CC BY
33
© А.И. Соловьёва, А.П. Дзюба УДК: 621.31 +621.311.1
УПРАВЛЕНИЕ ЗАТРАТАМИ НА ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ВОЛАТИЛЬНОСТИ СПРОСА
И.А. Соловьева1, А.П. Дзюба2
dzyuba-a@yandex. ru
1Южно-Уральский государственный университет (Национальный исследовательский университет), г. Челябинск, Россия 2Газэнергосбыт, г. Челябинск, Россия
Резюме. Актуальность представленного исследования обусловлена высокой волатилъностъю спроса на электропотребление на уровне ЕЭС России, приводящей к существенному увеличению затрат на производство, передачу и распределение электроэнергии энергетическим комплексом страны, что отражается в завышении тарифов на электроэнергию для всех субъектов экономики. В современных экономических условиях в России отсутствуют программы и механизмы, направленные на снижение волатильности спроса на электропотребление как в рамках отдельного предприятия, так и на уровне страны в целом. В статье обоснован перечень задач, которые необходимо решить для разработки эффективных механизмов управления спросом на электропотребление как на мезоуровне, так и на уровне страны в целом. Проведен анализ различных временных периодов изменения спроса на электропотребление (годовой, недельный, суточный) на уровне ЕЭС России, с определением периодов, наиболее значимых для целей управления спросом. С использованием предложенных авторами показателей анализа волатильности спроса на электропотребление проведен анализ характеристик спроса на электропотребление на уровне регионов России. Результатом исследования является группировка регионов по уровню волатильности спроса, позволяющая разрабатывать управленческих решений в области управления спросом на электропотребление и повышения энергоэффективности с учетом региональных особенностей.
Ключевые слова: электроэнергетика, электропотребление, управление спросом, энергоэффективность, энергозатраты, мезоуровень.
COST CONTROL OF ELECTRICITY CONSUMPTION IN TERMS OF VOLATILITY OF DEMAND
I.A. Solovieva1, A.P. Dzyuba2
dzyuba-a@yandex. ru
^outh Ural state University (national research University), Chelyabinsk, Russia 2Gazenergosbyt, Chelyabinsk, Russia
Abstract. The relevance of the study due to the high volatility of demand for electricity consumption at the level of the LIES of Russia, leading to a substantial increase in the cost of production, transmission and distribution of electricity and energy complex of the country, which is reflected in high electricity tariffs for all economic entities. In the current economic conditions in Russia, there are no policies and mechanisms to reduce volatility of demand for electricity consumption within individual enterprise s and at the level of the country as a whole. In the article it gives a list of tasks that need to be addressed to develop effective mechanisms for demand-side management of electricity consumption as at the meso-level and at the level of the country as a whole. The analysis of the different time periods of changes in demand of
electricity consumption (annual, weekly, daily) at the level of the LIES of Russia, with the definition of the periods that are most important for the purposes of demand management. Using the proposed indicators volatility analysis the demand for electricity consumption the analysis of the characteristics of the demand for electricity consumption at the level of regions of Russia. The result of this research is grouping of regions by the level of volatility of demand, allowing them to develop managerial solutions in the field of demand management for electricity consumption and energy efficiency from a regional perspective.
Keywords: electricity, electricity consumption, demand side management, energy efficiency, energy consumption, the meso-level.
Одним из базовых элементов экономической системы любой страны мира является топливно-энергетический комплекс, основной составляющей которого является отрасль электроэнергетики. Для России роль электроэнергетического комплекса в процессе социально-экономического развития национальной экономики переоценить сложно. Особенности климатогеографического положения, протяженность территорий, структура экономики России подчеркивает важность отрасли электроэнергетики безопасности функционирования экономики и ее динамичного развития. При этом, в отрасли существует ряд проблем, связанных с постоянным ростом стоимости электроэнергии, последствия которого отражаются на повышении себестоимости продукции и снижении конкурентоспособности отечественных промышленных предприятий.
Основным компонентом стратегии развития всех передовых стран мира на сегодняшний день является реализация политики энергосбережения и повышения энергетической эффективности [1; 2]. Преимуществом энергосбережения является получение импульса для экономического роста за счет снижения издержек без привлечения значительных инвестиционных вложений. Задача повышения энергетической эффективности является особенно актуальной для России, т.к. энергоемкость российского ВВП значительно превышает аналогичные показатели стран-конкурентов и выступает как существенный потенциал для роста. Итоги реализации программы энергосбережения и повышения энергетической эффективности России за период 2010-2016 гг. показывают существенное отставание фактических результатов от заданных планами показателей [3]. Таким образом, модель энергосбережения и повышения энергетической эффективности экономики России требует изменения в части усовершенствования и адаптации к современным экономическим условиям инновационного развития.
