Содержание к диссертации
Введение
1. Долгосрочные тенденции и закономерности развития угольной промышленности мира и России 18
1.1 Роль угля в энергетике мира и России 18
1.2 Ресурсы и запасы угля 27
1.3 Добыча и обогащение углей 29
1.4 Потребление углей и продуктов его переработки. Тенденции потребления 32
1.5 Тенденции и прогнозы угледобычи в мире 39
1.6 Тенденции и прогнозы угледобычи в России 43
1.7 Ключевые проблемы развития угольной промышленности России 47
2. Методы и модели для исследования развития угольной промышленности 52
2.1. Угольная промышленность, как большая система энергетики 52
2.2. Обзор существующих подходов к прогнозированию развития угольной промышленности 59
2.3. Система моделей для прогнозирования развития угольной промышленности 68
2.3.1. Модели прогнозирования потребности вуглях 69
2.3.2. Угольный блок в модели развития топливно-энергетического комплекса 71
2.3.3. Производственно-транспортная отраслевая модель развития производства и потребления энергетических углей COAL TRANS 74
2.3.4. Производственно-транспортная отраслевая модель развития производства и потребления коксующихся углей СОКЕ 76
2.3.5. Имитационная производственно-финансовая модель угледобывающего предприятия INVEST COAL 79
2.4. Общая схема исследований прогнозирования развития угольной промышленности 82
3. Информационное и программное обеспечение прогнозирования развития угольной промышленности 86
3.1. Задачи вычислительного эксперимента и требования к инструменту исследования 86
3.2. Информационное обеспечение 88
3.3. Программное обеспечение 97
4. Прогноз развития угольной промышленности россии на перспективу до 2020 г 113
4.1. Прогноз потребности в энергетических углях 113
4.1.1 Электростанции 113
4.1.2 Промышленные и коммунально-бытовые котельные 129
4.1.3 Коммунально-бытовые потребители и население 148
4.1.4 Прочие потребители (промышленность, транспорт, сельскохозяйственные потребители) 150
4.1.5 Экспорт энергетических углей 152
4.1.6 Сводная потребность в энергетических углях 153
4.2 Прогноз потребной добычи энергетических углей 157
4.2.1 Базовый вариант 157
4.2.2 Повышенный вариант 160
4.3 Прогноз межрегиональных поставок энергетических углей 161
5. Основные направления развития угольной промышленности в восточных регионах России 180
5.1 Роль ТЭК в экономике Восточной Сибири и Дальнего Востока 180
5.1.1 Восточная Сибирь 180
5.1.2 Дальний Восток 185
5.2 Роль угольной промышленности в энергетике Восточной Сибири и Дальнего Востока 190
5.2.1. Запасы угля в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке 190
5.2.2 Добыча угля в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке 211
5.2.3 Роль угля в энергоснабжении потребителей Восточной Сибири и Дальнего Востока 212
5.3 Развитие угольной промышленности в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке 216
5.3.1 Прогноз энергопотребления и энергоснабжения потребителей 216
5.3.2 Развитие угледобычи и межрегиональных поставок углей 221
6. Исследования ключевых проблем и закономерностей развития отрасли 231
6.1 Прогноз цен на энергетический уголь 231
6.2 Оценка рациональности межрегиональных поставок энергетических углей 232
6.3 Оценка влияния железнодорожных тарифов на рынок энергетических углей 237
6.4 Оценка эффективности переработки угля с получением искусственного жидкого топлива 244
6.4.1 Состояние технологий переработки угля 244
6.4.2 Оценка эффективности переработки угля в метанол 254
6.5. Оценка эффективности использования угля в сравнении с природным газом на электростанциях и котельных 264
6.5.1. Методический подход к сравнению 264
6.5.2. Электростанции 267
6.5.3. Котельные 270
7 Методы и модели для оценки экономической эффективности создания энергоугольных компаний 272 CLASS
7.1 Необходимость совершенствования организационно-экономических отношений топливно-энергетических предприятий 272
7.2 Положительные и отрицательные стороны вертикальной интеграции топливно-энергетических предприятий 276
7.3 Методический подход к оценке экономической эффективности создания энергоугольных компаний 278
7.4 Имитационные производственно-финансовые модели 283
7.4.1 Производственно-финансовая модель угледобывающего предприятия 286
7.4.2 Производственно-финансовая модель электростанции 290
7.4.3 Производственно-финансовая модель эпергоугольной компании 294
7.5 Оценка экономической эффективности создания энергоугольных компаний в Республике Бурятия и Приморском крае 297
7.5.1 Создание энергоугольной компании в Республике Бурятия 297
7.5.2 Создание эпергоугольной компании в Приморском крае 299
Заключение 305
Литература 309
Приложение 322
- Добыча и обогащение углей
- Система моделей для прогнозирования развития угольной промышленности
- Информационное обеспечение
- Прогноз потребной добычи энергетических углей
Введение к работе
Актуальность исследования. Уголь является наиболее обеспеченным и разведанным по запасам топливным ресурсом, который все ведущие страны мира используют для придания устойчивости национальной энергетике.
Уголь - стратегически важный ресурс России, без эффективного и масштабного использования которого невозможно обеспечить достижение стратегических целей и выполнение задач долгосрочной энергетической политики государства, предусмотренных Энергетической стратегией России на период до 2020 г. [1].
Россия занимает пятое место в мире по добыче угля, в 2004 г. здесь было добыто 283 млн. т. В угольной промышленности России сегодня действуют ПО шахт и 129 разрезов, 40 обогатительных фабрик. Численность занятого в отрасли промышленно-производственного персонала составляет 293 тыс. чел. [2].
