Методический подход к формированию прогнозных энергетических балансов промышленности региона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методический подход к формированию прогнозных энергетических балансов промышленности региона

Для обоснования региональных прогнозов в сфере промышленного энергопотребления необходимо проведение оценочных аналитических расчетов на территориальном уровне с использованием представительной статистической информации. Зависимость уровня объективности прогнозных топливно-энергетических балансов (ТЭБ) от достоверности используемой текущей и перспективной информации должна проверяться в расчетах. Трудоемкость и методическая сложность такой работы зависит от наличия хорошо организованной системы подготовки и верификации необходимой информации. Однако создание таких специализированных систем на региональном уровне пока не регламентировано [1]. Поэтому практические расчеты для промышленности Челябинской области осуществлялись параллельно с процедурами формирования и анализа доступной информации, ее уточнения, сопоставления различных источников и т.п. Подобная работа необходима и при наличии базы данных с обоснованием типовой структуры. Причина заключается в изменчивости рыночной конъюнктуры, которая существенно влияет на показатели динамики спроса и предложения топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), изменения в ценовой политике, в технологиях производства отраслей ТЭК и потребления промышленных потребителей и т.д.

Сложный характер взаимодействия рыночных, природных, технологических, социальных, политических факторов предопределяет принципиальные трудности получения надежных долгосрочных прогнозов. Самым важным фрагментом прогноза для промышленного производства Челябинской области является отрасль электроэнергетики, что обусловлено наибольшей универсальностью электроэнергии и сопровождается расширением сфер ее применения и замещением других энергоносителей. Это обусловлено рядом факторов - экологическими преимуществами, повышением управляемости процессов энергопотребления, технологическими и техническими преимуществами и др.

Очевидно, что оценка электропотребления и разработка регионального электробаланса должны быть увязаны с другими основными однопродуктовыми балансами - по теплоэнергии, газу, углю, продуктам переработки природного топлива в другие виды энергоресурсов.

Для этого оценку электропотребления следует рассматривать как первостепенный этап формирования перспективного регионального ТЭБ, в рамках которого осуществляется взаимоувязка всех частных энергобалансов.

Методологический подход к энергоэкономическому прогнозированию, использованный в настоящей работе, основан на принципиальных положениях, принятых в практике прогнозноаналитической деятельности государственных и частных организаций развитых стран с рыночной экономикой [2]. Исходным условием надежности прогноза должна быть многофакторность. Принципиальное значение здесь имеет качественная сторона проблемы, что предполагает достоверное описание тенденций и вариантов будущего развития в содержательных категориях. Качественный подход к прогнозированию базируется на формировании исходных гипотез будущего развития, исходя из которых строятся варианты (сценарии) прогноза. Главное, что закладываемые в прогнозные модели соотношения должны в полной мере учитывать факторы и взаимосвязи, установленные на этапе качественного анализа, что позволяет описывать эти взаимосвязи. Используемые в работе экономикоматематические модели отличаются несколькими особенностями, повышающими надежность и достоверность прогноза энергопотребления. Главная особенность, что они реализуют комплексный подход к моделированию внутренних и внешних связей энергопотребляющей системы (ЭПС) региона, при котором динамика электропотребления описывается во взаимосвязи с экономическим ростом, экономической эффективностью производства и другими энергоносителями. Следующая особенность состоит в том, что модели являются равновесными, т.е. включают как прямые, так и обратные связи, что отвечает реалиям моделируемых систем и обеспечивает внутреннюю сбалансированность прогноза. И последняя особенность заключается в том, что модели отражают стратегию развития ЭПС региона, исходя из предварительно сформулированных условий.

При этом следует выделить только основные экономические факторы, действующие преимущественно в сфере промышленного производства: 1) это отраслевая структура промышленности региона; 2) продуктовая структура промышленного производства, 3) степень прогрессивности применяемой технологии, темпы технического прогресса. На основе этих факторов в промышленном производстве региона параметры энергопотребления определяются технологической спецификой, объемными показателями производства и его экономической эффективностью.

Объективную взаимосвязь энергопотребления с экономическим ростом, его отраслевыми пропорциями, темпами и эффективностью энергосбережения необходимо учитывать при моделировании энергопотребляющей системы региона. Надо принимать во внимание и появление новых тенденций в экономической и энергетической политике [3].

