«ДЕБИЕВ МАЙРБЕК ВАХАЕВИЧ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗВИТИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ (НА ПРИМЕРЕ ЧЕЧЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ) 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность) ...»

1

ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. акад. М.Д. Миллионщикова

На правах рукописи

ДЕБИЕВ МАЙРБЕК ВАХАЕВИЧ

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗВИТИЯ

РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

(НА ПРИМЕРЕ ЧЕЧЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ)

05.13.01 – «Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)»

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор, академик АН Чеченской Республики И.А. Керимов Грозный –

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

Введение.......................................................... Глава 1 Некоторые проблемы развития энергетической промышленности в России и в Чеченской Республике.................... 1.1 Развитие энергетической промышленности в России............... 1.2 Альтернативные и возобновляемые источники энергии на территории России........................................ 1.3 Анализ возможностей использования альтернативной и возобновляемой энергии в Чеченской Республике................. Выводы по главе 1................................................... Глава 2 Системный анализ и формирование моделей процесса использования энергоресурсов в регионе........................ 2.1 Анализ возможных схем развития энергетических мощностей в регионе................................................... 2.2 Модель задачи минимизации издержек при поставках тепло- и энергоносителей..................................... 2.3 Классификация факторов, определяющих процесс использования ветровой энергии.............................................. Выводы по главе 2................................................. Глава 3 Формирование входных данных для моделей и первичная обработка этих данных............................ 3.1 Формирование исходных данных в модели развития региональной энергетической промышленостина основе сценарного подхода........... 3.2 Ранжирование вариантов по степени их опасности................... 3.3 Формирование алгоритма решения задачи распределения ресурсов на развитие региональной энергетической промышлености........... 3.4 Анализ специфических особенностей использования ветровой энергии в Чеченской Республике......................... Выводы по главе 3................................................. Глава 4 Реализация процедуры оптимального распределения ресурсов в задачах развития региональной энергетической промышлености......... 4.1 Распределение ресурсов на развитие региональной энергетической промышленности 4.2 Распределение ресурсов на развитие ВЭУ.......................... Выводы по главе 4................................................... Заключение......................................................... Список литературы..................................................... Приложение 1......................................................... Приложение 2......................................................... Приложение 3......................................................... Приложение 4.......................................................... Акты о внедрении....................................................... Свидетельство о регистрации программы

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В настоящее время структура промышленных отраслей России, непосредственно связанных с топливно-энергетическим комплексом, вектор их развития, имеющий в основном сырьевую направленность, не соответствуют критериям, характеризующим энергетику развитых стран. Подобный путь развития, по мере исчерпания природных ресурсов,может привести энергетику России в состояние стагнации.

Поэтому усиленно рассматриваются возможные пути перевода этих отраслей в другое состояние, основу которого будут составлять современные наукоемкие технологии.

Это особенно актуально для энергетического комплекса России. Структура энергетического комплекса с точки зрения современных представлений весьма нерациональна.

Подавляющая часть тепловых электростанций (60%, 148 тыс. МВт мощности) работает на газе, часть на угле, мазуте, что является источником огромных потерь нефти и газа, которые не являются неисчерпаемыми. Кроме того, добыча и транспортировка обходятся все дороже, что ведет к постепенному росту себестоимости электроэнергии. К 2012 г. физический износ оборудования в энергетическом комплексе составляет 110 тыс. МВт, то есть примерно 50% установленной мощности электростанций. Удельная энергоемкость на единицу продукции в России в 4-5 раз выше, чем в развитых странах, что существенно снижает ее конкурентоспособность на мировом рынке. Вместе с тем растет потребление электроэнергии, особенно в сфере индивидуального потребления, что отражено на приводимом рисунке В.1.

Рис. В.1 Динамика потребления (1) и производства (2) электроэнергии в России за период 2000-2012гг.

К настоящему времени пока не достигнут уровень потребления 1990г. – 1084 млрд.

кВт*час, что связано, прежде всего, со значительным падением уровня производства в начале 90-ых годов. Существенно изменилась и структура потребления: если в начале девяностых доля индивидуального сектора составляла порядка 7-8% от общего потребления, то в последующие годы эта доля росла опережающими темпами по сравнению с потреблением в других сферах, достигнув вначале нового столетия 11-12%. В дальнейшем существенных изменений в доле индивидуального потребления не произошло. С учетом же низкого уровня потребления энергоресурсов в экономике по сравнению с развитыми странами приходим к выводу, что уровень подушевого потребления энергоресурсов в России в несколько раз ниже по сравнению с этими странами.

В энергетической промышленности России, как и в экономике в целом, возникли и развиваются ряд новых явлений и тенденций, которые также создают дополнительные проблемы в развитии энергетики. Более подробно их обсуждение проводится дальше, но выделим некоторые наиболее значимые из них. Это, прежде всего, не до конца решенные проблемы структурной перестройки системы энергетики после перехода страны на рыночные рельсы развития, не позволившие создать реально конкурентоспособный рынок услуг в этой сфере с одновременным обеспечением требуемого уровня социальных гарантий для населения. Отсутствие реальных рыночных отношений, с одной стороны, и слабость государственной поддержки ввиду отсутствия в государственной казне требуемых ресурсов, с другой стороны, не позволили саккумулировать необходимый для перестройки и развития энергетики объем средств, что привело, в частности, к значительному устареванию основных фондов в системе энергетики. В связи с вышесказанным, наряду с необходимостью активного внедрения в энергетику реальных рыночных механизмов, повышение эффективности использования энергоресурсов, внедрение новых перспективных и альтернативных источников является одной из важнейших задач инновационного развития системы энергетической промышленности России.

Указанная проблема изучалась целым рядом авторов, таких как Безруких П.П.[6, 14], Сидоренко Г.И.[8, 69], Степанова Т.Б.[70],Мусин А.Х.[51],Бобряков А.В.[13],Директор Л.Б. [28], Ильин А.К., Шишкин Н.Д. [32],Ильин Р.А.[33],Амерханов Р. А.[3]. Выделим также работы СерпераЕ.А.[64-66, 93],в которых проведена систематизация проблем, связанных с инновационным развитием энергетической промышленности в России. Много внимания системным вопросам развития энергетической отрасли уделяется за рубежом.

Имеются отдельные издания по литературным обзорам по различным аспектам развития энергетической промышленности; в частности, по эффективности использования энергии в индустрии [95], экологическим проблемам [88], потреблению в домашних хозяйствах [94], инновации в энергетике [81],динамике потребления [89, 90, 92, 96, 97], связи между объемами потребления энергии и развитием экономики [82, 83, 91].

Ограниченность финансовых ресурсов, направляемых на инновационное развитие региональной энергетической системы, требует расчетов эффективности альтернативных вариантов развития, включая развитие технологий снижения потребления энергии, использование альтернативных и возобновляемых источников энергии, причем предлагаемые решения должны учитывать региональные особенности энергетической промышленности, поскольку имеются значительные отличия в состоянии энергетики в разных регионах.

Таким образом, недостаточность поиска новых альтернативных решений, учитывающих региональные особенности, на основе современных научных методов, таких как системный и теоретико-информационный анализ сложных систем и определяют актуальность темы диссертационного исследования.

Цель диссертационного исследования – разработка моделей, методов и алгоритмов анализа эффективности развития региональной энергетической промышленности (РЭП) на примере Чеченской Республики.

Задачи диссертационного исследования.

1. Выполнить анализ возможных состояний РЭП, на основе которого сформировать взвешенный граф состояний РЭП как сложной системы. Провести анализ значений основных характеристик графа на примере данных Чеченской Республики.

2. Построить математическую модель распределения ресурсов на развитие РЭПна основе взвешенного графа состояний и в рамках построенной модели разработать алгоритм распределения ресурсов.

3. Сформировать модели для выявленных направлений развития РЭП: распределение ресурсов, выделяемых на уменьшение потерь, и на развитие альтернативной энергетики на примере ветроэнергетики.

4. Провести классификацию характеристик процесса развития ветроэнергетики и разработать методы оценки этих характеристик. Оценить эти характеристики на примере Чеченской Республики.

5. Разработать алгоритм оптимального распределения ресурсов на развитие РЭП и реализовать его на примере Чеченской Республики. На основе анализа результатов расчета выработать общие рекомендации по рациональному распределению ресурсов.

Объектом исследования является региональная энергетическая промышленность.

Предметом исследования являются процедуры систематизации показателей и моделирования системы РЭП.

Научная новизна диссертационного исследования состоит в формировании системы критериев, определяющих направление развития региональной энергетической промышленности и построении моделей повышения эффективности ее развития; в частности:

проведена систематизация возможных факторов влияния на развитие РЭП, позволившая, в отличие от существующих типологизаций указанных факторов, выявить взаимосвязи между ними и на этой основе более полно учесть важность каждого из факторов. Предложена процедура оценки значений основных характеристик этих факторов, эффективность которой продемонстрирована на примере Чеченской Республики;

построены формализованная модель процесса доставки энергоресурсов до региональных потребителей, которая, в развитие существующих моделей, позволяет при управлении процессом доставки энергоресурсов также учитывать факторы надежности и устойчивости доставки ресурсов;

сформирована модель распределения ресурсов на развитие ветроэнергетики региона, которая опирается на системную классификацию всех факторов, влияющих на выбор средств ветроэнергетики, что позволяет более полно учитывать все аспекты развития ветроэнергетики;

получены соотношения, позволившие адаптировать метод динамического программирования, на основе которого разработана методология решения формализованной в работе задачи распределения ресурсов на развитие РЭП, эффективность которого продемонстрирована на примере ЧеченскойРеспублики.

Теоретической и методологической основой исследования послужили методы системного анализа, теории вероятностей, математического моделирования, математического программирования, линейного и динамического программирования, методы алгоритмизации.

Практическая значимость результатов исследования определяется направленностью использования разработанного инструментария выявления важности различных направлений развития региональной энергетики и на этой основе, обеспечения рациональной процедуры распределения ресурсов, выделяемых на развитие энергетики, что позволило значительно снизить величину средних рисков, связанные с развитием РЭП.

