CC BY
57ISSN 2311-8725 (Online) ISSN 2073-039X (Print)
Экономическое развитие
ТЕПЛОВЫЕ ОТХОДЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ РОССИЙСКОЙ ЭКОНОМИКИ: ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЙ И ОТРАСЛЕВОЙ АСПЕКТЫ
Александр Даниилович СОКОЛОВ^, Светлана Юрьевна МУЗЫЧУКЬ, Роман Игоревич МУЗЫЧУКс
а доктор технических наук, заведующий лабораторией топливно-энергетического комплекса Сибири и Дальнего Востока, Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения РАН, Иркутск, Российская Федерация sokolov@isem.irk.ru
ь кандидат экономических наук, ведущий научный сотрудник,
Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения РАН, Иркутск, Российская Федерация muz@isem.irk.ru
с ведущий инженер, Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения РАН,
Иркутск, Российская Федерация
rmuz@isem.irk.ru
• Ответственный автор
История статьи:
Принята 25.02.2016 Одобрена 04.03.2016
УДК 332.142.4:143:053, 338.45:465, 620.9: 571 JEL: 013, 053, Р28, Q43
Ключевые слова: тепловые вторичные энергоресурсы, утилизация, энергосбережение, топливно-энергетический баланс
Аннотация
Предмет. Повышение энергоэффективности российской экономики - один из главных приоритетов ее дальнейшего развития. В статье показано влияние процессов энергосбережения на рост энергоэффективности экономики Российской Федерации в условиях экономического кризиса.
Цели. В производственных процессах страны образуется большое количество тепловых отходов, или тепловых вторичных энергоресурсов, их более полное использование может дать существенный экономический эффект. Отраслевая специализация восточных регионов Российской Федерации (Сибири и Дальнего Востока) ориентирована на высокоэнергоемкие производства, производящие большое количество тепловых вторичных энергоресурсов, поэтому рост энергоэффективности этих регионов имеет особую актуальность. Анализ образования и использования тепловых отходов в экономике Российской Федерации и ее восточных регионов - основная задача исследования.
Методология. Использован авторский методический подход, основанный на методах системного анализа и планирования топливно-энергетического баланса.
Результаты. Анализ показал, что наиболее значимыми видами экономической деятельности по образованию тепловых вторичных энергоресурсов в Российской Федерации являются обрабатывающие производства и газопроводный транспорт, но использование этих ресурсов на транспорте крайне неэффективно. Лидером по полезному использованию тепловой энергии, полученной из тепловых отходов, в стране являются обрабатывающие производства (химическое, металлургическое и производство нефтепродуктов). Эти виды экономической деятельности распространены в восточных регионах, вследствие чего их доля в производстве тепловых вторичных энергоресурсов существенна, но в полезном использовании этих энергоресурсов - не столь велика.
Выводы. Приведен список мероприятий для снижения тепловых потерь и более полного использования тепловых вторичных энергоресурсов в восточных регионах. Реализация этих мероприятий позволит существенно улучшить показатели энергоэффективности как восточных регионов, так и Российской Федерации в целом за счет более рационального использования топливно-энергетических ресурсов.
© Издательский дом ФИНАНСЫ и КРЕДИТ, 2016
Введение
Проблема повышения энергоэффективности российской экономики не теряет своей актуальности на протяжении длительного времени. Энергоемкость валового внутреннего продукта в Российской Федерации в 2,5-3,5 раза превышает показатели США и европейских стран1.
1 Энергоемкость производства ВРП в странах мира. URL: http://www.protown.ru/information/hide/7947.html
По данным Министерства энергетики Российской Федерации, до 35% топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в стране ежегодно теряется, что приводит к снижению темпов экономического развития и ухудшению конкурентоспособности российской экспортной продукции на мировых рынках.
Ряд отечественных товаров в значительной степени уступает зарубежным аналогам, что связано с их более высокой энергоемкостью и, следовательно, большей стоимостью, поэтому
реализация таких товаров на мировых, а иногда и на внутренних рынках существенно затрудняется.
Кроме того, вступление Российской Федерации во Всемирную торговую организацию приводит к увеличению объема зарубежной продукции на российском рынке и вытеснению ею более дорогих отечественных аналогов. Это должно быть стимулом для повышения конкурентоспособности российской продукции на внутренних и зарубежных рынках за счет роста качества, снижения ее энергоемкости и стоимости.
На экономику Российской Федерации оказывают влияние и политические события. Так, на фоне продолжающегося мирового экономического кризиса, усугубляющегося из-за антироссийских санкций, возникает необходимость скорейшего импортозамещения, которое должно базироваться на новейших, прогрессивных технологиях.
Использование новых технологий существенно усилит процессы энерго- и ресурсосбережения в российской экономике, позволит повысить конкурентоспособность отечественных товаров на внутренних и внешних рынках за счет снижения топливной составляющей в себестоимости выпускаемой продукции.
Во многих директивных документах, принятых Правительством Российской Федерации, отмечено, что рост энергоэффективности экономики признан одним из важнейших приоритетов государственной политики. Руководством страны поставлена задача снижения уровня энергоемкости ВВП Российской Федерации к 2020 г. не менее чем на 40% по сравнению с современным уровнем2.