В 2004 г. завершился процесс реструктуризации угольной промышленности России, ликвидировано 189 убыточных шахт и разрезов, общей мощностью 64 млн. т, высвобождено более 130 тыс. человек - работников отрасли. На осуществление этих мероприятий затрачено около 2 млрд. долларов США. Сегодня государство не дотирует угольную промышленность и не регулирует цены на рынке угля [3,4].
За период 1994-2004 гг. акционировано и приватизировано более 500 предприятий отрасли. Большинство из них на основе консолидации пакетов акций вошли в состав 60 крупных акционерных обществ и холдингов. В настоящее время 95% угля в России добывается частными компаниями. На угольном рынке происходит концентрация капитала. Ведущие металлургические компании России приобрели в собственность все эффективные предприятия, добывающие дефицитные марки коксующихся углей. На рынке энергетических углей работают такие крупные гиганты, как компания СУЭК, добывающая около 80 млн. т и компания «Кузбассразрезуголь», добывающая 40 млн. т. Эти две компании сосредоточили в своих руках 58% рынка энергетических углей России [5].
Разведанные и предварительно оцененные запасы угля в РФ сосредоточены в 22 угольных бассейнах и более 1700 месторождениях [6].
Прогнозные ресурсы углей в России оцениваются в 4498 млрд т, а балансовые запасы составляют 279.6 млрд т, в том числе по категориям А+В+С1 -
млрд т. Из всех балансовых запасов благоприятными для освоения считаются
млрд т [6, 7, 8].
Угли разнообразного состава и качества. Запасы коксующихся углей составляют 20% от общего количества разведанных, в том числе особо ценных марок - 20.5 млрд т [6].
Прогнозный угольный потенциал России еще слабо реализован в разведанных балансовых запасах: отношение балансовых запасов угля к его ресурсам в целом по России составляет 4.5%, при этом в европейской части страны - 7.8%, в азиатской части - 4.3%. Это указывает на большие перспективы обеспечения потребителей топливом за счет освоения пока не реализованных угольных ресурсов.
При современном уровне потребления углей в России разведанных запасов хватит на 500 лет.
В производстве первичных энергоресурсов в России 2003 г. доля угля составила около 12%. Доля угля в структуре производства котельно-печного топлива выше и составляет 17,5%.
Внутреннее потребление первичных энергоресурсов в России в 2003 г. составило 941 млн. т у.т., из которых доля угля - более 17%.
Внутреннее потребление энергетических углей в 2003 г. составило 102,6 млн. ту.т. В структуре потребления основными потребителями являются электростанции - 74.5 млн. т у.т. (73% ) и котельные - 20 млн. т у.т. (19%»), и 8,1 млн. т у.т. (8 %) приходится на долю коммунально-бытовых и прочих потребителей.
В поставках угля наметилась устойчивая тенденция к росту поставок на экспорт. Экспорт за последние четыре года увеличился почти вдвое с 41,4 млн. т в 2001 г. до 72 млн. т в 2004 г., что связано с сокращением добычи угля в Европе и увеличением спроса в странах Северо-Восточной Азии.
Развитие российского угольного экспорта сдерживается значительной удаленностью основных производителей угля от морских портов и связанных с этим высокими транспортными издержками: средняя дальность перевозок угольной продукции на экспорт в пределах России составляет 3,5-4,0 тыс. км. Значительные расстояния перевозок до морских портов и пограничных железнодорожных пунктов обуславливают высокие транспортные издержки, достигающие в цене угля 30-45%.
В мире четко прослеживается тенденция возврата к углю как основному и наиболее надежному энергоресурсу на ближайшее будущее. Это естественно, поскольку на долю угля приходится около 85% мировых ресурсов ископаемого топлива, в то время как доля нефти и природного газа не превышает 15%.
В последнее время в России наблюдается устойчивое снижение доли угля в топливно-энергетическом балансе, которое, в первую очередь, связано с неконкурентоспособностыо угля по сравнению с природным газом, из-за ценовой диспропорции. Сегодня природный газ в пересчете на условное топливо в 1,5-2,5 раза дешевле угля. Высокие цены на уголь в России связаны с высокими тарифами на железнодорожный транспорт, с большими издержками его добычи из-за недоиспользования производственных мощностей и высокого процента износа основных фондов.
Сравнительно низкий спрос на уголь на внутреннем рынке объясняется принятой ориентацией экономики России на широкое использование природного газа. Крупнейший потребитель угля в России - электроэнергетика - уже осознает, что в стратегическом плане необходимо увеличить долю угля в топливном балансе тепловых электростанций. Если цены на уголь на российском рынке вплотную приблизились к мировому уровню, а цены на мазут превзошли мировые цены, то цены на природный газ оказываются в 4-5 раз ниже мировых. До тех пор, пока подобная ситуация будет сохраняться, энергетики будут искать любые способы для сохранения или даже увеличения поставок природного газа на тепловые электростанции.
Угледобывающие компании практически исчерпали свой лимит повышения цен. Дальнейшее повышение цен на уголь возможно только вслед за зарубежными европейскими и азиатскими угольными рынками.
В настоящее время в России происходит переосмысление роли и места угля в энергетической и экономической безопасности государства. Большие запасы угля являются стабилизирующими факторами от возможных энергетических кризисов.
Начатая в 1994 г. реструктуризация угольной отрасли позволила существенно улучшить эффективность работы большинства предприятий отрасли и к 1999 г. остановить падение угледобычи, в результате, за последние три года наметился существенный рост угледобычи и улучшение ряда структурных показателей работы угольной отрасли [3, 5]. Увеличение объемов добычи происходило в основном за счет опережающего развития наиболее эффективного открытого способа разработки.
