Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теория надежности электроснабжения и практика ее Обеспечения 15
1.1. Понятие и содержание надежности электроснабжения 15
1.2. Показатели надежности электроснабжения и методы их расчета 23
1.3. О целесообразности экономического критерия управления надежностью электроснабжения 28
Глава 2. Оценка ущерба от нарушения электроснабжения потребителей 33
2.1. Общие положения 33
2.2. Экономическая теория потребительской сюимосіи надежносги электроснабжения 34
2.3. Анализ основных работ по определению ущерба от нарушения электроснабжения 41
2.4. Методика определения ущерба потребителей от нарушения их электроснабжения 45
2.5. Определение характеристик ущерба нагрузочных узлов систем электроснабжения 57
Глава 3. Принципы учета ущерба в задачах оптимизации надежности электроэнергетических систем 62
3.1. Обзор критериев оценки эффективности капиталовложений в электроэнергетике 62
3.2. Методические основы определения затрат на обеспечение надежности электроснабжения 70
3.3. Подходы к учету ущерба в задачах оптимизации проектной надежности систем электроснабжения 78
3.4. Принципы формирования тарифов на электроэнергию с учетом ущерба 85
Глава 4. Обоснование решений по развитию схем электроснабжения с учетом ущерба 92
4.1. Некоторые современные проблемы развития электроэнергетики республики Кении 92
4.2. Общие положения методики 95
4.3. Формирование и оценки вариантов электроснабжения 97
Заключение и рекомендации 101
Список литературы 104
- Понятие и содержание надежности электроснабжения
- Экономическая теория потребительской сюимосіи надежносги электроснабжения
- Обзор критериев оценки эффективности капиталовложений в электроэнергетике
- Некоторые современные проблемы развития электроэнергетики республики Кении
Введение к работе
Электрическая энергия неотъемлема для благосостояния любого общества, и ее потребление близко связано с производством продукции других отраслей народного хозяйства. Таким образом, каждое общество заинтересовано в создании электроэнергетической отрасли, которая является наиболее приемлемой для обеспечения его текущих и будущих социально-экономических целей. Создание энергетической отрасли и энергетических систем, которые обеспечивает достижение желаемых социально-экономических целей - сложная задача, которая получает увеличивающееся внимание не только в промышленно развитых, но и в развивающихся странах. Однако различия в уровне экономического развития и множество других местных факторов наиболее часто приводят к тому, что разные страны уделяют внимание различным аспектам проблемы обеспечения энергообеспеченности общества. Критическая роль, которая играет электроэнергия в обеспечении социально- экономического роста и возрастающая зависимость общества от ее использования привели к росту требований относительно обеспечения непрерывного снабжения потребителей электроэнергией надлежащего качества. Однако, создание системы со І 100%-й вероятностью безотказной работы, технически и экономически невозможно из-за случайного характера отказов оборудования системы и воздействия ряда внешних факторов. Однако, проведение необходимого технического обслуживания и ремонт оборудования и капиталовложения в создание избыточности в системе и резервных источников электроэнергии у потребителей, надежность электроснабжения можно - приближать к 100%-му уровню. Резервирование электроэнергетической системы очень дорогое мероприятие, поэтому существует определенный баланс между f экономичностью электроэнергетической системы и надежности электроснабжения І потребителей. В этой связи, более разумная цель электроснабжающей организации (ЭСО) должна заключаться в стремлении добиться «максимально возможного» уровня » непрерывности обеспечения потребителей электроэнергией надлежащего качества таким образом, чтобы связанные с этим затраты были минимально возможными. Качество электрической энергии в точках присоединений потребителей к сетям ЭСО характеризуется уровнями отклонений напряжения и частоты. Электроэнергия, обеспеченная при напряжении и частоте отличная от требуемого спецификациями . t оборудования потребителя, считается низкого качества. Непрерывность (бесперебойность) электроснабжения потребителей определяется числом и продолжительностью перерывов в подаче энергии (как плановой, так и аварийной, полной или частичный) в течение заданного периода времени (например, года). Свойство электроэнергетической системы, характеризующее её способность обеспечить непрерывную поставку всем потребителям электроэнергии требуемого качества, принято называть надежностью. Формально, надежность энергетической системы определяется как вероятность, что она обеспечивает всю требуемую мощность (энергию) потребителя и энергетический спрос в любой точке вовремя, внутри точно установленного периода времени, подчиненного качественным ограничениям на напряжение и в электроэнергетике. Во-вторых, развитие
техники привело к появлению большого числа потребителей, очень чувствительных к нарушению электроснабжения. В-третьих, возросла озабоченность общества по вопросам охраны окружающей среды.