Это может быть достигнуто за счет применения инновационных решений в топливно-энергетическом комплексе, более широкого внедрения энергосберегающих технологий и оборудования, комплексного использования топливно-энергетических ресурсов, снижения их потерь. Это в значительной степени относится и к тепловой энергии.
В Российской Федерации ежегодно разными энергоисточниками централизованно
вырабатывается 1 300-1 400 млн Гкал тепловой энергии, на ее производство затрачивается до 200
3
млн т условного топлива , что составляет около 40% топливно-энергетических ресурсов страны.
2 О некоторых мерах по повышению энергетической
и экологической эффективности российской экономики: Указ Президента Российской Федерации от 04.06.2008 № 889.
При этом потери тепловой энергии только в магистральных теплосетях (без
распределительных) достигают до 100 млн Гкал ежегодно (7-8% от производства).
Кроме того, в процессе промышленного производства образуется большое количество тепловых вторичных энергоресурсов, более полное использование которых позволит достигнуть существенной экономии топлива и улучшить экологию.
В статье дан анализ образования и использования тепловых отходов, или тепловых вторичных энергоресурсов (ТВЭР) в различных сферах экономической деятельности, их распределения по территории Российской Федерации (с выделением восточных регионов). Дана оценка влияния роста потребления ТВЭР на процессы энергосбережения, снижения потерь и изменения показателей энергоэффективности восточных регионов.
Интерес исследователей к восточным регионам обусловлен тем, что они изначально являются высокоэнергоемкими в силу климатических особенностей и своей отраслевой специализации, и задача повышения энергоэффективности экономики здесь становится все более актуальной.
Методология исследований энергетической эффективности на основе топливно-энергетических балансов
В Институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук на протяжении многих лет проводятся исследования, связанные с изучением проблем энергопотребления и энергосбережения в Российской Федерации и ее восточных регионах (Сибири и Дальнего Востока)
[1-3].
Методический аппарат исследований включает:
• методические подходы, системы моделей и базы данных для анализа и прогнозирования энергопотребления;
• разработку прогнозов, концепций и альтернативных сценариев развития ТЭК Российской Федерации (укрупненно), Сибири и Дальнего Востока (детально);
3 В Российской Федерации за единицу условного топлива принята теплотворная способность 1 кг каменного угля, равная 29,3 Мдж, или 7 000 ккал.
• методы оценки энергоэффективности экономики страны и регионов на основе топливно-энергетических балансов;
• методы оценки влияния развития ТЭК на окружающую среду;
• методы оценки потенциала энергосбережения в отраслях хозяйственного комплекса и формирования на их основе политики (механизмов) для реализации этого потенциала.
Результаты данного исследования базируются на следующих методах: балансовых, индикативных, экономико-математического моделирования развития ТЭК и системного анализа.
Авторами с учетом достижений российских и мировых ученых в этой области [4-16] предложен методический подход и программно-вычислительный комплекс для разработки отчетных и прогнозных топливно-энергетических балансов восточных регионов России [17, 18], где большое внимание уделяется анализу современного состояния ТЭК и отчетного топливно-энергетического баланса, который позволяет на качественно более высоком уровне выполнить прогнозирование развития ТЭК и сформировать рациональные балансы с учетом полезного использования ТВЭР.
Данные топливно-энергетических балансов используются и для системной оценки ключевых параметров макроэкономического развития -уровней энергетической ообеспеченности и энергоэффективности экономики (энерго-, электро-, теплоемкость ВРП и др.). Анализ этих показателей, рассчитанных за определенный период времени, позволяет выявить тенденции энергоэффективности регионов, а также определить возможные ресурсы
энергосбережения.
Разработанный инструментарий позволяет оперативно оценить эффективность использования топливно-энергетических ресурсов, для этого рассчитываются коэффициенты их полезного использования.
Сравнение полученных для восточных регионов показателей с аналогами для России в целом и развитых стран мира позволяют выявить возможные резервы энергосбережения, в том числе за счет более полного использования образующихся в производственных процессах ТВЭР.
Данное исследование направлено на изучение влияния использования ТВЭР на экономику Российской Федерации и ее регионов.
Производство и использование тепловых вторичных энергоресурсов в экономике Российской Федерации: отраслевой аспект
В государственной статистике Российской Федерации ТВЭР определяются как физическое тепло отходящих газов технологических агрегатов, физическое тепло основной, побочной, промежуточной продукции и отходов основного производства, тепло рабочих теплосистем принудительного охлаждения технологических агрегатов и установок. К тепловым вторичным энергоресурсам относится также теплоэнергия (пар и горячая вода), попутно полученная
4
в технологических и энергетических установках .
Тепловые вторичные энергоресурсы - самый распространенный вид энергетических отходов. Экологический словарь определяет их как неиспользованную часть тепловой энергии, выделяемую в окружающую среду в результате производственных процессов. В районах концентрации таких производств происходит повышение температуры5, или так называемое тепловое загрязнение окружающей среды.
Основные источники теплового загрязнения в Российской Федерации - это выбросы в атмосферу нагретых отработанных газов и воздуха, сброс в водоемы сточных вод, наибольший вклад в которые вносит топливно-энергетический комплекс - до 70%.
