CC BY
21
Вестник Томского государственного университета. Экономика. 2019. № 45
МЕНЕДЖМЕНТ
УДК 338.32 + 658.5.011+ 622.691-50 Б01: 10.17223/19988648/45/15
А.П. Дзюба, И.А. Соловьева
ИНТЕГРАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СПРОСОМ НА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ И ГАЗ С МАЛОЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИЕЙ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Статья посвящена разработке комплексной модели управления энергетическими затратами крупных потребителей электроэнергии на основе интеграции модели ценозависимого управления спросом на потребление электрической энергии, природного газа и системы малой распределенной генерации. Доказывается возможность и целесообразность комплексного ценозависимого управления спросом на потребление электрической энергии и природного газа. Разработанная модель позволяет повысить экономическую эффективность использования систем малой распределенной генерации.
Ключевые слова: малая распределенная энергетика, малая генерация, ценозави-симое потребление, электропотребление, потребление газа, энергоэффективность, электроэнергетика, топливно-энергетический комплекс, энергорынок, моделирование.
Введение. Одной из базовых составляющих современного технологического уклада развития глобальной экономической системы является совершенствование технологий энергосбережения и повышения энергетической эффективности, внедрение которых на уровне национальных экономик либо отдельных крупных потребителей энергетических ресурсов позволяет без значительных инвестиционных вложений осуществить качественный скачок роста эффективности и экономической устойчивости функционирования хозяйствующих субъектов. Рост стоимости углеводородного сырья на мировых энергетических рынках, сопровождаемый ростом мирового спроса на энергоресурсы, обусловливает привлечение внимания к развитию теоретических, методологических и методических разработок в области повышения энергетической эффективности.
Из технологий, получивших наибольшую популярность среди потребителей энергоресурсов России, следует отметить использование систем автономных источников энергоснабжения, называемых системами малой распределенной энергетики. Последние представляют собой автономные электростанции средней мощности (до 25 МВт и (или) 20 Гкал/ч), устанавливаемые на производственных площадках конкретных потребителей электроэнергии и предназначены для выработки электрической и (или)
тепловой энергии [1, 2]. Преимуществами использования систем малой распределенной генерации является расположение источника энергоснабжения в непосредственной близости от энергопотребляющих объектов, что позволяет снизить потери на производство и распределение энергоресурсов.
С одной стороны, распространенность электросетевой инфраструктуры в России, способной обеспечить требуемый спрос на энергетические мощности и относительно низкий уровень тарифов на поставляемую электроэнергию, существенно ограничивает экономическую целесообразность использования систем распределенной генерации. С другой стороны, высокий КПД электростанций, работающих на природном газе, развитая газотранспортная инфраструктура России, особенно в европейской части страны, значительный спад спроса на потребление газа со стороны промышленных предприятий и сравнительно низкие тарифы на поставку газа в России по сравнению со странами мира (рис. 1) обеспечивают технологическую и экономическую доступность использования систем распределенной генерации. Стоимость поставляемого природного газа в России (рис. 1) является одной из самых низких в мире (в 3,5 раза ниже, чем в Турции, в 5,7 раза ниже, чем в Великобритании, в 7,3 раза ниже, чем в Германии, в 9 раз ниже по сравнению с Нидерландами).
Актуальность исследования. Актуальным вопросом для отечественных и зарубежных исследований в области применения систем малой распределенной генерации остается повышение экономической эффективности их использования [4, 5] за счет совершенствования технологических процессов, направленных на снижение потерь и повышение КПД [6], за счет снижения топливной составляющей в себестоимости выработки электроэнергии [7], за счет повышения эффективности процесса выработки электроэнергии [8].
Повышение экономической эффективности работы систем малой распределенной генерации позволяет:
- сократить срок окупаемости инвестиций на покупку, установку и эксплуатацию системы малой распределенной генерации;
- увеличить количество объектов, обслуживаемых системой распределенной генерации;
- сократить риск поставщика (изменение цен поставки энергоресурсов от альтернативных поставщиков и цен сырья, используемого системой распределенной генерации);
- повысить эффективность основной деятельности потребителей энергоресурсов, использующих системы распределенной генерации.
Одними из современных инновационных механизмов, позволяющих повысить экономическую эффективность потребления электроэнергии, являются технологии ценозависимого потребления, заключающиеся в управлении стоимостью закупок энергоресурсов посредством регулирования графиков собственного спроса на электрическую энергию и природный газ с учетом рыночных параметров их закупок [9]. Механизм ценоза-висимого потребления электрической энергии и природного газа позволяет
снижать удельную стоимость закупаемых энергоресурсов без снижения объемов их суммарного потребления.