Одним из основных элементов программ повышения энергетической эффективности развитых стран мира является внедрение инструментов управления спросом на электропотребление. Управление спросом на электропотребление - это инициативная форма экономического взаимодействия субъектов электроэнергетики с конечными потребителями электрической энергии, обеспечивающая взаимовыгодное экономически эффективное регулирование объемов и режимов электропотребления [4]. Управление спросом на электропотребление приводит к выравниванию почасовых суточных графиков электропотребления в масштабах региональных и объединенных электроэнергетических систем.
Особенностью процессов электроэнергетического производства является необходимость обеспечения мгновенного баланса между параметрами спроса и предложения (производства электроэнергии). В случае рассогласования параметров мгновенного баланса между спросом и производством ухудшаются показатели качества электроэнергии, что приводит к авариям в электроэнергетической системе и некачественной работе электроустановок потребителей. Учитывая, что в электроэнергетической системе отсутствует возможность контроля и ограничения спроса на электропотребление каждого потребителя, количество которых может достигать нескольких сотен тысяч, спрос на электропотребление ничем не ограничивается. В связи с
этим, для обеспечения мгновенного баланса объемы выработки электроэнергии вынужденно подстраиваются под параметры спроса всех потребителей энергосистемы.
Для всех типов потребителей электрической энергии графики спроса на электропотребление характеризуются волатильностью, которая связана со сменой продолжительности светового дня, изменением температуры воздуха, производственной программой промышленных предприятий, социально-экономическими циклами домашних хозяйств. Как следствие, графики загрузки генерирующих объектов, обеспечивающих производство электроэнергии для нужд покрытия спроса, также являются непостоянными.
Неравномерный характер спроса на электропотребление приводит к возникновению в энергетической системе ряда существенных проблем. Если часть электростанций производит работу в круглосуточном режиме, покрывая постоянную часть спроса энергосистемы, то загрузка других осуществляется только в зимние периоды, либо производят выработку электроэнергии, покрывая только периоды суточных максимумов, или замещают выработку электроэнергии генерирующих объектов, находящихся в ремонте. Также, учитывая постоянную неопределенность изменения графиков спроса на электропотребление, часть генерирующих мощностей электроэнергетической системы должна постоянно находиться в горячем резерве, и в случае возможных изменений параметров спроса оперативно включиться в работу. Величина постоянного горячего резерва в ЕЭС России составляет 15% от планируемого спроса [5]. В периоды спада спроса, вынужденный избыток генерирующих мощностей должен поддерживаться в работоспособном состоянии; на объектах, находящихся в резерве, выполняются текущие и капитальные ремонты, поддерживаются запасы топлива, круглогодично сохраняется штатная численность персонала.
Наряду с генерирующим комплексом, электросетевая инфраструктура также вынуждена оплачивать изменчивость спроса на электропотребление. Электросетевой комплекс ЕЭС в который входят: линии электропередач, трансформаторы и коммутационная аппаратура имеют расчетный запас учитывающий возможную неравномерность спроса. Вынужденный запас прочности оборудования обуславливает повышение как инвестиционных затрат на его закупку и монтаж, так и затрат на обслуживание и ремонт на протяжении всего жизненного цикла эксплуатации оборудования. Кроме того, неравномерность спроса на электропотребление повышает вероятность аварий на электросетевых объектах, а также сокращает срок эксплуатации электросетевого оборудования.
Все эти затраты энергетического комплекса на содержание генерирующих и электросетевых мощностей, обеспечивающих работу в условиях неравномерности спроса, составляют огромные величины как в натуральном, так и в стоимостном выражении и оплачиваются всеми потребителями электроэнергетической системы. Поверхностные расчеты показывают, что снижение спроса на электропотребление на 1% может сэкономить для потребителей ЕЭС России сумму, порядка нескольких миллиардов рублей в год, что ощутимо может сократить стоимость каждого кВт*ч электроэнергии [6; 7].
Кроме положительного эффекта для участников процесса производства, передачи и потребления электроэнергии, управление спросом на электропотребление также оказывает значительный положительный эффект на уровне государства и рынках смежных отраслей (рис. 1).
Таким образом, с нашей точки зрения, в современных экономических условиях, высокую актуальность имеет проблема снижения волатильности спроса как в рамках отдельного предприятия, так и в рамках масштаба всей страны.
В соответствии с поставленными задачами, нами проведено исследование показателей волатильности спроса на электропотребление на различных уровнях ЕЭС России. Информационной базой исследования послужили данные о фактических почасовых годовых графиках электропотребления на уровне ЕЭС России, а также на мезоуровне за
2014 год. Исследование показателей волатильности спроса на уровне регионов позволит выявить региональные особенности спроса, причины волатильности и разработать управленческие решения, позволяющие сократить существующий объем спроса, как на мезоуровне (уровне регионов), так и на уровне страны в целом. В анализе использовались данные почасового электропотребления только тех 65 субъектов, которые входят в состав ценовых зон оптового рынка электроэнергии России [9].
