CC BY
35
УДК 621.311.005.031 (571.17)
ТЕХНОЦЕНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К АНАЛИЗУ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
TECHNOCENOSIS APPROACH ТО THE ANALYSIS OF POWER CONSUMPTION IN THE KEMEROVO REGION
Паскарь Иван Николаевич,
старший преподаватель, e-mail: [email protected]
Paskar Ivan N., Senior lecturer Лебедев Геннадий Михайлович, доктор техн. наук, доцент, e-mail: [email protected] Lebedev Gennady М., Dr. Sc., Associate Professor Захаров Сергей Александрович, кандидат техн. наук, доцент, e-mail: [email protected] Zakharov Sergey А., С. Sc., Associate Professor
Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 650000, Россия, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28
T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, 28 street Vesennyaya, Kemerovo, 650000, Russian Federation
Аннотация. В статье приведен анализ электропотребления Кемеровской области. Выделены основные потребители электроэнергии. При помощи техноценоза проведен анализ структуры потребления региона. На основе проведенного исследования сделаны выводы о потреблении, полученные результаты будут являться основой для дальнейших исследований.
Abstract. The analysis of power consumption in the Kemerovo region is presented in the article. The main consumers of the electric power are identified. By means of a technocenosis the analysis of structure of consumption of the region is carried out. On the basis of the conducted research, the conclusions are drawn on consumption; the obtained results will form the basis for further researches.
Ключевые слова: Кузбасс, энергосистема, электропотребление, техноценоз, ранговое распределение.
Keywords: Kuzbass, power supply system, power consumption, technocenosis, rank distribution.
Кемеровская область относится к наиболее индустриальным регионам Сибирского федерального округа. Базовыми отраслями промышленности являются металлургия и угольная промышленность. Также развиты химическая и машиностроительная промышленности и энергетика. На долю Кузбасса приходится 56% добычи каменных углей Российской Федерации, а по коксующимся углям - 100%. Помимо этого, производится 13% чугуна и стали, 23% сортового стального проката, более 10% химических волокон и нитей, 100% скребковых конвейеров [1].
На долю угольной промышленности приходится более 30% промышленного производства Кемеровской области. Важными центрами угольной промышленности являются города: Ленинск-Кузнецкий, Березовский, Белово, Кемерово, Новокузнецк, Прокопьевск, Киселевск, Междуре-ченск. Шахты и разрезы в основном распложены в центральной части региона: от города Березовский на севере до города Осинники на юге.
В последние годы благодаря усилиям администрации Кемеровской области и вкладу всех секторов экономики региона удалось добиться снижения энергоемкости валового регионального продукта (ВРП) на 30 %, что является достаточно высоким показателем. Динамика ВРП Кузбасса за период с 2006 по 2014 год представлена в табл. 1 [2].
В динамике виден кризис в 2009 год, который затронул не только нашу страну, но и весь мир, вследствие этого произошло резкое падение ВРП региона. Последствия этого кризиса ощущаются до сих пор, экономика так и не смогла снова выйти на предшествующие темпы роста (рис. 1).
Несмотря на все трудности, в Кемеровской области есть немалые возможности для уменьшения удельного расхода топлива и энергии практически во всех секторах экономики. Около трети потребляемых энергоресурсов можно сэкономить за счет структурных мероприятий и технического
перевооружения предприятий и организаций области.
За счет реализации комплексной региональной целевой программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности экономики Кемеровской области" на 2010 - 2012 годы и на перспективу до 2020 года» удалось оставить потребление электроэнергии практически на одном уровне за последние 8 лет (табл. 2) [3].
Анализ динамики годового потребления электроэнергии показал его рост до 2008 года. После чего произошло резкое снижение на 30 млрд кВтч, и уже только в 2012 году появилась положительная динамика, потребление вышло на докризисный период (рис. 2).
Достижение целевых показателей повышения энергетической эффективности и энергосбережения, которые указаны в программе, определяется реализацией эффективного использования электрической энергии. За последние 10 лет в экономике региона происходят положительные изменения. К этому процессу подключены, как государственные органы, так и другие организации, поскольку все заинтересованы уменьшить издержки и затраты в своей работе [5].