Действующая практика учета фактора надежности электроснабжения потребителей базируется на рекомендациях правил надежности объектов ЭЭС, согласно которым для отдельных узлов частоту. Проблема определения и обоснования так называемого "максимально возможного" или «требуемого» уровня надежности электроснабжения потребителей существовала всегда, но по ряду причин в последние десятилетия актуальность ее значительно возросла. Прежде всего, резко изменилось структура собственности и условие проведения хозяйственной деятельности нагрузки потребителей задаются нормируемые показатели надежности (например, число перерывов питания, продолжительность отсутствия питания за расчетный период, число питающих цепей и др.), значения которых должны быть «гарантированы» при планировании развития и проектировании ЭЭС в целом или ее объектов. Основой для установления численных значений нормируемых показателей надежности электроснабжения узлов нагрузки является, и будет являться прошлого опыта. Прошлый опыт используется как для экстраполяции ретроспективных данных о надежности оборудования системы на перспективу (например, при нормировании надежности генерирующей части ЭЭС), как и для оценки приемлемости данных, характеризующих надежность электроснабжения потребителей и, следовательно, . определения их нормативных значений (например, при нормировании надежности электрических сетей). При этом главная задача ЭСО заключается в выборе средств и методов, обеспечивающие эти требуемые уровни при минимально возможных затратах. В условиях развития рыночных отношений в электроэнергетике (особенно, приватизации собственности, создание условий для конкуренции между производителями электроэнергии, де регулирование цен или тарифов на энергоносители и электроэнергию) и усиления общественных движений антиэнергетической направленности, практическая реализация действующих требований практики учета надежности электроснабжения (особенно обеспечение так называемых «гарантированных или требуемых» уровней надежности электроснабжения) будет сопряжена со многими трудностями. Эти трудности возникнут в основном из-за необходимости: • компенсации электроснабжающими организациями убытков потребителей из-за нарушения надежности их электроснабжения или снижения вероятности нарушения к, 1 надежности электроснабжения; • рационализации как капитальных, так и эксплуатационных затрат системы на обеспечение потребителей электроэнергией требуемого объема и надлежащего качества; • учет различных источников и условия финансирования инвестиционных проектов в электроэнергетике; • учет различных видов отрицательных «внешних эффектов» производственно-хозяйственной деятельности электроснабжающих организаций (например, экологическое воздействие эксплуатации тепловых электростанций и строительства гидроэлектростанций). Таким образом, возникает необходимость разработки и применения более обоснованных критериев учета надежности электроснабжения. В качестве такого , критерия предлагается экономический подход. Смысл данного подхода сводится к необходимости сопоставления ущерба для экономики потребителей от нарушения электроснабжения потребителей с затратами, которые необходимо сделать для снижения этого ущерба. То есть, в качестве целевой функции рассматривается сумма t ущерба от нарушения электроснабжения и издержек системы на обеспечение электроснабжения. В отличие от традиционного подхода, основанного на прошлом опыте, данный способ явно балансирует затраты системы на обеспечение надежности электроснабжения и выгоды потребителей, обусловленные этими затратами. Однако, экономическое управления процессом обеспечения надежности электроснабжения предполагает наличие апробированной методической базы для оценки затрат систем на обеспечение надежности электроснабжения и ущерба потребителей от ее нарушения. Оценка показателей надежности систем электроснабжения, и следовательно, затрат на его обеспечение - сравнительно проработаны. Методика оценки экономических выгод или потерь потребителей вследствие изменений уровней надежности их электроснабжения требует дальнейшее развитие. Следовательно, основная цель этой работы заключается в совершенствовании существующих методических основ определения ущербов потребителей от нарушения электроснабжения и разработка подходов их учета при оптимизации его надежности, особенно на стадии планирования развития и проектирования ЭЭС. Имеется целый ряд публикаций по проблеме оценки ущербов от нарушения электроснабжения потребителей и методике использования полученных данных при планировании развития и эксплуатации объектов электроэнергетической системы или системы в целом. Критический анализ предложенных методик определения ущерба позволяет сделать вывод, что они имеют ряд спорных предпосылок, используемых в явном или неявном виде, или, допущений, приводящих к несопоставимым результатам. Проведенный анализ литератур позволяет сформулировать следующие положения:
1. Все методические подходы рассматривают ущерб от полного отключения потребителей электроэнергии и, практически не рассматривают ущерб от w кпд) приемников электрической энергии потребителей и этим самым — на количество и качество выпускаемой продукции. Таким образом, снижение напряжения в точках присоединения потребителей может нанести значительный ущерб народному хозяйству. Повышение напряжения сверх нормы также нежелательно, так как это может привести к преждевременному выходу из строя некоторых приемников (т.е. снижению срока службы).
Все методики направлены на определение ущерба промышленных предприятий и объектов сельского хозяйства и обходят вопросы ущерба коммунально-бытовых потребителей и железнодорожного транспорта.
