Использование симплексного метода при формировании программы повышения энергоэффективности газодобывающего предприятия

Использование симплексного метода при формировании программы повышения энергоэффективности газодобывающего предприятия

Appliance of simplex method during the energy efficiency program's development at

the gas producing enterprise

Старовойтова Ольга Михайловна

ассистент

ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», кафедра Экономики, организации и управления производством

starov@tsogu.ru

Starovoytova O.M.

Assistant

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education

«Tyumen State Oil and Gas University» Department of economics and business management

Рекомендована процедура формирования программы повышения энергоэффективности на газодобывающем предприятии, в основу которой положено ранжирование и отбор мероприятий по повышению эффективности энергопотребления с использованием совокупности ограничений (эффект от реализации мероприятия, отношение удельных затрат на сбережение и тарифа на энергоресурс и др.) с применением метода линейного программирования. Ее применение позволит повысить обоснованность и эффективность разрабатываемых программ.

Summary: The procedure of establishing of energy efficiency improvement at a gas producing enterprise is recommended. The procedure is based on ranging and selection of actions to improve the efficiency of energy consumption by the usage of constraint package (measures implementation effect, ratio of unit costs to saved energy and energy source's tariff) with the appliance of linear programming method. The applying of this procedure will improve the sufficiency and efficiency of developed programs.

Ключевые слова: программа энергосбережения, управление энергоэффективностью, энергетическая эффективность, ранжирование мероприятий, газодобывающее предприятие

Key words: energy efficiency program, energy efficiency management, energy efficiency, action ranging, gas producing enterprise

Традиционно при формировании программ для оценки предлагаемых мероприятий используются универсальные показатели эффективности инвестиционных проектов, такие как чистая текущая стоимость проекта (NPV), внутренняя норма доходности (IRR), дисконтированный срок окупаемости инвестиций (PP), индекс доходности инвестиций (PI) [1].

Однако, данные показатели не в полной мере отражают эффект от реализации конкретного энергосберегающего мероприятия и Программы повышения энергоэффективности на предприятиях в целом, и поэтому в качестве показателей эффективности мероприятий предлагается использовать эффект от реализации мероприятия и удельные затраты на сбережение единицы объема энергоресурсов.

В соответствии с методикой, предлагаемой Логиновым В.Н.[2], энергоэффективное мероприятие является прибыльным только в том случае, когда выгода от его экономии превышает суммарные затраты, связанные с реализацией мероприятия. Эффект от реализации мероприятия (F) рассчитывается как разность между затратами, связанными с реализацией мероприятия, и стоимостью сбереженной энергии с учетом фактора дисконтирования (формула 1):

N N N М

F=(YJKt+Z(AQ х at)) - Z Z(r¿t x AQSEit x at) (l) t=i t=i t=i¿=i

где Kt - единовременные затраты (инвестиции) в проект, руб.;

ACt - дополнительные эксплуатационные затраты на реализацию мероприятия в году t, руб.;

at - коэффициент дисконтирования; t - год реализации мероприятия;

N - количество лет жизненного цикла мероприятия;

i - вид энергоресурса;

М - количество видов энергоресурсов, сбережение которых обеспечивается в рамках реализации мероприятия;

Тц - стоимость единицы энергоресурса вида i в году ^ руб./натур.ед.изм.

AQSEit - объем энергоресурса вида ^ экономия которого достигается в результате реализации мероприятия в году ^ натур.ед.изм.

Если эффект от реализации мероприятия имеет отрицательное значение, то стоимость сбереженной энергии превышает суммарные затраты и инвестиционный проект является эффективным; если положительное - затраты превышают выгоды от экономии энергии и мероприятие является неэффективным.

В качестве внутренней характеристики инвестиционного проекта в области энергоэффективности предлагается также применять удельные затраты на сбережение единицы объема энергоресурсов (УЗ^) (2):

УЗ* = —---

* ДQSEit

Если величина удельных затрат на сбережение единицы объема энергоресурсов превышает действующий тариф на ТЭР, то энергию экономить не выгодно.

