Многокритериальное обоснование эффективности энергосберегающих проектов

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ

ПРОЕКТОВ

М. В. Малмыгин

MULTICRITERIA SUBSTANTIATION OF ENERGY-SAVING PROJECTS EFFICIENCY

Malmygin M. V.

The specifics of investment projects in electric-power industry have been revealed in the article; a concrete investment project is considered; the necessity of complex multicriteria estimation of energy-saving technologies efficiency is substantiated.

Key words: electric-power industry, investments, energy conservation, power efficiency, optimization, a model.

В статье выделены особенности инвестиционных проектов в электроэнергетике, рассмотрен конкретный инвестиционный проект, обоснована необходимость комплексной многокритериальной оценки эффективности энергосберегающих технологий.

Ключевые слова: электроэнергетика, инвестиции, энергосбережение, энергоэффективность, оптимизация, модель.

УДК 330.322.212

Научно-техническая и инновационная деятельность в отраслях ТЭК является основой повышения эффективности функционирования отечественного энергетического сектора. В связи с этим замена физически и морально изношенного оборудования должна осуществляться с применением энергосберегающих технологий, для освоения которых требуются значительные капиталовложения. Увеличение доли инновационных технологий в общем объеме используемого энергетического оборудования возможно при создании благоприятных инвестиционных условий и развитии методов поддержки и стимулирования инноваций.

Комплексная оценка эффективности энергосберегающих технологий заключается в оценке влияния различных факторов на эффективность энергосберегающих технологий при производстве, передаче и потреблении энергии с учетом специфики энергетики, в том числе возможных рисков проекта и внутренних взаимосвязей между факторами (рис. 1).

Несмотря на то что экономические показатели эффективности являются в конечном счете определяющими при оценке и отборе проектов, они не являются достаточными. В этой связи следует учитывать технологические, социальные и экологические факторы (рис. 2).

Рассмотрение всех факторов, оказывающих влияние на комплексную оценку эффективности энергосберегающих технологий, а также рисков, сопровождающих данные проекты, может быть осуществлено с использованием методов многокритериальной оптимизации.

Основная цель оптимизации развития энергетики состоит в выборе наиболее эффективного способа производства, преобразования, передачи и использования всех форм энергии, общее потребление которой было определено на

Рис. 1. Комплексная оценка эффективности энергосберегающих технологий

Эффекптносгь энф го сберегающих технологий

Рис. 2. Эффективность энергосберегающих технологий

более высоком иерархическом уровне. При этом оптимизация развития энергетики должна исходить из понятия энергетики как комплексной системы, а это ведет к такому большому объему задач оптимизации, что они, как правило, не могут быть решены без применения методов математического моделирования (5).

Математические методы оптимизации являются современными инструментами исследований, позволяющими:

а) использовать большое количество информации при рассмотрении различных вариантов;

б) выбирать из большого числа возможных решений относительно ограниченное число наилучших;

в) определять способы коррекции развития системы, направленные на реализацию оптимального решения.

Метод анализа иерархий основан на процедуре иерархического представления элементов и состоит в декомпозиции задачи на более простые составляющие части и дальнейшей обработке

последовательности суждений лица, принимающего решение, путем попарного их сравнения. Далее в целях вычисления приоритетов сравниваемых альтернатив заполняются матрицы суждений экспертов об относительной важности элементов иерархии построением матрицы парных сравнений критериев и альтернатив по каждому из критериев. Для измерения относительной важности критериев целесообразно использовать вербально-числовую шкалу Харрингтона, основанную на следующем преобразовании (табл. 1):

Таблица 1

Шкала Харрингтона для перевода качественных

оценок в количественные

Наименование Числовой Точечная

градации интервал оценка

Очень высокая 0,80-1,00 0,90

Высокая 0,63-0,80 0,72

Средняя 0,37-0,63 0,50

Низкая 0,20-0,37 0,29

Очень низкая 0,00-0,20 0,10

Далее в целях вычисления приоритетов сравниваемых альтернатив заполняются матрицы суждений экспертов об относительной важности элементов иерархии построением матрицы парных сравнений критериев и альтернатив по каждому из критериев. После этого определяются веса и приоритеты векторов, далее проверяется согласованность матрицы суждений через индекс согласованности и отношение согласованности.

При заполнении матриц парных сравнений альтернатив по каждому из критериев следует учитывать допущение о взаимонезависимости критериев по предпочтению, которое означает, что суждение об относительной важности альтернатив по отношению к любому отдельно взятому критерию не должно влиять на суждения о превосходстве альтернатив относительно остальных критериев, и наоборот.