Реализация работы. Результаты выполненных исследований использованы при формировании направлений РЭП Чеченской Республики. На основевычислений, выполненных в процессе выполнения работы, предложен вариант распределения ресурсов как для энергетики в целом, так и для ветроэнергетики. Материалы работы использованы в учебном процессе ГГНТУ в процессе преподавания дисциплин «Электроэнергетические сети и системы», «Электроснабжение» и «Электрические машины».

Результаты исследования внедрены в учебном процессе и на производстве, о чем получены акты внедрения и использования результатов. На разработанный программный продукт получено Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ (№ 2014615353).

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на конференциях:

- научно-практическая конференция «Альтернативная энергетика и энергосбережения в регионах России» (г. Астрахань); - Всероссийская научно-техническая конференция «Современные проблемы геологии, геофизики Северного Кавказа» (г. Грозный),- III Всероссийская научно-методическая конференция «Инновационные технологии в профессиональном образовании» (г. Грозный).

Публикации. По теме и результатам исследования опубликованы 20 печатных работ, в том числе 8 статей в журналах, включенных в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ и 1 свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы и приложений.

Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 10 рисунков, 21 таблицы, 4 приложения.

Список использованной литературы включает 101наименования, из них 13 на иностранных языках.

Глава 1 Некоторые проблемы развития региональной энергетической промышленности в России и в Чеченской Республике 1.1 Развитие энергетической промышленности в России В настоящее время структура российской экономики, вектор ее развития, имеющий в основном сырьевую направленность, совершенно не соответствуют критериям современной развитой экономики, более того, подобный путь развития, по мере исчерпания природных ресурсов, приведет российскую экономику в состояние коллапса. Усиленно выискиваются и анализируются возможные варианты перевода экономики в другое состояние, основу которой будут составлять современные наукоемкие технологии. В качестве одного из основных направлений решения указанной проблемы считается перевод ее на инновационные рельсы. Инновационный путь развития социально-экономической системы России считается безальтернативным решением для ее сохранения в числе развитых национальных экономик, что поддерживается руководством страны, научным сообществом и бизнесом. Инновационный тип развития экономики России позволит отойти от ее сырьевой направленности, бюрократизации общественных отношений, форсированного потребления массовых ресурсов, ведущих в итоге к углублению экономического, сырьевого, экологического и социального застоя. Развитие в стране высокотехнологичных производств позволит обеспечить повышение национальной конкурентоспособности и стимулировать новое качество экономического и социального роста.

Это особенно актуально для энергетического комплекса России. Так, премьерминистр России Д. А. Медведев среди пяти направлений инновационного развития в ходе заседания комиссии по модернизации экономики России в качестве одного из направлений выделил энергоэффективность и энергосбережение, в том числе вопросы разработки новых видов источников энергии.

Согласно официальной статистике, общая мощность российских электростанций составляет 216 тыс. МВт. Структура энергетического комплекса с точки зрения современных представлений весьма нерациональна. Подавляющая часть тепловых электростанций (60%, 148 тыс. МВт мощности) работает на газе, часть на угле, мазуте, что является источником огромных потерь нефти и газа, которые не являются неисчерпаемыми. Кроме того, добыча и транспортировка обходятся все дороже, что ведет к постепенному росту себестоимости электроэнергии.

К 2012 г. физический износ оборудования в энергетическом комплексе составляет тыс. МВт, то есть примерно 50% установленной мощности электростанций. Доля энергопотребления, удельная энергоемкость на единицу продукции в России в 4-5 раз выше, чем в развитых странах, и энергетическая составляющая в структуре себестоимости отечественной продукции является значительной, что существенно снижает ее конкурентоспособность на мировом рынке.

Перечислим основные проблемные точки энергетики России.

1. Старение инфраструктуры и снижение надежности централизованной системы электроснабжения. При этом не решена проблема мобилизации финансов для модернизации концентрированной и централизованной энергосистемы.

2. Ожидается рост электропотребления на 2-3% в год. Потребители предъявляют новые требования к качеству и бесперебойности поставок энергии, к информационной прозрачности и управляемости энергоснабжения.

3. Рост городов усугубляет проблемы их энергоснабжения. Выставляются новые требования размещения объектов под землей (прежде всего, объектов атомной энергетики), экологичности объектов и пр.

4. Сохраняется сильный тренд по усилению межсистемных связей и глобализации энергетических систем, в то же время на мировом рынке происходит интенсивное развитие малой распределенной генерации. Российская энергетика сильно отстает от тенденций развития современной мировой энергетики.

5. Цены на энергоресурсы характеризуются повышенной волатильностью и непредсказуемостью, что порождает высокий уровень неопределенности в оценке возможных перспектив развития сырьевой российской экономики.

6. Развитие технологий в России происходит медленно. Мало промышленных решений, базирующихся на основе современных технологий. Разрушена научная,производственная и экономическая инфраструктуры для развития инновационных технологий, разорваны связи между оставшимися элементами науки и производства, незначительное количество высокотехнологичных компаний.

7. На фоне общемирового тренда развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в России прогнозируется незначительное развитие ВИЭ, их доля в топливноэнергетическом балансе России к 2030 г. составит около 3%. Доля ВИЭ в экономике многих развитых стран мира предполагается к этому моменту довести до уровня выше 10%.

Безусловно, руководство страны пытается решать перечисленные проблемы (см. в частности, [62, 74, 75]). Однако, к настоящему времени ситуация настолько обострилась, что доступных ресурсов и средств совершенно недостаточно. Тем не менее, руководство вырабатывает и проводит в жизнь решения, которые в перспективе призваны вывести энергетику из нынешнего стагнационного состояния.

Решением заседания Правительственной комиссии по высоким технологиям и инновациям (Протокол от 01 апреля 2011 г. №2) утвержден приведенный ниже перечень технологических платформ, в который вошли 5 платформ в сфере энергетики, назначив ответственные за реализацию этих направлений компании [55, 56, 62]. Каждая платформа посуществу является одним из направлений развития российской энергетической промышленности.

1. Малая распределенная энергетика.

2. Экологически чистая тепловая энергетика высокой эффективности.

3. Интеллектуальная энергетическая система России.

4. Перспективные технологии возобновляемой энергетики.

В соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации №823 от 17 октября 2009 г. «О схемах и программах перспективного развития электроэнергетики», регионы РФ должны ежегодно разрабатывать и утверждать схемы и программы перспективного развития электроэнергетики субъектов Российской Федерации, включая схемы теплоснабжения муниципальных образований.

Таким образом, малая распределенная энергетика, когенерация – важнейшее направление этих программ развития российской энергетической промышленности.

В связи с вышесказанным повышение эффективности использования энергоресурсов, внедрение новых перспективных альтернативных источников является одной из важнейших задач инновационного развития энергетики России. Указанная проблема изучалась целым рядом авторов, среди которых выделим [66, 93], где проведена систематизация проблем, связанных с инновационным развитием энергетики в России. Автор не согласен с той формулировкой глобальной стратегии инновационного развития, которая приведена в этой работе; именно «рост душевого энергопотребления». Глобальной целью и связанной с ней стратегией должно быть максимальное удовлетворение энергетических потребностей всех субъектов государства: юридических и физических лиц. Достижение данной цели вполне возможно также на основе технологий, ведущих к уменьшению душевого потребления энергии. Более того, неограниченный рост душевого потребления энергии чреват потенциально экологическими проблемами и катастрофами. Но те задачи и направления работ, которые перечислены в [67,93] (автор называет их стратегиями; их количество в работе равно 43), дают полное системное представление о масштабах проблемы и глобальности проблемы перевода систему энергетики на инновационные рельсы. Перечислим некоторые из направлений работ, которые наиболее интересны в контексте темы диссертационного исследования.

1. Развитие сырьевой базы топливно-энергетического комплекса.

2. Использование возобновляемых источников энергии и местных видов топлива.

3. Инновационное развитие энергопотребления домохозяйств.

4. Инновационное развитие энергопотребления предприятий и учреждений.

5. Развитие научно-технического потенциала, включая фундаментальную науку, прикладные исследования и разработки, модернизацию экспериментальной базы и системы научно-технической информации.

6. Использование потенциала международного сотрудничества для применения лучших мировых достижений и вывода отечественных разработок на более высокий уровень.

7. Создание высокоинтегрированных, интеллектуальных, системообразующих и распределительных электрических сетей нового поколения в Единой энергетической системе России (интеллектуальные сети –SmartGrids).

8. Развитие технологий использования возобновляемых источников энергии, а также многофункциональных энергетических комплексов для автономного энергообеспечения потребителей в районах, не подключенных к сетям централизованного энергоснабжения.

9. Освоение эффективных технологий сетевого электро- и теплоснабжения на базе возобновляемых источников энергии.

Ограниченность финансовых ресурсов, направляемых на инновационное развитие региональной энергетической системы, требует расчетов эффективности альтернативных вариантов развития, включая развитие технологий снижения потребностей в энергии, использование альтернативных и возобновляемых источников энергии[5, 48].

1.2 Альтернативные и возобновляемые источники энергии на территории России Как было отмечено выше, из четырех направлений развития энергетической промышленности России, которые были выделены Правительственной комиссией по высоким технологиям и инновациям (апрель 2011г.), два направления имеют непосредственное отношение к теме диссертационного исследования. Это - малая распределенная энергетика и перспективные технологии возобновляемой энергетики. Эти два направления тесно взаимосвязаны, поскольку многие варианты реализации альтернативной и возобновляемой энергетики являются формами реализации малой энергетики.

Согласно принятой классификации, все источники энергии подразделяют на две группы — невозобновляемые и возобновляемые. К невозобновляемым относят нефть, уголь, газ и ядерную энергии. Группа возобновляемых, в свою очередь, делится ещё на две — традиционных и нетрадиционных (альтернативных) источников энергии. К традиционным относят гидроэнергетику и энергию биомассы в части использования древесных отходов. Понятие «нетрадиционных источников» исчерпывающе определяет федеральный закон РФ «Об электроэнергетике» [75]: «Возобновляемые источники энергии — энергия солнца, энергия ветра, энергия вод, энергия приливов, энергия волн водных объектов, геотермальная энергия с использованием природных подземных теплоносителей, …, биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, биогаз, газ, выделяемый отходами и на угольных разработках.» В мире альтернативная энергетика развивается ускоренными темпами после нефтяного кризиса 1973 года, когда человечество осознало, как недопустимо высокую степень своей зависимости от невозобновляемых источников и цен на них, хотя разработки в направлении использования альтернативных источников велись и ранее. Сегодня альтернативная энергетика является перспективным с точки зрения экономической и энергетической эффективности направлением деятельности [1, 10, 31, 35], хотя и имеются достаточно веские доводы в целесообразности ее интенсивного развития в настоящее время [76, 77,79]. Внимание к альтернативной энергетике резко возросло после ряда крупных политических и экологических кризисов [54, 59, 73], последним из которых была авария на японской АЭС Фокусима в 2011г.