Большинство работ оценивает суммарный ущерб от перерывов электроснабжения как линейную функцию от средней суммарной продолжительности перерывов за расчетный период или среднего значения недоотпуска электроэнергии в течение расчетного периода. Хотя суммарный ущерб потребителей от перерывов электроснабжения увеличивается с увеличением суммарной продолжительности перерывов, но эта зависимость не линейна. Об этом свидетельствуют множество примеров, которые показывают, что для некоторых категорий потребителей разность между стоимостными оценками ущербов от краткосрочных перерывов и 1 -часового перерыва несущественная. Поэтому, те методики, оценивающие суммарные ущербы от ненадежности электроснабжения как линейные функции от средней продолжительности перерывов или среднего недоотпуска энергии будут, всегда давать неточные оценки.
Во многих странах для оценки ущерба распространен так называемый метод "опроса потребителей". Однако в этих работах отсутствуют общие разработанные теоретические подходы к определению ущерба. Мы предлагаем, чтобы анкетирование потребителей электроэнергии использовалось не как самостоятельная методика определения ущерба от нарушения электроснабжения, но лишь как методология сбора данных, необходимых для определения параметров экономико-математической модели ущерба, которая должна быть разработана перед процессом сбора данных.
5. В решении задачи определения характеристик ущерба при веерном отключении заданной мощности на заданном множестве потребителей большинство исследователей практически единодушны в подходе.
6. Многие методические разработки исходят из детерминистического подхода. Вероятностный характер отказов элементов ЭЭС и аварийных простоев потребителей не всегда учитывается при оценке величины ущерба.
7. Авторы по-разному дают наименование отдельным составляющим ущерба, но под составляющими все понимают одни и те же категории издержек, связанных с внезапностью отключения, простоем рабочей силы и недовыработкой продукции.
8. Возможно, что некоторые потребители, особенно те, которые более уязвимы к перерывам питания, могут желать принять меры, которые являются менее эффективными или более дорогостоящими, но менее восприимчивыми к отказам внешнего электроснабжения. В качестве этих мероприятий рассматриваются установка резервных генераторов, использование сверхурочной рабочей силы, чтобы воспроизвести продукцию, недовыработанную в течение перерыва питания, создание избыточной производительной мощности, и т.д. Все эти средства могут иметь существенное влияние на величину ущерба. Однако это влияние не всегда оценивается большинством существующих методов оценки ущерба. Отмеченные выше факторы, в том числе высокая стоимость объектов систем
электроснабжения, финансовые ограничения (особенно в условиях развивающихся стран), возрастание стоимости заимствованного инвестиционного капитала, относительно высокая динамика роста спроса на электроэнергию, и повышение требований потребителей к надежности электроснабжения и цены на электроэнергию, и т.д. обусловили актуальность выбранной темы, цель, задачи, структуру и содержание данного исследования.
Цель и задачи диссертационной работы. Основная цель данной работы состоит в совершенствовании и обобщении методики оценки экономических ущербов от нарушения электроснабжения и разработке принципов их учета при оптимизации его надежности при планировании развития электроэнергетических систем в условиях развивающихся стран. Достижение поставленной цели обеспечивалось решением следующих основных задач исследования:
1. Анализ процесса развития рыночных отношений в электроэнергетике и их возможных влияний на способность ЭЭС обеспечить потребителей надежным электроснабжением; изучение содержания и основных проблем надежности электроснабжения, и анализ действующей практики ее учета при управлении развитием ЭЭС;
2. Изучение сущности экономической «ценности или полезности» надежности электроснабжения и разработка методики ее оценки;
3. Разработка технико-экономической модели оптимизации надежности электроснабжения с учетом ущерба от ее нарушения;
4. Практическая реализация оптимизационной модели надежности электроснабжения на примере электроэнергетической системы республики Кении.
Предметом исследования в работе является анализ последствий нарушений нормального режима электроснабжения потребителей, разработка методики оценки экономических ущербов, обусловленных ими и оптимизационной модели их учета при выборе оптимальных по надежности вариантов развития электроэнергетических систем и систем электроснабжения.
Объектом исследования выбраны электроэнергетические системы и системы электроснабжения развивающихся стран, на примере Кении.
Теоретико-методические основы и методы исследования. Предложенные в работе научные положения, рекомендации и выводы основываются на трудах российских и зарубежных авторов по проблемам надежности электроэнергетических систем и экономики электроэнергетики.
В процессе решения проблем и задач диссертационного исследования были использованы методы системного анализа и экономико-математического моделирования, теория надежности, микроэкономическая теория производства и теория предельных затрат.
Научная новизна диссертационной работе состоит в обобщении методики определения ущерба потребителей, основанный на системном анализе микроэкономических последствий различных, с точки зрения потребителя, видов нарушения электроснабжения, и разработке многокритериального (экономического) критерия оптимизации его надежности.