Основная доля тепловых сбросов приходится на системы конденсации отработавшего пара турбин тепловых и атомных электростанций. Кроме того, при тепловом загрязнении окружающей среды от тепловых электростанций и котельных, работающих на органическом топливе, происходит выброс вредных веществ в атмосферу (золы, окислов серы, азота и др.), что вызывает необходимость применения специальных природоохранных мероприятий и технических устройств, а это в свою очередь увеличивает тарифы на энергоносители.
4 Об утверждении указаний по заполнению форм федерального статистического наблюдения 11-ТЭР «Сведения об использовании топлива, теплоэнергии и электроэнергии на производство отдельных видов продукции, работ (услуг): приказ Федеральной службы государственной статистики
от 20.07.2009 № 146.
5 Тепловые отходы. URL: http://b-energy.ru/ecology-slovar/125-teplovye-othody-termosfera.html
Однако произведенные ТВЭР могут успешно использоваться для обеспечения потребителей тепловой и электрической энергией, что позволит снизить расход первичных энергоресурсов - угля, природного газа, возобновляемых источников энергии и повысить показатели энергоэффективности России в целом и ее регионов в отдельности.
Объем ТВЭР, ежегодно образующихся в производственных процессах России, весьма значителен и в среднем за 2005-2014 гг. он составил 285 млн Гкал в год, при этом безвозвратно терялось до 75% тепловых отходов.
Однако наблюдается и положительная тенденция. При снижении общего производства ТВЭР на 23,2% (с 308,1 млн Гкал в 2005 г. до 236,7 млн Гкал в 2014 г.) выработка из них тепловой энергии увеличилась на 6,5% (с 77 млн Гкал до 82 млн Гкал), что свидетельствует об активизации процессов технологического энергосбережения (табл. 1).
Полное использование образующихся в Российской Федерации ТВЭР могло бы обеспечить до 20% потребности страны в тепловой энергии. Основное оборудование для использования ТВЭР - теплоутилизационные установки, системы охлаждения промышленных печей, различного рода теплообменники.
В настоящее время наибольшее распространение получили теплообменники, которые применяются в технологических процессах
нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической промышленности, в отраслях топливно-энергетического комплекса и др.
Из ТВЭР в соответствующих теплоутилизаторах могут вырабатываться энергоносители (водяной пар, горячая или охлажденная вода). При этом технологически только часть энергии из общего выхода ТВЭР может быть использована. Теоретически максимально возможную выработку тепловой энергии из вторичных энергоресурсов можно получить при оснащении большинства производственных процессов соответствующими установками утилизации.
В 2014 г. производство ТВЭР в Российской Федерации составило 236,7 млн Гкал (табл. 2). Потенциально возможное производство тепловой энергии из ТВЭР в 1,9 раза меньше их общей выработки, фактическое же производство тепла ниже в 2,9 раза.
Полезное потребление тепла из ТВЭР в 2014 г. составило 80,5 млн Гкал. Таким образом, потеряно 156,2 млн Гкал. Однако даже при таких значительных потерях экономия составила 13,3 млн т условного топлива, что в денежном выражении оценивается примерно в 80 млрд руб.
Доля полезного потребления тепла, произведенного из ТВЭР, в 2014 г. составила 6% потребности в этом энергоносителе. Экономия замещаемого топлива достигла 7% от расхода топлива на производство тепловой энергии,
Наиболее важными видами экономической деятельности по образованию ТВЭР в Российской Федерации являются: обрабатывающие производства - 56,6%, транспорт и связь - 36,9% (рис. 1, 2).
Лидером по образованию ТВЭР
в обрабатывающей промышленности Российской Федерации являются металлургическое производство (19,8%), производство нефтепродуктов (18,2%), а также химическое производство (16,4%).
Обрабатывающие производства занимают первое место в стране по объему выработки тепловой энергии из ТВЭР на действующих утилизирующих установках, в 2014 г. их доля достигла 90%. Суммарный потенциал этих видов экономической деятельности в производстве тепла из ТВЭР составляет около 22 млн Гкал.
Анализ показал, что такой значимый по образованию ТВЭР вид экономической деятельности, как транспорт и связь (в частности, транспортировка по трубопроводам), полезно использует их лишь на 3,6% (отношение потребленной тепловой энергии ко всем произведенным здесь ТВЭР), при этом существует множество научных изобретений и патентов, позволяющих повысить этот показатель6.
Практическое использование изобретений позволило бы существенно экономить затрачиваемые на транспортировку газа энергоресурсы, поскольку протяженность магистральных газопроводов и отводов Единой системы газоснабжения Российской Федерации
6 Шпилевой В.А., Каменских И.А. Способ энергосбережения энергоресурсов магистральных газопроводов на компрессорных станциях (патент РФ № 2171420). URL: http://www.freepatent.ru/patents/2171420; Рудаков Д.Е. Энергетическая установка для компрессорной станции магистрального газопровода (патент на изобретение RUS 2256118 23.12.2002).
URL: http://www.findpatent.ru/patent/225/2256118.html и др.
составляет 170,7 тыс. км (ими можно обогнуть нашу планету четыре раза), мощность компрессорных станций - 46,1 тыс. МВт7.
Рост производства тепла из ТВЭР только на газопроводном транспорте до теоретически возможного в настоящих условиях уровня в 21,6 млн Гкал (без учета инноваций) позволил бы увеличить фактическую выработку в стране на 22,6% - до 100,5 млн Гкал вместо достигнутых в 2014 г. 82 млн Гкал и сэкономить при этом 3,5 млн т топливно-энергетических ресурсов (более 20 млрд руб.).