Оценка проектных решений проводится по предложенным показателям эффективности инвестиционных проектов, причем ранжирование мероприятий и формирование программы может осуществляться на основе различных методов (метод выбора по Парето, метод выбора по Борда, метод выбора по удельным весам показателей эффективности инвестиционных проектов или мероприятий в рамках программы) [3].

Вместе с тем стоит отметить, что представленные методы не позволяют в достаточной мере отразить значение отдельных показателей в системе сравнительной оценки эффективности программы повышения энергоэффективности газодобывающего предприятия, достичь максимального соответствия между суммарным объемом финансирования программы и

имеющимися инвестиционными ресурсами. Автор предлагает использовать метод линейного программирования, позволяющий решить задачу максимизации эффективности (доходности) программы повышения энергоэффективности предприятия при заданных ограничениях.

При постановке задачи линейного программирования формирование программы повышения энергоэффективности на предприятиях будет сводиться к нахождению такой комбинации мероприятий, которая обеспечила бы максимально возможный уровень энергетической эффективности данной программы при заданных ограничениях.

Для решения поставленной задачи линейного программирования предлагается применять симплекс-метод, суть которого заключается в том, что вначале получают допустимый вариант, удовлетворяющий всем ограничениям, но необязательно оптимальный; оптимальность достигается последовательным улучшением исходного варианта за определенное число итераций (этапов). Нахождение начального опорного решения и переход к следующему опорному решению проводятся на основе применения метода Жордана-Гаусса для системы линейных уравнений в канонической форме; направление перехода от одного опорного решения к другому выбирается на основе критерия оптимальности (целевой функции) исходной задачи.

Поскольку главной целью реализации программ является освоение выявленного потенциала энергосбережения для повышения энергоэффективности предприятия, то в качестве критериального показателя эффективности, который должен быть максимизирован, следует использовать показатель суммарного объема экономии энергоресурсов от реализации мероприятия программы повышения энергоэффективности, отражающий совокупный эффект инвестиций:

N

^AQSE^^™ ^max.

г=1 '

В качестве ограничений могут быть заданы нестрогие неравенства (< и >): - общий объем инвестиций по объектам в составе программы повышения

энергоэффективности на предприятиях газодобычи £ ^ не должен превышать объем инвестиционных ресурсов, выделенных для финансирования инвестиций

I„:

p

K

I Ij < Ip,

j=1

где K - число предложенных мероприятий (проектов), включенных в рассмотрение;

- минимальный показатель эффекта от реализации мероприятия (Fj) не должен быть больше нуля :

min

- максимальный срок окупаемости по мероприятию в составе инвестиционной программы Tj не должен быть больше установленного

ограничения Т :

тах

- индекс прибыльности мероприятия в составе инвестиционной программы PI j не должен быть меньше установленного ограничения PIp:

minpIj )> PIp;

- удельные затраты на сбережение единицы объема энергоресурсов по мероприятию в составе инвестиционной программы УЗу не должны превышать действующий тариф на энергоресурс Tit:

max

- суммарный объем экономии каждого вида энергоресурса от реализации

K

11 ^^ Л С* Т1Р натур. ед. изм.

мероприятий программы повышения энергоэффективности ^И не

]=1

должен быть меньше объема экономии энергоресурса, требующегося для

обеспечения достижения целевой установки QSE щлъ :

к

£ ^Е;;тур едизм. > ЫО$Ещлъ.

j=l '

Для решения поставленной цели необходимо ввести переменные х,, х}.:

1, если мероприятге ] включается в портфель

0, в противном случае Математическая модель задачи оптимизации программы повышения энергоэффективности на газодобывающем предприятии будет выглядеть следующим образом:

- определить переменные х1,, х{, обеспечивающие максимальное значение целевой функции:

к

/ (х)- ^AQSE'

7-1

ден.ед.изм.

х х] ^ тах

при наличии следующих ограничений:

к

X 'л <2,8 ^ Ъ <0

тах(т )х7 < 1 тах(УЗгаз )х. < 825,04

7-1 тт

тах(УЗээ)х] < 2,97

тах(УЗтЭ)х < 1082

тт^Ж,

натур.ед.изм.