Спрос на электропотребление делится на три основных периода: годовой, недельный и суточный. Целесообразно проанализировать волатильность спроса в рамках каждого временного периода. На рисунке 2 представлена динамика годового спроса на электропотребление ЕЭС России в помесячной разбивке.
Экономический эффект от внедрения механизмов управления спросом на
электропотребление
I
На уровне государства
Повышение энергетической безопасности за счет высвобождения дополнитедьного резерва генерирующих мощностей; ^ Повышение энергетической эффективности национальной экономики за счет сокращения энерготарифных затрат всех конечных потребителей; ^ Сокращение бюджетной нагрузки за счет снижения бюджетных расходов потребителей, обеспечиваемых из бюджета всех уровней; ^ Повышение бюджетных доходов за счет высвобождения объемов энергетического топлива, преимущественно природного газа, возможного к продаже на экспорт; И Повышение экологической безопасности энергетики за счет снижения выбросов итрасли в окружающую среду.
На уровне конечных потребителей электрической энергии
V Снижение энерготарифов за счет выравнивания суточного графика; ^ Сокращение потерь в электрических сетях, что выражается в снижении стоимостной нагрузки на энерготарифы; ^ Повышение качества эЛктроэнергии, что положительно влияет на стабильность работы энергопринимающего оборудования и качество выпускаемой продукции' Повышение доступности подключения к электрическим сетям за счет высвобождения электросетевых мощностей;
На уровне объектов электроэнеогетики
Снижение инвестиционных затрат в генерирующем комплексе за счет сокращения спроса на электропотребление; ^ Снижение топливных затрат в генерирующем комплексе за счет сокращения требуемых топливных резервов;
™ Снижение эксплуатационных затрат в генерирующем комплексе за счет сокращения объемов необходимой выработки и продления срока службы генерирующего оборудования;
Снижение инвестиционных затрат в электросетевом комплексе за счет высвобождения спроса на пропускные способности линий электропередач и продления сроков службы электросетевого и коммутационного оборудования
^ Снижение эксплуатационных затрат в электросетевом комплексе за счет сокращения объемов фебуемых ремонтов, снижения аварийности, повышения срока службы элек. росетевого оборудования; ^ Повышение надежности работы оборудования на уровне ЕЭС; ^ Повышение сроков эксплуатации оборудования на уровне ЕЭС.
На рынках смежных отраслей
^ Снижение цен на первичные энергоресурсы (уголь, газ. мазут) за счет сокращения спроса со стороны энергетического комплекса;
^ Развитие инновационных продуктов (технических и программных средств) направленных на управление спросом на электропотребление на промышленных предприятиях.
Рис. 1. Классификация направлений экономического эффекта от управления спросом на электропотребление по различным уровням экономических отношений в России [8]
Как видно, спрос на электропотребление характеризуется выраженной сезонностью, что в наибольшей степени вызвано изменением температуры воздуха и продолжительности
светового дня. Для обеспечения зимнего спроса на электропотребление по сравнению с летним периодом ЕЭС России необходимо содержать в резерве порядка 34 ГВт генерирующих мощностей или 33% от летней нагрузки электропотребления страны. Учитывая объем электропотребления России, являющийся третьим в рейтинге стран мира по этому показателю, величина резервов сезонного спроса является просто огромной и по возможности необходимо сокращать разрыв между требуемыми мощностями в зимнее и летнее время.
140 000
МВт
130 000
120 000
110 ООО
100 000 -
90 ООО
во ооо -I-LJ-Ц-Ц-Ц-U-Ц-U-Ц-Ц-Ц-U--
январь февраль март апрель май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь
Рис. 2. Годовой график среднечасовых значений спроса на электропотребление ЕЭС России за 2015 год в помесячной разбивке (масштаб изменен) [10]
Недельный спрос на электропотребление в ЕЭС России также имеет высоко волатильный характер (рис. 3). Величина спроса на электропотребление в выходные дни значительно ниже, чем в будни. Различие спроса между рабочими и выходными днями связано с графиками работы промышленных предприятий и изменением социально-экономических циклов домашних хозяйств. Величина среднесуточного электропотребления в выходные дни снижается по сравнению с рабочими примерно на 5%, что в разрезе ЕЭС России составляет порядка 7 ГВт потребляемой мощности.
