Управление затратами на электропотребление промышленных предприятий на базе модели оптимизации графиков электрических нагрузок

УДК 621.31 + 621.311.1

УПРАВЛЕНИЕ ЗАТРАТАМИ НА ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА БАЗЕ МОДЕЛИ ОПТИМИЗАЦИИ ГРАФИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

И.А. Соловьева, А.П. Дзюба

Статья посвящена разработке модели ценозависимого управления электропотреблением для промышленных предприятий. В статье проведен анализ формирования величин обязательств по оплате каждого компонента стоимости электроэнергии. Выявлены направления и временные диапазоны управления спросом на электропотребление с целью минимизации обязательств по оплате каждого компонента стоимости электропотребления. Авторами разработана модель ценозависимого управления электропотреблением, учитывающая не только параметры энергорынка, но и внутренние производственные и технические особенности предприятия. Результаты исследования имеют практическую и научную значимость и могут быть использованы в повседневной деятельности промышленных предприятий в процессе управления затратами на электропотребление.

Ключевые слова: ценозависимое электропотребление, энергозатраты, производственная эффективность, энергоэффективность, моделирование, управление.

Внедрение технологий энергосбережения и повышения энергетической эффективности является общемировым трендом последнего десятилетия. Популяризация энергосбережения и энергетической эффективности привела к привлечению значительного потока инвестиций в это направление, и дало импульс к проведению исследований, разработке технологий, и методов, направленных на повышение эффективности потребления энергетических ресурсов. Вместе с тем, произошедший в последние 10-15 лет прорыв в области информационно-коммуникационных технологий и их интеграция в различные отрасли промышленности [1], порождает появление и развитие новых технологических укладов и моделей управления, в том числе в отрасли электроэнергетики.

Для экономики России значимость вопроса повышения эффективности потребления энергетических ресурсов является намного актуальнее, чем во многих странах мира. Это связано с более чем двукратным отставанием показателей электроемкости ВВП России от показателей развитых и развивающихся стран мира, значительными масштабами потребления энергетических ресурсов национальной экономикой, высокой зависимостью бюджетного наполнения от объема экспорта энергетических ресурсов [2]

Для экономики России основным резервом повышения энергетической эффективности является промышленный сектор, так как доля потребления электроэнергии промышленностью в общем энергобалансе России составляет порядка 60%, а в некоторых регионах этот показатель достигает 89% [3]. Снижение затрат на энергопотребление позволяет повысить эко-

номическую устойчивость экономики регионов и страны в целом, а также создает предпосылки для стабильного экономического развития.

Одним из новых и инновационных направлений энергосбережения и повышения энергетической эффективности является управления спросом на электропотребление. Управление спросом на электропотребление это инициативная форма экономического взаимодействия энергоснабжающих организаций с потребителями, обеспечивающая взаимовыгодное регулирование объемов и режимов электропотребления. Сущность управления спросом заключается в целенаправленном и планомерном воздействии энергокомпаний на объемы, структуру и режимы энергопотребления в обслуживаемом регионе [4].

Экономический эффект от реализации технологии управления спросом на электропотребление достигается за счет выравнивания суточных и годовых графиков спроса на электропотребление в рамках всей электроэнергетической системы. В результате выравнивания спроса происходит снижение затрат на обеспечение выработки электроэнергии в часы покрытия пиковых нагрузок, а также сокращаются затраты на строительство, эксплуатацию и ремонты электросетевой инфраструктуры. Для России экономический эффект от управления спросом может достичь 10% от общих затрат ЕЭС, что в годовом выражении составляет несколько триллионов рублей [5]. Кроме того, получаемый эффект от управления спросом позволяет снижать затраты абсолютно для всех потребителей энергосистемы. На сегодняшний день в России процесс внедрения механизмов управления спросом находится на этапе разработки общей концепции. При этом, уже действующая модель оптового и розничного рынков электроэнергии России содержит в себе элементы, стимулирования промышленных предприятий к управлению собственным спросом на электропотребление, и тем самым к снижению затрат на покупку электрической энергии [6].