Улучшился качественный состав добываемых углей за счет увеличения доли каменных углей. Существенно выросла производительность труда на угледобывающих предприятиях при снижении себестоимости и повышении качества угля поставляемых основным потребителям.
Огромные запасы углей в России и анализ складывающейся конъюнктуры ископаемых видов топлива на мировых энергетических рынках и рынках нашей страны позволяют говорить о том, что в перспективе целесообразно более широкое вовлечение в топливно-энергетический баланс России угольного топлива и особенно на ТЭС. Сложившийся ранее стереотип представления о безграничности и уникальности природного газа, низких производственных издержках на его добычу и транспортировку в России уходит в прошлое.
В этих условиях для обоснования темпов и масштабов и пропорций развития угольной промышленности требуется:
- изучение мировых и российских тенденций и закономерностей в этой области;
- разработка математических методов и моделей для прогнозирования развития угольной отрасли.
Обзор научно-методической литературы, посвященной этим проблемам, показывает, что по вопросам функционирования и развития угольной промышленности имеется огромное количество исследований как у нас в стране, так и за рубежом. Автором были изучены многие работы по этой тематике и в диссертационной работе были учтены отдельные результаты трудов А.Г. Аганбегяна, А.С. Астахова, В.К. Бранчугова, В.В. Бушуева, Г.И. Грицко, В.Е. Зайденварга, В.М. Зыкова, Д.М. Казакевича, А.Б. Ковальчука, Ю.Д. Кононова, Л.Д. Криворуцкого, А.А. Макарова, Ю.Н. Малышева, A.M. Мастепанова, Л.А. Мелентьева, А.С. Некрасова, Н.С. Плакиткина, Т.М. Полянской, В.П. Пономарева, Н.В. Праведникова, Н.Я. Репина, Б.Г. Санеева, Г.И. Федоровой, Н.И. Цветкова, В.Н. Чурашова, М.И. Щадова, А.Б. Яновского, и др. Однако, в настоящее время, еще не нашли достаточной проработки вопросы, связанные с комплексными многоуровневыми исследованиями развития угольной промышленности в современных условиях хозяйствования с использованием современных компьютерных и информационных технологий.
Это во многом определяет актуальность данной работы.
Целью работы является - разработка новых и адаптация существующих методов, моделей, программных и информационных средств для прогнозирования развития угольной промышленности России и ее регионов, а также исследование на этой базе тенденций и закономерностей развития угольной промышленности России с использованием разработанного инструментария.
Основные задачи исследования:
Выявление основных проблем, долгосрочных тенденций и закономерностей развития отрасли.
Адаптация существующих и создание новых методов и моделей для прогнозирования, исследования тенденций и закономерностей развития угольной промышленности страны и регионов в рыночных условиях.
3. Разработка информационного и программного обеспечения для решения задач развития угольной промышленности России, ее регионов и угледобывающих компаний.
Детализация и уточнение направлений развития угольной промышленности, принятых в Энергетической стратегии России на период до 2020 г.
Прогнозирование развития угольной промышленности Восточной Сибири и Дальнего Востока в увязке с развитием экономики и энергетики регионов.
Проведение исследований по ключевым проблемам развития угольной промышленности:
прогнозирование цен на энергетические угли;
оценка рациональных межрегиональных поставок энергетических углей;
влияние железнодорожных тарифов на территориальное развитие отрасли;
- оценка эффективности переработки угля с получением искусственного
жидкого топлива;
- оценка эффективности использования угля в сравнении с природным газом
на электростанциях и котельных.
7. Разработка методики и оценка эффективности создания энергоугольных
компаний.
В итоге решения этих задач в диссертации впервые получены, составляют предмет научной новизны и выносятся на защиту следующие наиболее важные результаты.
Научно-методическая база для прогнозирования развития угольной промышленности России и ее регионов.
Система моделей и схема исследований прогнозирования развития угольной промышленности на долгосрочную перспективу.
Модельно-программный комплекс для исследований долгосрочных тенденций и закономерностей развития угольной промышленности.
Методический подход оценки эффективности использования угля в сравнении с природным газом на электростанциях и котельных.
5. Методический подход и модели для оценки эффективности создания энергоугольных компаний.
6. Практические результаты, полученные на базе разработанных методов и моделей:
выполнен прогноз развития угольной промышленности России и ее восточных регионов на период до 2020 г.;
дан прогноз цен на энергетические угли на период до 2030 г.;
дана оценка рациональных межрегиональных поставок энергетических углей;
определено влияние железнодорожных тарифов на территориальное развитие угольной промышленности;
дана оценка эффективности переработки угля с получением искусственного жидкого топлива;
оценена эффективность использования угля в сравнении с природным газом на электростанциях и котельных;
дана оценка эффективности создания энергоугольных компаний на примере Лучегорского и Бурятского ТЭК.
Методология исследований опирается на основные положения системных исследований в энергетике, методы математического программирования и методологию оценки инвестиционных проектов.
Практическая значимость и внедрение результатов работы.
Разработанные методические подходы, математические модели, программно-вычислительный комплекс позволяют решать задачи прогнозирования развития угольной промышленности на уровне страны, региона, компаний и угледобывающих предприятий на долгосрочную перспективу.