МВт-ч
3 140 000
3 OSO ООО
2 9SOOOO
2 aso соо--— -- --- -- --
понедельник вторник среда четверг пятница суббота воскресенье
Рис. 3. Недельный график среднечасовых значений спроса на электропотребление ЕЭС России (9-15
февраля 2015г. масштаб изменен) [9]
Суточный почасовой спрос на электропотребление ЕЭС России представлен на рисунке 4. Несмотря на расположение территории страны в 11 часовых зонах, позволяющих выполнять переток электрических мощностей из зон с минимальной фазой суточного графика в зоны с максимальными нагрузками, почасовой суточный график электропотребления ЕЭС России остается высоко волатильным и в суточном разрезе. Почасовая суточная динамика спроса характеризуется ночным минимумом, утренним полупиком, утренним и вечерним максимумами [11]. Величина размаха вариации между суточным максимумом Ртих и суточным минимумом Рт1П составляет 26 ГВт, или по сравнению с суточным минимумом 22%.
150 000
МВт
145 000
100 000 _ _ _ —
135 ООО 130 000 125 000 120 000 115 000
110 000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
часы суток
Рис. 4. Суточный график почасового спроса на электропотребление ЕЭС России за 17 декабря 2015г.
Таким образом, исследование показало, что наиболее значительная волатильность спроса в ЕЭС России наблюдается на годовом и суточном временных интервалах. В связи с этим, дальнейшие исследования волатильности спроса на электропотребление на мезоуровне проводились на основе двух временных периодов - годовое и суточное электропотребление.
Спрос на электропотребление на мезоуровне представляет собой суммарное электропотребление всеми потребителями, расположенными на его территории. Характеристики электропотребления регионов России имеют существенную дифференциацию. Это выражается вариацией суммарных объемов потребления электроэнергии (величина различия по объему электропотребления для некоторых регионов может достигать 100 раз), так и и особенностями структуры электропотребления по типам потребителей (промышленность, сельское хозяйство, строительство, услуги, население и пр.).
На рисунке 5 приведены примеры изменения годового спроса на электропотребление в регионах России наиболее наглядно отражающих их высокую вариацию как в рамках года, так и между собой.
Характеристики суточного спроса на электропотребление также имеют существенные отличия в региональном разрезе. На рисунке 6 представлены графики почасовых величин спроса на электропотребление для нескольких регионов России, демонстрирующие вариацию объемов потребления и характеристик внутрисуточной структуры.
Для исследования характеристик волатильности спроса в рамках годового временного периода, нами предложен показатель «коэффициент волатильности годовых нагрузок», который рассчитывается по формуле (1):
КВол ~
Ршш.\т /
/р
шах 10%
(1)
где: К вол - коэффициент волатильности годовой нагрузки;
Ргшп к»"„ - средняя мощность в интервале 10% часов минимальной годовой нагрузки; Ртах ж - средняя мощность в интервале 10% часов максимальной годовой нагрузки;
2 300 | 2100 \
—-Алтайский край -Астраханская область
Рис. 5. Примеры годовых графиков продолжительности электрических нагрузок некоторых регионов
России в рабочие дни 2015 года [9]
«от МВТ
— — Краснодарский краб
-Пермский край
----Новосибирская область
Оренбургская область - ■ Республика Хакасии
/ \\
- / - -Ч.
Ч
Рис. 6. Почасовая величина графиков спроса электропотребления некоторых регионов России за сутки
17 декабря 2015 г. [9]
Значение коэффициента волатильности годовых нагрузок измеряется в диапазоне от О до 1. Приближение значения показателя к 0 свидетельствует о высокой волатильности графиков годового спроса на электропотребление, и наоборот, чем ближе показатель к 1, тем волатильность годового спроса на электропотребление ниже.
Результаты расчетов и анализа коэффициентов волатильности годовых нагрузок для регионов РФ позволили сделать ряд значимых выводов. Величина коэффициента волатильности годовой нагрузки изменяется от 0,27 (Республика Тыва), до 0,84 (Республика Хакасия). Средняя величина коэффициента волатильности годовой нагрузки для исследованных регионов составила 0,55, такие показатели наблюдаются, например, у Иркутской, Нижегородской и Саратовской областей (рисунок 7).
Для выявления особенностей волатильности и структуры регионального суточного спроса не электропотребление, необходимо исследовать волатильность суточного спроса в разрезе разных времен года.
Неравномерность почасового суточного спроса на электропотребление можно описать и проанализировать при помощи такого показателя как коэффициент заполнения графика нагрузок (в некоторых источниках коэффициент нагрузки) (2) [6].
Данный коэффициент измеряется от 0 до 1. Чем выше показатель приближен к значению 1, тем меньше характеристика волатильности суточного спроса на электропотребление, и наоборот, при приближении показателя коэффициента заполнения суточного графика нагрузки к 0, характер волатильности суточного графика выше.