Россияобладает значительными запасами нетрадиционного топлива и имеет возможность использования одного, а иногда двух и более возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в каждом своём регионе[11, 45, 47].

Биотопливо. Переработка биомассы осуществляется либо сжиганием в котлах высокого давления (в этом случае теряется 40—50% энергии, то есть КПД процесса 50—60%), либо сжиганием газифицированной биомассы в газовых турбинах (КПД 93%). Для использования технологий получения энергии из биомассы необходима близость энергопроизводства к источнику сырья (для «нетрадиционной биомассы» это сельскохозяйственные предприятия, фермы), что позволяет получать приемлемое количество относительно недорогой энергии.

Технологии получения биотоплива из биомассы широко используются в мире. В Бразилии из сахарного тростника производится спирт и используется как топливо для автомобилей. В 2004 году доля такого бразильского биотоплива составляла 3% от потребляемого в мире бензина. В США этанол производится из кукурузы. В 2005 году американское правительство, в целях снижения экономической и политической зависимости от нефтедобывающих стран, запланировало к 2012 году троекратно увеличить добавки биотоплива (в основном этанола) в бензин, и выделило на это $11, млрд.налоговых субсидий для производителей биотоплива.

В России получение энергии из биомассы целесообразно организовывать в Черноземье, Краснодарском крае, центральной России и на юге Сибири. В настоящее время в Мордовии заканчивается строительство крупнейшей в России биогазовой электростанции. Она будет работать на навозе от крупного рогатого скота и свекольном жмыхе. Мощность электростанции составит 4,4 МВт. Строительство станции завершат к 2014 году, а её стоимость составит порядка 25–30 млн. евро. Электроэнергия, выработанная на биостанции, будет поставляться в сеть. Сырьё на станцию станет поставлять кооператив «Ромодановское», ближайшие фермерские хозяйства, а также сахарный завод. За это они получат права на 10% вырабатываемой станцией энергии. Есть и другие проекты строительства подобных станций: 30 станций в более чем 10 регионах России. Как видно из данного примера, сырьем, пригодного для выработки топлива, может быть навоз, отходы производства пищевой промышленности, пищевые и кормовые остатки, выжимки, биомусор из коммунальных служб и прочие органические отходы. Для производства биогаза можно также использовать кукурузу, зерно, подсолнечник, различные травы, свёклу, силос. При этом станция выгодна не только экономически, но и экологически, поскольку позволяют сельхозпредприятиям избавляться от отходов. Особенно актуально это для птицеферм, которые вынуждены избавляться от тысяч тонн помёта или же платить крупные штрафы за неутилизацию вредных веществ, надолго делающих почву непригодной для проживания и обработки. По оценкам учёных, потенциально Россия может получить от таких станций порядка ГВт энергии и 86 ГВт тепла.

Ветровая энергия. Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) – техническое устройство, предназначенное для преобразования энергии ветра в электрическую энергию.

Энергия ветра начала использоваться человечеством с XVI века[36]. До революции 1917 года в Российской империи работало около 200 тыс. ветряков. С 1930-х годов передовой страной ветроэнергетики стал СССР. Здесь был налажен серийный выпуск ВЭУ всё возрастающих мощностей (3—4 кВт, 100 кВт, 5 МВт). При освоении целинных земель в Казахстане заработала первая в мире многоагрегатная ветроэлектростанция - прообраз современных ветропарков. Начиная с 1970-х годов, ветроэнергетика стала активно развиваться на Западе. Отрасль дотировалась государствами, и к 2010-м годам стала настолько конкурентоспособной, что в господдержке отпала необходимость. В России, напротив, ситуация ухудшилась— к 2010-м годам в стране исчезло и производство, и специалисты в области ветроэнергетики. Ветряки сегодня покупаются в зарубежной Европе и Китае. На 1 января 2006 года, по данным «Коммерсанта», суммарная мощность ВЭУ в мире составляла 59,1 МВт, среднегодовой рост — 40,5 %.

ВЭУ в середине 2000-х годов работали более чем в 50 странах мира. По данным Международного энергетического агентства лидерами отрасли были Германия (за 2005 год на ВЭУ произведено 18,428 МВт), Испания (10,027 МВт), США (9,149 МВт), Индия (4,430 МВт) и Дания (3,122 МВт). К началу 2010-х годов капиталовложения в строительство одного крупного ветропарка в зарубежной Европе составляли $1200—1400 на 1 кВт проектной мощности. Себестоимость электроэнергии ВЭС неуклонно снижается. На 1 января 2011 года мировым лидером ветроэнергетики стала Испания (за год на ВЭУ произведено 43,0 ГВт, это 16,4% в общем объёме производства электроэнергии в стране), оттеснив Германию на второе место (соответственно, 36,5 ГВт и 6,2%). Суммарная мощность всех российских ветроэлектростанций, по информации Росстата 2004—2005 годов, — 13,3 МВт.

На территории России имеются большие возможности по использованию ветровой энергии: прибрежные районы крайнего Севера и побережья северных и восточных морей на всём протяжении от Мурманска до Приморья, побережья Черного и Каспийского морей, горные районы на юге и востоке страны.

Солнечная энергия. Мощность энергии Солнца составляет 1017Вт, что в 100 тысяч раз больше уровня энергопотребления землян в конце ХХ века. Сегодня солнечная энергия производится с помощью панелей фотоэлементов на крышах зданий (КПД кремниевых преобразователей 23%), гелиостанций (оправданы в южных солнечных регионах), солнечных батарей на космических станциях. В настоящее время уже разрабатываются технологии использования солнечных электростанций и в ночное время [61].

В России солнечные электростанции целесообразно строить в Приморье, на юге Сибири, на Кубани, других южных регионов России, в Якутии и Восточной Сибири [17]. В мире в начале XXI века самым перспективным рынком солнечной энергетики стала зарубежная Европа.

Геотермальная энергетика предполагает использование тепла земной коры в тех местах, где это экономически целесообразно. Геотермальные источники фактически неисчерпаемы и обладают высокой степенью предсказуемости в отношении количества получаемой энергии. Первая геотермальная электростанция (ГеоЭС) была построена в начале ХХ века в Италии. Затем ГеоЭС появились в Мексике, Новой Зеландии, США, Ирландии.ПерваяГеоЭС на территории России появилась в СССР в году— ПаужетскаяГеоЭС на Камчатке. В настоящее время геотермальная энергия используется в 62 странах, суммарная мощность ГеоЭС мира к 2007 году достигла 19300 МВт. Доля России в мировом производстве— 10%. Директор Института вулканологии РАН Евгений Гордеев оценивает только камчатский геотермальный энергетический потенциал в 5000 МВт. Перспективными для создания ГеоЭС в России специалисты считают также Кубань, Калининградскую область и Северный Кавказ.

Приливная энергетика использует океанские и морские приливы и отливы. Приливные электростанции (ПЭС) располагают на побережьях с максимальными перепадами уровней воды во время прилива и отлива. Принцип работы ПЭС таков: в заливе строится плотина, отделяющая часть его от океана. Во время прилива и отлива по разные стороны плотины образуется перепад уровней воды, вода устремляется через плотину в сторону нижнего уровня и приводит в движение реверсивные турбины, вращающиеся то в одну (во время прилива), то в другую (во время отлива) сторону.

Самые большие приливы на территории России наблюдаются в Охотском море— в Пенжинской губе до 17 метров, в Гижигинской губе до 13 метров. В Мезенской губе Белого моря— до 10 метров. По экономическим показателям ПЭС сопоставимы с речными гидроэлектростанциями (ГЭС), в 2,5—3,5 раза выгоднее солнечных электростанций, и на 10% экономичнее атомных электростанций [60- 63]. Есть мнение, что в будущем приливная энергетика сможет обеспечить до 25% производства электроэнергии в России.

С середины 2000-х годов на Гольфстриме во Флоридском заливе США начали строить принципиально новую ПЭС, именуемую также океанской электростанцией (ОЭС),— принцип её работы аналогичен обычной ПЭС, но она расположена вдали от берега на большой глубине и закреплена якорями. Проектная мощность Флоридской ОЭС — 136 МВт.

Если говорить о перспективных направлениях развития альтернативной энергетики в России, то по мнению ряда специалистов (в частности, Генерального директора ЗАО «Агентство по прогнозированию балансов в электроэнергетике» Игоря Кожуховского в «Докладе о развитии электроэнергетики за 2000—2010 годы и прогнозе до 2030 года») при сохраняющейся ситуации с развитием альтернативной энергетики технологическое отставание России по перспективным технологиям в широком внедрении ветровых и солнечных электростанций за рассматриваемый период достигнет лет. Это станет тем более негативным обстоятельством, если учесть, что ожидаемая стоимость электроэнергии от традиционных источников к 2030 году останется без изменений, а себестоимость киловатт-часа от ВИЭ будет снижаться.

1.3 Анализ возможностей использования альтернативной и возобновляемой энергии в Чеченской Республике Благодаря уникальным природно-климатическим условиям, в СевероКавказском регионе и, в частности, в Чеченской Республике имеются большие потенциальные возможности для использования возобновляемых источников энергии:

солнца, ветра, гидроэнергии, биоэнергии и т.д. [33, 35, 40]. Наиболее перспективными среди них являются солнечная и ветровая энергии, которые в последнее время успешно развиваются во всем мире [4, 30, 50, 68].

Ветроэнергетика. По экспертным оценкам, технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 6000 млрд. кВт·ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 31 млрд. кВт·ч/год. Россия - одна из самых богатых в этом отношении стран.

Скорость ветра является основной характеристикой, определяющей интенсивность и эффективность использования ветровой энергии. Для получения достоверных данных о средних скоростях ветра требуется репрезентативность и представительность выборки случайных значений скорости, т.е. необходим объём и длительность измерений.