В частности, в результате исследования автором получены следующие результаты:
1. Разработана обобщенная, как по виду нарушения (т.е. перерывы электроснабжения, ограничение электропотребления, снижение качества напряжения), так и по месту возникновения (т.е. потребительская и системная) методика оценки ущерба от нарушения надежности электроснабжения потребителей;
2. Исследованы принципы и разработана оптимизационная методика учета ущербов от нарушения электроснабжения при планировании развития систем электроснабжения;
3. Проведено обоснование вариантов обеспечения надежности распределительной электрической сети на основе многокритериального анализа решений.
Практическая значимость и реализация результатов работы заключается в том, что с помощью разработанной методической основы процесс управления надежностью электроснабжения потребителей приобретает научно обоснованный характер. На основе этой концептуальной базы может быть решен целый ряд технико-экономических задач, использующих в качестве исходной информации характеристики ущербов от отказов электроэнергетического оборудования энергосистем и направленных на повышение надежности электроснабжения потребителей, и в частности: а обоснование действующих и новых нормативов и правил (критериев) надежности электроснабжения потребителей; обоснование ввода новых генерирующих мощностей, модернизации оборудования электроэнергетических систем и выбора схем электрических сетей; а разработка системы рационального управления нагрузкой потребителей в условиях возникновения временных дефицитов генерирующей мощности и ограничений пропускной способности элементов электрических сетей; а определение порядка и установление размеров оплаты за технологические услуги, осуществляемые субъектами рынка электроэнергии для поддержания нормальных параметров режима электрической системы (т. е., частоты и напряжения); разработка системы тарифов на электрическую энергию, учитывающей требования потребителей по надежности; . t а определение рекомендаций по реализации требований о материальной ответственности электроснабжающих организаций за нарушения электроснабжения потребителей по их вине; о оценка экономической целесообразности замены поставщиков электроэнергии по причине неудовлетворительного уровня надежности их электроснабжения; о технико-экономическое обоснование установки автономного (местного) источника питания. Апробация результатов исследования. Отдельные этапы и основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях, научных семинарах, и др.
Публикации. По результатам выполненных исследований имеется научно-технический отчет и 6 публикаций.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списки литература и приложений, изложенных на 111 страницах основного текста. Работа иллюстрирована 9 рисуйками и 6 таблицами. Список литературы содержит 93 наименований использованных источников.
Во введении обоснована актуальность темы исследования, определена цель и задачи, объект и предмет исследования, раскрыта научная новизна и практическая значимость работы, изложена структура работы.
В первой главе «Теории надежности электроснабжения и практика ее обеспечения» проведен анализ содержания и структуризации понятия «надежность» электроснабжения потребителей и действующей практики ее обеспечения при планировании развития электроэнергетической системы в целом или отдельных ее объектов в разных странах мира.
Вторая глава «Оценка ущерба от нарушения электроснабжения потребителей» посвящена анализу различных форм реализации или проявлений нарушения надежности электроснабжения, структуризации их последствий и разработки обобщенной методики экономической оценки этих последствий для основных категорий потребителей электроэнергии. В третьей главе «Принципы учета ущерба от недоотпуска электроэнергии в задачах оптимизации надежности электроэнергетических систем» рассмотрены структура и модель оценки затрат системы на обеспечение надежности, а также разработана концептуальные основы для учета характеристики ущерба в задачах оптимизации проектной надежности систем электроснабжения и при формировании тарифов на электрическую энергию.
В четвертой главе «Обоснование решений по развитию схем электроснабжения с учетом ущерба» проиллюстрировано на конкретном примере применение методических положений, изложенных в предыдущих главах при принятии решения по выбору оптимального варианта повышения надежности электроснабжения заданного центра нагрузки в электроэнергетической системе Кении. Полученные результаты сравниваются с возможными результатами при использовании традиционной методики обоснования уровня надежности электроснабжения. Пользуясь предлагаемой выше методикой, автором выработаны соответствующие практические рекомендации.
В заключении и приложении обобщаются результаты диссертационной работы, обладающие признаками научной новизны, обозначаются основные направления для дальнейшего исследования по проблеме и представлены образцы анкеты для сбора информации, необходимой для оценки параметров модели ущербов от нарушения надежности электроснабжения. Также указаны основные направления для дальнейших исследований данной комплексной проблемы.
Понятие и содержание надежности электроснабжения
Проблема надежности электроэнергетической системы является комплексное исследование, на которое посвящены многие труды [4, 9, 13, 39, 40, 42]. Основным содержанием этих работ является: (а) изучение физических особенностей электроэнергетических систем (т.е. территориальные, режимные и др.), которые представляют интерес с точки зрения проблемы надежности, (б) исследование закономерности причин отказов и способов восстановления работоспособности системы и ее элементов, (в) разработка методов расчета надежности и формирование технических принципов и способов обеспечения требуемого уровня надежности электроснабжения, и (г) исследование относительной эффективности различных средств и методов обеспечения надежности, т.е. разработка концепции экономического управления надежностью электроснабжения.