Совершенствование структуры энергопотребления в обозримой перспективе будет происходить в направлении повышения доли более квалифицированных энергоносителей - электроэнергии и газа - и соответственно уменьшения доли мазута и твердого топлива. В топливно-энергетической корзине России доля газа достигает 51%, при этом доля нефти составляет всего 22%. Похожая ситуация с долей газа в топливном балансе наблюдается в странах, располагающих большими ресурсами этого топлива. Высокую долю газа в топливном балансе имеют практически все страны, располагающие большими запасами этого энергоносителя: Иран - 53%, Катар - 80%, ОАЭ - 66%, Кувейт - 45%, Саудовская Аравия - 42%, Алжир - 64% [3. С. 19].

Крупнейшим потребителем газового топлива в России является электроэнергетика - на ее долю приходится 40% внутреннего потребления. Потребление газа в России будет увеличиваться, что приведет к обострению противоречия между внутренним и внешним спросом. Довольно скоро Россия может оказаться перед выбором-либо удовлетворять экспортные нужды, ограничивая поставки на внутренний рынок и тем самым не позволяя расширять газопотребляющие производства, либо политическими средствами обеспечить полноценное снабжение газом экономики и население России в ущерб долгосрочным международным обязательствам.

Россия будет демонстрировать уверенный рост электропотребления по мере количественного и качественного развития экономики и эволюции ее структуры. К 2030 г. потребление электрической энергии в стране превысит 2 трлн. кВтч и, возможно, достигнет 3 трлн. кВтч [3. С. 21].

региональный промышленный энергопотребление баланс

Сдвиги в структуре энергопотребления преследуют двоякую цель - всемерный рост эффективности производства в энергопотребляющих отраслях народного хозяйства и рационализацию энергогенерирующих отраслей ТЭК. Трансформация структуры энергопотребления должна происходить в результате существенного сокращения общей энергоемкости производства и особенно топливо- и теплоемкости. Указанные тенденции в целом являются общими для всех регионов страны, хотя региональные особенности их проявления имеют место. Согласно рисунку энергопотребляющая система промышленности региона включает блоки отраслей промышленности. Каждый блок представляет собой экономико-математическую модель, описывающую наиболее существенные технологические закономерности энергопотребления в данной отрасли. Внутренняя структура отдельных блоков различна, но принципы формирования каждого из них однозначны: идентификация взаимосвязей энергопотребления с экономическим ростом, эффективностью производства и повышением уровня электрификации. При этом в структуре энергопотребления ТЭБ электроэнергию рассматривают совместно с конкурирующими энергоносителями. В качестве экзогенных переменных в моделях приняты экономические показатели в соответствии с особенностями процесса производства в отраслях. Для моделирования различных вариантов темпов роста производительности труда в блоках отраслей промышленности заданы ограничения по использованию трудовых ресурсов. Энергопотребляющую систему промышленности региона моделировали в агрегированном виде, что соответствовало особенностям долгосрочного прогнозирования на период 20-30 лет. Такой прогноз целесообразен для перспективных оценок кардинальных структурных сдвигов в энергопотребляющей системе промышленности региона и объясняется высокой инерционностью генерирующих отраслей ТЭК. В моделях отдельных блоков присутствуют основные энергоносители, обладающие относительной взаимозаменяемостью в рамках конкретных отраслей. В рассматриваемой схеме в структуру энергопотребления промышленности региона в соответствии с хозяйственной специализацией отраслей включены электрическая и тепловая энергия, кокс, уголь, топочный мазут, природный газ. Топливо прямого сжигания разделено на энергетическое и технологическое. В схеме такие взаимосвязи реализуются непосредственно в ТЭБ, т.е. между производством и потреблением. Таким образом, изменяя экзогенные переменные в допустимых пределах, можно сформировать некоторую область перспективных вариантов энергопотребления, рассмотреть пути и возможности покрытия полученных потребностей отдельно по каждому варианту. Для этого в схеме выделен блок производства электро- и теплоэнергии.

Потребность в тепловой энергии покрывается за счет местных источников теплоснабжения: крупных районных котельных и ТЭЦ.

Электрическая нагрузка покрывается двумя источниками: генерирующими мощностями электроэнергетики региона и передачей электроэнергии из других регионов.

Формирование вариантов производства электрической и тепловой энергии производят с помощью структурных и технико-экономических параметров, вводимых экзогенно. Так, через перспективные оценки укрупненных удельных нормативов определяют потребность в капительных вложениях и трудовых ресурсах в электро- и теплоэнергетике, расходы энергетического топлива, в том числе по видам, в зависимости от заданной структуры типов электростанций, источников теплоснабжения и топливопотребления. При сопоставлении полученных показателей с ограничениями по соответствующим ресурсам выявляют относительно узкую область вариантов энергоснабжения. При невыполнении ограничивающих условий изменяют предварительно задаваемые параметры. На схеме пунктирной линией показано управляющее воздействие на эти параметры ограничений по ресурсам.