Управление собственными затратами на электропотребление носит название ценозависимое электропотребление. Ценозависимое электропотребление это управление собственными графиками нагрузки электропотребления потребителями электрической энергии с целью снижения ее стоимости. Ценозависимое электропотребление реализуется посредством перевода собственных графиков электрических нагрузок в часовые зоны с наиболее экономически выгодными ценами на электроэнергию.

Особенностью ценозависимого управления электропотреблением в рамках оптового и розничного рынков электроэнергии России является возможность получения значительного экономического эффекта при незначительном изменении параметров графиков спроса на электропотребление. Это связано с тем, что конечная стоимость электроэнергии для промышленных предприятий формируется на основе трех основных компонент: электрической энергии, электрической мощности, стоимости

услуг по передаче электроэнергии (рис.1) и все эти три элемента стоимости с нашей точки зрения поддаются ценозависимому управлению.

Электрическая / мощность

Электрическая энергия

\

Услуги по передаче электроэнергии

Рис.1. Структура стоимости электроэнергии для промышленных

предприятий России

Величина обязательств по оплате электрической энергии, электрической мощности и услуг по передаче электроэнергии для каждого предприятия рассчитывается отдельно на основе двух основных групп характеристик:

А) Ценовых параметров каждого компонента стоимости электроэнергии, формирующихся посредством рыночных механизмов ценообразования либо регулируемых тарифов;

Б) Индивидуального почасового графика спроса на электропотребление каждого предприятия за расчетный период;

При этом, методика расчета величин обязательств по оплате каждого элемента затрат имеет свои принципы, правила и особенности [6, 7].

Компонент «электрическая энергия». Расчет величины обязательств по оплате электрической энергии производится на основе произведения почасовых цен рынка на сутки вперед (РСВ) и объемов соответствующего почасового электропотребления. Цены на РСВ, формируемые для каждого часа характеризуются значительной внутрисуточной вариацией. Разница цен в периоды ночных часов и цен в периоды часов суточного максимума могут отличаться более чем в 2 раза. Также, цены РСВ имеют различия между рабочими и выходными днями и отклонения в значениях также могут достигать двукратного значения.

Ценозависимое управление почасовым графиком электрических нагрузок, с нашей точки зрения, должно заключаться в перераспределении объемов электропотребления с периодов с наибольшей стоимостью электрической энергии на более экономически выгодные периоды, что позволит промышленным предприятиям сократить величину затрат на покупку электрической энергии до 50%. При разработке вариантов оптимизации

графиков электрических нагрузок должны учитываться технологические параметры производства и параметры рынка РСВ. Выявление диапазонов ценозависимого управления почасовым графиком электрических нагрузок необходимо осуществлять на основе прогнозирования значений параметров цен РСВ. Предлагаемая нами методика прогнозирования цен РСВ более подробно описана в работах [8].

Компонент «Электрическая мощность». Величина обязательств по оплате электрической мощности формируется каждый календарный месяц на основе почасового графика электропотребления для каждого участника рынка. Величина обязательств рассчитывается как среднее значение потребляемой мощности промышленным предприятием в часы, совпадающие с часами суточного максимума электропотребления региональной энергосистемы за рабочие дни расчетного месяца. Часы суточного максимума региональной энергосистемы ограничены диапазоном плановых часов пиковой нагрузки. Величина обязательств по покупке электрической мощности не зависит от собственного суточного максимума электропотребления потребителя электроэнергии, а зависит от часа суточного максимума региональной энергосистемы. Час суточного максимума для энергосистемы определяется только для рабочих дней расчетного месяца и всегда попадает на один из плановых часов пиковой нагрузки [9].

Таким образом, промышленному предприятию для снижения обязательств по покупке электрической мощности, необходимо смещать пики собственных энергетических нагрузок на часы, не попадающие на час максимума региональной энергосистемы. Прогнозирование часа максимума региональной энергосистемы можно осуществлять на основе ретроспективных данных за последние несколько лет с достаточно высокой степенью вероятности, по методике, ключевые характеристики которой описаны в работе [10].