На базе разработанных методов и моделей были проведены исследования, основные результаты которых нашли отражение в материалах: «Схема развития и размещения угольной промышленности на период до 2005 г.» (г. Москва, 1989 г.), «Программа развития энергетики Западно-Сибирского экономического района» (г. Иркутск, 1990-1991 гг.), «Программа развития энергетики Восточно-Сибирского
экономического района» (г. Иркутск, 1992-1993 гг.), «Программа развития энергетики Дальневосточного экономического района» (г. Иркутск, 1994-1995 гг.), «Энергетическая стратегия Республики Бурятия на период до 2010 г.» (г. Улан-Удэ,
! ф 1996-1997 гг.), «Оценка экономической эффективности и разработка организационных форм создания ТЭК на базе объединения Приморской ГРЭС и предприятий разрезоуправления "Лучегорскуголь"» (г. Владивосток, 1997 г.), «Программа развития топливно-энергетического комплекса Иркутской области на период до 2005 г.» (г. Иркутск, 1999 г.), «Разработка комплексной программы «Развитие топливно-энергетического комплекса Восточной Сибири и Дальнего Востока» (г. Иркутск, 2000 г.), «Концепция создания единой системы добычи и
\ф транспортировки нефти и газа Восточной Сибири и Дальнего Востока с выходом на
ф рынки стран тихоокеанского региона», (г. Иркутск, 2001 г.); «Энергетическая
стратегия Томской области на период до 2020 г.» (г. Томск, 2001-2002 гг.),
«Энергетическая стратегия Хабаровского края на период до 2010 г.» (г. Хабаровск,
2002-2003 гг.), «Основные направления экономического роста Республики Бурятия
дгццщтий 'энепгтгЬгЬектитшог.ти ня пепиплг 7004-9007 гг и ия ттррргтрк-thrv по 9019
!
Иркутск, 2005 г.) и др.
Администрациями Томской и Иркутской областей, при разработке региональных энергопрограмм.
Основные положения, теоретические и практические выводы работы докладывались и обсуждались на международных конференциях, семинарах и симпозиумах:
на Международной конференции-ярмарке «Технология программирования 90-х» (Киев, 1991 г.);
на Международной конференции "Eastern Energy Policy of Russia and Problems of Integration into the Energy Space of the Asia-Pacific Region" (Irkutsk, Russia, 1998 г.);
на Первом российско-японском угольном форуме «JAPAC - SEI Coal FORUM» (Иркутск, 1998 г.);
на Международном семинаре "5th АРЕС Coal Flow" (Yokohama, Japan,
1999 г.);
- на Международном симпозиуме «Energy Cooperation in Northeast Asia»
(Seoul, Korea, 2001г.);
- на Международном симпозиуме «XXI век: Диалог цивилизаций и
устойчивое развитие» (Улан-Удэ, 2001 г.);
- на Международном симпозиуме «Energy Cooperation in Northeast Asia:
Prerequisites, Conditions, Ways and Problems» (Иркутск, 2002 г.);
на Международном симпозиуме "Development of Coal Resources and Policy of Coal Utilization" (Japan, Tokyo, 2003 г.);
на Международной конференции «Теория и техника передачи, приема и обработки информации», (Харьков, 2004 г.);
на Международной конференции «Энергетическая кооперация в Азии: межгосударственная инфраструктура и энергетические рынки», (Иркутск, 2004 г.);
на Международной конференции «Tasks and Strategies for Energy Cooperation after the Summit Meeting» (Seoul, Korea, 2004 г.);
- на Международном семинаре «Meeting Today's Challenges to Supply Tomorrow's Energy: 2005 APEC Clean Fossil Energy and Policy Seminar" («Решение текущих вызовов для будущего обеспечения энергией: Семинар по чистым ископаемым топливам и политике») (Филиппины, 2005 г.);
на всероссийских (всесоюзных) конференциях, симпозиумах и совещаниях:
на Всесоюзном научном симпозиуме «Системы энергетики - тенденции развития и методы управления» (Иркутск, 1981 г.);
на Всесоюзном семинаре «Вопросы перспективного развития угольной промышленности» (Москва, 1982 г.),
Всероссийской конференции с международным участием "Восточная энергетическая политика России и проблемы интеграции в энергетическое пространство Азиатско-Тихоокеанского региона"(Иркутск, 1998 г.)
на научно-практической конференции "Состояние, проблемы стабилизации и развития угольной промышленности Иркутской области на период до 2010 года" (Иркутск, 1998 г.);
- на Всероссийской конференции, посвященной 70-летию института
«Дальгипрошахт» (Владивосток, 1999 г.);
на Всероссийской конференции «Энергетика России в 21 веке: проблемы и научные основы устойчивого и безопасного развития» (Иркутск, 2000 г.);
на Всероссийской футурологической конференции «ЭНЕРГЕТИКА XXI ВЕКА: Глобальные тенденции и проблемы, их последствия для России, задачи системных исследований в энергетике» (Иркутск, 2002 г.);
на Всероссийской конференции «Информационные и
телекоммуникационные технологии в науке и образовании» (Иркутск, 2002 г.);
- на Всероссийской научно-практической конференции «Региональные
проблемы устойчивого развития природоресурсных регионов и пути их решения»,
(Кемерово, 2003 г.);
- на Всероссийской конференции «Энергетика России в XXI веке: развитие,
функционирование и управление» (Иркутск, 2005 г.);
- на «Первом сибирском энергетическом конгрессе» (Новосибирск, 2005 г.)
- на заседаниях Секций Ученых советов ИСЭМ СО РАН, на Ученых советах ИСЭМ СО РАН.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 70 работах -в 13 монографиях (в соавторстве), в статьях академических и отраслевых журналов, в материалах симпозиумов, конференций и семинаров, в том числе 15 за рубежом.