При комплексных исследованиях региональных систем чрезвычайно важное значение имеет выявление взаимосвязей, т.е. прямых и обратных связей между отдельными объектами и процессами. Это повышает степень адекватности модели описываемой системе, надежность и достоверность прогнозов по такой модели. В схеме такие взаимосвязи реализуются в ТЭБ, т.е. между производством и потреблением электрической и тепловой энергией, а также между электроэнергией и другими энергоносителями.

Рассмотрим модель энергопотребления в отраслях промышленности. При разработке экономико-математической модели энергопотребления в промышленном производстве были приняты следующие условия.

Включение в модель только основных энергоносителей, широко используемых в отраслях промышленности и способных в определенных пределах к взаимозамене при удовлетворении заданных производственных потребностей: электроэнергии, природного газа, топочного мазута, угля и металлургического кокса.

Важными факторами повышения производительности труда и экономии трудовых ресурсов в промышленности являются расширение сферы использования электроэнергии и природного газа в технологических высотемпературных процессах, а также электрификация силовых процессов (механизация и автоматизация).

Одна из главных тенденций энергопотребления в обозримой перспективе сводится к постепенному вытеснению топочного мазута природным газом и электроэнергией в разных соотношениях; природного газа - электроэнергией и углем; сокращению расхода доменного кокса за счет более широкого применения природного газа.

Подавляющая доля тепловой энергии высокого потенциала потребляется в промышленности главным образом при производстве чугуна, пе-реработке нефти и производстве строительных материалов. Надо учитывать, что эти производства в совокупности используют 70% общего полезного расхода высокопотенциальной энергии в промышленности.

На увеличение технологического электропотребления оказывает влияние рост масштабов высокоэлектроемких производств, где в соответствии с применяемым технологическим процессом электроэнергия - единственно возможный энергоноситель. Среди таких производств можно выделить получение алюминия, электростали, химических волокон, синтетического каучука. Рост силового электропотребления во многом зависит от развития прокатного производства и топливной промышленности.

уравнение потребления полезной энергии

балансовое уравнение полезной энергии

определение коэффициента газификации технологических процессов

уравнение потребления мазута

уравнение потребления угля уравнение потребления кокса

Рассматриваемая модель анализа и прогнозирования энергопотребления в регионе относится к классу эконометрических и состоит из регрессионных уравнений и тождеств. Она позволяет проводить расчеты на каждый год прогнозного периода и формировать различные тенденции энергопотребления, т.е. обладает динамическими свойствами.

Модель имеет следующий вид: уравнение производительности труда

уравнение технологического электропотребления

уравнение силового электропотребления

определение производительности труда

определение силовойэлектровооруженности трудаопределение коэффициента электрификации технологических процессов

региональный промышленный энергопотребление баланс

В модель введены эндогенные переменные:

П - производительность труда в промышленности;

ЧПП - численность промышленно производственного персонала;

ЭН_Т - технологическое электропотребление;

ЭН_С - силовое электропотребление;

ЭН^С_В - силовая электровооруженность;

к^Т_Э - коэффициент электрификации технологических процессов по полезной энергии;

k^T_r - коэффициент газификации технологических процессов по полезной энергии;

W_u-полезное потребление энергии в высокотемпературных процессах; потребление природного газа в технологических процессах;

В_М - потребление мазута в технологических процессах;

B_y - потребление угля в технологических процессах;

В-потребление кокса в технологических процессах.

Экзогенные переменные:

Д - объем промышленного производства;

Д_А - объем производства алюминия;

Д_ХВ - объем выпуска химических волокон;

Д_ЭС - объем выплавки электростали;

Д_П - объем выпуска проката черных металлов;

Д_ТОП - суммарный объем производства топливной промышленности (добыча угля и нефти);

Д_Ч - объем выплавки чугуна;

Дц - объем производства цемента;

Д_НП - объем продукции нефтепереработки;

tⁿ - временной тренд, где n может принимать значения 0,5; 1,0; 2,0.

Верификация модели, построенная для промышленности Челябинской области для временного периода 1990-2005 гг. показала, что модель хорошо описывает сложившиеся в этот период фактические связи. Так, средние ошибки аппроксимации по всем эндогенным переменным не превысили 2-3%. Модель можно использовать как автономно, так и в качестве отраслевого блока в модели энергопотребляющей системы народного хозяйства региона.

Размещено на Allbest.ru