Имеется ряд научных разработок и инновационных предложений [18-23], изучение и внедрение которых в производственные процессы - совместная задача ученых и практиков.
Необходимо создание таких условий, которые смогут сделать внедрение инновационных предложений экономически эффективными. Сюда можно отнести организационно-экономические механизмы, используемые как на стадии проектирования, так и создания и эксплуатации предприятий (ориентироваться на реальных, потенциальных потребителей утилизируемого тепла, в том числе и внешних, использовать прогрессивное малоотходное и безотходное технологическое оборудование, применять опыт научных достижений в этой области, строгий учет энергоносителей и др.).
В обрабатывающих производствах страны полезно используется 54,1% произведенных ТВЭР, однако и здесь имеются резервы - максимально возможный уровень составляет 71,5%.
В этой сфере абсолютный лидер по полезному использованию произведенных ТВЭР -химическое производство (83,8%), за ним следуют нефтепереработка (62,8%) и металлургия (26,2%). Значительная часть этих производств расположена в азиатской части Российской Федерации (в восточных регионах).
Производство и использование тепловых вторичных энергоресурсов в экономике Российской Федерации: территориальный аспект
Образование и использование ТВЭР в Российской Федерации территориально очень дифференцированы. В 2014 г. наибольшее их количество произведено в Уральском федеральном
7 Транспортировка. Единая система газоснабжения России. URL: http://www.gazprom.ru/about/production/transportation/
округе - 38,9% от общероссийского показателя, наименьшее - в Северо-Кавказском федеральном округе - 0,7% (табл. 3).
Лидером по утилизации ТВЭР на действующих установках в России является Приволжский федеральный округ, где традиционно развиты нефтеперерабатывающие, химические
и металлургические производства. Здесь действующими теплоутилизационными источниками в 2014 г. выработано 29,6 млн Гкал (36,1% от общероссийского показателя). Также Приволжский федеральный округ первенствует по фактическому использованию, произведенных из ТВЭР теплоносителей (36,7% от общероссийского показателя) и по экономии замещаемого топлива (36,5%).
По производству тепла на теплоутилизационных установках на второе место в 2014 г. вышел Центральный федеральный округ (14,2% от общероссийского показателя) с развитой металлургией, где образуются большие объемы ТВЭР.
Третье место в стране по производству тепла на теплоутилизационных установках в сумме занимают восточные регионы России - Сибирский и Дальневосточный федеральные округа (13,2%), где значительно развиты нефтеперерабатывающие, химические и металлургические производства, но которые меньше оснащены
теплоутилизационными источниками по сравнению с Приволжским и Центральным федеральными округами.
В последние годы увеличивается влияние восточных регионов Российской Федерации на экономику страны. Здесь растут объемы промышленного производства, в частности энергоресурсов (особенно углеводородов), увеличивающие ВВП страны.
Через восточные регионы устанавливаются тесные экономические и энергетические связи России со странами Северо-Восточной Азии и в первую очередь с Китаем, влияние которого в мире заметно усиливается. Из восточных регионов России в страны Северо-Восточной Азии будет поставляться природный газ, для чего создается газотранспортная система «Сила Сибири», следовательно, производство ТВЭР в этом виде экономической деятельности может увеличиться в 2-2,5 раза.
Снижение потерь тепловой энергии путем ее утилизации и полезного использования окажет
положительное влияние на повышение энергоэффективности восточных регионов Российской Федерации.
В настоящее время восточные регионы являются весьма энергоемкими, так, удельный расход топливно-энергетических ресурсов на
производство ВРП здесь в 1,5-2 раза выше, чем в среднем по Российской Федерации.
Такую ситуацию нельзя признать удовлетворительной даже с учетом холодного климата и особенностей промышленной специализации этих регионов. В этих условиях задача определения потенциала энергосбережения и разработка мероприятий по экономии энергоресурсов для регионов Сибири и Дальнего Востока является весьма актуальной.
Оценка потерь тепловой энергии при ее производстве транспортировке и потреблении в восточных регионах Российской Федерации
Оценка потенциала утилизации и повторного использования ТВЭР восточных регионов Российской Федерации проводилась на основе отчетных топливно-энергетических балансов, которые позволили определить объемы поступления топлива на преобразование в тепловую энергию, объемы ее конечного потребления и оценить количество тепловой энергии, которое теряется в различных секторах экономики при преобразовании органического топлива и транспортировки.
Восточные регионы Российской Федерации имеют значительный потенциал по выработке тепловой энергии из ТВЭР, который составляет более 11 млн Гкал в год. В 2014 г. здесь образовано 31,1 млн Гкал ТВЭР, теоретически же максимально возможное (при современных технических условиях) производство тепла с их использованием может достичь
19,8 млн Гкал, однако фактически действующими утилизаторами вырабатывается на 45% меньше тепловой энергии. При потреблении произведенной из ТВЭР тепловой энергии теряется еще 0,7 млн Гкал.
Таким образом, из всех ТВЭР, образованных в восточных регионах Российской Федерации в 2014 г., полезно использовано лишь 32,8%, а большую часть - 67,2% (20,9 млн Гкал, или 3 млн т условного топлива) составили тепловые потери.