Анализ характеристик суточного спроса на электропотребление регионов производился на основе типовых дней 18 июня 2014 г. и 17 декабря 2014 г. Анализ показал, что в рамках летнего периода самая высокая волатильность суточного почасового спроса на электропотребление наблюдается у Республик Ингушетия, Дагестан, Кабардино-Балкария, Тыва - коэффициенты заполнения которых составляют от 0,7 до 0,8. Наиболее стабильные графики суточного спроса наблюдаются у Иркутской, Тюменской, Мурманской областей и Республики Хакасия, значения коэффициентов заполнения которых составляют 0,96-0,97. Среднее значение показателя коэффициент заполнения среди регионов России составляет 0,88 (рис. 8).
Сопоставление показателей коэффициента волатильности годовой нагрузки и коэффициента заполнения суточного графика нагрузки по всем регионам России, демонстрирует прямую зависимость между ними, что подтверждается значением коэффициента корреляции между данными показателями 0,82 [12]. То есть, если в регионе наблюдается высокая волатильность спроса в годовом измерении, то в этом регионе высокая волатильность спроса также будет проявляться и в рамках суток, и наоборот.
Учитывая тесную связь показателей волатильности спроса от общего объема регионального электропотребления, при оценке волатильности регионального спроса на электропотребление требуется учитывать не только относительные показатели вариации, но и абсолютные.
(2)
где: К заполнения - коэффициент заполнения суточного графика нагрузки;
Рсутки - среднечасовая мощность за исследуемые сутки; Ртах сутки - максимальная часовая мощность за исследуемые сутки;
К Вол
О.ОО О.Ю О, 20 0,30 0,40 О, 50 0,60 О, 70 0,80 0,90
Хакасия =
Тюменская ~
Кемеровская ■
Белгородская ~ ~ ~ 1 ■ 1 ■ — -,
Свердловская ■ Челябинская
Пермский —
Красноярский :
Оренбургская
Карелкя : ~ '
Липецкая '
Татарстан
Башкортостан —:
Волгоградская -' '- '- ■-■ ■ ^ ^ ■■'
Мурманская Рязанская
Тульская ; =
Т о м ск ая Курская
Самарская г =■
Н овгородская Тверская Забайкальский Удмуртская Калужская Ростовская Саратовская Н ижегородская Иркутская
Краснодарский ■ =
Вологодская —
Омская =
Смоленская > . =i
Карги аево-Ч.
Кировская :
Воронежская =
Ставропол ьский 1
Пензенская =
Ленинградская Мордов^
Брянская =
Я росл авская
Костромская ^—^
Орловская ■
В л ад им ир екая
Чувашки =... Курганская Улья но в екая Алтайский Н овосибирск ая Московская К ал мы к кн Т амбовская
Ч еч е нск ая
Северная Ос. ■*» - — — —
Кабардино Б Псковская
Буря rk« — — — — ---
Ивановская - = —
Мари Эл Алтай Астраханская
Тыва =i
Дагестан Ингушеткя
Рис. 7. Диаграмма коэффициентов волатильиости годовых нагрузок регионов России в рабочие дни
2014 года
Расчет величин абсолютного изменения спроса, с нашей точки зрения, можно производить на основе показателя «размах вариации годового графика изменения спроса региона» (3) и «размах вариации суточного графика изменения спроса региона» (4).
Н-Год — Ртах 10% —Ртт 10% , (3)
где, - размах вариации годового графика изменения спроса региона.
51
^Сутш =Рт^тш-РгтПсутш - (4)
где, К-сутки ~ размах вариации годового графика изменения спроса региона; Р?тп сутки - минимальная часовая мощность за исследуемые сутки.
К Заполнения
0,70 0,75 о.ао О. 85 0,90 0,95 1.00
ХиКЛСМ! I юмиисиая Ирку! см см
Мурманская К р а гноя рг КИЙ ПсрмгкиЙ
(■РЛГПрПДГКЛЯ
Комрропгк.к Курская Гяердлпвгк ЛЯ ОронГгурггкля Челябинск ая Смоле?! игк ля Ьашкор! остам Липецкая Забайкальский Пол» О! рэдекгл ! у/1 ь екая Г омская
НиЛОЮДСКеМ Т л1арс> лн Н ОВ1 ирОДСНсЯ
I верск«м Исламская Ленин« рлдсн ля Самарских К л лужи» ля Псковская Сара г овская Воронежская Ростовская
Омская Кур омская Ниже юродская Астраханская Краснодарский Новосибирская Ст авропольский Алтайский ьря! 1ск ая Московская Уд мур геная Мирдоиш
I амбооская Кировская Пензенская Чуваша Ярославская Карл лево Ч.
Орловская Костромская Владимирская Калмыкея Северная Ос.
