ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет»
Национальный исследовательский университет
Опыт практического применения механизма ценозависимого потребления электроэнергии для повышения эффективности реализации инвестиционных проектов на промышленных предприятиях России
А.П. Дзюба
Аннотация
Рассмотрено повышение эффективности инвестиционного проекта модернизации участка закалочных печей на промышленном предприятии посредством механизма ценозависимого потребления электроэнергии. Раскрыты особенности ценообразования на закупку электроэнергии промышленными предприятиями и обосновывается целесообразность применения организационно-экономического инструмента повышения энергетической эффективности - ценозависимого потребления электроэнергии. На конкретном практическом примере показана экономическая эффективность реализации инвестиционного проекта в базовом сценарии проекта и при использовании ценозависимого потребления. На базе модели ценозависимого электропотребления проведен расчет нескольких комбинаций графиков загрузки оборудования для различных смен, на основании которых определены тарифы на закуп электроэнергии, величина которых оказалась существенно ниже аналогичных значений в базовом варианте. На основе полученных ценовых параметров закупки электроэнергии проведен расчет показателей эффективности и финансовой реализуемости инвестиционного проекта. Полученные результаты исследования позволяют сделать выводы об экономической целесообразности и практической реализуемости разработанных инструментов ценозависимого электропотребления применение которых позволит снизить затраты на закупку электроэнергии для промышленных предприятий и повысить эффективность реализуемых инвестиционных проектов.
Ключевые слова: промышленная энергетика, энергетическая эффективность, управление спросом на электропотребление, ценозависимое электропотребление, энерготарифы, промышленные инвестиции, инвестиционный проект
Abstract
Experience of practical application of the mechanism of price-dependent electricity consumption to increase the efficiency of investment projects at industrial enterprises in Russia
A.P. Dzyuba. South Ural State University (National Research University)», Chelyabinsk, Russia
The article is devoted to the issue of improving the efficiency of the investment project for upgrading the area of quenching furnaces at an industrial enterprise through the mechanism of price- dependent electricity consumption. The article reveals the peculiarities of pricing for the purchase of electricity by industrial enterprises and substantiates the expediency of applying the organizational and economic tool for increasing energy efficiency - price-dependent electricity consumption. The economic example of the investment project implementation in the baseline scenario of the project and using price-dependent consumption is shown on a concrete practical example. Based on the price-dependent electricity consumption model, several combinations of equipment loading schedules for various shifts were calculated, on the basis of which tariffs for electricity purchase were determined, the value of which turned out to be significantly lower than the similar values in the base case. On the basis of the received price parameters for the purchase of electricity, the calculation of performance indicators and financial feasibility of the investment project was carried out. The results of the study allow to draw conclusions about the economic feasibility and practical feasibility of the developed tools of price-dependent electricity consumption, the use of which will reduce the cost of purchasing electricity for industrial enterprises and increase the efficiency of the investment projects being released. Keywords: industrial energy, energy efficiency, demand management for electricity consumption, price-dependent electricity consumption, energy tariffs, industrial investments, investment project
Введение
Одним из базовых направлений инновационного и технологического развития мировой промышленности является реализация технологий энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Энергосбережение позволяет без существенных вложений снизить затраты на потребление энергоресурсов, сократить себестоимость производимой продукции и повысить эффективность и устойчивость деятельности предприятий. Если во всем мире реализация механизмов энергосбережения получила начало после мировых энергетических кризисов 1973 и 1979-1980 гг. [1-3], то в России инструменты и механизмы энергосбережения и повышения энергетической эффективности на общегосударственном уровне получили старт лишь в 2009 году и в настоящий момент проходят этапы дальнейшего развития и достижения уровня внедрения мировых энергетических технологий и трендов [4-6].
Основными категориями потребителей энергетических ресурсов в мире является сектор услуг и население. Так, если среднемировая доля потребления электроэнергии промышленностью составляет 30%, то в России данный показатель составляет 62% (рис. 1).
