Содержание к диссертации
Введение
1. Место центрального экономического района в топливообеспечении России 10
1.1. Современное состояние и проблемы топливно-энергетического комплекса и тепловой энергетики страны 10
1.2. Состояние минерально-сырьевой базы угольных ресурсов и энергетический потенциал 17
1.3. Перспектива развития угледобычи предприятий Подмосковного бассейна 23
1.4. Обоснование потребности энергетики в угольном топливе 28
1.5. Сложившиеся тенденции и приоритетные направления в снижении экологической напряженности на район 40
Выводы по Главе 1 53
2. Методические принципы эколого-экономического обоснования системы топливообеспечения района альтернативными углями 55
2.1. Выбор объекта исследований в системе топливообеспечения района 55
2.2. Анализ факторов, оказывающих влияние на формирование системы топливообеспечения района 61
2.3. Систематизация и оценка степени влияния различных факторов на систему топливообеспечения района 64
2.4. Обоснование критериев эколого-экономической оценки эффективности системы топливообеспечения 72
Выводы по Главе 2 76
3. Разработка механизма выбора эффективного варианта топливообеспечения района альтернативными углями 79
3.1. Разработка экономико-математической модели оценки вариантов топливообеспечения района альтернативными углями 79
3.2. Механизм выбора эффективного варианта топливообеспечения района 84
3.3. Оценка эффективности варианта топливообеспечения района альтернативными углями (табл.) 88
Выводы по Главе 3 93
Заключение 95
Литература 97
- Современное состояние и проблемы топливно-энергетического комплекса и тепловой энергетики страны
- Состояние минерально-сырьевой базы угольных ресурсов и энергетический потенциал
- Выбор объекта исследований в системе топливообеспечения района
- Разработка экономико-математической модели оценки вариантов топливообеспечения района альтернативными углями
Введение к работе
Потребление различных видов угольных ресурсов в Центральном экономическом районе России в настоящее время находится в пределах 8 млн. т. у. топлива, что составляет 6% в структуре топливного баланса района, где главную долю занимает природный газ (до 75%). Угледобывающим бассейном Центрального района России является Подмосковный, который расположен на территории Московской, Тверской, Смоленской, Калужской, Тульской, Владимирской и Рязанской областей.
Балансовые запасы бурого угля по бассейну категорий А+В+С, составляют 1767,2 млн. т. Сырьевая база угольной промышленности бассейна слагается из запасов действующих предприятий — 493 млн. т и резервных участков — 1190 млн. т. Качество бурого угля по бассейну характеризуется: зольность - 35-40%, содержание серы - 3%, теплотворная способность — 2300 ккал/кг. В настоящее время добыча подмосковных углей сократилась до 560 тыс. т/год.
Программой реструктуризации угольной промышленности России предусматривается ликвидация почти всех угледобывающих предприятий бассейна, хотя в Центральном экономическом районе согласно Энергетической стратегии определена потребность в угольном топливе порядка 10 млн. т к 2015 г. Основными потребителями подмосковного угля явля-
ются электростанции (91%), коммунально-бытовые предприятия (7-8%) и предприятия стройиндустрий (1—2%).
Для ликвидации дефицита в собственном угольном топливе Центрального экономического района России необходимо изыскать возможность использования альтернативных угольных ресурсов на основе потребления подмосковных, канско-ачинских, кузнецких и интинских углей. Совместное использование альтернативных углей с учетом их качественной характеристики позволит снизить экологическую нагрузку на район и повысить конкурентоспособность шихтованной угольной продукции за счет снижения зольности угля и выбросов сернистого диоксида. Однако кузнецкие каменные угли по качественной характеристике не могут использоваться в котлоагрегатах действующих тепловых электростанций в Центральном экономическом районе, так как их проектный топливный режим принят на сжигание бурых углей. Использование высококалорийных каменных углей на электростанциях района будет связано с большими затратами по их реконструкции. Что касается возможности завоза интинских углей, то имеющиеся мощности данного бассейна и запасы угля ограничены и, кроме того, непроектное топливо приведет к ухудшению экологических показателей (выброс SO2, NOx).