Ьуря I и» Ульяновск ая Ивановским Мари Эл Алтай I ыва Кагшрдино- Б Дагестан Чеченская Ишушс 11-я
Рис. 8. Диаграмма коэффициентов заполнения суточных графиков нагрузок регионов России в
рабочий день 18 июня 2014 года
Для анализа регионов одновременно по показателям абсолютной и относительной волатильности спроса на электропотребление нами разработана и построена матрица регионального спроса на электропотребление регионов России (таблица 1), в которой регионы сгруппированы по уровню абсолютной и относительной волатильности годового спроса на электропотребление. Следует отметить, что распределение регионов в секторах построенной матрицы является практически равномерным. Регионы с высокой абсолютной и низкой относительной волатильностью спроса, как правило характеризуются высоким объемом промышленного производства и к ним относятся такие как, Челябинская область, Самарская область, Республика Башкортостан, Республика Татарстан, Свердловская область и пр. Для группы регионов с низкой абсолютной и высокой относительной волатильностью спроса наоборот характерна низкая доля промышленного производства в региональной структуре и к ним относятся такие регионы как, Республика Калмыкия, Республика Алтай, Республика Тыва, Кабардино-Балкарская Республика и пр.
Таблица 1
Матрица регионального спроса на электропотребление регионов России_
Относительная волатильность
Абсолютная волатильность Низкая Средняя Высокая
Низкая | Республика Хакасия, Новгородская область, Республика Карелия, Рязанская область, Липецкая область Карачаево-Черкесская Республика, Орловская область, Республика Мордовия, Костромская область, Брянская область, Пензенская область, Калужская область Республика Калмыкия, Республика Алтай, Республика Тыва, Кабардино-Балкарская Республика, Республика Северная Осетия-Алания, Чеченская Республика, Республика Мари Эл, Псковская область, Тамбовская область, Ивановская область, Курганская область, Чувашская Республика-Чувашия, Ульяновская область
Средняя | Томская область, Белгородская область, Тульская область, Курская область, Мурманская область, Волгоградская область, Оренбургская область, Кемеровская область Забайкальский край, Тверская область, Кировская область, Смоленская область, Вологодская область, Удмуртская Республика, Ярославская область, Ставропольский край, Воронежская область, Омская область, Саратовская область Республика Бурятия, Владимирская область, Республика Ингушетия, Астраханская область, Алтайский край, Республика Дагестан
| Высокая | Пермский край, Челябинская область, Самарская область, Республика Башкортостан, Республика Татарстан, Свердловская область, Красноярский край, Тюменская область Ростовская область, Нижегородская область, Краснодарский край, Ленинградская область, Иркутская область г. Москва, Московская область, Новосибирская область
Распределение регионов России по уровню абсолютной и относительной волатильности спроса на электропотребление, с одной стороны позволяет использовать дифференцированный подход к разработке мероприятий в области управлению спросом на электропотребление с учетом региональных особенностей, а с другой стороны использовать схожие инструменты управления внутри выделенных групп.
На сегодняшний день, существует ряд конфигураций управления спросом на электропотребление (рис. 9) [12]:
1) отсечение пика (Peak clipping) - снижение нагрузки прежде всего в периоды пикового спроса;
2) сбережение (Conservation) - снижение электрических нагрузок, более или менее одинаково, в течение всех или большинства часов в день;
3) строительство нагрузки (Load building) - увеличение электрических нагрузок, более или менее одинаково, в течение всех или большинства часов в день;
Рис. 9. Иллюстрации типов конфигураций управления спросом на электропотребление [8]
4) заполнение доли (Valley-filling) - улучшение коэффициента загрузки системы путем создания нагрузки в полупиковые периоды;
5) сдвиг нагрузки (Load shifting) - уменьшение нагрузок в периоды пикового спроса за счет повышения нагрузки в полупиковые периоды. Нагрузка смещается, при этом общий объем потребления электроэнергии существенно не изменяется;
6) гибкая форма загрузки (Flexible load shape) - изменения потребления электроэнергии по мере необходимости энергосистемы.
Учитывая тот факт, что в России инструменты управления спросом пока не получили должного распространения, мы провел сравнение применяемых инструментов управления спросом на электропотребление потребителями электроэнергии различных стран мира, правительства которых активно внедряют политику управления спросом на электропотребление (табл. 2).
Мы считаем, что с учетом высокого уровня волатильности спроса на электропотребление и индивидуальных особенностей конкретных инструментов управления спросом в России на сегодняшний день наиболее актуально и целесообразно внедрять такие инструменты, как «гибкая форма нагрузки» и «сдвиг нагрузки».
Таблица 2
Инструменты управления спросом на электропотребление_
Частота использования Инструменты Примечание
Часто используются Сбережение Наибольшая частота использования инструмента обусловлена повсеместным применением энергосберегающих технологий всеми типами потребителей электроэнергии. Применение энергосберегающих технологий в первую очередь применяется для снижения общего объема потребления энергоресурсов, при этом эффект снижения спроса достигается параллельно процессу энергосбережения.