Компонент «Услуги по передаче». Величина обязательств по оплате услуг по передаче формируется для каждого календарного месяца. Управление стоимостью услуг по передаче электроэнергии может производиться только в случае выбора промышленным предприятием варианта двухставочного тарифа на передачу электроэнергии, который состоит из двух компонент - стоимости содержания электрических сетей и стоимости технологического расхода электроэнергии. Стоимость технологического расхода электроэнергии не зависит от характера почасовых графиков нагрузки. Ее доля в общей стоимости услуг по передаче не превышает 20%. Стоимость содержания электрических сетей рассчитывается на основе почасового графика электропотребления за расчетный месяц для каждого участника как среднее значение из почасовых максимумов электропотребления предприятием в периоды плановых часов пиковой нагрузки рабочих дней.

Ценозависимое управление почасовым графиком электрических нагрузок должно заключаться в выравнивании объемов электропотребления в периоды плановых часов пиковых нагрузок. Следует отметить, что плановые часы пиковой нагрузки известны потребителям на год вперед [9].

Итак, нами показано, что все три компонента стоимости электроэнергии имеют высокую зависимость от одного общего параметра - характера индивидуального почасового суточного графика электропотребления каждого предприятия (1).

Таким образом, ценозависимое управление собственным почасовым графиком электропотребления в наиболее экономически выгодных интервалах позволяет промышленным предприятиям снижать затраты на покупку электроэнергии. При этом, изменение стоимости по одной компоненте затрат, как правило, влечет за собой изменение по двум другим компонентам. Данное обстоятельство должно учитываться при оптимизации почасового графика электрических нагрузок и принятии управленческих решений.

Как уже отмечалось, модель ценозависимого управления электропотреблением на промышленных предприятиях имеет ограничение не только со стороны параметров рынка электроэнергии, но и со стороны внутренних технологических и экономических особенностей производственных процессов промышленного предприятия.

Почасовой спрос на электропотребление промышленного предприятия - величина совокупного потребления электроэнергии всеми электропотребляющими объектами промышленного предприятиями, работающими одновременно.

Основную часть электропотребляющих объектов промышленного предприятия составляют производственное и вспомогательное оборудование, так как большинство технологических процессов на промышленных объектах приводится в действие при помощи электрической энергии. Примерами могут служить станки и все движущиеся механизмы, основой которых является система электроприводов, электрические печи действующие на основе нагрева при помощи электрической энергии, электросварочное оборудование, металлорежущее оборудование, а также объекты вентиляции и внутрицехового и уличного освещения. Графики работы всех электропотребляющих объектов напрямую формируют параметры спроса на электропотребление.

Таким образом, ценозависимое управление электропотреблением производится посредством управления графиками работы электропотреб-

гБт =

ЬРт = / № I ™т = ! № I 5Пт = /

ляющего оборудования, работающего на предприятии. Переконфигурация графиков работы оборудования возможна только в случае выполнения двух условий: технологической возможности переконфигурации и экономической целесообразности введения организационных изменений.

На основе разработанного подхода к управлению затратами на покупку электрической энергии по компонентам стоимости электроэнергии и с учетом ограничений со стороны внутренней технологической среды предприятия, нами была разработана модель ценозависимого управления электропотреблением промышленных предприятий, представленная на рис.2. Как видно, модель ценозависимого управления графиками нагрузки электропотребления на промышленном предприятии состоит из двух основных блоков:

а) блок анализа параметров рыночной среды, целью которого является определение наиболее важных временных интервалов в рамках которых необходимо выполнять управление графиками электропотребления;

б) блок управления графиками спроса на электропотребление промышленным предприятием, в рамках которого производится анализ и оценка технологических и экономических возможностей переконфигурации графика спроса на электропотребление.

В модуле анализа, принятия решений и контроля производится сопоставление информации о возможностях снижения стоимости со стороны энергорынка и внутренних возможностях предприятия. Выходными данными модуля анализа, принятия решений и контроля являются сценарии переконфигурации графиков производственных процессов для предприятия. На базе экспертной оценки разработанных сценариев осуществляется выбор наиболее целесообразного варианта и составляется план работы. Также, после начала реализации утвержденного плана, в модуль анализа, принятия решений и контроля должна заноситься обратная информационная связь о ходе реализации графиков процесса производства и возможностях внесения оперативных корректировок.