Необходимо учитывать, также и изменения климата, что повлечет за собой и изменения ветроэнергетического потенциала. Так, согласно "Материалам к стратегическому прогнозу изменений климата РФ на период до 2015 г. и их влияния на отрасли экономики", подготовленным Росгидрометом к 2015 г. на территории страны произойдут следующие изменения ветровых ресурсов регионов:

в большинстве районов европейской части России, в Томской, Новосибирской и Кемеровской областях, в Алтайском крае, в западных районах Приморского и Хабаровского края произойдет некоторое снижение ветроэнергетического потенциала;

на Северном Кавказе (Чеченская Республика, Республика Дагестан, Ставропольский край), в Мурманской, Архангельской и Ленинградской области, Якутии, Магаданской и Иркутской областях, прибрежных районах Ханты-Мансийского и Эвинкейского АО ветронагрузки возрастут в 1,2 раза.

Применение современных ветроэнергетических установок (ВЭУ) экономически целесообразно при среднегодовой скорости ветра от 5 м/с. Распределение показателей скоростей ветра на высоте 10 м по территории России представлено на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Распределение значений среднегодовых скоростей ветра Специальные исследования по изучению ресурсов ветроэнергетики по территории Чеченской Республики не проводились. В научной и справочной литературе приведены лишь обобщенные данные по регионам. Данные по ресурсам (потенциалам) ветровой энергии по субъектам Российской Федерации, расположенным в пределах Северо-Кавказского федерального округа приведены в таблице 1.1 и на рис.1.2.

Рис.1.2 Распределение валового потенциала ветровой энергетики по СКФО [2] Большое разнообразие форм рельефа сказывается и на распределении повторяемости штилей. В замкнутых котловинах и под склонами гор наблюдается наибольшая повторяемость штилей - 44-58%; в предгорных и горных районах - до 30%.

Средняя годовая скорость ветра изменяется в довольно широких пределах - от 0,8 до 6,0 м/сек. Годовой ход скорости ветра определяется годовым ходом атмосферной циркуляции. Однако, как и в распределении направлений ветра, большое влияние на скорость оказывает орография.

Наиболее сильные ветры наблюдаются в высокогорных районах в открытых формах рельефа и там, где орографические факторы способствуют увеличению барических градиентов и приводят к сходимости воздушных потоков. Средняя годовая скорость ветра в этих районах достигает 5 - 6 м/сек, на открытых равнинах и в широких долинах - несколько ниже и составляет 3 - 4 м/сек, в предгорьях - до 3, в замкнутых котловинах и в низинных южных районах не превышает 1 - 2 м/сек.

В годовом ходе наибольшая скорость ветра, как правило, отмечается весной или зимой при усилении циклонической деятельности, наименьшая - летом и осенью. Как показывают наблюдения, наибольшую повторяемость в большинстве районов имеет ветер скоростью 1 - 5 м/сек (70 - 90 %). Скорости ветра больше 10 м/с редки и их повторяемость не превышает 10 %. В долинах и котловинах наблюдается в среднем 5- дней в году с сильным ветром. В отдельных формах рельефа на большой высоте и в местах сужения долин число дней с сильным ветром достигает 20-30.

Повторяемость направлений ветра рассчитана в процентах от общего числа случаев направлений ветра без учета штилей. Повторяемость штилей рассчитана в процентах от общего числа случаев наблюдений.

По материалам таблицы можно сделать вывод, что на Терско-Кумской равнине, Терско-Сунженской возвышенности, Чеченской равнине, в восточной горной части (Ведено) территории республики преобладают ветры западных и восточных румбов, причем в большей степени – ветры западного направления.

Преобладание западных ветров над восточными характерно для летних месяцев.

В ст. Орджоникидзевской, г. Гудермесе западные ветры преобладают в течение всего года.

Совершенно другая обстановка циркуляции сложилась в центральной части Чеченской наклонной равнины (Урус-Мартан) и в межгорных котловинах (Шатойской и Итум-Калинской).

На ветровой режим района селения Урус-Мартан, расположенного на наклонной равнине вблизи гор, оказывают влияние ветры типа горно-долинных. Здесь преобладают ветры северных (36%) и южных (45%) румбов.

Амплитуда повторяемости северных ветров колеблется в пределах 8-17 %.

Уменьшение повторяемости северных ветров приходится на летние месяцы (июнь – 8%). Повышение повторяемости ветров северного направления наблюдается в феврале-марте, с вершиной большего значения (17%) в марте(рис. 1.3).

Ветры южных направлений имеют два спада, приходящиеся на весну и осень.

Причем, глубина амплитуды опускается (8%) в апреле месяце. Гребни амплитуд имеют максимальные значения в июне – августе (июнь – 23 %), зимой – в ноябре-феврале (декабрь – 24 %).

Ветры других румбов в районе Урус-Мартана имеют меньшее значение. Ветровой режим Шатойской межгорной котловины (c. Шатой – 528 м) целиком подчинен орографии окружающих ее гор. Проникновению западных и восточных ветров в котловину мешают горные хребты, имеющие меридиональное направление. Восточные ветры в некоторой мере здесь преобладают над западными. Их годовое значение составляет 8 % (по сравнению с 2 % направлением западных ветров).

В этой котловине хорошо развита и прослеживается циркуляция горнодолинных ветров, так как ее с юга на север прорезает глубокая долина реки Аргун. В котловине, в основном, преобладают северные долинные ветры, дующие со стороны Чеченской наклонной равнины. Годовая повторяемость направления северных ветров составляет 30%, северо-восточных – 34 %, северо-западных – всего 4%. Южные ветры составляют 11%, но по сравнению с восточными и, тем более, с западными ветрами – это высокий процент.

Таким образом, в межгорных котловинах господствуют горно-долинные ветры, ориентированные по направлению прорезающих их долин.

В Грозном в ночные часы активно проявляют себя ветры западных (23%) и восточных (18%) направлений. В утренние часы активность западных ветров увеличивается (26%), а восточных – несколько падает (14%). В середине дня, наоборот, активизируются восточные ветры (29%) и еще больше они усиливают свою повторяемость в вечерние часы (37%). Западные ветры уменьшают свои показатели до 12%. Штилевая обстановка характерна для ночных часов (66%). В середине дня она падает в три раза (22%).

В Шатойской котловине на протяжении суток сохраняется основная повторяемость направления ветра – господствуют ветры северных направлений.

Штилевое состояние воздушных масс характерно для населенных пунктов Чеченской равнины и межгорных котловин. Грозный имеет самый высокий годовой процентный показатель штиля – 48, а наименьший – Гудермес, где количество дней со штилем составляет всего 4 процента. Это самая ветровая местность в республике. Количество дней со штилем в бассейне Терека колеблется от 11 процентов на востоке (Шелковская), до 18 на западе (Наурская).

Направление ветра в различные часы суток можно проследить по многолетним наблюдениям в Грозном и Шатое (табл.1.3).

Штили приурочены, в основном, к ночным часам (24%), днем они падают в пять раз (5%).

Максимальные скорости ветра в горах приурочены к двум летним месяцам (июль, август). Направление ветров – западной ориентации.

Расчеты ветрового потенциала выполнялись для различных климатических зон территории: горной части, средней полосы и затеречной равнины, с пересчетом скоростей ветра и повторяемостей с высоты флюгеров на высоту 75 метров (высота ветроэнергетической установки мощностью 500-750 кВт). Ветроэнергетический валовой потенциал по проведенным расчетам составляет 1406,0 млрд.кВтч/год, атехнический потенциал составляет 14,0 млрд.кВтч/год.

Повторяемость направления ветра и штилей в различные часы суток

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Орджоникидзевская Солнечная энергетика. Излучение Солнца — основной источник энергии на Земле. Его мощность характеризуется солнечной постоянной — количеством энергии, проходящей через площадку единичной площади, перпендикулярную солнечным лучам. На расстоянии в одну астрономическую единицу (то есть на орбите Земли) эта постоянная равна приблизительно 1370 Вт/м.

Проходя сквозь атмосферу Земли, солнечное излучение теряет в энергии примерно 370 Вт/м, и до земной поверхности доходит только 1000 Вт/м (при ясной погоде и когда Солнце находится в зените). Эта энергия может использоваться в различных естественных и искусственных процессах. Прямое нагревание солнечными лучами или преобразование энергии с помощью фотоэлементов может быть использовано для производства электроэнергии (солнечными электростанциями).

В силу протяженности территории России уровни солнечной радиации в различных регионах существенно варьируются. Так, солнечная радиация в отдаленных северных районах составляет 810 кВт·час/м2 в год, тогда как в южных районах она превышает 1400 кВт·час/м2 в год. Ее значения демонстрируют также сезонные колебания. Например, на широте 55° солнечная радиация составляет в январе 1,69 кВт·час/м в день, а в июле — 11,41 кВт·час/м2 в день.

По данным Института энергетической стратегии, совокупный потенциал солнечной энергии составляет 2300000 млн. тонн условного топлива (т.у.т.), технический потенциал - 2300 млн. т.у.т. (это в 2 раза превышает суммарное энергопотребление по стране) и экономический – 12,5 млн. т.у.т. Эти данные опровергают существующие мнения о недостаточном потенциале российской солнечной энергетики и нецелесообразности ее развития в России.

Положение Чеченской Республики между 42о и 46о северной широты обуславливает интенсивный приток солнечной радиации(рис. 1.4.). Запасы солнечной энергии, выраженные величиной радиационного баланса, в равнинных и предгорных районах составляют 50–55 ккал/см2 в год. С увеличением высоты местности радиационный баланс уменьшается и на высоте 2500 м его значения не превышают 30–35 ккал/см2, а в высокогорной зоне он уменьшается до отрицательных величин и в среднем на высоте более 3000 м равен –34 ккал/см2. На равнинной части территории Чеченской Республики радиационный баланс положительный почти в течение всего года. С увеличением высоты местности в зимние месяцы расходная часть баланса начинает превышать приходную. Большое разнообразие физико-географических условий Чеченской Республики обусловливает и большое разнообразие в распределении продолжительности солнечного сияния.