Редко используются Отсечение пика Использование инструмента наблюдается в большей степени на промышленных предприятиях. Инструмент применяется для целей управления режимами электропотребления с целью исключения перегрузок электрооборудования предприятий. Эффект снижения спроса достигается параллельно процессу регулирования нагрузки.
Гибкая форма нагрузки Использование инструмента наблюдается в большей степени на промышленных предприятиях. Управление нагрузкой производится для целей снижения затрат на покупку электрической мощности и оплату услуг по передаче электроэнергии.
Сдвиг нагрузки Использование инструмента наблюдается у потребителей, рассчитывающихся за электроэнергию по двузонной модели расчетов (ночная и дневная). Такие типы потребителей стараются выполнить сдвиг нагрузки электропотребления на периоды с более дешевой стоимостью электроэнергии. Такими потребителями могут быть как промышленные потребители, так и население.
Не используются Заполнение доли Данный инструмент не используется в практике работы потребителей электроэнергии из-за высокой стоимости издержек требуемых для наращивания нагрузки в периоды спада.
Строительство нагрузки Данный инструмент не используется в практике работы потребителей электроэнергии из-за сложности управления нагрузкой электропотребления в заданных параметрах.
На основании результатов проведенного исследования, можно сделать ряд существенных с научной и практической точек зрения выводов:
1) Спрос на электропотребление России характеризуется высокой волатильностью, что накладывает значительную дополнительную нагрузку на стоимость электроэнергии для всех групп потребителей, вне зависимости от их отраслевой принадлежности, объемов и особенностей индивидуального графика электропотребления.
2) Периодами, в которых наблюдаются наиболее высокая вариация спроса на электропотребление, являются годовой и суточный. Недельный период изменения спроса на электропотребление не имеет существенного вклада в изменение спроса на электропотребление на уровне как регионов, так и ЕЭС в целом.
3) Показатели спроса на электропотребление в разных регионах России характеризуются существенным уровнем дифференциации, в связи с чем инструменты и методы, применяемые для управления спросом на электропотребление для каждого региона, должны учитывать его индивидуальные особенности.
4) Показатели, коэффициент волатильности годовой нагрузки и коэффициент заполнения суточного графика нагрузки, позволяют анализировать и сравнивать характеристики годового и суточного спроса на электропотребление на уровне регионов.
5) Построенная матрица регионального спроса на электропотребление регионов России подчеркивает необходимость дифференцированного подхода к управлению спросом на электропотребление в регионах России, используя схожие инструменты управления спросом внутри выделенных групп.
6) Анализ существующих инструментов управления спросом на электропотребление позволил констатировать их многообразие, но при этом направленность на разные типы потребителей и разный уровень распространения на практике. При этом, наиболее актуальными к внедрению на наш взгляд в современных условиях являются «гибкая форма нагрузки» и «сдвиг нагрузки».
7) Разработка механизмов дифференцированного управления спросом на мезоуровне и внедрение в практику отечественных предприятий различных инструментов управления спросом, может послужить не только существенным резервом снижения затрат не электропотребление на уровне предприятий, но и значительно повысить энергетическую эффективность на уровне страны в целом.
Таким образом, выявленные закономерности и разработанная группировка регионов России по уровню волатильности спроса на электропотребление формирует платформу для дальнейших исследований проблематики неравномерности спроса на электропотребление, и является отправной точкой для разработки новых решений в области управления спросом на электропотребление и повышения энергоэффективности в России.
Литература
1. Energy demand management. / Wikipedia free encyclopedia. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_demand_management/ (дата обращения 05.12.2015).
2. International Energy Agency Demand Side Management Energy Efficiency. URL: http://www.ieadsm.org/ (дата обращения 05.12.2015).
3. Еосударственная программа Российской Федерации "Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года" Правительство РФ N 2446-р от 27 декабря 2010 г. URL: http://ww.consultmt.ru/document/cons_doc_LAW_l 09625/1 c6de4ecabllda862539dl9b94ae677f09ba7caa/
4. Еительман Л. Д., Ратников Б.Е., Кожевников М.В., Шевелев Ю.П. Управление спросом на энергию. Уникальная инновация для российской электроэнергетики: монография Екатеринбург, 2013. 120 с.
5. Постановление Правительства РФ №854 от 27.12.2004г. Правила оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике. URL: http://pmvo.gov.ru/proxy/ips/?docbody=&nd=102090365&rdk=&backlink=l
6. Дзюба А.П., Соловьёва И.А. Исследование инструментов управления спросом на электропотребление в рамках оптового и розничного рынков электроэнергии России // Экономика, предпринимательство и право. 2016. Том 6. № 2. URL: https://bgscience.ru/lib/35309/
7. Баев И.А. Соловьёва И.А., Дзюба А.П Эффективность управления затратами на покупку электроэнергии промышленным предприятием // Экономика, управление и инвестиции. 2014. № 2(4). - http://euii-journal.ru/24-43.