Общие потери тепловой энергии в восточных регионах Российской Федерации в 2014 г. составили 48,5 млн т условного топлива (рис. 2). Наибольшие потери в восточных регионах образуются при производстве тепловой и электрической энергии на тепловых электростанциях - 28,4 млн т условного топлива. Потери тепловой энергии в системах теплоснабжения восточных регионов составили 17,4 млн т условного топлива, в том числе:
• у конечных потребителей - 10,2 млн т условного топлива;
• в котельных - 3,8 млн т условного топлива;
• в магистральных теплосетях - 3,4 млн т условного топлива.
Существующие российские формы государственной статистики не позволяют точно оценить потери тепловой энергии непосредственно у конечных потребителей, поэтому делаются экспертные оценки, исходящие из технических характеристик оборудования, нормативов потребления тепловой энергии при производстве продукции, отоплении
промышленных и жилых зданий, горячем водоснабжении.
Потери тепловой энергии в промышленных печах и установках составили 2,7 млн т условного топлива, из которых 1,5 млн т (55,6%) использовано теплоутилизационными
установками.
В 2014 г. экономия замещаемого топлива за счет утилизации и полезного использования ТВЭР в восточных регионах составила 1,7 млн т условного топлива (около 3% от расхода топлива на выработку тепловой энергии). При максимальном (теоретически возможном) производстве тепла из ТВЭР ежегодная экономия могла бы достигнуть 3,5 млн т условного топлива (около 6%).
Таким образом, только за счет увеличения использования произведенной из ТВЭР тепловой энергии (до теоретически возможного уровня) в восточных регионах Российской Федерации можно достигнуть ежегодного снижения энергоемкости ВРП на 1,2-1,3%.
Экспертная оценка показала, что инновационные мероприятия по утилизации ТВЭР позволят снизить энергоемкость ВРП восточных регионов еще на 1,4-1,5% ежегодно.
Эффективность энергосбережения в восточных районах Российской Федерации, основанного на внедрении и распространении технологий утилизации и повторного использования возвратного тепла, может достигать до 20-25 млрд руб. ежегодно (в ценах 2014 г.).
Рост производства тепловой энергии из ТВЭР в восточных регионах Российской Федерации до теоретически максимально возможного уровня позволил бы увеличить фактическую выработку по стране на 11% - до 87,4 млн Гкал вместо достигнутых в 2014 г. 78,6 млн Гкал. Тогда доля восточных регионов может возрасти с 13,2 до 22,5%.
Выводы
Восточные регионы в настоящее время вносят не столь значительный вклад в производство и полезное использование ТВЭР в стране, какой могли при максимальном оснащении производственных процессов необходимыми теплоутилизационными установками, поэтому одними из важных направлений снижения тепловых отходов являются следующие:
• практическое использование потенциальных возможностей утилизации тепла в газопроводном транспорте (с учетом мировых научных достижений и изобретений);
• максимально возможное и экономически эффективное использование в промышленном производстве (особенно в химическом, нефтехимическом и металлургическом производствах, а также на тепловых электростанциях и в котельных) новых, прогрессивных установок утилизации ТВЭР.
Реализация этих направлений позволила бы значительно (на 10-15%) увеличить долю восточных регионов в объеме производства и полезного использования ТВЭР в Р Российской Федерации и сократить тепловые потери.
К основным приоритетным мероприятиям по снижению общих тепловых потерь в восточных регионах Российской Федерации относятся следующие:
• экономически эффективный перевод ряда существующих энергоисточников на газ и создание новых источников на газе (парогазовые установки, газотурбинные установки и др.);
• внедрение инновационных энерго-и ресурсосберегающих технологий;
• вовлечение в топливно-энергетический баланс регионов больших объемов энергии, произведенной на возобновляемых источниках энергии и теплоутилизационных установках;
• экономически обоснованное внедрение теплоиспользующих установок, производственных нагревателей, более полное использование пара котлов-утилизаторов, использование отработанного пара, использование нагретой производственной и сливной бытовой воды, использование тепла прочих вторичных энергоресурсов.
Реализация мероприятий по снижению тепловых потерь, в том числе по утилизации ТВЭР, позволит значительно улучшить показатели
энергоэффективности восточных регионов и России в целом за счет более рационального использования топливно-энергетических ресурсов (коэффициент полезного использования топливно-энергетических ресурсов электростанций может увеличиться на 2-3% в год, котельных и конечного потребления - на 3-4%).
В итоге энергоемкость ВВП Российской Федерации к 2020 г. сможет выйти на декларируемый руководством страны уровень снижения - не менее чем на 40% по сравнению с уровнем 2007 г.
Таблица 1
Динамика производства тепловых вторичных энергоресурсов в Российской Федерации в 2005-2014 гг., млн Гкал
Показатель 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
ТВЭР_308,1 318,7 294 305,5 240,4 288 294,4 274,3 285,8 236,7
Тепловая энергия из ТВЭР 77 81,9 80,9 78 70,7 77 78,7 79,9 78,6 82
Источник: данные Росстата
Таблица 2
Образование и использование тепловых вторичных энергоресурсов в экономике Российской Федерации в 2014 г.