Продолжительность солнечного сияния составляет в среднем 330 дней в году, а плотность солнечного излучения доходит до 0,33 кВт/м2 и более на равнинной части территории и в горных районах - 0,46кВт/м2.

Дни «без солнца» наблюдаются редко - 34 - 40 дней в долинно-предгорных районах и 10 - 12 дней в высокогорьях, и лишь небольшое их количество составляет дней в равнинной части территории. Наибольшее количество дней «без солнца»

наблюдается в зимнее время 6 - 12 дней. С июня по сентябрь наблюдается всего 1 - дней «без солнца» в десятилетие. В целом за год, облачность снижает поступление прямой радиации на 2025% от потенциально возможной.

Суммарная радиация определяется общим приходом прямой и рассеянной радиации на горизонтальную поверхность. Максимальной интенсивности суммарная радиация на всей территории республики достигает в мае - июле месяцах. Интенсивность суммарной радиации изменяется для предгорных районов от 280 до 300 мДж/м2. В высокогорных районах она колеблется от 360 до 400 мДж/м2.

Рис. 1.4 Поступление солнечной энергии на территории Числитель – полная энергия; знаменатель – рассеянная Валовый потенциал солнечной энергии для территории Чеченской Республики оценивается как 1,365 кВтчас/(м2год). В настоящее время эффективность преобразования энергии кремниевых фотоэлектрических источников серийно выпускаемых промышленностью составляет 12-17%.

Технический потенциал по получению электрической энергии (с учетом площади занимаемой преобразователями 0,01% от всей площади территории и КПД установок 15%) составляет – 3,03 млрд.кВт·час/год и, как показывают расчеты, 1м2гелиоколлектора позволяет сэкономить 0,15-0,2 тонн ископаемого топлива в год.

Гидроэнергетический потенциал. Территория Чеченской Республики обеспечена водными ресурсами, но отличается неравномерным распределением на своей территории речной сети. Это объясняется характером рельефа и неравномерностью распределения атмосферных осадков, резким преобладанием испарений над осадками в степных и полупустынных районах.

Большое влияние на быстроту стока оказывает не только высота над уровнем океана, но также направление горных хребтов, ориентация склонов, характер форм рельефа.

Южная часть республики – горные районы и Чеченская наклонная равнина – имеют широко разветвленную и густую сеть рек и речек. Терско-Сунженская возвышенность и Затеречная низменность, лежащие к северу от Терека, лишены стока.

Большая часть рек республики относится к горным, имеют ледниковое или грунтовое питание. Все они берут свое начало в ледниках Кавказского хребта или из родников на северных склонах Скалистого и Пастбищного хребтов и Черных гор.

Все реки Чеченской Республики относятся к бассейну реки Терека, за исключением рек Аксай, Яман-Су и Ярык-Су, относящиеся к бассейну реки Акташ.

Терек, Аргун, Асса, как реки ледникового питания, имеют не только весенние поднятия воды, связанные с таянием снега в их бассейнах, но еще и паводковый период во второй половине лета, во время таяния ледников Кавказского хребта. Усиленные осенние дожди в горах также дают подъемы воды. Самый низкий уровень воды у горных рек бывают зимой (табл. 1.5). Распределение годового стока горных рек по временам года характеризуется примерно таким соотношением: на летний период (июньавгуст) падает 55%, на весенний и осенний – 35%, на зимний (декабрь-февраль) – 10%. Такой гидрологический режим рек благоприятен для орошения, но затрудняет равномерную работу гидроэлектростанций.

За исключением Терека, Ассы и Аргуна, все остальные реки горной и предгорной части республики питаются родниковыми и дождевыми водами. Более значительные из них – Сунжа, Фартанга, Гехи и Мартан – берут начало в зоне Скалистого хребта, а Шалажи, Валерик, Гойта, Джалка, Гумс – из родников Пастбищного хребта и Черных гор. Реки с родниковым и дождевым питанием второго паводка не имеют и к лету сильно мелеют. Более устойчивый сток имеют мелкие речки бассейна реки Сунжа, питаемые грунтовыми водами. Эти реки слабо реагируют на выпадения дождей в горах или таяние ледников в высокогорных районах.

Терек ст. Каргалинская Сунжа г. Грозный с. Брагуны Асса с.Нижний Алкун Фортанга с. Бамут Аргун с. Дуба-Юрт Гумс г. Гудермес Сунжа – вторая по величине река Чеченской Республики, имеющая протяжение 220 км.

Во время летних паводков и выпадения осенних дождей уровень Сунжи значительно поднимается.

Аргун образуется от слияния двух рек – Чанты-Аргуна и Шаро-Аргуна, его длина около 150 км. По многоводности он превосходит Сунжу.

К притокам Сунжи относятся реки Валерик, Гехи, Мартан (с притоками – ТангиЧу и Рошни-Чу, Гойта, Басс (Джалка), Гумс (с притоками – Хулхулау и Мичиком). Все эти реки относятся к маловодным, питающимся родниковыми и дождевыми водами.

Сток их более равномерен, чем у Ассы и Аргуна, с кратковременными паводками, вызываемыми ливневыми осадками.

Асса берет свое начало на северном склоне главного Кавказского хребта, образуется из слияния рек Архотис-Цхали и Калотанис-Цхали, вытекающих из ледников горного узла Гвеис-Мта. Из притоков Ассы наиболее значительными являются Фортанга(с притоком Фунут) и Шалажи (с притоком Нетхой).

Потенциальные гидроресурсы территории определялись по данным среднемноголетних расходов и потенциальной энергии воды. Основные гидроресурсы сосредоточены, в основном, на крупных реках: Терек, Сунжа, Аргун, Асса и других. Реки,протекающие в глубоких скальных каньонах и позволяют сооружать эффективные гидроузлы. Валовый потенциал оценивается величиной около 4,86 млрд.кВтч. Удельная насыщенность гидроэнергоресурсами составляет 3682,7 кВтч на 1 км2территории.

Валовый потенциал отдельно горных рек составляет - 2,4 млрд.кВтч, а технический млрд.кВтч. Экономический гидроэнергетический потенциал зависит от природно-хозяйственных условий сооружения малых ГЭС и поэтому ориентировочно оцененный по методике предложенной в [50], как 0,55 от технического потенциала, – для горных рек составил 0,302 млрд.кВт·ч. Освоение только 10% гидроэнергетического потенциала малых рек в среднегорном и высокогорном поясе позволит удовлетворить до 70% потребности электроэнергии Чеченской Республики.

Следует отметить, что крупные электро- и теплостанции ориентированы на энергообеспечение городов и промышленных предприятий. Малые населенные пункты и хозяйства, рассеянные среди горных ущелий, не обеспечены или мало обеспечены электроэнергией.

Примерно 80 % потребления электроэнергии в быту в горных регионах используется на освещение помещений. Основными энергоносителями для населения этих районов являются древесина, уголь, нефтепродукты.

Подсчитано, что освоение только 10 % гидроэнергетического потенциала малых рек в среднегорном и высокогорном поясе позволит электрифицировать до 70% малых населённых пунктов и сельхозобъектов.

В настоящее время развитие малой гидроэнергетики является важным фактором улучшения социально-экономических условий жизни населения горных регионов и способствует предотвращению вырубки горных лесов и экологическому оздоровлению региона в целом.

Богатые энергоресурсы бассейна р. Аргун используются недостаточно, главным образом из-за их проектной неизученности и по оценке имеется возможность сооружения более 10 малых ГЭС.

Таким образом, на основе проведенного анализа можно сделать вывод, что Чеченская Республика имеет большой потенциал по использованию ветровой, солнечной и гидроэнергий. К сожалению, этот потенциал в настоящее время почти не используется, за исключением гидроресурсов, которые частично используются.

1. Существующее состояние энергетической промышленности и в особенности темпы ее развития совершенно недостаточны с точки зрения реалий современного мира. Проблема повышения эффективности системы энергетической промышленности России, увеличения темпов ее роста является крайне актуальной для страны. Более того, в настоящее время в развитых странах идет активное развитие и внедрение качественно новыхтехнологий в энергетике. Поэтому, руководству России необходимо обеспечить не только количественный рост показателей системы энергетики, но обеспечить ее перевод на инновационные рельсы, обеспечив тем самым возможность качественного обновления всей системы на уровне современных требований.

2. Среди ряда направлений, по которым развивается энергетика в развитых странах, большое внимание уделяется развитию альтернативной энергетики, опирающейся на использование различных возобновляемых источников энергии; в частности, ветровой, солнечной, геотермальной, приливной энергии, биотоплива.Сегодня альтернативная энергетика является перспективным с точки зрения экономической и энергетической эффективности направлением развития. Резким дополнительным стимулом для интенсификации действий в сфере альтернативной энергетики явился ряд крупных политических и экологических кризисов, последним из которых была авария на АЭС Фокусима в 2011г.

3. Анализ, проведенный в главе по потенциальным возможностям использования альтернативных источников энергии в Северо-Кавказском Федеральном Округе (СКФО) в целом и в Чеченской Республике в частности, показал наличие больших перспектив в этом направлении. Благодаря уникальным природно-климатическим условиям, в Северо-Кавказском регионе и, в частности, в Чеченской Республике имеются большие потенциальные возможности для использования возобновляемых источников энергии: солнца, ветра, гидроэнергии, биоэнергии. Наиболее перспективными среди них являются солнечная и ветровая энергии, которые в последнее время успешно развиваются во всем мире.

4. Для всех районов Чеченской Республики проведен детальный анализ параметров ветра (скорость и направление) по факторам времени (время года и время суток). На этой основе выявлены потенциальные возможности использования ветровой энергии в разных районах республики, выделены наиболее перспективные районы – Шелковской и Гудермесский.

Аналогичный анализ проведен также применительно к солнечной энергии.

Большая продолжительность солнечного сияния - в среднем 330 дней в году – создает очень благоприятные условия для использования солнечной радиации в республике. В частности, как показывают расчеты, 1м2гелиоколлектора позволяет сэкономить 0,15тонн ископаемого топлива в год.

5. Одним из наиболее доступных в освоении источником возобновляемой энергии в Чеченской Республике является энергия рек. В республике имеется разветвленная сеть рек (особенно в южной ее части), что создает благоприятные условия для развития малой энергетики. Технический потенциал гидроресурсов оценивается величиной приблизительно в 2,43 млрд.кВтч/год; для ветровой энергии он составляет 14, млрд.кВтч/год, для солнечной энергии - 3.03 млрд.кВт·ч/год.

