demand for gas by power plants, etc. The article conducts a study factors affecting the uneven demand for natural gas within a calendar year, factors affecting the uneven demand for gas consumption within weekly periods, as well as factors affecting the difference in the uneven demand for natural gas consumption in the regions of Russia. The identified features and factors should be taken into account when developing individual regional programs for managing the demand for natural gas consumption on the scale of the Unified and regional gas supply systems of Russia.
Keywords: fuel and energy complex, fuel and energy resources, energy consumption schedules, natural gas demand management, natural gas demand volatility, energy efficiency improvement, regional energy consumption.
Одним из ключевых направлений повышения энергетической эффективности экономики России является управление спросом на потребление электрической энергии и природного газа. Управление спросом на потребление природного газа является новацией для России,
и не имеет широкой перспективы применения в странах мира [3; 4]. Именно РФ потребляется значительное количество природного газа на нужды как электроэнергетики, вырабатывающей не только электрическую энергию, но и тепловую энергию. Также природный газ широко применяется в отраслях промышелнности, в том числе - в черной и цветной металлургии, цементной промышелнности, химической промышленности, машиностроении и пр. При этом внедрение управления спросом на потребление природного газа в России находится на уровне научных исследований [15]. Важнейшим этапом в процессе исследований является изучение параметров волатильности графиков спроса на природный газ на различных уровнях упавления [5].
Различия параметров потребления природного газа проявляются в индивидуальном характере конфигурации волатильности графиков спроса, который проявляется в рамках различных периодах исследования.
Волатильность спроса на потребление природного газа в регионах России, в отличие от индивидуальных графиков потребителей природного газа связано с рядом следующих особенностей:
- график спроса на природный газ отдельных регионов формируется одновременно всеми потребителями, действующими в рамках региональной системы газнсоабжения, что обусловливает малую зависимость параметров регионального электропотребления от индивидуального влияния отдельных потребителей [16];
- болшое количетво схожих групп потребииелей, действующих в рамках региональной системы газоснабжения, формирует однородные парамеры структуры спроса на электропотребление [17];
- резкие изменения почасовых суточных графиков нагрузки региональных систем газоснабжения в большинстве случаев вызваны факторами, определяющими схожее изменение поведения большинства потребителей, действующих в рамках энергосистемы [18];
- характеристики суточных почасовых интервалов нагрузки потребления природного газа региональной энергосистемы являются цикличными и характеризуются повторяемостью в рамках идентичных периодов [11].
Спрос на потребление природного газа в регионах России характеризуется высокой волатильностью, которая прежде всего проявляется в сезонных и недельных изменениях. На рисунке 1 пред-
1800
ЯН В ФЕЕ МАРТ АПР МАЙ ИЮН ИЮЛ АВГ СЕН ОКТ НОЯ ДЕК
Рисунок 1. Годовой посуточный спрос на потребление природного газа в России за 2017 г. [7; 14]
ставлена диаграмма годового посуточного спроса природного газа в России с разбивкой по категориям потребителей, формирующих основную долю спроса. Как следует из диаграммы, сезонная вариация спроса на газ является очень высокой. За исследуемый 2017 г. величина летнего минимума спроса на потребление газа в России составила 541 млн куб.м за сутки, при этом величина зимнего суточного максимума составила 1 801 млн куб.м, что в 3,3 раза превышает уровень летнего минимума, и следовательно, определяет требуемые резервы газовой инфраструктуры России, которые в периоды спада нагрузок остаются невостребованными, что в конечном счете приводит к завышению затрат на газоснабжение потребителей.
Также анализ годовой диаграммы посуточного спроса позволяет выявить не только сузонную неравномерность, но и неравномерность, проявляющуюся в недельных периодах. На рисунке 2 представлены диаграммы посуточных объемов спроса на потребление газа отдельными категориями потребителей России за период с 29 июля 2017 г. по 30 июля 2017 г. Как следует из представленных диаграмм, на уровне Единой системы газоснабжения (ЕСГ) России спрос на потребление газа характеризуется неравномерностью в рамках календарной недели, которая выражается в росте потребления газа в рабочие дни, с последующи спадом потребления в дни выходные, с последующими циклическими повторениями. Выявленная недельная неравномерность спроса на газ также оказывает влияение на увеличение затрат на поставку газоснабжения, что в конечном счете отражается на увеличении конечной стоимости поставок газа всем потребителям ЕСГ России. Категориями потребителей, которые вносят наибольший вклад в недельную неравномерность спроса на газ на уровне ЕСГ России, являются электроэнегретика, металлургическая промышленность, машиностроительный сектор, а также прочие потребители.