Данная глава дает литературный обзор аспектов проблемы надежности, влияющих на экономику электроэнергетической системы (системы электроснабжения). Даны определения и содержание различные свойств и показателей надежности. Выявлены существующие спорные моменты в обеспечении надежного электроснабжения и обосновываются, ссылаясь на реальные условия в электроэнергетическом секторе, важность и необходимость разработки и применения норм надежности, основанных на экономических критериях.
Общая теория надежности технических систем определяет надежность как вероятность выполнения элементом (системой) заданных функций в определенных условиях, для которых он (она) рассчитан(а), в течение определенного периода времени [27,48]. Из данного определения следует, что: (а) надежность является внутренним свойством объекта, заложенным при проектировании и изготовлении; она проявляется при функционировании объекта; (б) надежность проявляется в процессе выполнения заданного объема функций или во времени. Если нет наблюдения за объектом в процессе выполнения им функций, то нельзя сделать и заключение о фактической его надежности; (в) надежность по-разному проявляется при различньпс условиях эксплуатации. Нельзя оценивать надежность объекта, не уточнив условий ее эксплуатации.
Как отмечалось выше, надежность является сложным, комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условии его эксплуатации может включать ряд свойств (в отдельности или в определенном сочетании): безотказность, долговечность, ремонтопригодность, устойчивость, управляемость, живучесть и безопасность. Отдельно выделим свойство «ремонтопригодность», которое характеризует свойство восстанавливаемости объекта или находиться в различных состояниях в течение определенного периода времени (т.е. приспособленность к предупреждению и обнаружению причин нарушения работоспособности объекта и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания). Самое простой случай — это два его состояния: "рабочее" (когда он выполняет все или часть заданных функций в полном или частичном объеме) и "нерабочее" (когда он не выполняет все заданные функции). В случае аварии объект переходит с рабочего в нерабочее состояние, а после ремонта он снова восстанавливает рабочее состояние. Возможны, и другие промежуточные состояния, когда элемент только частично выполняет заданные функции и резервное, когда объект находится в работоспособном состоянии, но осуществляет резервирование других объектов.
Исходя из вышесказанного следует, что современное понятие «надежность» охватывает многие из перечисленных свойств.
Понятие надежности для электроэнергетической системы подобно тому, которое дано выше, но более трудно поддается исследованию из-за ряда специфических ее особенностей. Одним из таких специфики ЭЭС является большое число взаимосвязанных и взаимно влияющих элементов [44]. Взаимодействия между элементами ЭЭС усложняет процесс анализа надежности работы ЭЭС в целом, так как будет определяться надежностью работы всех ее элементов. Кроме того, из-за наличия избыточности (как структурной, так и по мощности), система может выполнять заданные функции даже при полном или частичном отказе некоторых из ее элементов. Взаимодействие между отдельными элементами системы легко анализировать, когда их отказы взаимно независимы; если же отказ одного элемента влияет на отказ других, определение надежности системны в целом становится более сложным.
Ясно, что определение надежности объекта требует, чтобы целесообразные уровни параметров эксплуатации объекта были тщательно определены по отношению к его цели (функции). Применительно к электроэнергетической системе в качестве основной цели рассматривается обеспечение всех потребителей электроэнергией в требуемом объеме при поддержании ее качества в установленных пределах, то есть уровни напряжения и частоты должны лежать в установленных пределах. Одной особенностью ЭЭС, оказывающей существенное влияние на способность выполнения данной главной цели, является иерархическая структура ее организации.
В зависимости от функционального назначения элементы ЭЭС делятся на те, которые предназначены для выработки электроэнергии (т.е. электростанции), и элементы для ее передачи и распределения. Понятие источника электроэнергии (т.е. электростанции) относительно однозначно. Элементы передачи и распределения выполняют функцию транспортирования электроэнергии от источника до центров потребления или узла отдельных потребителей. Эти соображения пояснены на рис. 1.1, где показана принципиальная схема простой ЭЭС.
Электрическая энергия (мощность), выработанная на электростанциях (например, Пи Г2) сначала преобразуется на высокое напряжение с помощью повышающих трансформаторов ТІ и Т2, а затем подается на шинах системной подстанции ПС1 по линии электропередачи ЛП1 и ЛП2. На ПС1 напряжение снова повышается до сверхвысокого уровня (СВН), а затем энергия передается по СВН по линии ЛПЗ до подстанции ПС2. На подстанции ПС2 уровень напряжения снижается, после чего энергия доставляется через высоковольтные линии электропередачи ЛП4 и ЛП5 на распределительные подстанции РПС1 и РПС2, расположенные в центрах нагрузки. Дальнейшее снижение уровня напряжения осуществляется на подстанциях РПС1 и РПС2, а затем энергия доставляется различным трансформаторным (потребительским) подстанциям (например, ТП1) по распределительным сетям (например, РЛ1). После преобразования на трансформаторных подстанциях электроэнергия в конечном счете поставляется потребителям через низковольтные распределительные линии.