Постановка задачи
Промышленный сектор России в большей части представлен энергоёмкими отраслями промышленности, такими как, металлургический комплекс, который включает в себя черную и цветную металлургию, тяжелое машиностроение и станкостроение, химическую и нефтехимическую промышленность и пр. На рис. 2 показаны доли расходов на электроэнергию в себестоимости продукции базовых отраслей промышленности России. Как видно из рисунка, в алюминиевой промышленности доля затрат на потребление электроэнергии в структуре себестоимости составляет 35%, в станкостроении 12%, в горнодобывающей промышленности - 9%, в обрабатывающем комплексе - 5%. Учитывая существенные масштабы промышленного сектора России, затраты на потребление электроэнергии промышленными предприятиями составляют несколько триллионов рублей ежегодно. Таким образом, повышение энергетической эффективности промышленного сектора России, а именно его энергоемких отраслей, позволят повысить эффективность деятельности всей экономики страны, укрепить финансовую устойчивость и повысить сроки окупаемости инвестиционных проектов.
Рис. 2. Доля расходов на электроэнергию в себестоимости продукции базовых отраслей промышленности России [11] [The share of electricity costs in the cost of production of basic industries in Russia]
В процессе реализации инвестиционных проектов на промышленных предприятиях вопрос высокой энергетической эффективности внедряемого оборудования играет одну из главных ролей, т.к. затрагивает ключевые характеристики инвестиционного проекта [9, 10].
Таким образом, в условиях реализации инвестиционных проектов в промышленности, выполнение мероприятий, направленных на повышение энергетической эффективности, играет более важную роль, т.к. инвестиционные проекты связаны с использованием заемного капитала, что существенно завышает и без того высокие затраты на закупку энергоресурсов в условиях низкой энергетической эффективности.
Методы энергосбережения и повышения энергетической эффективности можно разделить на две основные категории: технологические и организационно экономические. Технологические методы основаны на внедрении передовых технологий, имеющих более высокие классы удельного потребления энергоресурсов при аналогичных показателях энергетического обеспечения потребителей. Организационно экономические методы повышения энергетической эффективности основаны на совершенствование управления энергетическим хозяйством и управления параметрами потребления энергоресурсов. По нашему мнению, для экономики России организационно экономические методы повышения энергетической эффективности характеризуются существенным неиспользованным потенциалом [12].
Одним из организационно экономических методов повышения энергетической эффективности используемых во многих странах мира является управление спросом на электропотребление. Управление спросом на электропотребление является инициативной формой экономического взаимодействия между субъектами электроэнергетики и потребителями электроэнергии, направленной на выравнивание графиков электропотребления на краткосрочных периодах и снижении динамики роста спроса в долгосрочной перспективе [13].
Наиболее распространенным элементом управления спросом, реализуемым на уровне конечных потребителей электроэнергии, является технология «реакции со стороны спроса» (англ. Demand Response или DR). Реакция со стороны спроса - добровольное изменение потребляемой мощности со стороны потребителя электроэнергии выполняемое для выравнивания спроса на электропотребление на уровне энергосистемы для лучшего согласования спроса на электропотребление с режимами работы электростанций [14].
Существует два направления управления реакцией со стороны спроса: принудительное нормирование и экономическое нормирование. Принудительное нормирование основано на применении лимитов и ограничений потребления электроэнергии в рамках определенных объемов и временных периодов [15]. Экономическое нормирование основано на стимулировании потребителей электроэнергии к переносу спроса на периоды, наиболее важные для выравнивания пика энергосистемы, посредством высоких ценовых параметров поставки электроэнергии [16]. Управление собственным графиком спроса на электропотребление со стороны потребителей на основе экономических стимулов носит название ценозависимое потребление [17].
Методология исследования
Действующие условия поставки электроэнергии с оптового и розничного рынка электроэнергии России позволяют промышленным потребителям электроэнергии управлять стоимостью закупок электроэнергии. Вся обращаемая электроэнергия закупается на основе индивидуальных почасовых графиков спроса на потребление электроэнергии. На основе почасового графика спроса производится расчет параметров стоимости закупок электроэнергии, которые делятся на три основных составляющих: электрическая энергия, электрическая мощность и услуга по передаче электроэнергии, структура представлена на рис. 3.