Таким образом, наиболее значимыми факторами, оказывающими влияние на неравномерность спроса на природыный газ в рамках календарного года, являются:
- графики и режимы выработки электроэнергии на электростанциях;
- графики и режимы работы ТЭЦ в теплофикационном режиме [1];
- структура покрытия элктрической и тепловой нагрузки раз-
Рисунок 2. Посуточный спрос на потребление природного газа отдельными категориями потребителей России за период с 29 июля 2017 г. по 30 июля 2017 г. [7; 13]
личными типами электростанций (газовые, угольные, ГЭС, АЭС и пр.) [8];
- графики и режимы работы газовых котельных, обеспечивающих теплоснабжение районов и отдельных промышленых предприятий [6];
- сезонность работы промышленных предприятий, потребляющих природный газ на технологические нужды [2];
- изменение продолжительности светового дня;
- сезонное изменние температуры воздуха;
- режимы использования природного газа населением [9].
Среди факторов, оказывающих влияние на неравномерность
спроса на потребление газа в рамках недельных периодов, можно
выделить:
- графики и режимы выработки электроэнергии электростанциями;
- структура покрытия элктрической и тепловой нагрузки различными типами электростанций (газовые, угольные, ГЭС, АЭС и пр.);
- производственные программы промышленных предприятий использующих природный газ на технологические нужды;
- собенности технологических процессов промышленных предприятий основаннях на потреблении природного газа [19];
- изменение климатических параметров (темпратура воздуха, осадки и пр.) [23].
Рисунок 3. Доля экспорта природного газа, добываемого в России за период 1992-2015 гг. [12]
Выявленную неравнометность спроса на потребление газа в рамках ЕСГ России еще в большей степени усложняет высокая доля экспорта газа, выполняемого из России в системы газоснабжения сопредельных стран, основными из которых являются страны СНГ и Европы. На рисунке 3 представлены доли экспорта газа от общего производства газа в России за период с 1992 г. по 2015 г., из которой следует, что Россия отпускает на экспорт вс среднем 29 % от объема производства газа. По данным IEA, в 2016 г. Россия экспортировала газ в 31 страну мира, перечень стран и объемы экспорта газа из России в каждую страну представлены на рисунке 4. Как селедует из представленного пепечная стран, география поставок российского газа является существенно широкой, и с развитием проектов по строительству газопроводов, количество стран и объемы газа, который производится на экспорт, будут только увеличиваться.
В открытых статистических источниках отсутствуют данные о помесячных объемах экспорта газа в каждую страну мира, при этом анализ поквартальных данных общего экспорта газа на врешний
Рисунок 4. Страны в которые производится экспорт природного газа из России и объемы экспорта за 2016 г. [20]
□ Страны СНГ П Страны дальнего зарубежья
Рисунок 5. Объемы экспорта природного газа из России за период 2011-2018 гг. в поквартальной разбивке [13]
рынок, представленный на рсиунке 5, позволяет сделать вывод о неравномерных характеристиках объемов общего экспорта газа, которые также характеризуются увеличением экспорта в зимний период с последующим снижением экспорта в период летний. Также, учитывая высокую долю потребления газа на электрогенерацией в странах мира, импортирующих российский газ, в 2016 г., представленных на рсиунке 6, а также показателях общего помесячного спроса на потребление газа странами, импортирующими российский газ, представленных на рисунке 7, отпуск экспортируемого газа Россией также характеризуется высокой неравномерностью, которая проявляется в годовых и недельных периодах.