6. Подводя итог, можно заключить, что Чеченская Республика имеет большой потенциал по развитию альтернативной энергетики. Встает задача формирования наиболее рациональной стратегии, тактики и технологии ее развития, в гармоничном ее сочетании с возможностями традиционной энергетики, в интересах экономического развития республики.

Глава 2 Системный анализ и формирование моделей процесса использования энергоресурсов в регионе 2.1 Анализ возможных схем развития энергетических мощностей в регионе Проблема развития региональной энергетической промышленности в условиях существующей российской реальности в настоящее время стала достаточно сложной и многоаспектной. Это связано с наложением многих факторов, среди которых выделим следующие: значительный износ оборудования и линий передачи, отсталость технологий и связанные с этим низкий по современным меркам к.п.д. и высокие затраты, отсутствие свободных средств для модернизации, высокий уровень неплатежей, монополизм и отсутствие реальной конкуренции, стагнация в промышленности. Поиск путей выхода из описанной тяжелой ситуации требует всестороннего анализа всех факторов, влияющих на процесс развития региональной энергетической промышленности. В данной главе производится анализ проблем развитияэнергетической промышленности на основе методов системного подхода.

Анализу проблем развития системы энергетической промышленности посвящено много работ, достаточно полныйобзор которых приведен, в частности, в [65]. Отдельные аспекты данной проблемы, связанные с вопросами моделирования процессов в энергетической сфере, рассмотрены в работах автора [23, 25]. В данной работе за основу анализа взят сценарный подход, предполагающий формирование множества возможных вариантов развития региональной энергетической промышленности с количественными оценками рисков и результатов возможных исходов. Региональность рассмотрения проблемы заключается в отсутствии значимого учета факторов, связанных с участием зарубежных стран и организаций, а также участие государства, как одной из базовых сущностей, влияющих напроцесс развития и функционирования системы энергетической промышленности.

Опишем процедуру построения диаграммы возможных сценариев развития региональной энергетической промышленности.

Системный анализ схем развития энергетических мощностей региона представляет собой детальное изучение объекта исследования по факторам, которые влияют на энергетическое состояние региона в целом. Поэтому, для того, чтобы провести системный анализ схем развития энергосистемы, выявим, прежде всего, все базовые сущности, влияющие на процесс формирования и развития энергосистемы региона, то есть основных «глобальных участников» процесса производства энергоресурсов врегионе. Таковыми являются: непосредственно существующая энергосистема; экономика, прежде всего промышленность, являющаяся основным потребителем энергоресурсов и поставщиком материальных ресурсов (оборудования, сырья) в энергосистему;

население, также являющееся одним из важных потребителей энергоресурсов; персонал в системе производства энергоресурсов, окружающая среда, а также государство, включая региональное руководство. Исходя из этого, при анализе схем формирования и функционирования энергетических мощностей выделим следующие факторы: факторы технологического процесса в энергосистеме; техногенные факторы, влияющие на состояние энергомощностей; факторы, характеризующие условия функционирования энергосистемы, и характер их влияния на энергосистему; факторы, которые относятся к участию человека и государства в системе управления объектом. Ниже на основе перечисленных групп факторов сформирована одна из двух групп показателей, на основе которых формируются возможные сценарии развития региональной энергетической промышленности.

Исследуем логические связи между этими факторами в процессе их развития и изменения. Каждый подобный процесс характеризуется последовательностью изменения состояний его элементов (стадиями развития), а самапоследовательность перехода от одной стадии к следующей называется сценарием развития этого процесса. В зависимости от степени детализации процесса, стадий в сценарии может быть много. Для того, чтобы количество стадий в процессе исследований было приемлемо конечным, ниже в процессе описания сценария мы ограничимся только качественными изменениями сферы реализации сценария.

Как указано выше, для системной классификации факторов, необходимо, прежде всего, выделить показатели классификации сценариев. Выберем две группы показателей: показатели, связанные с процессом развития сценария во времени, и показатели, описывающие первичные источники формирования фактора негативного воздействия.

Показатели классификации первой группы следующие: 1) факторы макроуровня, которые изначально могут оказать негативное воздействие на состояние энергосистемы региона; 2) возможные формы реализации этих факторов в регионе; 3) виды проявления факторов в энергосистеме, прежде всего, применительно к энергопоставляющим компаниям (ЭПК); 4) характер возможных действий при проявлении факторов; 5) возможные негативные последствия и позитивные результаты. Поскольку энергосистема является одной из наиболее важных системообразующих компонентов социальноэкономической структуры региона, то особенно интерес представляют, прежде всего, негативные сценарии развития энергетики, - именно подобные сценарии могут привести к серьезным социально-политическим потрясениям. Поэтому ниже проводится анализ сценариев применительно к негативным вариантам развития событий, и по этой причине по пятому фактору анализируются только возможные негативные последствия.

Показатели, описывающие источник формирования фактора, можно разбить на следующие группы: 1) энергоотрасль; 2) государство; 3) потребители энергоресурсов (э/р); 4) рыночное окружение; 5) природная среда (ПС); 6) техногенная среда: промышленные и иные объекты, созданные человеком (ТС). Тогда системная классификация процесса развития региональной энергетики может быть представлена в виде следующей диаграммы (рис. 2.1). На диаграмме представлены ключевые элементы (в прямоугольниках) с очень кратким, лаконичным описанием их содержания. Диаграмма содержит 153 блока и 258 переходов между блоками. Опишем более подробно содержание диаграммы.

Формирование списка элементов осуществлялось на основе анализа доступных литературных источников, полученный список уточнялся путем консультаций со специалистами в энергетической сфере. Взаимосвязи между элементами диаграммы для многих из приведенных элементов потребовали проведения отдельного анализа и выявления факторов, определяющих процесс развития сущностей, описанных в этих элементах.

Все множество общесистемных факторов с учетом перечисленных выше источников их формирования может быть разбито на следующие группы (первый номер в индексации фактора указывает на номер источника по приведенной выше нумерации источников; второй номер – порядковый номер фактора внутри данной группы). Для остальных элементов проводится независимая сквозная нумерация по каждому столбцу, поскольку многие из приведенных в этих столбцах варианты развития могут реализоваться при разных исходных факторах.

1.1. Критическое состояние системы энергетики, то есть ситуация, когда промедление в решении определенных проблем может парализовать всю систему. В частности, сильный износ оборудования, острая востребованность в средствах, острый дефицит квалифицированной рабочей силы и др. Применительно к энергопоставляющей компании (ЭПК) (следующий этап сценария) данный фактор выливается в отсутствие финансовых и материальных ресурсов в ЭПК для решения не только стратегических, но и текущих задач; в частности, ремонтно-восстановительных, по оплате персонала.

Как следствие, реальновозможно возникновение конфликтов со всеми субъектами, связанными с ЭПК: с персоналом, с потребителями, в том числе с хозяйствующими субъектами, с партнерами. Руководство ЭПК для разрешения конфликтной ситуации может привлечь дополнительные финансовые ресурсы (например, банковские кредиты, продажа ценных бумаг), мирное разрешение спорных вопросов со всеми субъектами. В случае неудачи в решении проблем очередным этапом развития сценарных событий являются ответные действия всех недовольных субъектов с возможным привлечением правоохранительной и судебной систем.

Как следствие – потеря доверия к ЭПК, дополнительные финансовые издержки, потери энергоресурсов при транспортировке, отказ от сотрудничества с компанией со стороны партнеров, потеря клиентов. Все перечисленные варианты развития событий и отражены на диаграмме рис. 2.1.

1.2. Недостаток финансовых ресурсов в системе энергетики, что, как следствие, затрудняет и даже делает невозможным решение многих оперативных и стратегических вопросов и проблем. Проблемы и сценарии развития процесса функционирования энергетики аналогичны предыдущему случаю, хотя имеют менее острый характер, так как предполагается, что другие проблемы (износ основных фондов, недостаток квалифицированных кадров и др.) не критичны, хотя при длительном пребывании в этом состоянии перечисленные факторы могут принять чрезвычайный характер,особенно в сферах деятельности оперативного характера (например, в проведенииремонтновосстановительных работ). Могут привлекаться также нерегиональные изарубежные партнеры для решения проблем, что, однако, чревато ослаблением контроля местного руководства над энергетической системой и усилением влияния субъектов, внешних по отношению к региону. Сценарные этапы во многом аналогичны предыдущему случаю, что и отражено на диаграмме рис. 2.1.

2.1. Тяжелое состояние экономики в целом, что приводит к общей стагнации в обществе, как следствие, к падению спроса на энергоресурсы и, как результат, уменьшению прибыли компаний, связанных с энергетической отраслью. Последствия подобной ситуации в целом аналогичны предыдущим случаям: нехватка ресурсовведет к проблемам по обеспечению нормальной работоспособности оборудования, к обострению отношений с партнерами, персоналом, потребителями. Результатом подобной ситуации могут быть аварии разного уровня и различного масштаба, судебные споры, более активное вмешательство государства в деятельность ЭПК. Основное отличие данной ситуации от предыдущих – более реален процесс частичного сворачивания деятельности ЭПК с ликвидацией отдельных энергетических мощностей ввиду уменьшения спроса на электроэнергию, а также в вероятностях возникновения различных исходов: в данном случае вмешательство государства более вероятно, менее вероятно активное противоборство персонала.

2.2. Дефицит энергоресурсов в регионе, что тормозит развитие региона, приводит к росту цен на энергоресурсы. Данная ситуация может быть порождена разными причинами. Во-первых, внешними причинами; в частности, при зависимости региона от внешних поставок энергоресурсов могут систематически происходить сбои и недопоставки (и связанные с этим отключения энергомощностей в регионе) энергоресурсов извне. Во-вторых, несовершенством организации и проблемами реализации процесса оказания услуг по поставкам энергоресурсов. В частности, причиной дефицита энергоресурсов могут быть отключения мощностей энергетической компанией ввиду больших объемов недоплат за уже использованные ресурсы с целью добиться ликвидации задолженностей. Наконец, дефицит может быть порожден динамикой изменения ситуации; в частности, позитивной тенденцией, связанной с развитием экономики, строительством новых крупных объектов, что приводит к резкому увеличению потребности в энергоресурсах. Возможные последствия во всех трех случаях различны.