Изменение потребления электрической энергии по отдельным отраслям идет не однозначно (табл.3). С одной стороны ведущими потребителями являются предприятия, специализирующиеся на добыче полезных ископаемых, обрабатывающие производства, производство и распределение электроэнергии, газа и воды. На них приходится около 70% всей электроэнергии. Оставшиеся 30% распределились между остальными группами потребителей, где выделяются - население, транспорт и связь, сельское хозяйство и строительство. Около 5% уходит на потери в электросетях, что является очень высоким показателем, но и здесь отмечена положительная динамика. В последние годы потери остаются на оном уровне, однако следует находить способы борьбы с этой проблемой.
В данной работе мы опираемся на техноцено-логический подход, разработанный профессором МЭИ Борисом Ивановичем Кудриным. В основу указанного подхода легло представление статистических данных в виде рангового распределения по параметрам потребления электрической энергии.
Наименования показателя Годы
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
ВРП Кемеровской области, млрд. руб. 342,2 444,3 575,9 512,4 625,9 751,1 718,3 668,3 695
Индекс физического объема ВРП в % к предыдущему году 115,8 129,8 129,6 88,9 122,1 120 95,6 95,8 104
Таблица 1. Динамика ВРП Кемеровской области
20
-1-1-1-1-1-1-1-1— Годы
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Рис. 1. Индекс физического объема ВРП в % к предыдущему году Figure 1. The index of physical volume of GRP in % to the previous year
Таблица 2. Динамика потребления электроэнергии Кемеровской области
Наименование показателя Годы
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Электропотребление, млрд. кВт-ч 335 354,9 361,1 362,6 330,2 339,7 339,8 380,5 360,9 358,9
390
Ft
« <D
Н-1 р
<ь |=!
ю
<L> &
О
С
Годы
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Рис. 2 Динамика годового потребления электроэнергии Кемеровской области Figure 2 Dynamics of annual consumption of power of the Kemerovo region
Таблица 3 Потребление электроэнергии по отраслям, в млн. кВт ч
Годы Добыча полезных ископаемых, обрабатывающие производства, производство и распределение электроэнергии, газа и воды Сельское хозяйство Строительство Транспорт и связь Другие виды экономической деятельности Население Потери в электросетях
2005 24436,9 379,5 48,2 1552 3122,2 2239,8 1730,6
2006 25438,5 267,8 91,4 1677,9 3524,3 2554,6 1935,4
2007 25599,3 322,3 212,4 1727,2 2619,3 2728,2 2906,1
2008 25501,6 329,5 186,1 2231 2431 2739,4 2847,5
2009 23693,3 325,3 202,8 2181,8 1414,9 2745,4 2457
2010 25091,3 255 205,9 1796,4 1941,8 3086,4 1595,2
2011 25369,9 226,9 203 1840,7 1947 3018,8 1376,5
2012 28907,1 228,2 197,9 1875,1 1983,4 3047,7 1816
2013 27097,9 209,7 193,6 1904,5 1793 3104,2 1796,6
2014 26479,1 221,6 200,6 2035 2058,4 3111,1 1786,1
Электропотребление отдельных предприятий просматривается не отдельно, а соотносится с другими потребителями, систематизированными иерархически. Выявление тенденции потребления электроэнергии всех отраслей региона, анализ параметров ранговых распределений дает основу оптимизации управления потребления электрической энергии, а также возможность прогнозировать дальнейшее развитие электроэнергетического комплекса Кузбасса и оценить его устойчивость [6, 7].
Методика анализа структуры рангового распределения заключается в следующем:
- в техноценозе (электропотребление региона) выделяются элементы (отрасли - особи) и исследуемый параметр - годовое электропотребление.
- отрасли ранжируются в порядке убывания величины электропотребления. Первый ранг присваивается предприятию с максимальным параметром [7].
Статистические данные анализируем за период 2005-2014 гг.
Ранговое Н-распределение описывается математическим выражением
IV
*(')=-?. (1) ги
где г - ранг объекта, 1¥\ - величина электропотребления наиболее крупного объекта, (3 - характеристический показатель, определяющий степень
крутизны кривой гиперболического Н-распределения.
Характеристический показатель для всех выборок находится в пределах (3 = 2,52-3,3 (рис. 3).
Динамика характеристического показателя (3 позволяет сделать вывод о ценологическом характере исследуемой совокупности потребителей электроэнергии. Кроме того, если откинуть р за 2005 год, в котором еще не начался строительный бум, когда затраты на строительство за пару лет увеличились почти в 4 раза и держатся на этом уровне до сих пор, то можно увидеть устойчивую
структуру распределения электрохозяйства в целом по региону и этап стабильной работы техно-ценоза.