Выявленная неравномерность экспортных поставок газа еще в большей степени увеличивает затраты на обеспечение процессов производства, передачи и распределения природного газа в России, что существенным образом оказывает влияние на увеличение тарифов на поставку газа всем потребителям, что подчеркивает высокую
Рисунок 6. Доля использования природного газа электрогенерацией в странах мира, импортирующих российский газ, в 2016 г. [21]
актуальность задачи управления спросом на потребление природного газа в рамках Единой системы газоснабжения России. А учитывая участие стран-испортеров газа в формировании неравномерности спроса на российский газ, механизмы управления спросом таже должны распространяться на страны-испортеры.
Учитывая различие как общих объемов потребления газа в регионах России, так и разнообразия характеристик региональной структуры потребителей газа, параметры неравномерности спроса на потребление газа в регионах России также отличаются. На рисунке 8 представлены графики посуточного спроса на потребление газа в некоторых регионах России за 2017 г. Как видно из графиков, структура внутригодового спроса регионов существенно различается как по форме изменения сезонного спроса, так и по степени вола-тильности спроса между летними и зимними периодами. Различия параметров посуточного српоса на потребление газа за календарный год подчеркивается в результате анализа графиков годовой продолжительности потребления газа в регионах России за 2017 г., примеры которых представлены на рисунке 9.
1ШЗШШ1
Рисунок 7. Спрос на потребление газа в странах мира, импортирующих российский газ, в 2016 г. в помесячной разбивке [22; 24]
Рисунок 8. Графики посуточного спроса на потребление природного газа в некоторых регионах России за 2017 г. [7; 13]
«»владимирская область
«"•Кемеровская область
-Тамбовская область
«Смоленская область
ш Ф» шр зкр. Ы* 1МЖ МОЙ. МГ Я*. V
^Ростовская область
ИМЯ. Ш. «И. ОСТ. ИМ. А
«Кировская область
««владимирская область
•Архангельская область
«новгородская область
Рисунок 9. Графики годовой продолжительности потребления природного газа в некторых регионах России за 2017 г. [7; 13]
Наиболее значимыми факторами, влияющими на различие неравномерности спроса на потребление газа в регионах России, являются:
- доля газовой генерации в структере общей выработки электроэнергии в рамках каждого региона;
- доля покрытия отопительной нагрузки источниками теплоснабжения, использующими природный газ;
- различие состава и отраслевой структуры потребителей природного газа в регионах;
- особенности режимов и графиков технологических процессов региональных промышленных потребителей, использующих природный газ;
- различие климатических характеристик каждого региона;
- различие уровня газификации населения, субъектов среднего бизнеса и промышленных предприятий в регионах.
Влияние электрогенерации на потребление газа в регионах России является различным и зависит от типа электростанций, которые производят элкетроэнергию для региональных потребителей, которые могут вырабатывать электроэнергию не только при момощи газа, но и на основе использования угля, атомной либо гидроэнергии.
На рисунке 10 на примере посуточного годового потребления газа в Пермском крае за 2017 г. представлен пример роли электрогенерации в формировании неравномерности спроса на потребление газа в рамках региона. Региональный график потребления газа Пермского края характеризуется высокой выолатильностью, которая проявляется как в годовом, так и в недельных периодах.
Электростанции потребляют порядка 57 % от общего спроса на газ в регионе, и как следует из характера изменения диаграмм, опрееляют основные характеристики как годовой, так и недельной неравномерности регионального спроса на газ. Оставшийся объем газа, потребляемый в Пермском крае помимо электростанций, расходуется агрохимической промышленностью, нефтехимической промышленностью, а также прочими потребителями, характеристика графика потребления газа которых является более равномерной по сравнению со спросом электростанций. Таким образом, при выравнивании спроса на потребление электроэнергии в Пермском крае, неравномерность характеристик српоса на потребление газа также будет изменяться, что позволит получить комплексный эффект от управления спросом.