В настоящее время на промышленных предприятиях России отсутствует практика ценозависимого управления собственными графиками спроса на электропотребление. По нашему мнению, внедрение разработанной модели электропотребления на промышленные предприятия России позволит получить значительный эффект не только для отдельных предприятий, но и для всех уровней экономики страны. Преимуществами разработанной модели ценозависимого управления электропотреблением на промышленных предприятиях является:

- высокий экономический эффект для промышленных предприятий, величина которого может составлять от 5% до 40% от стоимости электроэнергии;

- способность снижать затраты на электропотребление сразу по всем трем компонентам стоимости электроэнергии - электрической энергии, электрической мощности и услуг по передаче электроэнергии;

- инновационность предлагаемого подхода к управлению энергозатратами через управление графиками собственного спроса на электроэнергию;

- способность интеграции модели с уже действующими на предприятии системами учета энергоресурсов (АИИС КУЭ, АСТУЭ);

- универсальность предлагаемого решения и возможность его адаптации к любым типам промышленных предприятий, расположенных в любых регионах России;

- комплексность решения, позволяющая выполнять управление не только энергетическими затратами, но и повысить эффективность управления производством;

- возможность получения экономического эффекта на всех уровнях экономики (табл.).

Блок анализа параметров энергорынка

^ Данные об интервалах для снижения объемов спроса на электропотребление; ^ Данные об интервалах благоприятных для увеличения спроса на электропотребление; * Данные о параметрах сигналов балансирующего рынка.

Почасовые планы

Модуль анализа, принятия решений и контроля

Ограничения: ^ Т ехн ол о гич е ска я в озм ажно сть; ^ Экономическая целесообразность.

V Данные о технологических воз мощностях изменения конфигурации графиков процессов производства;

^ данные об изменении графиков спроса на электропотребление при предлагаемых конфигурациях;

* данные о параметрах изменения графиков процессов производства смежных производств и технологических цепочек;

* Из менение стой мостных пара метров производственных процессов при предлагаемых вариантах переконфигурации графиков производства.

процессов

производства Производственные

процессы

промышленного

Данные о предприятия

Блокуправления графиками спроса на электропотребление предприятия

фактических параметрах процессов производства

Рис.2. Модель ценозависимогоуправления электропотреблением

промышленного предприятия

Величина потенциального экономического эффекта от реализации модели ценозависимого управления электропотреблением

Уровень экономики Получаемый эффект Ориентировочная величина эффекта

Экономика предприятий - Снижение затрат на покупку электрической энергии; - Повышение качества управления производством; - Повышение конкурентоспособности продукции. От 2 до 16 млн руб. ежегодно

Экономика регионов - Повышение эффективности региональной экономики и снижение региональной электроемкости; - Повышение устойчивости функционирования промышленности; - Повышение уровня инновационного развития региона. 1 - 20 млрд руб. ежегодно

Экономия России - Снижение электроемкости ВВП страны; - Повышение устойчивости функционирования промышленности; - Развитие и совершенствование технологий управления; - Повышение уровня инновационного развития. 1 - 5 трлн. руб. ежегодно

Таким образом, современные условия оптового и розничного рынков электроэнергии позволяют промышленным предприятиям посредством ценозависимого управления электропотреблением снижать затраты на покупку электроэнергии. Применение разработанной авторами модели ценозависимого управления электропотреблением на промышленных предприятиях позволяет комплексно управлять всеми существующими компонентами затрат на электропотребление, что в свою очередь обуславливает получение значительного экономического эффекта. Перечисленные преимущества разработанного подхода ценозависимого электропотребления подчеркивают научную новизну и практическую значимость предложенных решений. Внедрение ценозависимого управления затратами на электропотребление позволит промышленным предприятиям активизировать свои внутренние резервы для повышения энергоэффективности как на уровне самого предприятия, так и на уровне энергосистемы в целом.

Список литературы

1. Ледин, С. С. Интеллектуальные сети Smart Grid — будущее российской энергетики / С.С. Ледин // Автоматизация и IT в энерггетике. № 11 (16), 10. 2010 г.

2. Отчет Министерства энергетики РФ «Итоги работы Министерства энергетики России и основные результаты функционирования ТЭК в 2015 году. Задачи на среднесрочную перспективу». [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://minenergo.gov.ru/node/4436

3. Федеральная служба государственной статистики. Официальный сайт. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.gks.ru

4. Гительман, Л.Д. Управление спросом на энергию. Уникальная инновация для российской электроэнергетики: монография / Л.Д. Гительман, Б.Е. Ратников, М.В. Кожевников, Ю.П. Шевелев. Екатеринбург, 2013. 120 с.