Возможное Фактическое Потребление тепла, млн Гкал Экономия,
Вид деятельности ТВЭР, млн Гкал производство тепла из ТВЭР, производство тепла из ТВЭР, млн т условного
млн Гкал млн Гкал топлива
Добыча полезных ископаемых 7,2 6,3 3,5 3,5 0,5
Обрабатывающие производства, 133,9 95,7 73,8 72,5 12
всего
В том числе:
- производство нефтепродуктов 43 34,1 27 27 4,5
- химическое производство 38,8 34,5 32,5 32,3 5,3
- металлургическое производство Производство и распределение 46,9 3,7 24,9 1,7 12,3 1,5 11,4 1,4 1,9 0,2
электроэнергии, газа и воды
Транспорт и связь 87,3 21,6 3,1 3,1 0,5
Всего по экономике РФ 236,7 126,4 82 80,5 13,3
Источник: данные Росстата
Таблица 3
Образование и использование тепловых вторичных энергоресурсов по федеральным округам России в 2014 г.
Возможное Фактическое Экономия,
Федеральный округ ТВЭР, млн Гкал производство тепла из ТВЭР, млн Гкал производство тепла из ТВЭР, млн Гкал Потребление тепла, млн Гкал млн т условного топлива
Центральный 15,8 12,3 11,6 11,5 1,9
Северо-Западный 21,4 13,6 9,7 9,6 1,6
Южный 11,2 8,9 8,6 8,6 1,4
Северо-Кавказский 1,8 1,8 1,7 1,7 0,3
Приволжский 63,1 39,1 29,6 29,5 4,8
Уральский 92 30,5 9,6 9 1,5
Сибирский 29,1 19,3 10,3 9,7 1,6
Дальневосточный 2 0,5 0,5 0,5 0,1
Источник: данные Росстата
Рисунок 1
Структура тепловых вторичных энергоресурсов в Российской Федерации по видам экономической деятельности в 2014 г., %
Источник: авторская разработка
Рисунок 2
Структура фактического производства тепловой энергии из тепловых вторичных энергоресурсов в Российской Федерации по видам экономической деятельности в 2014 г., %
Источник: авторская разработка Рисунок 3
Схема использования топлива в энергетических установках восточных регионов России в 2014 г., млн т условного топлива
Всего потребление топлива (63,6)
ТЭС (43,8) Котельные (14,1) Промышленные печи и установки (5,6)
Потери (28,4) Производство электроэнергии (11) Производство теплоэнергии (14,4) Производство теплоэнергии (10,3) Потери (3,8) Потребление (3) ТУУ (1,5) Потери (1,2)
Система теплоснабжения -
Потребители (21,3) Потери
Потребление (11,1) Потери (10,2) в магистральных сетях (3,4)
Общие потери тепловой энергии (48,5)
ТЭС Система теплоснабжения - Промышленные печи и установки
28,4 10,2 3,4 3,8 2,7
Примечание: ТУУ - теплоутилизационные установки. Источник: авторская разработка
Список литературы
1. Макаров А.А., Мелентьев Л.А. Методы исследования и оптимизации энергетического хозяйства. Новосибирск: Наука, 1973. 274 с.
2. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике. Элементы теории, направления развития. М.: Наука, 1983. 456 с.
3. Агафонов Г.В., Иванова И.Ю., Лагерев А.В. и др. Методы и модели для разработки региональных энергетических программ / под ред. Б.Г. Санеева. Новосибирск: Наука, 2002. 170 с.
4. Башмаков И.А. Топливно-энергетический баланс как инструмент анализа, прогноза и индикативного планирования развития энергетики // Энергетическая политика. 2007. Вып. 2. С. 16-25.
5. Баранник Б.Г., Калинина Н.В., Абрамов Ю.В., Трибуналов С.Н. Исследование проблем формирования перспективного топливно-энергетического баланса региона (на примере Мурманской области). Апатиты: Кольский научный центр РАН, 2010. 86 с.
6. Любимова Е.В., Суслов Н.И., Мишура А.В. и др. Методология и практика построения и использования региональных топливно-энергетических балансов. Новосибирск: ИЭОПП СО РАН, 2010. 450 с.
7. Лукьянец А.А., Шумский А.А., Ротарь В.Г. Комплексный подход к оцениванию топливно-энергетических балансов региона и муниципальных образований // Альманах современной науки и образования. 2008. № 3. С. 114-116.
8. Мамий И.П. Методологические особенности формирования топливно-энергетических балансов муниципальных образований // Вопросы статистики. 2013. № 12. С. 9-15.
9. Некрасов А.С., СинякЮ.В., Янпольский В.А. Построение и анализ энергетического баланса. Вопросы методологии и методики. М.: Энергоатомиздат. 1974. 178 с.
10. Ратманова И.Д., Кулешов М.А. Формирование сводного топливно-энергетического баланса в рамках региональной информационно-аналитической системы // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2014. № 4. С. 58-63.
11. Романов С.М., Алексеев Г.Ф. Методология формирования и управления топливно-энергетическим балансом региона // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. Т. 1. № 12. С. 143-150.
12. Троицкий А.А. Модернизация экономики и топливно-энергетический баланс // Энергетическая политика. 2011. № 5. С. 19-24.
13. Horace Herring, Steve Sorrel. Energy Efficiency and Sustainable Consumption. Palgrave Macmillan, Hampshire, England, 2009, 272 p.