Таким образом возникает необходимость в эколого-экономическом обосновании соотношений использования альтернативных углей для топ-ливообеспечения Центрального экономического района России, что определяет актуальность решаемой научной задачи.
Цель работы заключается в разработке механизма эколого-экономической оценки и обоснования выбора соотношений использования альтернативных углей в топливообеспечении Центрального экономического района России.
Идея работы заключается в эколого-экономическом обосновании процесса формирования системы топливообеспечения Центрального экономического района России на основе использования подмосковных и кан-ско-ачинских углей, позволяющей обеспечить потребность района в топливных ресурсах.
Объектом исследования выступает система топливообеспечения Центрального экономического района углем Подмосковного и Канско-Ачинского бассейнов.
Предметом исследования являются экономические, экологические, рыночно-потребительские взаимосвязи, обуславливающие перспективу использования различных углей, в системе топливообеспечения Центрального экономического района России.
Научные положения, разработанные лично автором:
— эффективное топливообеспечение Центрального экономического района определяется условиями совместного использования подмосковных и канско-ачинских бурых углей позволяющими учесть состояние рынка топлива, качество угольной продукции для тепловых электростанций и воздействие на окружающую среду;
оценку и обоснование использования альтернативных углей в топ-ливообеспечении Центрального экономического района России целесообразно осуществлять на основе экономико-математической модели минимизации суммарных удельных затрат на добычу угля, его транспортировку к местам потребления и размера экологического воздействия на окружающую природную среду;
выбор наиболее эффективных вариантов топливообеспечения за счет развития угледобычи Подмосковного бассейна с учетом завоза канско-ачинских углей следует осуществлять на основе предложенного механизма, учитывающего производственные возможности угольных предприятий, потребности тепловых электростанций в угольных ресурсах и эколо-го-экономические показатели. *
Новизна исследований заключается в создании нового методического подхода к эколого-экономическому обоснованию использования соотношений альтернативных углей в топливообеспечении Центрального экономического района, включающего:
разработку и создание системы критериев обоснования эколого-экономической эффективности топливообеспечения Центрального экономического района на основе развития добычи подмосковных углей и завоза канско-ачинских в условиях их совместного сжигания на тепловых электростанциях;
выявление закономерностей формирования интегральной оценки
вариантов топливообеспечения района с учетом шихтовки альтернативных
углей, позволяющей обосновать целесообразные масштабы добычи подмосковных углей и завоза канско-ачинских и снизить экологическую нагрузку на регион при сжигании твердого топлива.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: корректным анализом и обобщением достаточного объема статистических исследований; использованием ряда определяющих выводов разработанной «Энергетической стратегии России на период до 2020 г.»; использованием современных методов исследования, включая экспертные оценки, экономико-математического моделирования и др.; анализом оценки сырьевой базы Подмосковного угольного бассейна с учетом оставшихся запасов угля при закрытии угольных производств; анализом производственно-экономической деятельности по добыче угля на Подмосковном и Канско-Ачинском бассейнах; анализом состояния экологического воздействия на окружающую среду в процессе использования альтернативных углей на тепловых электростанциях.
Научное значение исследования заключается в разработке методического подхода к комплексной оценке при выборе эффективных вариантов топливообеспечения районов с учетом горно-геологических, производственно-технических, экологических и рыночно-потребительских факторов.
Практическое значение заключается в разработке механизма комплексной оценки и выбора эффективных вариантов топливообеспечения района углями Подмосковного бассейна и завоза канско-ачинских углей,
позволяющего с эколого-экономических позиций обосновать эффективную
систему реализации топливообеспечения Центрального экономического района России с учетом потребительского спроса на угольную продукцию.
Реализация выводов и рекомендаций.