60 ООО руб./тыс.мЗ
70 ООО
60 ООО
50 ООО
40 ООО
30 ООО
э 5. г
I р §
£ §
5 с: X я я гв ■ ■
И11
Рис. 1. Рейтинг стран Европы по стоимости природного газа для населения в 2017 г. [3]
Для потребителей электроэнергии, имеющих системы малой распределенной генерации, работающие на природном газе, и одновременно закупающих часть потребляемой электрической энергии из ЕЭС, существует возможность гибкого управления собственным спросом на энергоресурсы.
Методология исследования. Экономический эффект от потребления 1 кВт*ч электроэнергии, произведенной системой малой распределенной генерации, 4Тмес можно определить по формуле
оЕЭС / сМРГ /
"ме^ ^мес /
ЛТ =
" 1 мес
'^ЕЭС
мес
'^МРГ'
мес
(1)
где 5мЭс - стоимость электроэнергии, закупленной из ЕЭС за расчетный месяц (руб.); - стоимость электроэнергии, выработанной системой малой распределенной генерации за расчетный месяц (руб.); И^^ - величина электроэнергии, закупленной из ЕЭС за расчетный месяц (кВтч); И/мМрг - величина электроэнергии, выработанной системой малой распределенной генерации за расчетный месяц (кВтч).
Таким образом, эффект от использования системы малой распределенной генерации 4Тмес - это разница между тарифом на электроэнергию, закупаемую из ЕЭС, и тарифом на электроэнергию, вырабатываемую системой малой распределенной генерации.
Совокупный экономический эффект от выработки электроэнергии при помощи системы малой распределенной генерации за месяц 4Емес определяется по формуле (2), а средний тариф на потребление электрической энергии Тмес за период - по формуле (3):
ЛЕмес = ¿^ес X И^, (2)
Т =
1 мес
о ЕЭС ^мес
+ 5,
МРГ
мес
^ЕЭС, ^МРГ'
мес мес
(3)
Очевидно, что ^Тмес, ^Емес, Тмес зависят как от стоимости выработан-
-МРГ
ной и потребленной электроэнергии 5мЭс и 5'1Мес
МРГ
так и от соотношения
"мес и ^мес
между их объемами Имсс
Вся электроэнергия, обращаемая в ЕЭС России, продается и покупается в рамках оптового и розничного рынков электроэнергии. Конечная стоимость электроэнергии, закупаемой крупными потребителями из ЕЭС (5ЕЭС) состоит из трех основных компонент, структура которых проиллюстрирована на рис. 2, и рассчитывается по формуле (4) [10].
Рис. 2. Структура стоимости электроэнергии в России для промышленных потребителей
5еэс = + 5р + 5п , (4)
где - стоимость электрической энергии (руб.); БР - стоимость электрической мощности (руб.); 5П - стоимость услуг по передаче электроэнергии (руб.).
Величина каждой из компонент стоимости (стоимость электрической энергии, стоимость электрической мощности и стоимость услуг по передаче электроэнергии) для каждого потребителя рассчитывается индивидуально, на основе его фактического почасового графика спроса на электропотребление. Таким образом, в зависимости от вида и структуры графика спроса на электропотребление величина стоимости электроэнергии, закупаемой потребителем из ЕЭС, может существенно варьироваться:
(бж = ¡(№ЕЭС)
5еэс Ф СЫ^; 5еэс = ¡БР = /(И^ЕЭС) , ^ 5ЕЭС = /(И^ЕЭС), (5)
(от = /(И^ЕЭС)
где И^ЕЭС - график почасового спроса на потребление электрической энергии из ЕЭС (кВтч).
Для потребителей, использующих системы малой распределенной генерации, спрос на электрическую энергию, потребляемую из ЕЭС, в конкретный час суток определяется по формуле
и/,ЕЭС = И/Спрос - И/™Г, (6)
где И/Спрос -суммарный спрос на электропотребление со стороны потребителя в час ? (кВтч); И^СМГ - объем часовой выработки электроэнергии системой малой генерации (кВтч).
Таким образом, почасовой график величины электрической энергии, потребляемой промышленным предприятием из ЕЭС, представляет собой почасовую разницу между спросом на электропотребление со стороны всех электропотребляющих объектов предприятия и почасового графика выработки электроэнергии системой малой генерации (рис. 3).
Рис. 3. Пример распределения покрытия графика спроса на электропотребление предприятия между почасовым графиком выработки электроэнергии системой малой генерации и величиной потребления из ЕЭС
Учитывая особенности ценозависимого управления электропотреблением, график выработки электроэнергии системой малой генерации можно корректировать в зависимости от ценовых параметров рынка электроэнергии, тем самым минимизируя стоимость электроэнергии, закупаемой из ЕЭС 5ЕЭС.