Личный вклад. Диссертантом лично разработано большинство из представленных методических подходов, математических моделей, алгоритмов и программ расчетов. Те части исследований, которые проводились в сотрудничестве, или использованные наработки других авторов отмечены при описании содержания глав. Большинство практических результатов получено лично автором или под его руководством.
Состав и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, приложения и списка литературы. Общий объем 330 стр., из них 322 стр. текста, 68 рисунков, 137 таблиц. Список литературы содержит 171 наименование.
Во введении рассмотрены особенности развития угольной промышленности России, определена ее роль в экономике и энергетике страны. Обоснована актуальность развития методов и моделей для исследования ключевых проблем и направлений развития угольной промышленности, приведены цели работы и задачи исследований, определена научная новизна и практическая значимость выполненных исследований, сформулированы, выносимые на защиту положения.
Основное содержание изложено в семи главах.
В первой главе показана роль угля в экономике и энергетике как в мировом, так и в общероссийском масштабе, проанализировано существующее состояние угольной промышленности России, выявлены основные направления для дальнейшего развития, а также дан краткий обзор литературы, посвященной проблемам исследования развития угольной промышленности в России и в мире. Исходя из особенностей развития угольной промышленности, и с учетом
национальных и мировых тенденций, в первой главе поставлены основные вопросы и задачи, решаемые в диссертации.
Во второй главе, исходя из анализа существующих методов и моделей, используемых при исследовании функционирования и развития угольной промышленности как большой системы энергетики, предложен собственный методический подход, включающий в систему моделей для прогнозирования потребности в углях различных отраслей народного хозяйства и определения необходимой для этого добычи угля; приведена иерархия целей, задач и моделей развития. Представлена общая схема исследования прогнозирования развития угольной промышленности с учетом адаптации к современным рыночным условиям.
В третьей главе дана характеристика задач прогнозирования развития угольной промышленности с позиций вычислительного эксперимента; рассмотрено программное и информационное обеспечение для решения задач оптимального развития угольной промышленности.
В четвертой главе выполнен прогноз развития угольной промышленности России на период до 2020 г. Дан прогноз спроса на энергетические угли электростанций, промышленных и муниципальных котельных, коммунально-бытовых потребителей и населения, а также прочих отраслей народного хозяйства (промышленности, строительства, сельского хозяйства, транспорта), определена прогнозная динамика экспорта энергетических углей в страны ближнего и дальнего зарубежья. Дан прогноз потребной добычи энергетических углей для двух уровней развития угольной промышленности России - базового и повышенного. Определены рациональные межрегиональные поставки энергетических углей.
Пятая глава посвящена определению основных направлений развития угольной промышленности в восточных регионах России. Рассмотрена роль топливно-энергетического комплекса в экономике Восточной Сибири и Дальнего Востока, а также роль угольной промышленности в энергетике этих регионов.
Показаны масштабы ресурсной базы угольной промышленности восточных регионов, объемы добычи угля, а также роль угля в энергоснабжении потребителей. Выполнен прогноз развития угольной промышленности Восточной Сибири и Дальнего Востока. Дан прогноз спроса на энергетические угли разных групп потребителей восточных регионов. Определена прогнозная динамика развития угледобычи и межрегиональных поставок энергетических углей.
В шестой главе проведены исследования по ключевым проблемам развития угольной промышленности:
дан прогноз цен на энергетические угли;
оценены рациональные межрегиональные поставки энергетических углей;
выявлено влияние железнодорожных тарифов на территориальное развитие угольной промышленности;
оценена эффективность переработки угля с получением искусственного жидкого топлива;
оценена эффективность использования угля в сравнении с природным газом на электростанциях и в котельных.
В седьмой главе приведены методы и модели для оценки экономической эффективности создания энергоугольных компаний. Показана необходимость совершенствования организационно-экономических отношений предприятий ТЭК; предложен методический подход к оценке экономической эффективности создания энергоугольных компаний на базе имитационных производственно-финансовых моделей предприятий ТЭК (угледобывающих предприятий, электростанций, энергоугольных компаний); дана оценка экономической эффективности создания энергоугольных компаний в Республике Бурятия и Приморском крае.
В заключении сформулированы наиболее важные выводы по работе.
В приложении даны справки о внедрении основных разработок, выполненных под руководством или при непосредственном участии автора.
Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность коллегам по работе д.т.н., проф. Б.Г. Санееву, к.т.н. Г.В. Агафонову, к.т.н. Л.Н. Такайшвили, к.э.н СЮ. Музычук за большую консультативную помощь и предоставленные материалы.
Добыча и обогащение углей
Мировая добыча угля в 2003 году составила более 5.1 млрд. т, что лишь незначительно превышает энергетический эквивалент мировой добычи природного газа. Ниже приведены данные о добыче угля в период 1990-2003 гг., по основным угледобывающим странам (Таблица 1.10) [9].
Более половины годового объема мировой добычи угля в 2003 г. приходилось на две страны - США и Китай, а около 25% - на другие четыре крупнейшие угледобывающие страны: Австралию, Индию, ЮАР и Россию.
Колебания в объемах добычи угля за период с 1990 г. по настоящее время и изменения в темпах роста добычи отражают широкий спектр весьма разных тенденции спроса на уголь в развитых, менее развитых и в развивающихся странах. При этом страны-члены ОЭСР, располагающие крупнейшими запасами угля, и где соответственно велика добыча (США, Австралия и Канада) быстро и гибко реагировали на снижение или увеличение спроса и соответственно подстраивали свою добычу. Среди развивающихся стран наиболее интенсивное развитие угледобычи за последнее десятилетие отмечалось в Индии и Индонезии.