Разработанная система топливообеспечения Центрального экономического района России с учетом добычи подмосковных углей и завоза кан-ско-ачинских углей для удовлетворения потребности на период до 2015 г. реализована при корректировке программы развития Подмосковного угольного бассейна и уточнении отдельных показателей «Энергетической стратегии России на период до 2020 г.».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы рассмотрены и получили одобрение на научном симпозиуме «Неделя горняка» (2003 г.), семинарах кафедры «Экономика природопользования» МГГУ (2004-2005 гг.).
Публикации по результатам проведенных исследований опубликовано 3 научные статьи в открытой печати.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и заключения, содержит 5 рисунков, 13 таблиц и список литературы из 97 наименований.
Современное состояние и проблемы топливно-энергетического комплекса и тепловой энергетики страны
Угольная промышленность как отрасль ТЭК развивается во взаимосвязи с нефтяной и газовой промышленностью, электроэнергетикой, строящей стратегию своего развития в соответствии с эффективностью потребления топлива на ТЭЦ. Для полного удовлетворения потребностей экономики России в первичных энергоресурсах угольная промышленность располагает достаточной сырьевой базой. Если сравнивать запасы основных топливно-энергетических ресурсов на мировом уровне, следует отметить, что запасы угля в 5 раз превышают таковые по газу и нефти, причем по последней в 15 раз.
Однако в современных экономических условиях уголь несколько уступает газу и нефтетопливу по затратным и экологическим показателям его использования потребителями и фактически замыкает топливно-энергетический баланс. Хотя в производстве первичных энергоресурсов уголь (12,2%) уступает нефти (34,3%) и газу (46,0%), он все равно является доминирующим в производстве электроэнергии, обеспечивая 36% выработки электричества в мире и 33% в регионе ЕЭК. Наращивание производственного и экономического потенциала отрасли должно обеспечить снижение риска в энергообеспечении России от возможного невыполнения целевых установок по добыче газа и вводу АЭС. Отрасль должна иметь необходимые резервы по наращиванию объемов добычи угля до 450 млн. т в год к 2020 г. при этом среднегодовой прирост для угольной промышленности при благоприятных условиях определен на 2001-2005 гг. — в 1,45%; 2006-2010 гг. - в 1,5%; 2011-2020 гг. - в 4% и в целом на 1998-2020 гг. - в 1,33 раза (при неблагоприятных условиях - в 1,26 раза). Таким образом объемы добычи угля по стране составят до 330 млн. т в 2010 г. и до 430 млн. т в 2020 г. Это соответствует оптимальной структуре топливно-энергетического баланса принятого в Энергетической стратегии России [85-88].
Удовлетворение потребности экономики страны в угольном топливе будет связано с развитием добычи угля в бассейнах федерального значения. В целях роста конкурентоспособности угля на рынке энергоресурсов важное значение должно приобрести улучшение качества угольной продукции и снижение экологического ущерба при разработке и эксплуатации угольных месторождений [64, 76, 77, 78, 89].
Из 400 эксплуатирующихся в отрасли очистных сооружений 64,7% не обеспечивают нормативную очистку. Значительные объемы сточных вод сбрасываются без предварительной очистки. Около 30% источников выбросов не оснащены пылегазоулавливающими установками. Очистка выбросов от наиболее токсичных газообразных веществ практически не производится. С вентиляционными выбросами шахт в атмосферу поступает
свыше 390 тыс. т метана, который может быть использован в качестве источника получения тепла и электроэнергии. По-прежнему сохраняется значительный разрыв между ежегодно нарушаемыми и рекультивируемыми площадями, что приводит к росту общей площади нарушенных земель в отрасли [65, 83].
Для улучшения качества угля и снижения экологического ущерба Энергетической стратегией предусматривается широкое применение наиболее прогрессивных методов подготовки и обогащения углей и переход на международную систему управления качеством на предприятиях угольной отрасли и соответствующих мер по обеспечению экологической безопасности.