При этом степень регулирования графика выработки электроэнергии системой малой распределенной генерации имеет существенные ограничения. Так как основной составляющей стоимости вырабатываемой электроэнергии [формула (7)] является цена топлива, то существенным ограничением изменений в работе системы малой распределенной генерации служит величина договорных лимитов на выборку газа из ЕСГ, превышение которых может в значительной степени увеличить затраты на выработку электроэнергии:
_____ (7)
:мрг _ о газ
с1АЗ + с
мес мес
про__ е
•$мес - стоимость закупленного природного газа на выработку электроэнергии системой малой распределенной генерации за расчетный месяц (руб.);
«прочие г
омес - прочие затраты, влияющие на стоимость выработки электроэнергии системой малой распределенной генерации за расчетный месяц (руб.).
График выработки электроэнергии системой малой распределенной генерации синхронен с графиком потребления природного газа из ЕСГ (рис. 4), что объясняется зависимостью нагрузки генератора системы малой распределенной генерации от интенсивности сгорания природного газа [формула (8)].
Объем, - Почасовой график выработки электроэнергии СМГ
Час суток
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15 17 1« 19 20 2! 22 23 24
Рис. 4. Конфигурация графика выработки электроэнергии системой малой распределенной генерации и графика потребления газа на выработку электроэнергии
= (/) (8) где ^ - объем потребления газа системой малой распределенной генерации (тыс. м3).
Согласно условиям договоров на поставку газа региональными газоснабжающими организациями выборка газа в течение календарного месяца осуществляется при выполнении условия равномерности посуточного потребления и объем выборки рассчитывается по формуле
т/лимит = т/лимит /™дни (9)
'сут_месяц_х чмес_х / "-мес_Х5 \у)
где ^иММеещ х - величина суточного лимита выборки газа в месяц х (тыс. м ); КМееМхт - величина месячного лимита выборки газа в месяц х (тыс. м3); ^МНс_х - количество календарных дней в месяце х [11].
На рис. 5 представлен пример посуточных лимитов выборки газа для календарного месяца, величины допустимых коридоров выборки газа и график потребления газа конкретного потребителя. Как видно, посуточные лимиты являются константой в течение расчетного месяца поставки газа при волатильном характере фактического потребления, которое может выходить за рамки допустимого коридора.
Рис. 5. Пример суточных лимитов и графика посуточного потребления газа крупным потребителем
Таким образом, в случае если объем потребления газа превысил величину суточного лимита, объем потребления сверх лимита будет рассчитывается по формуле
псвеРхлимит _ пфакт _ у лимит V 1 1 (10)
хсут_месяц_х хсут 'сут_месяц_х л -1'1' V1"/
сверхлимит
где Усут_месяц х - объем суточного потребления газа предприятием, оплачи-
факт сут
суточная величи-
ваемый с завышенным коэффициентом (тыс. м ); Q на фактического потребления газа предприятием (тыс. м3).
г сверхлимит , п ^ сверхлимит п
Если Ссут_месяц_х < 0, то величина Ссут_месяц_х = 0.
В случае потребления газа ниже величины установленного коридора среднесуточной нормы выборки газа потребитель несет штрафные санкции согласно объемам недопотребленния. При этом согласно правилам поставки газа в РФ [12] при невыборке газа покупателями, потребляющими до 10 000 тыс. м3 газа в год, объем невыбранного газа не оплачивается и санкции за невыборку газа не предусматриваются.
Таким образом, в случае если объем потребления газа оказался ниже величины суточного лимита, объем потребления, оплачиваемый с штрафными санкциями, будет рассчитывается по формуле
^невыб°рка _ улимит хсут_месяц_х ^сУтмесяцж
V 0,8 _ Q,
факт сут '
(11)
невыборка г г г
где ^сут месЯц х - величина невыбранного объема суточного потребления газа предприятием, попадающая под штрафные санкции (тыс. м3).
невыборка невыборка
Если Ссут_месЯц_х <0 , то величина Ссут_месЯц_х = 0 Стоимость газа, потребленного сверх допустимых коридоров выборки газа за расчетный месяц, рассчитывается по формуле
сверхлимит ' месяц_х
= Ъ
месяц_х р. сверхлимит -сут_месяц_х
V Т х К сверхлимит
(12)
п сверхлимит г
где гмесЯц х - стоимость покупки сверхлимитного объема газа в месяце х (руб. в мес.); Тгаз - тариф за поставляемый газ (руб./тыс. м); ^сверхлимит - величина превышающего коэффициента:
- для периода с 15 апреля по 15 сентября ^сверхлимит = 1,1;
- для периода с 16 сентября по 14 апреля ^сверхлимит = 1,5.