14. Pehnt M., Paar A., Otter P. und andere. Energiebalance - Optimale Systemlosungen für erneuerbare Energien und Energieeffizienz. Available at: http://www.ifeu.de/energie/pdf/Energiebalance %20Endbericht.pdf.
15. Oikonomou V., Becchis F., Steg L., Russolillo D. Energy Saving and Energy Efficiency Concepts for Policy Making. Energy Policy, 2009, no. 37(11), pp. 4787-4796.
16. Soib Taib, Anwar Al-Mofleh. Tools and Solution for Energy Management. In: Energy Efficiency: The Innovative Ways for Smart Energy, the Future Towards Modern Utilities. INTECH, 2012. Available at: http://urlid.ru/ahw0. doi: 10.5772/48401
17. Соколов А.Д., Музычук С.Ю., Музычук Р.И. Методический подход к оценке показателей энергоэффективности экономики при изменении структуры топливно-энергетического баланса (на примере Байкальского региона) // Пространственная экономика. 2013. № 4. С. 90-106.
18. Музычук С.Ю. Анализ энергоэффективности экономики и проблем топливно-энергетического комплекса Дальневосточного федерального округа на основе топливно-энергетического баланса // Современные технологии управления. 2015. № 9. URL: http://sovman.ru/article/5703/.
19. Молчанова Р.А., Гатауллина А.Р. Оценка потенциала тепловых вторичных энергоресурсов газотранспортной системы // Энергобезопасность и энергосбережение. 2015. № 2. С. 22-26.
20. Паросоченко С.А. Утилизация теплоты выхлопных газов ГПА как метод повышения энергетической и экологической эффективности работы КС // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 2013. № 6. С. 58-62.
21. Попов С.К., Свистунов И.Н., Ипполитов В.А. Энергосбережение при утилизации тепловых отходов промышленных печей на основе конверсии природного газа // Тепловые процессы в технике. 2015. № 2. С. 80-86.
22. Ростунцова И.А., Шевченко Н.Ю. Эффективность использования низкопотенциальной теплоты ТЭС в качестве вторичных энергоресурсов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 9-4. С. 618-621.
23. Таймаров М.А., Ефремов Д.А., Степанова Т.О. Повышение эффективности использования вторичных тепловых энергоресурсов в ОАО «Казаньоргсинтез» // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18. № 22. С. 75-78.
Экономический анализ: Economic Analysis:
теория и практика 6 (2016) 42-54 Theory and Practice
ISSN 2311-8725 (Online) Economic Advancement
ISSN 2073-039X (Print)
WASTE HEAT AND ITS INFLUENCE ON THE ENERGY EFFICIENCY OF THE RUSSIAN ECONOMY: TERRITORIAL AND INDUSTRIAL DIMENSIONS
Aleksandr D. SOKOLOV', Svetlana Yu. MUZYCHUKb, Roman I. MUZYCHUKc
a Melentiev Energy Systems Institute, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Irkutsk, Russian Federation sokolov@isem.irk.ru
b Melentiev Energy Systems Institute, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Irkutsk, Russian Federation muz@isem.irk.ru
c Melentiev Energy Systems Institute, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Irkutsk, Russian Federation rmuz@isem.irk.ru
• Corresponding author
Article history:
Received 25 February 2016 Accepted 4 March 2016
JEL classification: O13, O53, P28, Q43
Keywords: waste heat, treatment, recycling, energy conservation, energy balance
Abstract
Subject The article discusses the influence of energy saving processes on energy efficiency growth of the Russian economy under economic crisis.
Objectives The main objective of the study is to analyze waste heat generation and utilization in the economy of the Russian Federation and its eastern regions.
Methods In the study, we apply our unique methodological approach based on methods of systems analysis and energy balance.
Results The analysis shows that the most significant economic activities generating waste heat or thermal secondary energy resources (TSER) in Russia are manufacturing industries and gas transport, but the actual use of the TSER of gas pipeline transport. However, the use of these resources are inefficient. The leaders of efficient utilization of waste heat are manufacturing industries (chemical, metallurgical, and petroleum product production). They are mainly located in eastern regions of Russia, therefore, their share in TSER production is significant, though it is not so big in efficient utilization.
Conclusions We provide a list of measures to reduce heat losses and utilize TSER in the eastern regions more efficiently. If implemented, these measures will significantly improve the energy efficiency of both the eastern regions and Russia as a whole, due to more rational use of energy resources.
© Publishing house FINANCE and CREDIT, 2016
References
1. Makarov A.A., Melent'ev L.A. Metody issledovaniya i optimizatsii energeticheskogo khozyaistva [Methods to research and improve the energy sector]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1973, 274 p.
2. Melent'ev L.A. Sistemnye issledovaniya v energetike. Elementy teorii, napravleniya razvitiya [System research in the energy sector. Elements of theory, areas of development]. Moscow, Nauka Publ., 1983, 456 p.
3. Agafonov G.V., Ivanova I.Yu., Lagerev A.V. et al. Metody i modeli dlya razrabotki regional'nykh energeticheskikh programm [Methods and models for developing regional energy programs]. Novosibirsk, Nauka Publ., 2002, 170 p.
4. Bashmakov I.A. [Fuel and energy balance as a tool of analysis, forecast and indicative planning of the energy sector development]. Energeticheskayapolitika = Energy Policy, 2007, iss. 2, pp. 16-25. (In Russ.)