Всего на развитие угольной промышленности до 2020 года потребуется порядка 25-30 млрд. $ инвестиций, при этом удельные капиталовложения на 1 т у.т. по угольной мощности в 4,5 раза ниже, чем на аналогичную газовую мощность в типичных по благоприятности горно-геологических условиях. Быстро дорожающие газ и нефть определяют тенденцию к удешевлению угля, что служит важным аргументом для увеличения его роли в топливно-энергетическом балансе страны. Цены угля к 2020 г. будут на 10-15% ниже, чем в 2010 г. из-за вовлечения более эффективных его запасов, улучшения хозяйственной организации отрасли и главное, научно-технического прогресса в добыче, переработке и транспортировке угля. Тенденция удешевления угля сохранится и в последующее десятилетие
Состояние минерально-сырьевой базы угольных ресурсов и энергетический потенциал
Большинство регионов России не обеспечено в достаточном объеме собственными энергоресурсами и со временем их дефицитность будет возрастать. Энергоизбыточными в начале XXI века остались только несколько регионов: север Западной Сибири (Тюменская нефтегазоносная провинция), Центральная Сибирь (Кузбасс, КАТЭК, гидроэнергетика Ангаро-Енисейского комплекса), ряд районов Восточной Сибири и север Европейской части России (Тимано-Печорский бассейн, шельф арктических морей). Таким образом, объективной основой региональной энергетической политики в России, как во всем мире, выступает деление регионов на избыточные и энергодефицитные и, как следствие такого деления, единение интересов тех и других. Соответственно, региональная политика должна учитывать принципиальные различия условий энергообеспечения и структуры топливно-энергетических балансов таких макрорегионов (зон) страны, как северные, южные и центральные районы Европейской части России, Урал, Сибирь, Дальний Восток и районы Крайнего Севера [26, 63, 68].
Каждый крупный регион России имеет свои особенности топливо- и энергообеспечение, различные природно-климатические и экономические условия, уровень обеспеченности энергоресурсами, соответствием и структурой их производства и потребления, интенсивностью внутри- и межрегиональных связей.
Характеристика регионов по обеспеченности угольным топливом приведена в табл. 2. Из представленных данных видно, что лишь 10 регионов обеспечены угольным топливом.
С учетом различия качественных характеристик угольного топлива, ситуация еще более усугубляется. Лишь Кемеровская и Ростовская области, Республика Коми, Тува и Якутия полностью обеспечивают внутреннюю потребность в угле с учетом марочного состава [15].
Для остальных регионов России характерна различная степень зависимости от поставок угольного топлива из других субъектов Федерации.
Промышленное значение на основной части Подмосковного бассейна имеются угли бобриковского и частично тульского горизонтов нижнего карбона. Угольные пласты бобриковского горизонта образуют пластооб-разные залежи сложного контура. Устойчивых и выдержанных пластов угля насчитывается чаще 2 (II и IV), реже 3-4. Для открытого способа разработки промышленный интерес представляет пласт II с преобладающей мощностью 1,6-2,3 м сложного строения. Угли бурые, гумусовые, технологической группы 2Б и характеризуются средними показателями качества: влажность - 32%, зольность - 31%, содержание серы - 3-5%; низшая теплота сгорания рабочего топлива — 11,4 МДж/кг (2720 ккал/кг). Гидрогеологические условия сложные.
По Подмосковному бассейну балансовые запасы бурого угля категорий A+B+Ci учитываются в количестве 1767,2 млн. т и категорий Сг -453,4 млн. т, из них для открытого способа разработки (A+B+Ci) 37,5 млн. т (1,1%) в пределах Тульской и Рязанской областей.
Сырьевая база угольной промышленности бассейна слагается из запасов действующих шахт и разрезов — 493,5 млн. т и резервных участков подгрупп «а» и «б» - 1190,6 млн. т. Фактическая добыча угля на шахтах и разрезах в 2005 г. составила 560 тыс. т при их проектной мощности 3,0 млн. т/год (табл. 3).