Сравним ранговые распределения за 2007, 2009, 2011 и 2013 гг. (рис.4-7).
Ранговые распределения для приведенных годов, описывающие соотношение в техноценозе «крупное-мелкое», в графическом виде представляющие собой ряд, где по оси абсцисс откладывают ранг объекта, по оси ординат - величину параметра.
Figure 4. Ranking distribution of the industries of the Kemerovo region on electricity consumption for the year
Рис. 4. Ранговое распределение отраслей Кемеровской области по электропотреблению за 2007 год Figure 4. Ranking distribution of the industries of the Kemerovo region on electricity consumption for the year
2007
Рис. 3. Динамика характеристического показателя Р Figure 3. Dynamics of the characteristic index P
Рисунок 5. Ранговое распределение отраслей Кемеровской области по электропотреблению за 2009 год Figure 5. Ranking distribution of the industries of the Kemerovo region on electricity consumption in 2009
Figure 6. Ranking distribution of the industries of the Kemerovo region on electricity consumption for 2011
/ \
ж о ♦ « Л
<и У Я 1" н \ 0Q \ « \
<Ц Ч <Т) « X \ ч \ § \
N X о ё я \ я \ и \ Он \ U \ л \
Он - о С (Т) \
- •
4_У
Рисунок 7. Ранговое распределение отраслей Кемеровской области по электропотреблению за 2013 год Figure 7. Ranking distribution of the industries of the Kemerovo region on electricity consumption in 2013
Таблица 4 Крупнейшие потребители электроэнергии в Кемеровской области [4]
№ ранга Наименование предприятия Потребления электрической энергии, млн. кВт.ч
1 ОАО «РУСАЯ Новокузнецк» 3577
2 ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» 2933
3 ОАО «Кузнецкие Ферросплавы» 2467
4 ОАО «РЖД» 1152
5 КО АО «Азот» 977
6 ОАО УК «Кузбассразрезуголь» 921
7 ОСП «Юргинский ферросплавный завод» 765
8 ОАО «СУЭК-Кузбасс» 633
9 ОАО «Евразруда» 440
10 ОАО ОУК «Южкузбассуголь» (ш. Алардин-ская,Ерунаковская-8, Есаульская, Осинниковская, Усковская) 398
11 ООО «Топкинский цемент» 357
12 ЗАО «Распадская угольная компания» 315
13 ООО ПО «Химпром» 189
14 ОАО «Кокс» 126
Рис.8. Ранговое распределение предприятий по электропотреблению Кемеровской области за 2013 год Figure 8. Ranking distribution of the enterprises of power consumption in the Kemerovo oblast in 2013
Первый ранг, бесспорно, принадлежит с огромным отрывом добывающей отрасли. За ней вторым рангом расположились потребители населения. Структура техноценоза не меняется, практически не происходит резких снижений электропотребления в электроэнергетике. Лидирующими по электропотреблению являются четыре отрасли: добыча полезных ископаемых и промышленность, потребление электричества населением, транспорт и связь, другие виды экономической деятельно-
сти, также, к сожалению, потери в электросетях.
На рис. 8 представлен результат ранжирования по электропотреблению предприятий Кемеровской области, потребление которых в год более 100 млн кВт-ч (табл. 4). Ноеву касту в структуре данного техноценоза составляют добывающая отрасль и промышленность.
Чтобы осуществить анализ динамики процессов в техноценозе, необходимо перейти к структурно-топологической динамике. Ранговая проек-
Рис.9. Структурно-топологическая динамика рангового распределения по электропотреблению в ранговой проекции координат Figure 9. Structural-topological dynamics of rank distribution the power consumption in the rank of the projection coordinates
ция системы координат отражает динамические свойства объекта, которые формируются под влиянием на этот объект динамики техноценоза в целом (рис. 9).
Значительные изменения потребления в течение 10 лет наблюдается в секторе транспорта и связи, других видах экономической деятельности, а также в потерях электроэнергии в электросетях.
Уменьшение ранга потерь обусловлено модернизацией в электроэнергетике. Идет обновление материально-технической базы по производству, передаче и распределению электроэнергии. Вводятся в строй новые подстанции, а также голые провода линий электропередач (ЛЭП) заменяют на самонесущие изолированные провода (СИП). Также видим увеличение ранга отрасли «транспорт и связь». Это следует из того, что уровень жизни в нашей стране безостановочно повышается. За последние 10 лет практически у каждого гражданина Российской Федерации, помимо стационарного домашнего телефона, есть мобильный телефон, почти в каждый дом или квартиру проведен интернет. Также следует отметить обновление парка электрического транспорта. В крупных городах не осталось старых советских трамваев и троллейбусов, парк данного общественного транспорта заменен более чем на половину, причем отечественной продукцией.