На заключительном этапе анализа выполняется синтез (линейная свертка) приоритетов на иерархии, в результате которой вычисляются приоритеты альтернативных решений относительно главной цели. Лучшей считается альтернатива с максимальным значением приоритета.

Варианты развития энергетической системы означают различные способы развития системы, обеспечивающие за весь период оптимизации одинаковый энергетический эффект. Варианты обеспечивают покрытие одинаковых графиков нагрузки при удовлетворении требуемой надежности электроснабжения, исходят из одинакового предложения новых элементов системы (энергетических устройств), одинаковых ограничений (средств на капиталовложения, рабочей силы, источников энергии) и из совпадающей совокупности коэффициентов целевой функции (цен, удельных затрат, размеров нормы амортизации и процентной ставки коэффициента приведения).

Под стратегией развития энергетической системы понимается способ развития системы в различных возможных ситуациях, вытекающих, в частности, из внешних ограничений по отношению к этой системе. Различные стратегии развития энергетической системы могут отличаться друг от друга составом энергетических установок, совокупностью ограничений и коэффициентов целевой функции, а в более широком смысле и энергетическим эффектом (2).

Инвестиционные проекты в электроэнергетике имеют следующие особенности:

1. Стратегические ориентиры инвестиционных проектов в электроэнергетике имеют три основных направления: снижение зависимости от крупных потребителей тепла, ориентирован-

ных на строительство собственных источников; сохранение и развитие рынка тепловой энергии; снижение затрат на действующих предприятиях.

2. Реализация крупного инвестиционного проекта, связанного с комбинированной выработкой электрической и тепловой энергии на территории отдельной региональной энергосистемы, влияет на её экономику вне зависимости от того, в рамках какого действующего предприятия реализуется проект или создается новое предприятие.

3. Экономический эффект от реализации энергетических инвестиционных проектов распространяется на различные категории потребителей и проявляется там. Это должно оцениваться, рассчитываться и учитываться (1).

При использовании комплексного подхода к оценке эффективности энергосберегающих технологий с учетом различных факторов на основе метода анализа иерархий в качестве критериев можно рассмотреть следующие:

1) максимум чистого дисконтированного дохода (МРУ);

2) максимум производственного эффекта (КПД );

3) минимум суммарных затрат;

4) минимум отрицательного воздействия на окружающую среду;

5) минимум риска неполучения дохода от реализации проекта.

В качестве альтернатив рассматриваются: инновационный проект «Строительство ТЭЦ для обеспечения теплом и электрической энергией микрорайона» как одна альтернатива, и покупка энергии от централизованных источников как другая альтернатива.

Для первой альтернативы необходимо учитывать тот факт, что реализация проекта возможна при использовании различных вариантов оборудования, имеющего разный КПД и требующего различные суммы инвестиционных затрат.

Учитывая вышеизложенное, был проведен анализ и оценка трёх различных вариантов реализации инвестиционного проекта (рис. 3).

В зависимости от тех целей, которые ставит перед собой инвестор, теоретически и практически возможны к применению множество видов экономико-математических моделей формирования оптимального инвестиционного портфеля.

Оптимальными, согласно В. В. Цареву, следует признать трехцелевые модели, так как с их помощью становится возможным наиболее полно реализовать идею системного подхода к решению задачи инвестиционного проектирования (4).

Рис. 3. Декомпозиция выбора альтернативы, обеспечивающей наибольший вклад в достижение

совокупности поставленных целей

В нашем случае это будет модель вида: NPV ^ max, Е ^ max, SC ^ min,

где NPV - чистый дисконтированный доход, который может быть получен в результате реализации данного варианта инвестиционного портфеля; Е - производственный эффект; SC -общие затраты.

При следующих ограничениях: NPV > 0, E < Е < E

^min ^ ^maxi SCmin < SC < SCi

Депокомпозируем дисконтированного дохода.

max•

показатель

h I

-'f'-v"Г-

,

где I - ставка дисконтирования; t - период, выраженный в годах; 1С - начальные инвестиции; С¥, - поток платежей за год t.

Далее декомпозируем показатель потока платежей:

СР, = (V; - (С, + С,) (!- 7"г) + £),. - Опхгс + Д№С£),

где V, - выручка от реализации продукции за год t; Inv, - инвестиционные издержки за год t; Tt -ставка налога на прибыль в году t; Dt - амортизация за год t; Ct - текущие затраты за год t; DWC, - изменения в рабочем капитале за год t.

В качестве примера для расчета выступил проект строительства ТЭЦ микрорайона 104 г. Волгограда.