Обеспеченность запасами разрезов от 2-6 (2 разреза) до 11-12 лет их работы, шахт — от 2 до 13 лет. Учитывая низкое качество углей, сложные гидрогеологические условия разработки и отсутствие запасов с благоприятными условиями для отработки с помощью высокопроизводительной техники, перспективы развития угледобычи с учетом обеспечения потребности в полном объеме ограничены, что требует дополнительного завоза угля из других регионов России.
Выбор объекта исследований в системе топливообеспечения района
Потребление различных видов угольных ресурсов в Центральном экономическом районе России в настоящее время находится в пределах 8 млн. т, а в перспективе к 2015 г. потребность в угле увеличится до 10 млн. т. Основным потребителем угля являются тепловые электростан ции—91%.
Угледобывающим бассейном Центрального экономического района является Подмосковный, который по техническим, эколого-экономическим условиям не сможет полностью покрыть потребность района за счет собственно добычи угля.
Для ликвидации дефицита в собственном угольном топливе Центрального экономического района необходимо изыскать возможность в создании эффективной системы его топливообеспечения на основе использования подмосковных и альтернативных углей.
Рационализация системы топливообеспечения Центрального экономического района должна осуществляться на основе эколого- экономического обоснования соотношений использования альтернативных углей с учетом удовлетворения потребности района в угольном топливе.
Проблемами устойчивого развития угольных предприятий и повышением их экологической безопасности занимается широкий круг российских ученых: А.С. Астахов [2], И.В. Гранин [18, 19], А.Е. Евтушенко [24, 26], Ю.В. Каплунов [28], В.П. Понамарев [49, 50], Ю.В. Пучков, И.В. Петров, А.Д. Рубан [59, 60], М.А. Ревазов [52], А.Г. Саламатин [62], В.А. Харченко [79], А.Б. Яновский [92], М.А. Ястребинский [93] и другие.
В работах Астахова А.С. «Экономика и менеджмент горного производства» рассматриваются основные принципы развития экономики и менеджмента горного производства. Раскрываются теоретические основы формирования эффективного развития угольного производства в условиях рыночной экономики. Рассматривается попроцессная структура развития системы горного производства на предприятиях и устанавливается взаимосвязь изменений технико-экономических показателей. В работах Гранина И.В. «Потребительский спрос на угольную продукцию» и «Ранжирование предприятий угольной отрасли по инвестиционной привлекательности с учетом экологической составляющей» выполнены исследования по обоснованию потребности различных отраслей экономики Российской Федерации в угольных ресурсах. Предложен прогноз развития угольных ресурсов на период до 2015 г. по направлениям их использования. Разработана система ранжирования предприятий угольной промышленности по инвестиционной их привлекательности в условиях повышения энергетической безопасности России.
В исследованиях Евтушенко А.Е. «Оптимизация технологической системы производственно-технологического комплекса в условиях перехода угольной отрасли к рыночной экономике» и «Состояние действующей минерально-сырьевой базы угольной промышленности России и дальнейшее ее развитие» рассматриваются теоретические подходы оптимизации технологической системы формирования угольного производства на предприятиях отрасли, и предложен прогноз развития минерально-сырьевой базы угольной промышленности Российской Федерации.