В первом случае руководству ЭПК и региона необходимо отрегулировать и ввести в более стабильное русло отношение с партнерами, либо искать новые варианты компенсаций потерь от недопоставок: сменить партнеров, разработать и реализовывать программы экономии электроэнергии, развивать собственные энергетические мощности – все три пути решения проблемы недопоставок энергоресурсов могут решаться параллельно.

2.Государство 3. Потребители 5 Природная среда Рис.2.1 Диаграмма возможных сценариев развития РЭП Во втором случае необходимо, при необходимости, усовершенствовать и укрепить законодательные меры, регулирующие отношения между ЭПК и клиентами, партнерами, персоналом. Обязанность государства и местного руководства – обеспечить строгое выполнение требований законодательства со стороны всех участников процесса потребления энергоресурсов, а ЭПК обязать обеспечить условия для более адресного использования мер воздействия на нарушителей и недобросовестных клиентов. В третьем случае региональное руководство должно оперативно решить вопрос об увеличении объема поставок энергоресурсов либо с привлечением внешних поставщиков, либо путем роста мощностей региональных ЭПК с учетом временной длительности роста потребностей. Дополнительно могут разрабатываться и реализовываться программы экономии энергорсурсов и развития альтернативных вариантов увеличения объема производства энергоресурсов (например, на основе использования возобновляемых источников энергии). Все перечисленные варианты развития энергетической системы в регионе отражены на диаграмме рис. 2.1.

3.1. Нехватка финансовых средств у потребителей может привести к уменьшению объема потребления энергоресурсов и, как следствие, уменьшению финансовых поступлений в ЭПК. Кроме того, при этом также падает суммарная величина оплат услуг по поставкам электроэнергии, растет суммарная величина задержек по оплатам, что также понижает уровень доходов ЭПК и обостряет проблему взыскания долгов у населения и у хозяйствующих субъектов. Как следствие, падает объем выполняемых услуг в ЭПК, что порождает необходимость сокращений персонала, уменьшению уровня оплаты оставшихся работников, а это, в свою очередь, приводит к обострению отношений между персоналом и руководством ЭПК. С другой стороны, для получения денег с физических и юридических лиц за оказанные услуги ЭПК вынуждена прибегать к активным, часто силовым, действиям: отключать от сети злостных неплательщиков, предъявлять судебные иски, добиваться ужесточения законодательных санкций, прежде всего, в отношении юридических субъектов-нарушителей. Возможными позитивными реакциями потребителей на сложившуюся ситуацию могут проведение мероприятий по экономии использования энергоресурсов, внедрение альтернативных источников энергии.

3.2. Резкие скачки в потреблении энергоресурсов могут быть вызваны, в частности, резкими похолоданиями (включение электрообогревателей для отопления) и сильной жарой (включение на полную мощность систем вентиляции и охлаждения), большими массовыми мероприятиями (спортивные соревнования, политические собрания, музыкальные фестивали и т.п.), вызывающих большой приток населения в данный регион, выходом из строя отдельных участков системы электроснабжения (техногенные аварии, природные катаклизмы) и распределением нагрузки, которая ранее осуществлялась вышедшими из строя участками, в виде дополнительной нагрузки на другие участки системы энергоснабжения. В результате роста нагрузки ухудшается качество обслуживания всех физических и юридических субъектов, что вызывает недовольство населения, которое может выражаться в форме судебных исков, поиском альтернативных вариантов решения проблем удовлетворения потребностей в энергоресурсах.

3.3. Незаконное потребление и хищение энергоресурсов, что в больших масштабах подобных явлений может существенно подорвать экономические показатели работы ЭПК. Основными причинами подобных хищений могут быть отсутствие финансовых средств у населения и юридических субъектов, недовольство населения качеством услуг по энергоснабжению. Подобная ситуация связана, прежде всего, со слабой работой судебно-правовой и правоохранительной систем как в отношении нарушителей, так и по отношению к ЭПК. Как следствие подобной ситуации, в ЭПК возникает ситуация финансового дисбаланса, и компания вынуждена применять весь арсенал возможных средств по нормализации ситуации: применение активных действий (как отмечено выше, отключение нарушителей от энергоресурсов, обращение в правоохранительные и судебно-правовые инстанции), введение жестких мер экономии в самой компании со всеми возможными последствиями (сокращение персонала, уменьшение его оплаты, введение режима экономии и др.). В свою очередь, потребители также могут добиваться через судебно-правовую систему выполнения ЭПК своих обязательств по услугам, по соблюдению требований законодательства, связанных с уровнем оплаты.

4.1. Недостаточно комфортабельные условия для ведения бизнеса в сфере энергетики обычно вызываются фактической монополизацией данной сферы в регионе со стороны определенных влиятельных кругов и стремлением потеснить с рынка реальных и потенциальных конкурентов. Причинами могут быть недостатки в законодательстве, связанным с бизнесом в сфере энергетики, неэффективность правоохранительной системы по контролю за соблюдением законодательства в сфере бизнеса, коррумпированность государственного аппарата, оказывающего избирательную поддержку одним субъектам и препятствующего деятельности других, незаконные и полузаконные действия конкурентов в условиях отсутствия возможностей адекватно противостоять им законным образом. Результатом подобной ситуации является отсутствие нормальной конкурентной среды для бизнеса и, как следствие, поддержка не самых эффективных компаний, падение эффективности ЭПК, возможный уход с рынка наиболее конкурентоспособных из них. Возможные действия ЭПК сводятся к постоянной готовности оказать оперативное противодействие возможным нападкам при физическом нападении, так и в правовой сфере, к соблюдению всех требований законодательства в сфере бизнеса, к возможному участию в различных глобальных структурах, способных при необходимости оказать реальную помощь и поддержку.

Возможными мерами глобального плана является борьба за создание нормальных рыночных условий со свободной конкуренцией, равноправной для всех участников.

4.2. Повышенное внимание государства к сфере энергетики может иметь какположительные, но также и отрицательные аспекты; в частности, деприватизация или обеспечение контроля отдельных объектов или всей отрасли, стремление взять отрасль под государственный контроль путем введения методов антимонопольного характера, попытка выкачать из ЭПК дополнительные финансовые ресурсы методами налоговой политики и др. Основными причинами вмешательства властных структур в сферу энергетики являются стремление обеспечить требуемый уровень эффективности при неудовлетворительной работе отрасли, желание отдельных руководящих чиновников государственного или регионального уровня получить определенный контроль над отраслью, приносящей значительные прибыли, намерение государственных структур решить финансовые проблемы своих ведомств за счет ресурсов ЭПК. Для противодействия подобным нападкам ЭПК должна быть юридически полностью подготовлена для ведения возможных судебных споров с государственными структурами, при остроте ситуации пытаться найти компромисс с противостоящей стороной, руководством региона или соответствующих государственных структур, найти приемлемую форму слияния с другими компаниями для совместного отпора, пытаться перевести проблему в финансовую плоскость.

4.3. Нестабильность экономико-политических отношений с партнерами (поставщиками угля и газа на электростанции, производителя энергооборудования, ремонтными организациями и др.) может приводить к повторяющимся сбоям и авралам в работе ЭПК. Причинами нестабильности могут быть желание партнеров изменить существующие условия партнерства, нестабильность в деятельности самих партнеров или ЭПК, нерешенность финансовых или иных взаимоотношений с партнерами, внешнее давление, оказываемое на партнеров со стороны политико-экономических и государственных структур в зонах расположения партнеров. Как результат, нестабильность в отношениях ЭПК с партнерами может распространиться на другие сферы ее деятельности (с региональным руководством, с юридическими и физическими лицами). В результате возможны сбои в работе ЭПК, обострение отношений с пользователями, с персоналом. Возможными мерами по выходу из подобной ситуации могут быть устранение всех причин внутри ЭПК, которые способствуют нестабильности ее работы, готовность ЭПК функционировать в условиях неполадок, сбоев, действия по устранению проблем в отношениях с пользователями и партнерами, при обострении ситуации по вине партнеров – поиск новых партнеров.

5.1. Природные явления, приводящие к нарушению нормальных условий функционирования оборудования и работы персонала – низкие температуры, обильные снегопады и длительные проливные дожди, сильная жара и пожары, связанные с жарой, задымления населенных пунктов, песчаные бури, нашествие грызунов, насекомых и др. Подобные явления обычно повторяются с определенной периодичностью, и не должны являться неожиданными для ЭПК и пользователей. Однако, они могут вызвать резкий рост потребностей в энергоресурсах. Это может привести к большим перегрузкам оборудования ЭПК, которые чреваты отказами и сбоями в его работе.

Кроме того, перечисленные природные явления оказывают непосредственное негативное воздействие на работу оборудования и функционирование ЭПК в целом. Таким образом, следствием перечисленных природных явлений могут быть отказ оборудования ЭПК, сбои в его работе, неработоспособность части персонала, нарушение нормальных условий его работы. Как следствие – проблемы с потребителями, дополнительные затраты на восстановление работоспособности оборудования и нормальное функционирование ЭПК. Поэтому в ЭПК целесообразно заранее предусмотреть меры по действиям в подобных экстремальных ситуациях.

5.2. Стихийные бедствия, приводящие к выходу из строя оборудования и/или невозможность работы персонала: землетрясения, наводнения, ураганы и т.п., а также эпидемии. В результате природных стихийных бедствий могут выйти из строя отдельные объекты энергетики (разрушены, повреждены, затоплены, засыпаны), возникнуть условия, не позволяющие персоналу выполнять свои функциональные обязанности.

Действия ЭПК в этом случае заключаются в попытках обеспечить (хотя бы частичную) работоспособность основных объектов энергетики; если этого не удается полностью осуществить, то необходимо обеспечить постановку энергоресурсов в минимально необходимых объемах из других источников: из других регионов, возможно, с привлечением при необходимости других поставщиков энергоресурсов. При дефиците персонала в результате получения различных повреждений, и даже гибели, либо отказа выполнять свои или дополнительные функции возникает необходимость привлечения дополнительного персонала. Указанные действия со стороны ЭПК должны реализовываться в оперативном режиме, что требует значительных затрат ресурсов. Среди негативных последствий подобных ситуаций для ЭПК являются потери материальных ценностей в результате их разрушения или серьезных повреждений, необходимость осуществления непредусмотренных затрат ресурсов на ремонтно-восстановительные работы, потеря части квалифицированного персонала и необходимость привлечения и подготовки новых сотрудников, возможный захват части рынка ЭПК конкурентами.