Рассчитаем далее значения целевых показателей для трёх видов газотурбинных установок и газопоршневых машин:

а) генерирующего оборудования на основе 2-х газотурбинных установок Mars-100 компании Turbomach общей номинальной электрической мощностью 21, 37 МВт и общей номинальной тепловой мощностью 29,7 Гкал стоимостью 760 000 тыс. руб. с НДС, имеющего КПД = 36,2 %.

б) генерирующего оборудования на основе 6-ти газопоршневых машин ГПГУ APG3000 компании Waukesha общей электрической номинальной мощностью 19 МВт и общей номинальной тепловой мощностью 33,76 Гкал с учетом водогрейных котлов стоимостью 797 710 тыс. руб. с НДС, имеющего КПД = 41,2 %.

в) генерирующего оборудования на основе 2-х газопоршневых машин ГПГУ типа 20У34БО компании ШаНзйа общей номинальной электрической мощностью 17,46 МВт и общей номинальной тепловой мощностью 31,34 Гкал с учетом водогрейных котлов стоимостью 700 000 тыс. руб. с НДС, имеющего КПД = 46,5 %.

Выбранное оборудование является наиболее доступным на российском рынке производства электро- и тепловой энергии, а также обладает наибольшим КПД по сравнению с другими аналогами.

Срок реализации инвестиционного проекта будем считать равным 120 месяцам.

Для расчета финансовых показателей примем некоторые допущения:

а) Ставка дисконтирования I = 12 %;

б) Текущая ставка налога на прибыль, равная 20 %, не будет меняться в течение срока реализации проекта.

Все расчеты производились с помощью программного продукта «Альт-Инвест». Результаты расчета и характеристики оборудования были помещены в сводную таблицу (табл. 2).

Таблица 2

Сравнительная характеристика вариантов реализации проекта для трех видов оборудования

Показатель Turbomach Waukesha Wartsila

Начальные затраты, руб. 760 000 000 797 710 000 700 000 000

КПД, % 36,2 41,2 46,5

Поступления от продаж, руб. 8 075 412 000 7 126 844 000 5 818 831 000

Объем реализованного электричества, МВт 1 556 652 1 259 694 1 101 941

Объем реализованного тепла, Гкал 1 154 201 1 603 192 1 366 777

Средние годовые издержки, руб. 653 471 900 506 995 400 394 231 200

Чистый приведенный доход - NPV, руб. 315 959 634 424 154 706 428 116 430

Период окупаемости - PB, мес. 73 69 69

Дисконтированный период окупаемости - DPB, мес. 95 89 86

Средняя норма рентабельности - ARR, % 26,19 28,00 28,63

Индекс прибыльности - PI 1,39 1,49 1,58

Внутренняя норма рентабельности - IRR, % 19,40 21,44 23,43

Модифицированная внутренняя норма рентабельности - MIRR, % 15,60 16,47 17,11

Опираясь на произведенные расчеты, можно сделать вывод, что при прочих равных условиях наилучшими характеристиками обладает оборудование производителя ШаНзйа общей номинальной электрической мощностью 17,46 МВт и общей номинальной тепловой мощностью 31,34 Гкал.

В случае использования этих газопоршневых машин получим:

ЫРУ = 428 116 430 руб., Е = 46,5 %,

8С = 3 942 312 000 руб.

Выбор оптимальной стратегии инвестирования не исчерпывается всеми перечисленными факторами. Итоговый результат инвестиционного проекта будет определяться способом привлечения денежных средств (кредит, лизинг), стоимостью энергоресурсов и электроэнергии, ставкой налога на прибыль, ситуацией на рынке труда, территориальными условиями реализации проекта, общей экономической и политической обстановкой в стране.

ЛИТЕРАТУРА

1. Виленский П. А., Смоляк С. А. Как рассчитать эффективность инвестиционного проекта. Расчет с комментариями / под науч. ред. В. Н. Лившица. — М.: Информэлек-тро, 1996.

2. Клима И. Оптимизация энергетических систем. — М.: Высшая школа, 1991.

3. Косматов Э. М., Теляшова В. Ш. Энергосбережение при производстве и передаче энергии // Академия энергетики. — 2010. — № 3 (35). — С. 12-15.

4. Царев В. В. Оценка экономической эффективности инвестиций. — СПб.: Питер, 2004.

5. Экономика и управление энергетическими предприятиями / под ред. Н. Н. Кожевникова. —М., 2004.

Об авторе

Малмыгин Максим Владимирович, ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный университет», аспирант кафедры «Информационные системы в экономике». Сфера научных интере-

сов - оценка эффективности инвестиций, инновации, экономика энергетики. maksimm@mail.ru