Ниже представлена динамика добычи углей в России за это же последнее десятилетие (Таблица 1.11). В этот период в угольной промышленности России отмечался резкий спад добычи углей, вызванный в первую очередь экономическим кризисом в стране, а также рядом причин технического, технологического и организационного характера. В последние годы объемы добываемых углей растут и к 2004 г. они увеличились по сравнению с 2000 г. более чем на 8,5% [2, 22, 23].лучшить эффективность работы большинства предприятий отрасли и к 1999 г.остановить падение угледобычи, в результате, за последние два года наметился существенный рост угледобычи и улучшение ряда структурных показателей работы угольной отрасли.
Во-первых, увеличение объемов добычи происходило в основном за счет опережающего развития наиболее эффективного открытого способа разработки. Поскольку выбор более предпочтительного способа добычи углей - открытого или подземного для каждого месторождения почти полностью зависит от его горногеологических характеристик и лишь отчасти - от научно-технического прогресса, то в силу этого доля открытой добычи в разных странах весьма различна (Таблица 1.12). Россия обладает благоприятными условиями для открытой добычи, поэтому за последние годы доля этого способа добычи постоянно росла и составила 64%, что соответствует пятому месту среди основных угледобывающих стран мира.
Улучшился качественный состав добываемых углей за счет увеличения доли каменных углей с 65 до 74%. Существенно выросла производительность труда на угледобывающих предприятиях (более чем на 35%) при снижении себестоимости и повышении качества поставляемых основным потребителям углей [9, 10, 11].
Однако по показателям концентрации производства в угольной промышленности России имеется существенное отставание. Так по сравнению с ведущими угледобывающими странами в России очень низкая производительность труда на шахтах: в 2.5 раза ниже, чем в США, в 1.5 раза меньше чем в
Великобритании и на 12% меньше чем в Германии [13]. Низка производительность труда также и на угольных разрезах: в 2 раза меньше чем в США и почти в 4 раза ниже, чем в Германии.
В настоящее время большая часть добываемых в мире углей подвергается переработке. Необходимость этой стадии обусловлена, во-первых, технико-экономическими требованиями потребителей углей, а во-вторых, объективными обстоятельствами - постоянным ухудшением качества добываемого угольного топлива: снижается спекаемость коксующихся углей, растет их зольность, влажность, сернистость и содержание породных включений. Поэтому доля обогащаемых углей по основным угледобывающим странам весьма значительна и в среднем превышает 50% (см. Таблицу 1.12).
В России эта доля крайне низка: в 2004 г. из добытых в России 283 млн.т рядовых углей на всех углеперерабатывающих предприятиях было подвергнуто переработке 79,4 млн. т, что составило лишь 28% от добычи.
Из всего объема добываемых в России углей полностью перерабатываются лишь угли для коксования, а доля обогащаемых каменных углей для энергетики составила в 2004 г. лишь 30% от всего объема переработки. Наиболее низкокачественные сорта углей - бурые практически не перерабатывались вообще или в очень ограниченном количестве (3.5 млн.т на сортировке Березовского разреза).
Ниже представлены данные по потреблению углей в период 1990-2003 гг., по странам мира (Таблица 1.13). Как уже отмечалось выше, основное направление использования углей в мире - энергетическое и, в частности, на производство электроэнергии. В целом в мире с использованием угольного топлива производится более 40 % всей электроэнергии, но по разным странам эта доля колеблется от 8 до 93%). Так, например, за последние годы эта доля в странах Европы в среднем была стабильна и составляла 42 %, а в странах АРЕС - 49% [9, 10, 12, 13].
По данным Комитета по энергетике ЕЭК в большинстве углепотребляющих стран производство электроэнергии в преобладающей степени связано с углем: в Польше на угле вырабатывается 96% электроэнергии, Дании - 93%, ЮАР - 90% , Австралии - 86%), Чешской Республике -75% , Китае - 70%), Германии - 58% , США -56%.
Система моделей для прогнозирования развития угольной промышленности
Прогнозирование развития угольной промышленности включает в себя решение следующего круга задач:- оценка ресурсов и возможных объемов добычи;- прогноз спроса на уголь;- прогноз цен на уголь;- прогноз объемов добычи угля;- прогнозирование объемов межрегиональных поставок углей;- экономические оценки инвестиционных проектов развития, реконструкции истроительства существующих и новых угледобывающих предприятий. 3. развитие ТЭК (оптимизация территориально-производственной структуры ТЭК региона);4. модели развития угольной промышленности;производственно-транспортная отраслевая модель развития производства и потребления энергетических углей COAL TRANS;производственно-транспортная отраслевая модель развития производства и потребления коксующихся углей СОКЕ;5. имитационная производственно-финансовая модель угледобывающегопредприятия INVEST COAL.
Система моделей прогнозирования потребности в углях основывается на прогнозе энергопотребления [78-80]. Основными методами расчета энергопотребления - являются следующие: полных затрат энергии, прямого счета и структурных изменений.
Метод полных затрат энергии позволяет сделать грубую оценку энергопотребления в регионе на основе планируемой социальной политики, развития оборонных отраслей и политики ввоза-вывоза. Все затраты энергии можно рассматривать как используемые на обеспечение конечного потребления общества. Если оценить все затраты энергии на использование единицы продукции, входящей в конечное потребление, на ее производство по всей цепочке сопряженных производств, на строительство новых мощностей для ее производства, то получается значение полных удельных затрат энергии. Чтобы сделать такую оценку, необходимо составить межотраслевой баланс в динамике.