Таким образом, ценозависимое управление графиком спроса на электропотребление посредством покрытия части спроса потребителя системой малой генерации заключается в оперативном регулировании работы малой распределенной генерации с целью минимизации затрат на энергоресурсы [13]. При этом важно помнить, что есть вероятность ситуации, когда тариф производства электроэнергии системой малой распределенной генерации выше тарифа на потребление электроэнергии из ЕЭС вследствие несоблюдения лимитов на выборку предприятием природного газа:
оЕЭС / сМРГ /
мес
/ЖЕеЭсС <
'^МРГ-
мес
(14)
При этом, как видно из формулы (9), лимиты на выборку газа ограничены лишь суточным периодом, а ценозависимое управление спросом на потребление электроэнергии производится с почасовой дискретностью, что обеспечивает возможность управления внутрисуточной волатильно-стью выработки электроэнергии системой малой генерации с условием непревышения лимитов по выборке газа в разрезе суток.
Рис. 6. Пример вариантов графиков почасового спроса на выборку газа
На рис. 6 представлен пример двух вариантов почасовых графиков спроса на потребление природного газа в разрезе суток. На графике «А» спрос является равномерным в каждый час суток, а почасовые объемы потребления газа на графике «В» варьируются, при этом в периоде с 10 по 17 час объемы потребления газа превышают показатели графика «А», в
остальные периоды существенно ниже. Несмотря на различие почасовых объемов спроса на потребление газа в вариантах «А» и «В», объемы суточного потребления эквивалентны и выборка газа по варианту «В» находится в рамках лимитов и оплачивается по базовым тарифам.
Таким образом, управление волатильностью производства электроэнергии системой малой распределенной генерации позволяет использовать ценозависимое управление стоимостью закупки электроэнергии из ЕЭС, не превышая действующих лимитов на выборку газа, а следовательно, снижать затраты на закупку электроэнергии без увеличения затрат на ее производство системой малой генерации.
Модель ценозависимого управления спросом. Учитывая особенности ценообразования и правила закупа электроэнергии и природного газа, авторы разработали модель ценозависимого управления спросом на электропотребление на базе интегрирования с системой малой распределенной генерации (рис. 7).
Модель состоит из ряда последовательно реализуемых блоков. Вначале производится планирование распределения объемов выработки электроэнергии системой малой генерации и потребления электроэнергии из ЕЭС на различные периоды управления, разделяемые на сутки, неделю, месяц, квартал и т.д.
Основой модели является прогнозный почасовой график электропотребления предприятия на различные периоды управления, корректировкой которого производится моделирование стоимости покупки электроэнергии, закупаемой потребителем из ЕЭС, посредством разработки и анализа различных вариантов структуры покрытия совокупного спроса на электропотребление системой малой распределенной генерации [14]. Обязательным звеном служит анализ технологических возможностей почасовой выработки электроэнергии системой малой генерации на рассматриваемые периоды управления, учет ограничений, таких как наличие запасов топлива, график ремонтов, режимы работы сети, пропускная способность электрических сетей. Результатом анализа выступает моделирование различных вариантов структуры покрытия почасового графика спроса на электропотребление потребителя электроэнергии с учетом выявленных технологических ограничений на различные периоды управления.
Параллельно производится расчет договорных лимитов на поставку газа для каждых суток, определяются величины коридоров выхода за рамки допустимых лимитов, оценка ценовых параметров закупок газа в случаях выхода за рамки допустимых лимитов. Учитывая стоимостные параметры закупки газа, для различных вариантов структуры покрытия графиков спроса на электропотребление системой малой генерации производится расчет величины затрат на газ и стоимость выработки электроэнергии системой малой генерации для каждого сценария.
Рис. 7. Модель ценозависимого управления спросом на потребление электроэнергии и природного газа на базе интегрирования с системой малой распределенной генерации
Следующим этапом осуществляется оценка стоимостных параметров потребления электроэнергии для различных вариантов (сценариев) струк-
туры покрытия почасового спроса и производится выбор оптимального варианта по критериям экономической эффективности, технологической возможности и системной устойчивости.
После определения варианта покрытия почасового графика спроса на электропотребление и внедрения его в работу производится оперативный контроль и управление графиками производства электроэнергии системой малой генерации. В случае отклонений фактических графиков спроса на электропотребление от прогнозных выполняется перерасчет эффективности вариантов структуры покрытия графика спроса на электропотребление, и в случае необходимости корректируется работа системы малой генерации. По окончании каждого календарного месяца (расчетный период для закупок электроэнергии на оптовом и розничном рынках) производится оценка экономического эффекта от проведенных преобразований.