Рис. 3. Структура стоимости электроэнергии в России для промышленных предприятий, закупающих электроэнергию как в рамках оптового, так и в рамках розничного рынков электроэнергии
[The structure of the cost of electricity in Russia for industrial enterprises that purchase electricity both in the wholesale and in the retail electricity market]
Общая стоимость электроэнергии (Е) закупаемая промышленными предприятиями и крупными потребителями электроэнергии как в рамках оптового, так и в рамках розничного рынка рассчитывается по формуле (1).
SE = SW + SP + SП,(1)
где SW - стоимость электрической энергии (руб.); SP - стоимость электрической мощности (руб.); SП - стоимость услуг по передаче электроэнергии (руб.).
Величина каждого компонента формируется посредством рыночного механизма ценообразования, который в каждом случае имеет свою специфику. Для примера, на рис. 4 представлен пример графика почасовых цен на поставляемую электроэнергию за рабочую неделю. Как видно из рис. 4, ценовые параметры в разрезе суток изменяются от 700 до 1200 руб. за 1 МВтч.
Рис. 4. Пример почасовых цен на электрическую энергию на оптовом рынке на территории Ленинградской области за период 17-23.07.2017 г. / [An example of hourly prices for electricity in the wholesale market in the Leningrad Region for the period July 17-23, 2017]
Специфика формирования стоимости закупок электроэнергии по каждому компоненту проработана авторами в исследованиях [18, 19]. На рис. 5 на базе типового графика спроса на электропотребление представлены графические примеры определения обязательств по оплате всех трех компонентов стоимости электроэнергии.
Рис. 5. Графические примеры определения обязательств по оплате различных компонентов стоимости электроэнергии на базе типового графика спроса на электропотребление. [Graphic examples of the determination of obligations to pay for various components of the cost of electricity based on a typical schedule of demand for electricity]
A - электрической мощности; B - услуг по передаче электроэнергии; C - стоимости покупки электрической энергии на рынке на сутки вперед
(A) electric power; (B) electricity transmission services; (C) the cost of buying electricity in the day-ahead market
Как видно из примера формирования величины обязательств по оплате электрической мощности, показанном на графике «А», при смещении собственных максимумов спроса на электропотребление с часа суточного максимума электропотребления региональной электроэнергетической системы происходит снижение величины обязательств по покупке мощности, следовательно, снижаются затраты на ее оплату общей электроэнергии
На примере графика «В» видно, что при управлении спросом на электропотребление в периоды плановых часов пиковой нагрузки электроэнергетической системы производится снижение величины, принимаемой для расчета обязательств по оплате за содержание электрических сетей, и, следовательно, снижается стоимость услуг по передаче электроэнергии для потребителя.
Также, на примере графика «С» видно, при управлении графиком спроса на электропотребление в периоды высоких ценовых параметров рынка на сутки вперед производится снижение величины электроэнергии, закупаемой по максимальным суточным ценам, и, следовательно, снижается стоимость электроэнергии, закупаемой потребителем на рынке на сутки вперед. Таким образом, все три компонента стоимости электроэнергии имеют зависимость от единого параметра - характера почасового суточного графика электропотребления и поддаются ценозависимому управлению, что находит отражение в следующей модели:
SE = SW + SP + Ш
SW = f (Wt ) SP = f (Wt ) sn = f (Wt )
При оптимизации графика спроса на электропотребление сразу по трем компонентам стоимости, будет происходить снижение общей стоимости электроэнергии SE, закупаемой промышленным предприятием.
Опыт практического применения
На примере инвестиционного проекта модернизации участка закалочных печей на промышленном предприятии, расположенном в Ленинградской области, приведем пример повышения эффективности реализации инвестиционного проекта посредством применения представленной модели ценозависимого электропотребления.
Затраты на закупку электроэнергии представлены в табл.1.
Исходные данные проекта
На промышленном предприятии в связи с расширением производства на участке термообработки требуется закупить и установить две электропечи с выкатным подом.
Таблица 1
Планируемый объем производства продукции и показатели выручки
[Planned production volume and revenue indicators]
Планируемый срок реализации инвестиционного проекта 2020-2024 гг.