Экономическая теория потребительской сюимосіи надежносги электроснабжения
Объективный выбор оптимальных по надежности вариантов структуры ЭЭС требует знания как затрат на обеспечение определенных уровней надежности электроснабжения, так и возможных ущербов потребителей от их нарушения. Методика оценки ущербов была рассмотрена во второй главе. Настоящая глава посвящена двум основным проблемам: (а) оценке затрат системы на обеспечение определенных уровней надежности электроснабжения, и (б) разработке принципов учета ущербов при обосновании вариантов уровней надежности электроснабжения, как при планировании развития ЭЭС, так и в условиях ее эксплуатации. Чтобы представить задачу оптимизации надежности электроснабжения в более широком контексте как задачу оценки эффективности капиталовложений, мы начнем представление материала этой главы обзором критериев эффективности капиталовложений, используемых в электроэнергетике. Остальные материалы главы представлены в следующий порядке: методика оценки затрат системы на обеспечение надежности, развитие подходов учета ущербов при планировании развития системы и методика учета ущербов при формировании тарифов на электрическую энергию. Задача формирования тарифов нами выбрана лишь в качестве одной из целого ряда задач, решаемых при эксплуатации и использующих ущербы в качестве исходной информации.
Главной целью осуществления капиталовложений на повышение надежности ЭЭС является снижение аварийных недоотпуска энергии потребителям, а не получение дополнительной прибыли за счет сбыта энергии. Поэтому важно чтобы электроснабжающая организация установила цены не только на отпущенную, но и на недопоставленную энергию. Таким образом, выбранный метод оценки эффективности мероприятий по повышению надежности должен отражать стоимость эффекта снижения 3 недоотпуска энергии и затраты на эти мероприятия. Средние по системе удельные ущербы от недопоставки энергии потребителям, которые необходимы для определения суммарной стоимости эффекта мероприятий по повышению надежности, изменяются широко по странам [62] и даже по электроснабжающим компаниям одной страны [58].
Проведенный автором анализ показал, что для оценки эффективности капиталовложений в электроэнергетике используются три основных методов: метод срока окупаемости, метод производственных затрат и метод дисконтированного потока денежной наличности [18,72]. Ниже рассмотрена эти критерии.
Под сроком окупаемости проекта T понимают период, начиная с которого первоначальные капитальные вложения покрываются результатом (эффектом) данного проекта. Здесь и далее термин «результат или эффект» проекта Э следует понимать как разность между доходами от реализации продукции проекта и его эксплуатационными издержками. Капиталовложения могут быть приняты равномерно распределенными по годам, растающими в результате инфляции, нарастающими в результате инфляции и дисконтированными со временем. Критерий принятия оптимального решения по данному методу — это не превышение установленного периода срока окупаемости. Допустимые периоды окупаемости для большинства электроэнергетических проектов находятся в пределе от 3 до 5 лет.
Основными достоинствами использования метода срока окупаемости для оценки эффективности капиталовложений являются простота расчета и наглядность полученного результата. Однако по его значению нельзя судить о величине эффекта от вложенного капитала после истечения срока окупаемости. Поэтому данный метод не рекомендуется рассматривать как самостоятельный экономический критерий. Кроме того, при финансировании проекта полностью за счет заемных средств этот показатель теряет смысл, так как в данном случае речь должна идти не о сроке окупаемости, а о возврате долга в соответствии с условиями полученного займа. Поэтому, данный метод используется электроснабжающими предприятиями для оценки небольших инвестиций.
Это наиболее широко используемый метод для оценки эффективности капиталовложений в электроэнергетике. Как следует из самого названия, метод суммарных производственных затрат оценивает эффективность проекта на основе его производственных затрат (т.е. суммы стоимости инвестиционного капитала, амортизационных отчислений, эксплуатационных издержек, налоговых выплат и прибыли) за определенный период времени (например, за год или срок службы). Для многих электроэнергетических проектов эксплуатационные расходы включают затраты на топливо, затраты на компенсацию потерь электроэнергии в сетях, затраты на ремонт и техническое обслуживание, заработную плату, и прочие накладные расходы.
Имеются два вида реализации этого метода в зависимости от расчетного периода: среднегодовые производственные затраты и дисконтированные производственные затраты (текущая стоимость производственных затрат).
Основные формулы для вычисления этих двух экономических показателей представлены ниже. Однако важно отметить, что независимо от принятой формы реализации метода производственных затрат, что все составляющие затрат разделяются на капитальные (постоянные) и эксплуатационные (переменные) затраты.