5. Barannik B.G., Kalinina N.V., Abramov Yu.V., Tribunalov S.N. Issledovanie problem formirovaniya perspektivnogo toplivno-energeticheskogo balansa regiona (na primere Murmanskoi oblasti) [Researching the problems of creating a perspective fuel and energy balance of the region: evidence from the Murmansk oblast]. Apatity, Kola Science Center of RAS Publ., 2010, 86 p.
6. Lyubimova E.V., Suslov N.I., Mishura A.V. et al. Metodologiya i praktika postroeniya i ispol'zovaniya regional'nykh toplivno-energeticheskikh balansov [Methodology and practice of creating and using regional fuel and energy balances]. Novosibirsk, Institute of Economics and Industrial Engineering of Siberian Branch of RAS Publ., 2010, 450 p.
7. Luk'yanets A.A., Shumskii A.A., Rotar' V.G. [An integrated approach to estimation of fuel and energy balances of the region and municipalities]. Al'manakh sovremennoi nauki i obrazovaniya = Almanac of Modern Science and Education, 2008, no. 3, pp. 114-116. (In Russ.)
8. Mamii I.P. [Methodological features of fuel and energy balance formation of municipalities]. Voprosy Statistiki, 2013, no. 12, pp. 9-15. (In Russ.)
9. Nekrasov A.S., Sinyak Yu.V., Yanpol'skii VA. Postroenie i analiz energeticheskogo balansa. Voprosy metodologii i metodiki [Energy balance: formation and analysis. Methodological issues]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1974, 178 p.
10. Ratmanova I.D., Kuleshov M.A. [Formation of consolidated fuel and energy balance within the regional information and analytical system]. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta = VestnikIGEU, 2014, no. 4, pp. 58-63. (In Russ.)
11. Romanov S.M., Alekseev G.F. [Methodology for building and managing the fuel and energy balance of the region]. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten' (nauchno-tekhnicheskii zhurnal) = Mining Informational and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal), 2010, vol. 1, no. 12, pp. 143-150. (In Russ.)
12. Troitskii A.A. [Modernization of economy and the fuel and energy balance]. Energeticheskaya politika = Energy Policy, 2011, no. 5, pp. 19-24. (In Russ.)
13. Horace Herring, Steve Sorrel. Energy Efficiency and Sustainable Consumption. Palgrave Macmillan, Hampshire, England, 2009, 272 p.
14. Pehnt M., Paar A., Otter P. und andere. Energiebalance - Optimale Systemlösungen für erneuerbare Energien und Energieeffizienz. Available at: http://www.ifeu.de/energie/pdf/Energiebalance %20Endbericht.pdf
15. Oikonomou V., Becchis F., Steg L., Russolillo D. Energy Saving and Energy Efficiency Concepts for Policy Making. Energy Policy, 2009, no. 37(11), pp. 4787-4796.
16. Soib Taib, Anwar Al-Mofleh. Tools and Solution for Energy Management. In: Energy Efficiency: The Innovative Ways for Smart Energy, the Future Towards Modern Utilities. INTECH, 2012. Available at: http://urlid.ru/ahw0. doi: 10.5772/48401
17. Sokolov A.D., Muzychuk S.Yu., Muzychuk R.I. [A methodological approach to assessing the energy efficiency indicators under changes in the structure of fuel and energy balance: evidence from the Baikal region]. Prostranstvennaya ekonomika = Spatial Economics, 2013, no. 4, pp. 90-106. (In Russ.)
18. Muzychuk S.Yu. [Analyzing the energy efficiency of economy and problems of fuel and energy complex of the Far East Federal district on the basis of fuel and energy balance]. Sovremennye tekhnologii upravleniya, 2015, no. 9. (In Russ.) Available at: http://sovman.ru/article/5703/.
19. Molchanova R.A., Gataullina A.R. [Assessment of the potential of thermal secondary energy resources of the gas pipeline system]. Energobezopasnost' i energosberezhenie = Energy Safety and Energy Economy, 2015, no. 2, pp. 22-26. (In Russ.)
20. Parosochenko S.A. [Utilizing the heat of the gas transmittal unit's exhaust gas as a method to increase energy and ecological performance of compressor station]. Vestnik Severo-Kavkazskogo federal'nogo universiteta = Bulletin of North Caucasian Federal University, 2013, no. 6, pp. 58-62. (In Russ.)
21. Popov S.K., Svistunov I.N., Ippolitov V.A. [Energy saving in the utilization of waste heat of industrial furnaces on the basis of natural gas conversion]. Teplovye protsessy v tekhnike = Thermal Processes in Engineering, 2015, no. 2, pp. 80-86. (In Russ.)
22. Rostuntsova I.A., Shevchenko N.Yu. [Efficiency of using the low-potential heat of TPP as waste heat]. Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh i fundamental'nykh issledovanii = International Journal of Applied and Fundamental Research, 2015, no. 9-4, pp. 618-621. (In Russ.)
23. Taimarov M.A., Efremov D.A., Stepanova T.O. [Increasing the efficiency of waste heat in OAO Kazanorgsintez]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta = Herald of Kazan Technological University, 2015, vol. 18, no. 22, pp. 75-78. (In Russ.)