Опыт практического применения. На рис. 8 представлен пример применения модели ценозависимого управления спросом на электропотребление на базе интеграции с системой малой распределенной генерации на данных промышленного потребителя электроэнергии, расположенного в Пермском крае. При эквивалентном совокупном графике спроса на электропотребление промышленного предприятия приведено два варианта формирования графика выработки электроэнергии системой малой генерации, с учетом которых определяется повариантный график потребления электрической энергии из ЕЭС.
На графиках «А» представлен вариант выработки электроэнергии системой малой генерации без учета ценозависимого потребления электроэнергии из ЕЭС, и в этом случае график выработки электроэнергии системой малой генерации и, соответственно, график потребления природного газа имеют постоянный почасовой характер, а график потребления электрической энергии из ЕЭС формируется по остаточному принципу.
На графиках «Б» проиллюстрирован вариант выработки электроэнергии системой малой генерации при использовании модели ценозависимого потребления электроэнергии из ЕЭС. При этом график выработки электроэнергии системой малой генерации имеет ценозависимый характер и зависит от графика потребления электрической энергии из ЕЭС, формируемого с учетом ценовых сигналов оптового или розничного рынка электроэнергии по критерию минимизации стоимости [15].
Результат расчета экономического эффекта от использования разработанной модели ценозависимого управления спросом на электропотребление на базе интеграции с системой малой распределенной генерации представлен в таблице. Расчеты приведены на базе тарифов на электроэнергию и природный газ, действующих на территории Пермского края в 2016 г. для совокупного объема электропотребления промышленного предприятия в 36 000 кВтч в месяц.
Почасовой график суммарного спроса на
А) Вариант выработки электроэнергии системой малой генерации без учета ценозависимого потребления электроэнергии иэ ЕЭС
Рис. 8. Пример применения ценозависимого управления спросом на электропотребление посредством интеграции с системой малой распределенной генерации
Затраты на энергоресурсы и величина экономического эффекта от использования ценозависимого управления и системы малой распределенной генерации рассчитаны для трех вариантов. Вариант «А» - покупка полного объема потребности в электроэнергии из ЕЭС без использования системы малой распределенной генерации.
Таблица 1. Расчет экономического эффекта от реализации разработанной модели ценозависимого управления спросом на потребление электроэнергии и природного газа на базе интегрирования с системой малой распределенной генерации для примера, представленного на рис. 8
№ п/п Параметр Ед. измерения Вариант потребления полного объема из ЕЭС Вариант применения системы малой генерации Вариант применения системы малой генерации с учетом цено-зависимого потребления
Вариант «А» Вариант «В» Вариант «С»
Почасовой график суммар-
1 ного спроса на электропотребление потребителя электроэнергии в сутки кВт*ч 36 000 36 000 36 000
Почасовой график выработ-
2 ки электроэнергии системой малой генерации в сутки кВт*ч 0 10 000 10 000
3 Почасовой график величины электрической энергии, потребленной из ЕЭС в сутки кВт*ч 36 000 26 000 26 000
Величина суточных лими- м3
4 тов на потребление газа электростанцией 5 000 5 000 5 000
5 Величина суточного потребления газа системой малой генерации м3 0 4 000 4 000
Величина сверхлимитного м3
6 потребления газа системой малой генерации 0 0 0
7 Величина покупки электроэнергии на РСВ в сутки кВт*ч 36 000 26 000 26 000
8 Средний тариф покупки электроэнергии на РСВ руб./кВтч 1,15 1,15 1,04
9 Объем покупки электрической мощности кВт в месяц 1 700 1 225 970
10 Средний тариф на закупку электрической мощности руб./кВтч 0,92 0,92 0,76
11 Величина оплаты услуг по содержанию электрических кВт в месяц 2 000 1 440 1 140
сетей
12 Тариф на оплату услуг по содержанию электрических сетей руб./кВтч 0,97 0,97 0,76
№ п/п Параметр Ед. измерения Вариант потребления полного объема из ЕЭС Вариант применения системы малой генерации Вариант применения системы малой генерации с учетом ценозависимого потребления
Вариант «А» Вариант «В» Вариант «С»
13 Тариф на оплату технологического расхода в электрических сетях руб./кВтч 0,14 0,14 0,14
14 Общий тариф на закупку электроэнергии руб./кВтч 3,18 3,18 2,70
15 Общий тариф на выработку электроэнергии системой малой генерации руб./кВтч 2,92 2,92 2,92
16 Стоимость закупки электроэнергии из ЕЭС в сутки РУб. 114 480 82 680 70 200
17 Стоимость потребления электроэнергии из системы малой генерации РУб. 0 29 200 29 200
18 Цена покупки природного газа в рамках договорных лимитов руб./м3 0 4,50 4,50
19 Цена покупки природного газа сверх договорных лимитов руб./м3 0 6,75 6,75
20 Фактическая стоимость покупки природного газа системой малой генерации РУб. 0 18 000 18 000
21 Общая стоимость потребления электроэнергии в сутки РУб. 114 480 111 880 99 400
22 Средний тариф на потребление электроэнергии руб./кВтч 3,18 3,11 2,76
23 Эффект от использования системы распределенной генерации руб./кВтч 0,00 0,07 0,42
24 Эффект от использования системы распределенной генерации в сутки РУб. 0,00 2 600 15 080
25 Эффективность использования системы распределенной генерации % 0,0% 2,3% 13,2%
Вариант «В» - покрытие части совокупного спроса на электропотребление (10 000 кВтч в сутки) выработкой ее системой малой генерации без учета ценозависимого потребления электроэнергии из ЕЭС и природного газа на нужды работы системы малой генерации.