При техноценологическом подходе к анализу электропотребления сглаживается влияние кризисных пиков, что позволяет производить анализ, а затем прогноз экономического развития региона, отраслей более точно.
Безусловно, смотря на динамику потребления электрической энергии по Кемеровской области и индекс физического объема ВРП, можно увидеть, что кризис 2009 года оставил последствия, которые ощущаются и сейчас. Стоит также учитывать и сложившуюся геополитическую ситуацию и сегодня, когда страна находится в жестких тисках санкций западных стран и это ощущается все сильней. Но в отечественной энергетике и экономике есть достаточный материальный и, особенно, человеческий ресурс, чтобы выстоять, диверсифицировать экономику и тем самым снова вернутся к впечатляющим темпам роста промышленности и экономики Кузбасса и России.
Вводы.
1. Результаты данного исследования могут быть использованы администрацией Кемеровской области для аналитики и прогнозирования развития энергопотребления региона и его промышленности.
2. Практически все отрасли уменьшили или оставили на том же уровне электропотребление, а самое главное, смогли сократить потери в электросетях за последние 6 лет.
3. Применение техноценологического подхода дает инструмент, с помощью которого можно исследовать структуру и динамику электропотребления отраслей Кемеровской области в нескольких направлениях: временной период, уровень электропотребления и интенсивность электропотребления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Проект «Энергетической стратегии России на период до 2035 года». - Министерство энергетики Российской Федерации, Москва, 2014. - 263 с. - Режим доступа: http://www.minenergo.gov.ru/upload/iblock/621/62 Id81föfb5al 1919f912bfafb3248d6.pdf.
2. Сайт Территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Кемеровской области (дата обращения 26.10.2015). Режим доступа: http://kemerovostat.gks.ru.
3. Региональная целевая программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности экономики Кемеровской области на 2010-2012 годы и на перспективу до 2020 года».
4. Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» № 261-ФЗ от 23.11.2009 г.
5. Сайт Администрации Кемеровской области. Режим доступа: http://www.ako.ru.
6. Федерова, C.B. Применение техноценологического подхода к анализу электропотребления и энергосбережения предприятий Свердловской области / C.B. Федерова, А.П. Третьяков // Вестник Южно-Уральского государственного университета. - 2012. -№ 16. - С. 92-97.
7. Кудрин, Б.И. Введение в технетику / Б.И. Кудрин. - 2-е изд. - Томск: Изд-во ТГУ, 1993. - 552 с.
REFERENCES
1. Proekt «Energeticheskoj strategii Rossii na period do 2035 goda». - Ministerstvo energetiki Rossijskoj Federacii, Moskva, 2014. - 263 s.
http://www.minenergo.gov.ru/upload/iblock/621 /621 d81 fOfbSal 1919f912bfafb3248d6.pdf.
2. Sajt Territorialnogo Organa Federalnoj slujbi gosudarstvennoj statistiki po Kemerovskoj oblasti (data obrschenija 26.10.2015) http://kemerovostat.gks.ru.
3. Regionalnaya celevaya programma «Energosberegenie i povishenie energeticheskoy effektivnosti ekonomiki Kemerovskoj oblasti na 2010-2012 godi I na perspektivu do 2020 goda».
4. Federalnij zakon «Ob energosberegenii I о povishenii energeticheskoj effektivnosti i о vnesenii iz-menenij v otdelnie zakonodatelnie akti Rossijskoj Federacii» 261-FZ ot 23.11.2009 g.
5. Sait Administracii Kemerovskoj oblasti. http://www.ako.ru.
6. Federova, S.V. Priminenie tehnocenologicheskogo podhoda k analizu elektropotreblenija I energosbere-genija predpriatij Sverdlovskoj oblasti / S.V Federova, A.P. Tretjzkov // Vestnik Jujno-Uralskogo universiteta. -2012.-№16.-S. 92-97.
7. Kudrin, B.I. Vvedenie v tehnetiku / B.I. Kudrin. - 2-е izd. - Tomsk: Izd-vo TGU, 1993. - 552 c.
Поступило в редакцию 19.01.2017 Received 19.01.2017