Метод прямого счета представляет собой традиционный способ расчета потребности в энергоносителях на основании информации об объемах производства основных, наиболее энергоемких, видов продукции и отраслей, развития жилищно-коммунального хозяйства и сферы услуг, транспорта и агропромышленного комплекса. Основным недостатком этого метода является то, что должна быть задана вся информация об объемах производства, что весьма сложно в условиях рыночной экономики. Кроме того, в условиях нестабильной экономики происходят изменения в традиционных показателях энергоемкости продукции.
Метод структурных изменений представляет собой укрупненный грубый метод оценки потребности в энергии с помощью прогноза отраслевой структуры энергопотребления. Как правило, реализуется с помощью экспертов и на основе обработки имеющейся статистической информации.
Для прогноза энергопотребления в СЭИ СО РАН разработана система моделей [78, 79]. Основу этой системы составляет Модель Энергопотребления России (МЭР) - динамическая межотраслевая модель. Система моделей построена на применении и взаимоувязке двух методов расчета энергопотребления: метода прямого счета и метода полных затрат энергии. В модели на базе заданной динамики конечного потребления и характеристики смены технологических укладов (описанных с помощью показателей эксплуатационных и капитальных затрат, сроков строительства и коэффициентов выбытия) рассчитывается потребность в энергоносителях.
Для формирования коэффициентов модели используются более подробные модели различных отраслей народного хозяйства и промышленности, в которых рассчитываются все те показатели, которые используются в качестве экзогенных в модели МЭР.
С ее помощью определяются полные удельные затраты энергии (по энергоносителям - электроэнергии, централизованному теплу, котельно-печному и моторному топливу и энергии в целом) под определенный сценарий развития экономики, а именно - определенный уровень и стиль жизни, обороноспособности страны, экспортно-импортной политики и т.д.
Модельный комплекс организован следующим образом [79]: По существующей потребности по базовому году в увязке с потребностью в энергоресурсах в целом по стране рассчитывается потребность каждого региона по отраслям и видам энергоресурсов, т.е. определяется фактическоесостояние энергообеспечения регионов. Причем расчеты выполняются для каждой отрасли отдельно.На основании базового распределения энергоресурсов составляются таблицы
Информационное обеспечение
Проведение исследований с помощью экономико-математических моделей связано с обработкой большого количества показателей (порядка нескольких тысяч). Эта обработка необходима как для построения непосредственно экономико-математических моделей, что включает расчет показателей, не содержащихся в первичной информации, так и для содержательной интерпретации результатов расчетов. При содержательной интерпретации результатов расчетов может использоваться информация, как содержащаяся в компьютерной модели так и не содержащаяся в ней (внемодельная информация). Как правило, внемодельная информация по объему в несколько раз превышает информацию, необходимую для построения компьютерной модели. От состава информации, привлекаемой для интерпретации результатов решения, зависит достоверность и полнота рассмотрения объекта исследования.
Разработка информационного обеспечения непосредственно связана с задачами 1-3 (см. п.3.1 ).В соответствии с методикой проектирования баз данных, процесс разработки базы данных включает несколько этапов [96]: - Анализ предметной области; - Информационный анализ класса задач; - Построение инфологической модели предметной области; - Выбор конкретной СУБД; - Формирование информационного фонда; - Построение концептуальной модели; - Построение внешних моделей; - Реализация базы данных; - Эксплуатация базы данных. Рассмотрим некоторые из этапов, применительно к задачам исследования развития угольной промышленности в рамках ТЭК.Анализ предметной области.
Анализ предметной - области связан с определением основных объектов (сущностей), определением характера исследований, выявлением связей между объектами, и определением примерного состава информационного фонда.
В задачах исследования развития угольной промышленности в рамках топливно-энергетического комплекса приходится оперировать такими понятиями как: уголь, ресурсы угля, потребность в угле. Они имеют единицы измерения и вовлечены в процессы: добыча, переработка, транспортировка, потребление. Угли добываются, перерабатываются и транспортируются, ресурсы угля рассчитываются для соизмеримости с потребностью в угле.
Ресурсы энергетических углей складываются из объемов добычи энергетического рядового угля, продуктов переработки энергетического угля, объемов попутной добычи энергетических углей при добыче коксующихся углей и отходов обогащения коксующихся углей за вычетом потерь при переработке (Рисунок 3.1).
Ресурсы энергетических углей могут измеряться как в т так и в т у.т. Для перевода т в т у.т. используется калорийный эквивалент угля, свой для каждого угля и продукта переработки. Потребность в энергетических углях измеряется в тоннах условного топлива (т у.т.).
Ресурсы коксующихся углей получаются из объемов добычи коксующихся углей, за вычетом объемов попутной добычи энергетических углей при добыче коксующихся углей, коксовых остатков и пр., идущих в энергетику и потерь при переработке, в пересчете на т сухой шихты.
Потребность в коксующихся углях измеряется в тоннах сухой шихты. Для перевода т в тонны сухой шихты используется показатель выхода сухой шихты.
Понятия и процессы привязаны к территориальной структуре и предприятиям. Наличие бассейнов, месторождений, субъектов федерации, групп субъектов федерации (федеральных округов, экономических районов), страныопределяет территориальную структуру, а так же обусловливает деление показателей на укрупненные и детальные. Энергетические углиРисунок 3.1 - Схема формирования ресурсов углей. Реальными основными объектами предметной области являются предприятия по добыче, переработке и потреблению углей. В качестве объектов, при необходимости, также можно рассматривать группы предприятий, объединенные по какому-либо признаку, территориальному (для потребителей), качественным характеристикам угля и принадлежности к определенным месторождениям (для угледобывающих предприятий) и т.п.