) х1 > 14,39

тт^Жэнэатуредизм)х] > 1,95 тт^Жтнэатуредизм)х7 > 0,003 х1,...,х( -{0Л1}

V ^

Исходные данные для решения задачи оптимизации портфеля инвестиционных проектов представлены в табл.1.

Таблица 1 - Исходные данные для решения задачи оптимизации портфеля мероприятий программы повышения энергоэффективности на газодобывающем

предприятии

Показатели эффективности мероприятий

Наименование мероприятия Единовремен ные затраты, тыс.руб. Срок окупаемости, лет Эффект от реализации мероприятия (первый год), тыс.руб. Отношение удельных затрат на сбережение и тарифа на энергоресурс (первый год) Объем экономии энергоресурсо в(первый год), тыс.руб.

1. Внедрение высокотемпературного подогрева 1200 0,8 -511,13 0,701 1711,13

топливного газа на 12 ГПА

2. Замена морально и физически устаревших котлов на более 180 2,2 97,49 2,182 82,51

экономичные типа «Дон-100»

3. Использование утилизационных теплообменников УТО-5 для 2176,7 0,5 -2786,62 0,568 5226,62

теплоснабжения объектов

4. Оснащение котельных установок

ультразвуковыми противонакипными установками УПА-2М 500 1,2 20,87 1,044 479,13

5. Режимная наладка горелок газопотребляющего оборудования 514,33 0,4 -974,87 0,345 1489,2

6. Уменьшение количества

продувок шлейфов посредством ввода ингибитора 0 0 -562,53 0,078 577,53

7. Ускорение освоения скважин

после КРС с применением гидрофобных эмульсий на основе РЭМ 0 0 -65,51 0,618 82,51

8. Установка регуляторов расхода газа на ГФУ пропорционально 307,38 0,1 -17154,59 0,018 17461,97

расходу промстоков

9. Внедрение системы

автоматического включения (выключения) наружного освещения 0 0 -13,08 2,174 47,52

с применением световых реле

10. Замена ламп накаливания на экономичные малой мощности 0 0 -18,45 1,121 29,46

11. Замена насосов на

энергосберегающие на газовых 30 0,7 -12,47 0,706 42,47

промыслах

12. Замена электрообогрева помещений на обогрев от системы 78 0,1 -2174,45 0,035 2252,45

ТВС

13. Применение частотного регулирования работы 1960 0,4 -5688,34 0,256 7648,34

электроприводов

14. Регулировка гидравлического режима работы системы отопления 0 0 -32,94 0,717 43,28

15. Установка балансировочных клапанов в системе теплоснабжения 533,4 0,1 -3686,4 0,126 4219,8

Решение данной задачи оптимизации производится с помощью параметра «Поиск решения» табличного редактора Excel, результаты решения представлены в табл.2.

Таблица 2- Варианты портфеля мероприятий по повышению

энергоэффективности газодобывающего предприятия

Показатель Вариант №1 Вариант №2 Вариант №3

Структура портфеля (номер мероприятия)* 3-6-7-8-1112-14 1-5-6-7-8-1112-14-15 6-7-8-11-1314-15

Единовременные затраты, тыс.руб. 2592 2663 2831

Объем экономии энергоресурсов, в т.ч.:.

- природный газ, тыс.м3 28300 25844 21965

- электроэнергия, тыс.кВт.ч. 773 773 2590

- тепловая энергия, Гкал 40 3940 3940

Объем экономии энергоресурсов, тыс.руб. 25687 27880 30076

Срок окупаемости, лет 1 1 1

Эффект от реализации мероприятий портфеля, тыс. руб. -22789 -25175 -27203

Среднегодовой индекс прибыльности портфеля, руб./руб. 9,91 10,47 10,62

* - порядковый номер соответствует порядковому номеру мероприятия из таблицы 1

Начальным опорным решением был вариант №1, но наиболее оптимальным по критерию доходности (объему экономии энергоресурсов) является вариант портфеля мероприятий №3 (высокий индекс прибыльности портфеля, наименьшее значение эффекта от реализации портфеля). Реализация мероприятий портфеля №3 позволит достичь следующих результатов (табл.3).