6.1.Значительный рост производственных потребностей в ресурсах в связи, например, с развертыванием новых производственных объектов, экономическим ростом региона и др. В сложившихся условиях ЭПК может не справиться с возросшей нагрузкой и с ростом потребностей, и как следствие – перебои в обслуживании населения, перегруженность оборудования, рост аварий и отказов оборудования, падение качества обслуживания населения. Результатом подобной ситуации могут быть рост претензий населения к ЭПК, судебные тяжбы и конфликты, при значительном обострении ситуации – вмешательство органов власти в ситуацию, финансовые потери и издержки, связанные с ликвидацией аварий, спешным приобретением и разворачиванием оборудования. Более глобальные решения – привлечение других поставщиков в регион, поиск альтернативных вариантов энергоснабжения, введение режима экономии, рост тарифов. Компании надо в этой ситуации выбрать наиболее оптимальные варианты развития и решения проблем.

6.2. Техногенные аварии, приводящие либо к выходу из строя крупных объектов системы энергетики, либо к невозможности работы персонала и нахождения населения в зоне аварии. Серьезные техногенные аварии происходят крайне редко, но часто имеют достаточно тяжелые последствия. Последствиями подобных аварий являются возникновение чрезвычайных и критических ситуаций в экономике региона, где произошла авария, необходимость срочного вложения значительных финансовых и иных ресурсов, необходимость принятия срочных мер по помощи и обустройству населения.

Как результат – обострение всех проблем, связанных со снабжением населения и юридических лиц необходимыми продуктами, товарами, вмешательство региональных и центральных органов власти в деятельность ЭПК, поиск альтернативных вариантов энергоснабжения, компенсация части потерь юридическим и физическим лицам, при серьезных авариях – вложение значительных средств и, возможно, продажа разрушенных объектов. Одним из негативных последствий является падение престижа ЭПК и, как следствие, поиск альтернативных вариантов снабжения энергоресурсами.

6.3. Падение уровня производства приводит к падению потребностей в энергоресурсах. В результате уменьшается доходная часть бюджета ЭПК, причем это уменьшение пропорционально уровню падения. Поэтому, при значительном падении производства, руководство ЭПК вынуждено будет принимать кардинальные решения по сокращению объемов производства энергоресурсов, повышению рентабельности производства (путем распродажи нерентабельных объектов, введения жесткого режима экономии, внедрения новых технологий, что связано с финансовыми затратами и рисками). Попытка решить проблемы путем повышения стоимости услуг чревата конфликтами с юридическими и физическими субъектами – пользователями энергоресурсов, а также вынужденным вмешательством руководства региона в деятельность ЭПК либо привлечение в регион других поставщиков энергоресурсов, имеющих более приемлемые тарифы услуг.

6.4. Территориальное перераспределение производственных мощностей, связанное с развитием новых отраслей экономики и сворачиванием некоторых из существующих, порождает проблемы аналогичного перераспределения энергетических мощностей, что может оказаться серьезной проблемой для системы энергетики. В этих условиях ЭПК, с одной стороны, необходимо принимать оперативные меры по обеспечению текущих потребностей в энергоресурсах, а, с другой стороны, принимать планы по наращиванию мощностей и объектов энергетики в развивающихся районах и по перераспределению текущих мощностей. Кроме того, может возникнуть необходимость по ликвидации части объектов в неперспективных районах. Решение перечисленных задач может потребовать немалых финансовых вложений, что может потребовать выбора и реализации вариантов привлечения внешних средств. Указанные вопросы должны решаться достаточно оперативно и эффективно; в противном случае возникает опасность потери рынка и закрепления на нем конкурентов. Среди возможных способов решения данной проблемы - также аренда оборудования, объектов либо иные формы сотрудничества с другими компаниями – вплоть до слияния с ними, развитие мобильных и малых систем энергоснабжения. Возможными негативными последствиями являются необходимость значительных финансовых затрат, перестройки структуры ЭПК, возможное проникновение и укрепление конкурентов на рынке, потеря престижа части клиентов ЭПК.

Данная диаграмма позволяет достаточно полно охватить в наиболее общей форме все основные факторы и вызванные ими последствия негативного характера, которые возникают или могут возникнуть в процессе функционирования региональной энергетической промышленности.

Как видно из проведенного анализа, возможные сценария развития негативных ситуаций в деятельности ЭПК достаточно разнообразны как возможным действиям ЭПК, так и по результатам. Поэтому целесообразно провести определенное упорядочивание вариантов, выделив наиболее нежелательные варианты и наиболее эффективные из возможных действий.

На основе построенной диаграммы сценариев развития энергетики может быть сформирован ориентированный граф, описывающий возможные варианты состояний энергетики, причем опасности, связанные с различными вариантами развития могут быть оценены численно. Для формирования графа каждый из прямоугольников рис. 2.1.

был представлен одной вершиной графа, каждая связь – дугой графа. Каждой дуге был приписан вектор из трех величин: 1) вероятности реализации рассматриваемого перехода (каждая дуга соответствует определенному изменению в состоянии процесса энергоснабжения); 2) суммарная величина средних издержек и потерь при реализации рассматриваемого варианта; 3) степень реагирования рассматриваемого перехода на вложение финансовых средств – эластичность перехода. Последняя характеристика необходима для выбора наиболее приемлемого варианта вложения финансовых ресурсов с целью улучшения условий для развития региональной энергетической промышленности. Окончательный вид графа представлен на рис. 2.2, где в прямоугольниках, приписанных каждой дуге, приведена только первая из перечисленных выше трех характеристик. На диаграмме, несмотря на крайнюю плотность размещения объектов и большое число соединительных линий, веса всех дуг однозначно определяются, так каждой дугесоответствует только один прямоугольный маркер с числовой меткой, который эта дуга пронизывает; остальных маркеров дуга лишь может касаться.

Уже визуальный анализ полученного графа позволяет сделать ряд выводов. В частности, наиболее высокая плотность линий соответствует горизонтальным полосам, относящимся к факторам «государство» и «потребители энергоресурсов», что указывает на высокую значимость этих факторов для процесса развития региональной энергетической промышленности.

Таким образом, в данном разделе сформирована на языке теории графов формализованная модель, которая описывает различные варианты развития событий и дает численную характеризацию каждого из вариантов. На основе построенного графа можно проранжировать все возможные варианты по степени их реально ожидаемой опасности.

Автор рассматривает построенные диаграммы и граф как промежуточный вариант формирования сценариев развития энергетической сферы региона, допуская, что приведенная схема может быть улучшена. Более важным и ценным результатом работы автор считает предлагаемую процедуру формирования сценариев.

Построенный граф может быть использован для ранжирования всех элементов по степени их важности для процесса развития энергетической промышленности, выявления наиболее важных и наиболее слабых ее элементов. Граф сценариев может быть также использован для количественного анализа ситуации в энергетике и выявления наиболее оптимальных вариантов ее развития.

Сформированный граф возможных переходов из одних состояний в другие можно рассматривать в качестве формализованной модели, описывающей возможные варианты развития региональной энергетической промышленности. Практическая реализация описанной выше процедуры применительно к условиям Чеченской Республики (см. главу 4) выявила, что среди мероприятий по повышению эффективности энергосистемы важное место занимают задачи минимизации издержек при эксплуатации систем энергоснабжения, в частности, при поставках тепло и энергоносителей, и задача внедрения систем энергетики, опирающихся на использование альтернативных источников энергии – те же задачи находятся среди выделенных Правительством РФ задач, которые обсуждались в главе 1.

2.2 Модель задачи минимизации издержек при поставках тепло- и энергоносителей Как было отмечено выше, среди мероприятий по повышению эффективности энергетических систем, одной из значимых задач является минимизация издержек при поставках энергоносителей. Построению математической модели указанной задачи и посвящен данный раздел.

Проблема доставки тепловой и электрической энергий от производителя к потребителю относится к числу наиболее проблемных и ответственных для производителя.

Неудовлетворительное решение этой проблемы в условиях рыночных отношений может привести к значительным потерям для производителей, к сбоям в работе производственных и иных объектов, недовольству потребителей. В то же время появился ряд новых факторов, усложняющих ее решение. Это – блокирование и задержка поставок со стороны различных посредников (сбои в работе, проблемы во взаиморасчетах, действия конкурентов), несанкционированные отборы и хищения со стороны как посредников, так и отдельных юридических и физических лиц, возможные хулиганские диверсионные и иные злоумышленные действия на различных участках транспортной магистрали, недобросовестность потребителей, прежде всего, по вопросам оплаты за поставленный ресурс.

Таким образом, при проектировании, эксплуатации и совершенствовании систем транспортировки энергоресурсов необходимо учитывать не только факторы, связанные с издержками на транспортирование и ограничениями по пропускной способности отдельных сечений, но и факторы, относящиеся к надежности, безопасности, безаварийности и устойчивости процесса поставок. Формализации указанной задачи и посвящена данная работа.

В доступной литературе работ, непосредственно связанных с формализацией и моделированием указанных процессов, обнаружить не удалось. Наиболее близкой по данной тематике является работа [34].

Перейдем к описанию модели. В наиболее упрощенном рассмотрении систему энергоснабжения можно рассматривать как совокупность из трех взаимодействующих подсистем:

а) производитель энергоресурсов - источник энергоресурсов (все объекты, которые выдают газ, тепло- и энергоресурс: установки комплексной подготовки газа, газоперерабатывающие заводы, подземные хранилища газа как источник поставок газа, электрические станции, теплоцентрали, котельные и т.п.);

б) сеть транспортных магистралей (участки газопроводов с компрессорными станциями, линии электропередач, тепловые магистрали и т.п.);

в) потребители – все объекты и субъекты, осуществляющие отбор газо-, электро- и теплоресурсов из транспортных магистралей.