Обзор критериев оценки эффективности капиталовложений в электроэнергетике
Объективный выбор оптимальных по надежности вариантов структуры ЭЭС требует знания как затрат на обеспечение определенных уровней надежности электроснабжения, так и возможных ущербов потребителей от их нарушения. Методика оценки ущербов была рассмотрена во второй главе. Настоящая глава посвящена двум основным проблемам: (а) оценке затрат системы на обеспечение определенных уровней надежности электроснабжения, и (б) разработке принципов учета ущербов при обосновании вариантов уровней надежности электроснабжения, как при планировании развития ЭЭС, так и в условиях ее эксплуатации. Чтобы представить задачу оптимизации надежности электроснабжения в более широком контексте как задачу оценки эффективности капиталовложений, мы начнем представление материала этой главы обзором критериев эффективности капиталовложений, используемых в электроэнергетике. Остальные материалы главы представлены в следующий порядке: методика оценки затрат системы на обеспечение надежности, развитие подходов учета ущербов при планировании развития системы и методика учета ущербов при формировании тарифов на электрическую энергию. Задача формирования тарифов нами выбрана лишь в качестве одной из целого ряда задач, решаемых при эксплуатации и использующих ущербы в качестве исходной информации.
Главной целью осуществления капиталовложений на повышение надежности ЭЭС является снижение аварийных недоотпуска энергии потребителям, а не получение дополнительной прибыли за счет сбыта энергии. Поэтому важно чтобы электроснабжающая организация установила цены не только на отпущенную, но и на недопоставленную энергию. Таким образом, выбранный метод оценки эффективности мероприятий по повышению надежности должен отражать стоимость эффекта снижения недоотпуска энергии и затраты на эти мероприятия. Средние по системе удельные ущербы от недопоставки энергии потребителям, которые необходимы для определения суммарной стоимости эффекта мероприятий по повышению надежности, изменяются широко по странам [62] и даже по электроснабжающим компаниям одной страны [58].
Проведенный автором анализ показал, что для оценки эффективности капиталовложений в электроэнергетике используются три основных методов: метод срока окупаемости, метод производственных затрат и метод дисконтированного потока денежной наличности [18,72]. Ниже рассмотрена эти критерии.
Под сроком окупаемости проекта T понимают период, начиная с которого первоначальные капитальные вложения покрываются результатом (эффектом) данного проекта. Здесь и далее термин «результат или эффект» проекта Э следует понимать как разность между доходами от реализации продукции проекта и его эксплуатационными издержками. Капиталовложения могут быть приняты равномерно распределенными по годам, растающими в результате инфляции, нарастающими в результате инфляции и
дисконтированными со временем. Критерий принятия оптимального решения по данному методу — это не превышение установленного периода срока окупаемости. Допустимые периоды окупаемости для большинства электроэнергетических проектов находятся в пределе от 3 до 5 лет.
Основными достоинствами использования метода срока окупаемости для оценки эффективности капиталовложений являются простота расчета и наглядность полученного результата. Однако по его значению нельзя судить о величине эффекта от вложенного капитала после истечения срока окупаемости. Поэтому данный метод не рекомендуется рассматривать как самостоятельный экономический критерий. Кроме того, при финансировании проекта полностью за счет заемных средств этот показатель теряет смысл, так как в данном случае речь должна идти не о сроке окупаемости, а о возврате долга в соответствии с условиями полученного займа. Поэтому, данный метод используется электроснабжающими предприятиями для оценки небольших инвестиций.
Это наиболее широко используемый метод для оценки эффективности капиталовложений в электроэнергетике. Как следует из самого названия, метод суммарных производственных затрат оценивает эффективность проекта на основе его производственных затрат (т.е. суммы стоимости инвестиционного капитала, амортизационных отчислений, эксплуатационных издержек, налоговых выплат и прибыли) за определенный период времени (например, за год или срок службы). Для многих электроэнергетических проектов эксплуатационные расходы включают затраты на топливо, затраты на компенсацию потерь электроэнергии в сетях, затраты на ремонт и техническое обслуживание, заработную плату, и прочие накладные расходы.
Имеются два вида реализации этого метода в зависимости от расчетного периода: среднегодовые производственные затраты и дисконтированные производственные затраты (текущая стоимость производственных затрат).
Основные формулы для вычисления этих двух экономических показателей представлены ниже. Однако важно отметить, что независимо от принятой формы реализации метода производственных затрат, что все составляющие затрат разделяются на капитальные (постоянные) и эксплуатационные (переменные) затраты.
Некоторые современные проблемы развития электроэнергетики республики Кении
Надежность электроснабжения, - основная предпосылка для социально-экономического развития любого общества. Это особенно важно для многих развивающихся стран (в том числе и Кении), где современные уровни потребления электроэнергии на душу населения, и надежности электроснабжения относительно низки, а потребность в электроэнергии значительно растет, и будет расти в последующие годы.
В ближайшем будущем при предположении о несущественных изменениях в прошлых тенденциях относительно управления нагрузкой и энергосбережения, прогноз среднегодового роста потребности в электроэнергии в менее развитых странах составляет от 6 до 7 % в период с 1997 до 2010 г.г. [90]. Для стран Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) прогноз роста электропотребления за то же период составляет около 3 % в год.