Вариант «С» - покрытие части совокупного спроса на электропотребление (10 000 кВтч в сутки) выработкой ее системой распределенной генерации с учетом ценозависимого потребления электроэнергии из ЕЭС и природного газа на нужды работы системы малой генерации.
Использование ценозависимого потребления электрической энергии за счет выработки части потребности системой малой распределенной генерации позволило промышленному предприятию существенно сократить затраты на оплату энергоресурсов.
Так, удельные показатели тарифов на покупку электроэнергии на РСВ, на закупку электрической мощности, на оплату услуг по содержанию электрических сетей по вариантам отличаются в пользу варианта «С», что обусловлено учетом ценовых параметров энергосистемы при планировании графика спроса на электропотребление в рамках ценозависимого потребления.
Также в вариантах «В» и «С» при различной структуре потребления природного газа суточный объем выборки газа составляет 4 000 м3 и даже при волатильном характере потребления газа в варианте «С» в условиях установленного лимита потребления в объеме 5000 м3 сверхлимитное потребление исключено. Стоимость закупки природного газа составила 4,5 руб./тыс. м3, а в случае выхода за коридоры установленных лимитов закупка газа производилась бы по тарифу с превышающим коэффициентом - 6,75 руб./тыс. м3.
Варианты «А» и «В» отличаются на величину экономии от потребления электроэнергии от малой распределенной генерации, которая составляет 7 копеек за 1 кВтч, или 2,3% от общей стоимости электроэнергии. При сравнении вариантов «А» и «С» эффект составляет 42 копейки за 1 кВтч, или 13,2% от общей стоимости электроэнергии.
Таким образом, проведенная апробация показала, что при использовании модели ценозависимого электропотребления эффект, получаемый в процессе регулирования работы системы малой распределенной генерации, может возрасти в несколько раз. По мнению авторов, в зависимости от масштаба электропотребления промышленного предприятия экономический эффект в денежном выражении может достигать в годовом измерении нескольких десятков миллионов рублей.
Выводы. В качестве основных выводов по результатам проведенного исследования можно констатировать следующие:
1. Применение технологии ценозависимого потребления электроэнергии на промышленных предприятиях с системами малой распределенной генерации позволяет повысить эффективность использования систем автономных генерирующих установок за счет снижения совокупной стоимости закупаемой электроэнергии, сокращения срока окупаемости инвестиций в создание систем малой распределенной генерации, расширения количества обслуживаемых объектов и способствует росту общей эффективности функционирования потребителей электроэнергии, использующих системы малой распределенной генерации.
2. Экономический эффект, получаемый от совместного использования технологии ценозависимого потребления электрической энергии и систем распределенной генерации крупными потребителями, формируется посредством снижения среднего тарифа на закупку электроэнергии из ЕЭС и,
следовательно, общей величины затрат на электропотребление по всем ее компонентам (стоимость электрической энергией, стоимость электрической мощности и стоимость услуг по передаче электроэнергии).
3. Ценозависимое потребление газа в процессе управления графиком выработки электроэнергии системой малой генерации позволяет исключить риск его сверхлимитного потребления.
4. Разработанная авторами модель ценозависимого управления спросом на потребление электроэнергии и природного газа на базе интеграции с системой малой распределенной генерации позволяет крупным потребителям электроэнергии сократить затраты на оплату энергоресурсов и существенно повысить экономическую эффективность использования систем малой распределенной генерации, что подтверждается результатами апробации на одном из крупных промышленных предприятий Пермского края.
Литература
1. Попова С.Н., Потехина Н.В. Перспективы и ограничения развития распределенной энергетики на электроэнергетическом рынке России // Общество: политика, экономика, право. 2016. № 12. С. 93-95.