ЯКВ ФЕ8Р МАРТ АПР МАЙ ИЮН И ЮЛ АВГ СЕ И ОКТ НОЯ ДЕК
Рисунок 10. График посуточного спроса на потребление природного газа в Пермском крае и электростанциями Пермского края за 2017 г. [7; 13]
При этом, роль влияния электростанций на неравномерность регионального потребления газа не является равной для регионов России. На рисунке 11 представлены графики посуточных показателей общего спроса на потребление газа и суммарного спроса на газ электрическими станциями некоторых регионов России за 2017 г. Как следует из графиков, несмотря на общую неравномерность спроса на потребление газа в регионах, спрос на газ со стороны электростанций может существенно отличаться. Для примера, если для г. Москвы и Приморского края основная доля потребляемого регионального газа расходуется электростанциями, то в Псковской области, Республике Коми электростанции потребляют не более 50 % газа, используемого в регионе. Таким образом, выявленная особенность нераномерности влияния электрогенерации на общий
Рисунок 11. Графики посуточных показателей общего спроса на потребление природного газа и спроса на газ электрическими станциями [7; 13]
региональный спрос на потребление газа, должна также учитываться в процессе комплексного управлнеия спросом на электроэнергию и природный газ на уровне России.
Выявленное сходство форм графиков изменения спроса на потребление электроэнергии и природного газа в регионах, общность факторов влияющих на неравномерность спроса на потребление электроэнергии и природрного газа, существенное влияние характера потребления электроэнеги на спрос на потребление природного газа подчеркивают важность и необходимость реализации комплексного управления спросом в масштабах экономики России.
Для реализации комплексного управления спросом на потребление электроэнергии и природного газа в рамках регионов России требуется выполнить их группировку по характеристикам относительной и абсолютной волатильности спроса, а также по степени взаимного влияния регионального спроса на потребление газа с региональным спросом на потребление электроэнергии. Результатом группировки регионов должно являться выявление региональных групп по схожим характеристикам параметров спроса, для каждой из которых следует применять адаптированные методы комплексного управления спросом.
В качестве заключительных выводов к проведенному исследованию отметим следующее:
1. Волатильность спроса на потребление природного газа в регионах России, в отличие от индивидуальных графиков потребителей природного газа, связано с рядом особенностей, таких как график спроса на природный газ отдельных регионов, который формируется одновременно всеми потребителями, действующими в рамках региональной системы газнсоабжения; болшое количетво схожих групп потребииелей, действующих в рамках региональной системы газоснабжения, формирует однородные парамеры структуры спроса на электропотребление и пр.
2. Наиболее значимыми факторами, оказывающими влияние на неравномерность спроса на газ в рамках календарного года, выделены: графики и режимы выработки электроэнергии на электростанциях, графики и режимы работы ТЭЦ в теплофикационном режиме, структура покрытия элктрической и тепловой нагрузки различными типами электростанций (газовые,
угольные, ГЭС, АЭС и пр.), графики и режимы работы газовых котельных, обеспечивающих теплоснабжение районов и отдельных промышленых предприятий и т.п.
3. Среди факторов, оказывающих влияние на неравномерность спроса на потребление газа в рамках недельных периодов, выделены: графики и режимы выработки электроэнергии электростанциями, структура покрытия элктрической и тепловой нагрузки различными типами электростанций, производственные программы промышленных предприятий, использующих природный газ на технологические нужды, особенности технологических процессов промышленных предприятий, основанных на потреблении природного газа, и т.п.
4. Среди наиболее значимых факторов, влияющих на различие неравномерности спроса на потребление газа в регионах России, выделены: доля газовой генерации в структере общей выработки электроэнергии в рамках каждого региона, доля покрытия отопительной нагрузки источниками теплоснабжения, использующими природный газ, различие состава и отраслевой структуры потребителей природного газа в регионах, особенности режимов и графиков технологических процессов региональных промышленных потребителей, использующих природный газ.
5. Графики посуточных показателей общего спроса на потребление природного газа и спроса на газ электрическими станциями выявляют, что есть регионы, в которых потребление природного газа на электрогенерацию занимает до 80 %объема спроса, и наоборот, спрос на природный газ со стороны региональной электроэнергетики является не столь значительным. Все выявленные особенности и факторы следует учитывать при разработке индивидуальных региональных программ управления спросом на потребление природного газа в масштабах Единой и региональных систем газоснабжения России.