Каждый объект может быть представлен набором атрибутов (технико-экономических показателей и других характеристик). Например, предприятию по угледобыче соответствуют следующие атрибуты: субъект федерации, где расположено предприятие, угольный бассейн, мощность, объемы добычи по годам, качественные характеристики добываемых углей, марочный состав, цена угля, себестоимость и др.
Информационный анализ класса задач.Информационный анализ класса задач предусматривает рассмотрение существующих прикладных программ, которые необходимо конвертировать в базу данных, потенциально возможных прикладных программ и реализаций стандартными пакетами, анализ моделей данных, которые могут использоваться этими пакетами и анализ источников и возможностей формирования информационного фонда.
Для решения задач, представленных в параграфе 3.1 необходима разработка следующих самостоятельных программ или реализаций алгоритмов средствами стандартных пакетов:1) обработка статистических форм для выборки нужных для данных исследований технико-экономических показателей и внесения их в базу данных;2) расчет технико-экономических показателей, необходимых для построения моделей на основе показателей из базы данных;3) разработка имитационных моделей;3) формирование компьютерных моделей, соответствующих экономико математическим:- имитационных моделей;наборов данных для решения задач линейного программирования стандартными пакетами;4) обработка результатов решения задач, перевод их из представления,используемого стандартным пакетом решения задач линейного программирования впонятный для пользователя, мыслящего не категориями модели (уравнение,
Прогноз потребной добычи энергетических углей
Объемы потребной добычи и рациональных поставок энергетических углей определены по результатам оптимизационных расчетов выполненных с помощью производственно-транспортной модели развития угольной промышленности страны [109-110] по критерию минимума затрат на приобретение и транспортировку угля потребителями в ценах 2004 г. с учетом обязательных поставок обусловленных условиями технологического использования углей у потребителей.
Для принятой гипотезы рациональной потребности в угле (см. Таблицы 4.26 и 4.29) при условии снижения завоза экибастузских углей и обеспечения потребности в экспорте углей (см. Таблицу 4.25), получен прогноз потребной добычи угля и определены объемы и направления рациональных поставок углей по субъектам федерации.
Необходимые объемы потребной добычи энергетических углей, для базового варианта потребности, составят в 2005 году 211,8 млн. т, в 2010 г.- 237,5 млн. т, в 2015 г. -251,1 млн. т, а в 2020 г. 288,5 млн. т (Таблица 4.30).
Основной прирост обеспечивается за счет развития добычи кузнецких и канско-ачинских углей. Добыча кузнецких углей возрастет с 87,4 млн. т - в 2003 г. до 125,4 млн. т - в 2020 г., более чем на 40% (Рисунок 4.22). Добыча канско-ачинских углей возрастет почти вдвое - с 35,9 млн. т до 69 млн. т. Добыча остальных углей Восточной Сибири возрастет на 5 млн. т, за счет роста добычи Азейских, Хакасских и Тугнуйского углей. На Дальнем Востоке прирост добычи на 7 млн. т. обеспечивается развитием добычи приморских, райчихинских и якутских углей. Снизится добыча челябинских и свердловских углей.
Рисунок 4.22 - Прогноз потребной добычи энергетических углей, базовый вариант, тыс. т.Анализ территориальной структуры добычи показывает, что около 80% добычи энергетического угля обеспечивается Сибирским федеральным округом (Таблица 4.31, Таблица 4.32). В Сибирском федеральном округе добыча энергетических углей в 2003 г. составила 163,9 млн. т (78,9% от общей добычи), к 2020 г. возможен рост добычи до 240,3 млн. т (83,3%). Таблица 4.31 - Прогноз і ютребной добычи энегд-ешчшких углей по федеральным округам, тыс. тВ европейских районах добыча энергетического угля существенно не изменится. В Уральском федеральном округе добыча угля снизится с 4,7 млн. т до 2 млн. т. В Дальневосточном федеральном округе добыча угля возрастет на 7 млн. т.
При повышенном варианте развития электроэнергетики, добыча угля в 2020 г. может составить 334,1 - 336 млн. т (Таблица 4.33). Повышенный вариант развития добычи энергетических углей отличается от базового повышенными уровнями добычи канско-ачинских углей. Так, для базового варианта добыча канско-ачинских углей в 2015 г. составляет 49,1 млн. т, а для повышенного - на 20,6 - 22,5 млн. т больше, а в 2020 г. - больше на 45,6 - 47,5 млн. т. (Таблица 4.34). Прогнозируется рост потребности до 6,1 млн. т у. т. в 2020 г. Основной прирост потребления угля приходится на электростанции. Потребление угля электростанциями в 2003 г. составило 2,9 млн. т у. т. Прогнозируется рост потребности в угле на электростанциях до 3,9 млн. т у. т. к 2020 г. Потребление угля котельными в 2003 г. составило 1,4 млн. т у. т., в последующие годы прогнозируется незначительный рост потребления угля котельными. Потребление угля коммунально- бытовыми и прочими потребителями в 2003 г. составило около 0,6 млн. т у. т., к 2020 г. потребление этих категорий потребителей возрастет до 0,8 млн. т у. т.- Потребление энергетического угля по основным направлениям в Северо-Западном федеральном округе, тыс. т у. т. В Северо-Западном федеральном округе потребность в угле по округу и ее прирост прогнозируется обеспечить в основном собственными и кузнецкими углями (Таблица 4.35). Поставки собственных углей (печорских и арктических) в 2003 г. составили 6,2 млн. т (68%) (Рисунок 4.23). Для нужд электростанций используются, в основном, печорские угли, и, в незначительном количестве (330-350 тыс. т) -кузнецкие угли.
Похожие диссертации на Научно-методические основы исследования тенденций и закономерностей развития угольной промышленности России и ее регионов