2. Jordehi A.R. Allocation of distributed generation units in electric power systems: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. № 56. P. 893-905.
3. Рейтинг стран по ценам на природный газ для населения в 2017 году // РИА Рейтинг. URL: http://riarating.ru/countries/20170608/630064764.html
4. Климовец О.В. Оценка экономической эффективности электроснабжения промышленного предприятия с использованием распределенной генерации // Вестник Российского экономического университета им. Г.В. Плеханова. 2016. № 2 (86). С. 140-144.
5. Singh B. A review on distributed generation planning / B. Singh. J. Sharma // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. P. 529-544.
6. Булатов Ю.Н., Крюков А.В. Влияние нелинейной и несимметричной нагрузки на работу генераторов установок распределенной генерации // Системы. Методы. Технологии. 2017. № 3 (35) С. 40-49.
7. Сергеев Н.Н. Основные направления развития и модернизации электроэнергетики // Вестник Удмуртского университета. Серия «Экономика и право». 2016. № 1. С. 49-53.
8. Фролова Я.А., Русина А.Г., Армеев Д.В. Оптимизация режимов энергосистем с распределенной генерацией в режиме On-Line // Новое в российской электроэнергетике. 2017. № 11. С. 34-41.
9. Соловьева И.А., Дзюба А.П. Управление затратами на электропотребление промышленных предприятий на базе модели оптимизации графиков электрических нагрузок // Известия Тульского Государственного университета. Экономические и юридические науки. 2017. № 1-1. С. 165-174.
10. Baev I.A., Solovieva I.A., Dziuba A.P. Assessment and analysis of energy infrastruc-tural potential of Russian regions // 3rd International Conference on Industrial Engineering. SHS Web Conf. 35 (2017) AN 01048.
11. Постановление Правительства РФ от 28.05.2007 № 333 (ред. от 31.12.2010) «О совершенствовании государственного регулирования цен на газ». URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_55732/ (дата обращения: 24.12.2017 г.)
12. Постановление Правительства РФ от 19 июня 2014 г. № 566 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам реализации газа в Российской Федерации». URL: http://static.government.ru/media/ files/41d4ea45da756d8377a5.pdf (дата обращения: 24.12.2017).
13. Дзюба А.П., Соловьева И.А. Модель управления затратами промышленных предприятий на покупку природного газа на товарно-сырьевой бирже // Проблемы экономики и управления нефтегазовым комплексом. 2018. № 2. С. 25-33.
14. Дзюба А.П., Соловьева И.А. Ценозависимое управление электропотреблением и энергозатратами на производственных объектах металлургического комплекса // Металлург. 2017. № 1. С. 8-15.
15. Соловьева И.А., Дзюба А.П. Управление затратами на электропотребление промышленных предприятий на базе модели оптимизации графиков электрических нагрузок // Известия Тульского государственного университета. Экономические и юридические науки. 2017. № 1-1. С. 165-174.
Dzyuba A.P., Candidate of Economic Sciences, Department of "Finance, money circulation and credit" of the Higher School of Economics and Management of the FSAE of the South Ural State University (Chelyabinsk, Russian Federation). E-mail: [email protected] Solovyova I. A., Doctor of Economics, associate professor, Department of "Finance, money circulation and credit" of the Higher School of Economics and Management of the FSAE of the South Ural State University (Chelyabinsk, Russian Federation). E-mail: [email protected]
INTEGRATION OF DEMAND MANAGEMENT SYSTEMS FOR ELECTRICITY AND GAS WITH A SMALL DISTRIBUTED GENERATION OF INDUSTRIAL ENTERPRISES
Keywords: small distributed energy, small generation, price-dependent consumption, power consumption, gas consumption, energy efficiency, electric power, fuel and energy complex, energy market, modeling.
DOI: 10.17223/19988648/45/15
The article is devoted to the development of complex models of energy cost management, the basic principles of pricing. The developed model allows large consumers to increase the economic efficiency of the use of resources associated with the acquisition of gas. The performed study of parameters and consumption of electricity, which has a system of small distributed generation, and also to establish the possibility of simultaneous demand control for electricity and gas consumption. The article presents the results of the analysis of pricing principles for all components of cost, contact within the wholesale and retail markets, and natural gas traded in regional markets. The possibility and expediency of complex price-dependent demand management for energy resources is being proved. Approved by the authors approbation of the developed model for the case of large-scale industrial use of data obtained in the aggregate.
References
1. Popova, S.N. Perspektivy i ogranicheniya razvitiya raspredelennoj ehnergetiki na eh-lektroehnergeticheskom rynke Rossii / S.N. Popova, N.V. Potekhina // Obshchestvo: politika, ehkonomika, pravo. 2016. №12. S. 93-95.