8. Баев И.А., Соловьёва И.А., Дзюба А.П. Актуальные задачи внедрения системы управления спросом на электропотребление в России // Вестник науки Сибири. 2015. № 4 (19). С. 116-129. URL: http: //elibrary. ru/ item. asp?id=25580815
9. Администратор торговой системы оптового рынка электроэнергии и мощности. Официальный интернет-сайт. URL: www.asenergo.ru
10. Федеральная служба государственной статистики. Информация официального интернет-сайта URL: www.gks.ru/
П.Иванов, В.С., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем
электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987. 336 с.
12. Елисеева И.И., Юзбашев М.М. Общая теория статистики 4-е изд., перераб. и доп. М., 2000. 480 с.
References
1. Energy demand management. Wikipedia free encyclopedia. URL: https://en.wikipedia.org/ wiki/Energy_demand_management/ (data obrashcheniya 05.12.2015).
2. International Energy Agency Demand Side Management Energy Efficiency. URL: http://www.ieadsm.org/ (data obrashcheniya 05.12.2015).
3. Gosudarstvennaya programma Rossiiskoi Federatsii "Energosberezhenie i povyshenie energeticheskoi effektivnosti na period do 2020 goda" Pravitel'stvo RF N 2446-r ot 27 dekabrya 2010 g. URL: http://www.consultant.ru/docimient/cons_doc_LAW_l 09625/1 c6de4ecabllda862539dl9b94ae677f09ba7caa/
4. Gitel'man L.D., Ratnikov B.E., Kozhevnikov M.V., Shevelev Yu.P. Upravlenie sprosom na energiyu. Unikal'naya innovatsiya dlya rossiiskoi elektroenergetiki: monografiya Ekaterinburg, 2013. 120 p.
5. Postanovlenie Pravitel'stva RF №854 ot 27.12.2004g. Pravila operativno-dispetcherskogo upravleniya v elektroenergetike. URL: http://pravo.gov.ra/proxy/ips/?docbody=&nd=102090365&rdk=&backlink=l
6. Dzyuba A.P., Solov'eva I.A. Issledovanie instramentov upravleniya sprosom na elektropotreblenie v ramkakh optovogo i rozniclmogo rynkov elektroenergii Rossii // Ekonomika, predprinimatel'stvo i pravo. 2016. Tom 6. No. 2. URL: https://bgscience.ru/lib/35309/
7. Baev I.A. Solov'eva I.A., Dzyuba A.P Effektivnost' upravleniya zatratami na pokupku elektroenergii promyshlennym predpriyatiem // Ekonomika, upravlenie i investitsii. 2014. No. 2(4). - http://euii-joumal.ru/24-43.
8. Baev I.A., Solov'eva I.A., Dzyuba A.P. Aktual'nye zadachi vnedreniya sistemy upravleniya sprosom na elektropotreblenie v Rossii // Vestnik nauki Sibiri. 2015. № 4 (19). PP. 116-129. URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=25580815
9. Administrator torgovoi sistemy optovogo rynka elektroenergii i moshchnosti. Ofitsial'nyi intemet-sait. URL: www.asenergo.ru
10. Federal'naya sluzhba gosudarstvennoi statistiki. Infonnatsiya ofitsial'nogo internet-saita URL: www.gks.ru/
11. Ivanov, V.S., Sokolov V.I. Rezhimy potrebleniya i kachestvo elektroenergii sistem elektrosnabzheniya promyshlennykh predpriyatii. M.: Energoatomizdat, 1987. 336 p.
12. Eliseeva I.I., Yuzbashev M.M. Obshchaya teoriya statistiki 4-e izd., pererab. i dop. M., 2000. 480 p. Авторы публикации
Соловьева Ирина Александровна - канд. экон. наук, доцент кафедры «Финансы, денежное обращение и кредит», Южно-Уральский государственный университет (Национальный исследовательский университет), г. Челябинск, Россия.
Дзюба Анатолий Петрович - канд. экон. наук, исполнительный директор «Газэнергосбыт», г. Челябинск, Россия.
Authors of the publication
Irina A. Solovieva - Cand. Sci. (Econ.), Associate Professor of the Department of Finance, Money Circulation and Credit, South Ural State University (National Research University), Chelyabinsk, Russia. Anatoly P. Dzyuba - Cand. Sci. (Econ.), Executive Director of Gazenergosbyt, Chelyabinsk, Russia.
Дата поступления 10.01.2017.