Таблица 3 - Сравнение показателей эффективности использования энергоресурсов в результате реализации мероприятий,

включенных в портфель №1

Показатели Ед. изм. Базовы й период Плановы й период Относительно е отклонение, доли ед.

Валовая добыча газа 3 млн.м 55845 55845 1,000

Общий объем потребления ТЭР, в том числе:

- Природный газ млн.м 1098,11 1076,15 0,980

- Электроэнергия млн.кВт-ч 152,3 149,71 0,983

- Теплоэнергия млн.Гкал 0,496 0,492 0,980

Энергоемкость

- Газоемкость м3/тыс.м3 20,19 19,79 0,980

- Электроемкость кВт-ч / тыс.м3 2,801 2,753 0,983

- Теплоемкость Гкал / тыс.м3 0,0092 0,0091 0,980

Реализация включенных в программу повышения энергоэффективности мероприятий из портфеля №3 позволит сократить объем потребления энергоресурсов, что отразится на значениях показателей эффективности использования энергоресурсов - газоемкость и теплоемкость сократится на 2%, электроемкость - на 1,7%. Таким образом, установленные в Концепции энергосбережения ОАО «Газпром» [4] требование по сокращению энергоемкости газодобывающего производства не менее, чем на 1,3% в год будет выполнено.

Разработка программы повышения энергоэффективности газодобывающего предприятия на основе выбора оптимальной комбинации энергосберегающих мероприятий с использованием ограничений позволит идентифицировать предлагаемые мероприятия по степени релевантности и формировать инвестиционный портфель в пределах доступного фонда капиталовложений, учитывающего возможные источники финансирования.

Список литературы

1. Формирование программы энергосбережения газодобывающего предприятия / Л.Н.Руднева [и др.]. Новосибирск: издательство СО РАН, 2011. 110 с.

2. Логинов В.Н. Простые критерии оценки эффективности инвестиционных проектов в области энергосбережения// ЭСКО. 2002. №1. URL: http://esco-ecosys.narod.ru/2002 1/art12.htm (дата обращения: 24.11.2013).

3. Руднева Л.Н., Старовойтова О.М. Рекомендации по формированию программы мероприятий по повышению энергоэффективности газодобывающего производства / Л.Н.Руднева, О.М.Старовойтова// Наука и бизнес: пути развития, №4 (34). 2014. С.170-174.

4. Об утверждении Концепции энергосбережения и повышения энергетической эффективности ОАО «Газпром» на период 2011-2020 гг. [Текст]: приказ ОАО «Газпром» от 28.12.2010 №364. - М.: Изд-во руков. докум. ОАО «Газпром», 2010.

References

1. Rudneva L.N. Formirovanie programmy energosberezheniya gazodobyvayushchego predpriyatiya [Development of the energy saving program at gas producing enterprises]. Novosibirsk: SO RAN Publ., 2011. 110 p.

2. Loginov V.N. Prostye kriterii ocenki jeffektivnosti investicionnyh proektov v oblasti jenergosberezhenija [Simple criteria for evaluating of the investment projects' in energy saving effectiveness]// JeSKO [The ESCO], 2002, no 1. [electronic resource]. URL: http://esco-ecosys.narod.ru/2002 1/art12.htm (accessed: 24.11.2014).

3. Rudneva L.N., Starovoytova O.M. Rekomendatsii po formirovaniju programmy meroprijatij po povysheniju jenergojeffektivnosti gazodobyvajushhego proizvodstva [Recommendations for the formation of the program of measures to improve the energy efficiency of gas production] Nauka i biznes: puti razvitiya [Science and business: development paths], 2014, no 4(34), pp. 170-174.

4. Ob utverzhdenii Koncepcii jenergosberezhenija i povyshenija jenergeticheskoj jeffektivnosti OAO «Gazprom» na period 2011-2020 gg.: prikaz OAO «Gazprom» ot 28.12.2010 №364 [About the approval of the Concept of energy saving and energy efficiency of OAO Gazprom for the period 2011-2020: the order of OAO "Gazprom" dated 28.12.2010 №364] - M.: Publishing of guideline documents of Joint Stock Company OAO «Gazprom», 2010.