2. Jordehi, A.R. Allocation of distributed generation units in electric power systems: A review//Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. No. 56. P. 893-905.
3. Rejting stran po cenam na prirodnyj gaz dlya naseleniya v 2017 godu / RIA Rejting // [ehlektronnyj resurs] URL: http://riarating.ru/countries/20170608/630064764.html
4. Klimovec, O.V. Ocenka ehkonomicheskoj ehffektivnosti ehlektrosnabzheniya promyshlennogo predpriyatiya s ispol'zovaniem raspredelennoj generacii / O.V. Klimovec // Vestnik rossijskogo ehkonomicheskogo universiteta im. G.V. Plekhanova. 2016. №2(86). S. 140-144.
5. Singh, B. A review on distributed generation planning / B. Singh. J. Sharma // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. P. 529-544.
6. Bulatov, YU.N. Vliyanie nelinejnoj i nesimmetrichnoj nagruzki na rabotu generatorov ustanovok raspredelennoj generacii / YU.N. Bulatov, A.V. Kryukov // Sistemy. Metody. Tekhnologii. 2017. №3(35) S. 40-49.
7. Sergeev, N.N. Osnovnye napravleniya razvitiya i modernizacii ehlektroehnergetiki / N.N. Sergeev // Vestnik Udmurtskogo universiteta. Seriya ehkonomika i pravo. 2016. №1. S.49-53.
8. Frolova, YA.A. Optimizaciya rezhimov ehnergosistem s raspredelennoj generaciej v rezhime On-Line / YA.A. Frolova, A.G. Rusina, D.V. Armeev // Novoe v rossijskoj ehlek-troehnergetike. 2017. №11 S.34-41.
9. Solov'eva, I.A. Upravlenie zatratami na ehlektropotreblenie promyshlennyh predpri-yatij na baze modeli optimizacii grafikov ehlektricheskih nagruzok / I.A. Solov'eva, A.P. Dzyuba // Izvestiya Tul'skogo Gosudarstvennogo universiteta. EHkonomicheskie i yuridicheskie nauki. 2017. №1-1 S. 165-174.
10. Baev, I.A. Assessment and analysis of energy infrastructural potential of Russian regions / I.A. Baev, I.A. Solovieva, A.P. Dziuba // 3rd International Conference on Industrial Engineering. SHS Web Conf., 35 (2017) AN 01048
11. Postanovlenie Pravitel'stva RF ot 28.05.2007 N 333 (red. ot 31.12.2010) «O sovershenstvovanii gosudarstvennogo regulirovaniya cen na gaz» [ehlektronnyj resurs]. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_55732/ (data obrashcheniya: 24.12.2017g.)
12. Postanovlenie Pravitel'stva RF ot 19 iyunya 2014 g. № 566 «O vnesenii izmenenij v nekotorye akty Pravitel'stva Rossijskoj Federacii po voprosam realizacii gaza v Rossijskoj Federacii» [ehlektronnyj resurs]. URL: http://static.government.ru/media/files/ 41d4ea45da756d8377a5.pdf (data obrashcheniya: 24.12.2017g.)
13. Dzyuba, A.P. Model' upravleniya zatratami promyshlennyh predpriyatij na pokupku prirodnogo gaza na tovarno-syr'evoj birzhe / A.P. Dzyuba, I.A. Solov'eva // Problemy ehkonomiki i upravleniya neftegazovym kompleksom 2/2018. S.25-33
14. Dzyuba, A.P. Cenozavisimoe upravlenie ehlektropotrebleniem i ehnergozatratami na proizvodstvennyh ob"ektah metallurgicheskogo kompleksa / A.P. Dzyuba, I.A. Solov'eva // Metallurg. 2017. №1. S. 8-15.
15. Solov'eva, I.A. Upravlenie zatratami na ehlektropotreblenie promyshlennyh predpriyatij na baze modeli optimizacii grafikov ehlektricheskih nagruzok / I.A. Solov'eva, A.P. Dzyuba // Izvestiya Tul'skogo Gosudarstvennogo universiteta. EHkonomicheskie i yuridicheskie nauki. 2017. № 1-1. S. 165-174.
For referencing:
Dziuba A.P., Solovyovа I.A. Integraciya sistem upravleniya sprosom na ehlektroehnergiyu i gaz s maloj raspredelennoj generaciej promyshlennogo predpriyatiya [Integration of demand management systems for electricity and gas with a small distributed generation of industrial enterprises]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Ekonomika - Tomsk State University Journal of Economics, 2019, no. 45, рр. 216-233.