5. Баев, И.А. Актуальные задачи внедрения системы управления спросом на электропотребление в России / И.А. Баев, И.А. Соловьева, А.П. Дзюб, // Вестник науки Сибири. 2015. № 4 (19). с. 116-129. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elibrary.ru/item.asp?id=25580815

6. Постановление Правительства РФ «Об утверждении Правил оптового рынка электрической энергии и мощности и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам организации функционирования оптового рынка электрической энергии и мощности» № 1172 от 27 декабря 2010 г. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.government.consultant.ru.

7. Постановление Правительства РФ «О функционировании розничных рынков электрической энергии, полном и (или) частичном ограничении режима потребления электрической энергии» № 442 от 04 мая 2012 года. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.government.consultant.ru/

8. Баев, И.А. Прогнозирование промышленного электропотребления в условиях волатильности ценовых сигналов / И.А. Баев, И.А. Соловьева, А.П. Дзюба // Экономика региона. 2012. № 4. С. 109-116.

9. Официальный сайт ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы». [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://so-ups.ru/

10. Баев, И.А. Эффективность управления затратами на покупку электроэнергии промышленным предприятием / И.А. Баев, И.А. Соловьева, А.П. Дзюба // Экономика, управление и инвестиции. 2014. № 2(4). [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://euii-journal.ru/24-43.

Соловьева Ирина Александровна, канд. экон. наук, доц., solovevaia@susu.ru, Россия, Челябинск, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет),

Дзюба Анатолий Петрович, канд. экон. наук, dzyuba-a@yandex.ru, Россия, Челябинск, «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)»

COST CONTROL OF ELECTRICITY CONSUMPTION AT INDUSTRIAL ENTERPRISES ON THE BASIS OF THE MODEL OF MANAGEMENT OFELECTRICAL LOADSIN THE PRODUCTIONPROCESS

I. A. Solovyeva, A.P. Dzyuba

The article is devoted to the development of the model ansamitinov control electricity consumption for industrial enterprises. In the article the analysis of formation values of the payment obligations of each component of the cost of electricity. Developed the direction and range control the value of demand for electricity consumption to minimize the magnitude of payment obligations of each component. The authors developed a General model structure ansamitinov electricity consumption management, taking into account not only the parameters of the energy market and internal production capabilities of the company. The results of a study of IME-out practical and scientific importance and can be used in everyday activities for the purchase of electricity for industrial enterprises.

Keywords: cenotaphium energy consumption, energy consumption, production efficiency, energy efficiency, simulation, control.

Solovyeva Irina Aleksandrovna, candidate of economic Sciences, associate Professor, solovevaia@susu.ru, Russia, Chelyabinsk, Federal State Autonomous educational institution "South Ural state University (national research University),

Dzyuba Anatoly Petrovich, candidate of economic Sciences, dzyuba-a@yandex.ru, Russia, Chelyabinsk, Federal State Autonomous educational institution "South Ural state University

УДК 658.3

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА ПРЕДПРИЯТИЯ

П.И. Разиньков, О.П. Разинькова

Рассматриваются методологические аспекты комплексной оценки ресурсного потенциала предприятия, а также его структурных элементов: основных производственных фондов, трудовых, материальных и финансовых ресурсов. Проведен расчет оценки эффективности использования ресурсного потенциала ПАО «Торопецкий ли-тейно-механический завод».

Ключевые слова: ресурсный потенциал, основные производственные фонды, материальные ресурсы, трудовые ресурсы, финансовые ресурсы.

Одной из важнейших тенденций развития экономики в условиях рыночных отношений является смещение приоритетов экономического развития в сторону ресурсосбережения. Опыт показывает, что активная работа по экономии материальных, энергетических, трудовых и других производственных ресурсов становится важнейшим источником роста валового общественного продукта и главным объектом внедрения инноваций^]. Актуальность этой проблемы особенно возрастает в условиях нестабильного производства и кризиса, приводящих к диспропорциям в потреблении ресурсов, которые снижают результативность управления ресурсным обеспечением предприятия, и вызывают необходимость разра-