Однако для электроэнергетики развивающихся стран и Кении, в частности, имеет место множество факторов, которые, вероятно, будут отрицательно повлиять на их способность надежно обеспечить прогнозируемые потребности при доступных уровнях цен. В зависимости от источников их происхождения все эти факторы можно разделить на экономические, институциональные и технические. К экономическим факторам следует отнести те, которые возникают, прежде всего, из-за сравнительно слабых уровней экономического развития данной категории стран. Один их таких факторов, - это хронический дефицит внутренних финансовых ресурсов, необходимых для финансирования развития в данном секторе. Последствие этого, - увеличенный спрос на внешние источники финансирования и (или) прямые иностранные инвестиции. В настоящее время стоимость двухстороннего или многостороннего ссудного капитала очень высока. Институциональные проблемы обусловливаются действующим в этих странах механизмом управления рынком электроэнергии. Вплоть до 1997 г, электроэнергетика Кении представляла собой вертикально интегрированный сектор под непосредственным управлением государства. Имелась только одна государственная энергетическая компания, которая генерировала практически всю национальную потребность в энергии и доставляла ее по собственным электрическим сетям конечным пользователям. Такая рыночная и организационная структура не создавала необходимые стимулы для эффективного управления электроэнергетикой страны. В результате этого возникали финансовые и технические проблемы, которые были специфичны только для такого рода структуры рынка, не связаных с первым фактором.
Кроме вышеупомянутых экономических и институциональньк проблем, развитие электроэнергетики Кении как, и для большинства многих других развивающихся стран, ограничивается и факторами чисто технического характера. Основной из них, - это недостаточный уровень запасов местных, коммерческих энергетических ресурсов для производства электроэнергии. Структура генерирующей мощности Кении крайне неразнообразна. Около 80% суммарной потребности в электроэнергии обеспечивается гидроэлектростанциями, многие из которых расположены на одной реке. Остальные 20 % потребности распределены между электростанциями, работающими на мазуте, и геотермическими электростанциями. Такая структура мощности не позволяет реализовать многочисленные выгоды, связанные с диверсификацией энергоресурсов. Например, гидроэлектростанции, которые сегодня обеспечивают, и будут продолжать обеспечивать большую долю электропотребности Кении, относительно капиталоемки и восприимчивы к изменяющимся погодным условиям. С другой стороны, производство электроэнергии на станциях, сжигающих мазут, хотя относительно более дешевое, оказывает существенные отрицательные воздействия на окружающую среду. Учет фактора воздействия тепловых электростанций на окружающую среду при планировании их строительства и эксплуатации будет существенно повышать их первоначальную стоимость.
Существует также и вопрос обеспеченность станции мазутом. Главный источник данного ресурса — один нефтеперерабатывающий завод, который работает в условиях жесткой конкуренции со стороны больших нефтяных компаний, которые предпочитают импортировать бензин.
Вышеперечисленные факторы могут оказать и оказывают существенные влияния на надежность электроэнергетической системы Кении. Влияние дефицита инвестиций однозначно, так как оно приводит к снижению роста ввода новых мощностей по сравнению с темпом роста потребности в электроэнергии. Влияние структура рынка электроэнергии на надежность проявляется в основном в неэффективной политике технического обслуживания и ремонта. За последние годы в электроэнергетике Кении в значительной степени возрос и продолжает быстрыми темпами увеличиваться объем устаревшего оборудования, выработавшего свой проектный ресурс и требующего замены, модернизации и реконструкции. В конечном счете, данные факторы выражаются в ухудшении показателей надежности электроснабжения потребителей, качества режима напряжения, увеличении потерь энергии в электрических сетях, увеличении расхода топлива на электростанциях и др.
Однако электроэнергетический сектор реструктурируется во всем мире и Кения в этом смысле не исключение. В 1997 г, был принят закон, который дерегулировал рынок производства электроэнергии. С целью обеспечения реальных рыночных отношений на рынке производства энергии, этот закон также заставил разделить существующую до настоящего времени вертикально интегрированную государственную энергокомпанию на две независимые компаний: одну в генерирующую, другую в сетевую. В результате этого появилося множество независимых производителей энергии (например, Iberafrica— 46 МВт, Westmont power — 48 МВт и т.д.). Владеют этими независимыми электростанциями в основном иностранные компании. Положительный результат такого изменения на рынке энергии Кении - это снижение остроты дефицита локального инвестиционного капитала и, как следствие, дефицита мощности, который иначе имела бы место.
Влияние структурного фактора, то есть большого удельного веса гидроэлектростанций надежность электроснабжения обусловливается их большой капиталоёмкостью и высокой степенью их восприимчивости к изменяющимся погодным условиям.