В работе Каплунова Ю.В. «Эколого-экономическая оценка деятельности предприятий угольной промышленности России» дан анализ результатов работы предприятий угольной промышленности по воздействию на окружающую среду, охране, рациональному использованию природных ресурсов. Предложен информационно-справочный материал, дающий сравнительную характеристику деятельности предприятий по угольным бассейнам и месторождениям. Дана экономическая оценка негативных воздействий угольной промышленности на окружающую природную среду
Разработка экономико-математической модели оценки вариантов топливообеспечения района альтернативными углями
Выбор вариантов топливообеспечения на основе развития добычи подмосковных углей и уровней завоза канско-ачинских в изучаемый район предлагается осуществлять на перспективу на базе эколого-экономической оценки с использованием разработанной экономико-математической модели с целевой функцией (S) минимизации интегрального критерия суммарных удельных эколого-экономических затрат [67]:Отбор наиболее предпочтительного варианта топливообеспечения Центрального экономического района за счет добычи подмосковных углей и завоза канско-ачинских осуществляется по критерию обеспечения энергетической безопасности и нанесения минимального негативного влияния на окружающую среду. В процессе отбора учитываются следующие ограничения: суммарный объем добычи угля должен удовлетворять прогнозную потребность в угле и не превышать технические возможности добычи альтернативных углей; выбросы и сбросы загрязняющих веществ должны соответствовать предельно допустимым показателям принятых в регионе; затраты на реализацию программы не должны превышать общей стоимости реализуемой продукции.
Разработанная экономико-математическая модель позволяет оценить различные варианты соотношений шихтования на ТЭС подмосковных углей с завозимыми канско-ачинскими углями на основе минимизации интегрального показателя суммарных удельных затрат. Для реализации экономико-математической модели с учетом горногеологических и горно-технических условий целесообразности доработки оставшихся запасов закрываемых шахт, а также возможности нового строительства и реконструкции предприятий Подмосковного бассейна добычу угля можно к 2010-2015 гг. увеличить в пределах 1-6 млн. т в год. Основные технико-экономические показатели работы угольных предприятий приведены в табл. 9.
Транспортные затраты с увеличением расстояния транспортировки угля с увеличением расстояния снижаются за счет резкого снижения тари фов на перевозку 1 т/км. Транспортные тарифы на перевозку угля с изме нением расстояния транспортировки от 300 км до 3000 км и более в зави симости от изменения постоянных и переменных затрат на транспортиров ку угольной продукции снижаются в 16 раз [33]. Тарифы на перевозку угля представлены в табл. 10 [69, 70, 71].
Разработанная экономико-математическая модель позволяет оценивать различные варианты соотношений шихтования на ТЭС подмосковных углей с завозимыми канско-ачинскими углями на основе минимизации интегрального показателя суммарных удельных затрат.
В результате приведенных исследований разработан механизм эколо-го-экономической оценки и обоснования выбора наиболее эффективного варианта топливообеспечения Центрального экономического района, который представлен в виде блок-схемы (рис. 5).
Для формирования предпочтительного варианта топливообеспечения Центрального экономического района подмосковными углями с учетом завоза канско-ачинских углей на период 2010-2015 гг. их пропорций шихтования для удовлетворения потребности тепловой энергетики района изучались следующие элементы, формирующие блок-схемой последовательной реализации данной проблемы: - анализ технико-экономических показателей работы предприятий Подмосковного и Канско-Ачинского бассейнов; - изучение потребительского спроса тепловой энергетики Центрального экономического района в угольном топливе; - оценка минерально-сырьевой базы угольных ресурсов Подмосковного и Канско-Ачинского бассейнов; - состояние экологической ситуации Центрального экономического района; - формирование важнейших технико-экономических показателей работы по добыче подмосковных и канско-ачинских углей; - разработка принципиальных принципов критериальной оценки эффективности системы топливообеспечения на основе удельных затрат на доработку оставшихся запасов угля закрываемых шахт, удельных затрат на новое строительство и расширение мощности действующих предприятий; удельных затрат на транспортировку канско-ачинских углей к местам его потребления и удельных затрат на охрану окружающей среды; - формирование наиболее эффективного варианта топливообеспече-ния Центрального экономического района на основе использования экономико-математической модели с целевой функцией минимизации интегрального критерия суммарных удельных затрат и соответствующей системой ограничений в процессе оптимизации получаемых решений; - формирование рационального перечня возможных вариантов топли-вообеспечения Центрального экономического района; - выбор эффективного варианта топливообеспечения Центрального экономического района подмосковными и завозимыми канско-ачинскими углями с учетом уровней их шихтовки.