Библиографический список
1. Албул В.П. Объемы высвобождения, структура потребления и перспективная потребность народного хозяйства в природном газе: макроэкономический аспект. М., 2007.
2. ДзюбаА.П., Семиколенов А.В. Управление активными энергетическими комплексами промышленных предприятий в условиях рынка электроэнергии (мощности) России. Челябинск, 2022.
3. Дзюба А.П. Повышение эффективности реализации программы эне-гросбережения в России // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Экономика и управление. 2021. № 1 (53).
4. Дзюба А.П. Теория и методология управления спросом на энергоресурсы в промышленности: монография. Челябинск, 2020.
5. Дзюба А.П. Управление спросом на энергоресурсы в глобальном экономическом пространстве. Челябинск, 2021.
6. Дзюба А.П. Эффективность реализации программ энергосбережения и повышения энергетической эффективности в странах мира за 20102019 годы // Управление устойчивым развитием. 2021. № 1 (32).
7. Материалы официального Интернет-сайта ПАО «Газпром». URL: www. gazprom.ru (дата обращения: 23.01.2023).
8. Перспективы развития мировой энергетики с учетом влияния технологического прогресса / под ред. В.А. Кулагина. М., 2020.
9. Позиции природного газа в энергобалансе. Бюллетень Аналитического центра при Правительстве РФ. 2015. № 28. URL: http://ac.gov.ru/files/ publication (дата обращения: 21.01.2023).
10. Прогноз развития энергетики мира и России 2019 / под ред. А.А. Макарова, Т. А. Митровой, В.А. Кулагина. М., 2019.
11. Промышленное производство в России. 2021: статистический сборник / Росстат. М., 2021.
12. Регионы России. Основные характеристики субъектов Российской Федерации. 2021: статистический сборник / Росстат. М., 2021.
13. Статистические материалы официального Интернет-сайта ЕМИСС (Единая межведомственная информационно-статистическая система). URL: https://www.fedstat.ru (дата обращения: 21.01.2023).
14. Статистические материалы официального Интернет-сайта Федеральная служба государственной статистики (Росстат). URL: https://rosstat.gov. ru (дата обращения: 21.01.2023).
15. Телегина Е.А., Студеникина Л.А., Сорокин В.П. Мировая энергетика в структуре мировой экономики. М., 2015.
16. Abahussain М. Optimal scheduling of a natural gas processing facility with Price-based Demand Response // 2013 IEEE Power & Energy society general meeting. 2013. 21-25 July.
17. Aktunc E. A. Managing natural gas demand for free consumers under uncertainty and limited storage capacity // Journal of natural gas science and engineering. 2020. Vol. 79. July. Р. 1-16.
18. Dababneh F. Integrated electricity and natural gas demand response for manufacturers in the smart grid // IEEE Transactions on smart grid. 2019. Vol. 10. July. Р. 4164-4174.
19. Dzyuba A. Differentiation of territories and regions according to the practicality degree of implementation of demand management for natural
gas consumption mechanisms / The 34-th International business information management association conference (IBIMA). 2019. 13-14 November. Р. 2543-2558.
20. Energy statistics yearbook 2021 / United Nations. 2021. URL: https:// www.un-ilibrary.org/content/books/9789210012850 (дата обращения: 23.01.2023).
21. Key world energy statistics 2021 / Statistics report of International energy agency. 2022. URL: https://www.iea.org/ (дата обращения: 23.01.2023).
22. OECD Library / Electronic statistics. URL: https://www.oecd-ilibrary.org/ energy/data/ (дата обращения: 23.01.2023).
23. Radetzki M. World demand for natural gas: history and prospects // The Energy Journal. 1994. Vol. 15: Special issue on the changing world petroleum market. Р. 219-236.
24. World energy statistics // Statistics report of International energy agency. 2022. URL: https://www.iea.org/ (дата обращения: 23.01.2023).
А.П. Дзюба
доктор экономических наук
старший научный сотрудник кафедры «Экономика и финансы»
Высшей школы экономики и управления
Южно-Уральский государственный университет (НИУ), г. Челябинск
Е-mail: dzyuba-a@yandex.ru
