4.3. Выбор сечения проводов по условиям экономичности Технико-экономические показатели сети

Для питания электроэнергией какого-либо объекта необходимо создать систему электроснабжения, т.е. построить источники питания, электрические сети, трансформаторные подстанции и распределительные устройства. Все это требует больших единовременных капитальных затрат на создание системы электроснабжения, а также затрат в ходе эксплуатации созданной системы, связанных с производством и передачей электроэнергии.

Важнейший технико-экономический показатель – это капитальные вложения K, т.е. расходы, необходимые для сооружения сетей, станций, энергетических объектов. Для электрической сети

K = K_л + K_пc , (4.25)

где K_л – капитальные вложения на сооружение линий, руб.;

K_пc – капитальные вложения на сооружение подстанций, руб.

Вторым важным технико-экономическим показателем являются эксплуатационные расходы (издержки) И, необходимые для эксплуатации энергетического оборудования и сетей в течение года:

И = И_а + И_ро + И_м + И_W , руб/год, (4.26)

где И_а – амортизационные отчисления;

И_ро – годовые затраты на текущий ремонт и обслуживание;

И_м – годовые затраты на приобретение сырья, топлива и других материалов, необходимых в ходе эксплуатации основных фондов;

И_W – годовая стоимость потерянной энергии.

Отчисления на амортизацию включают издержки на капитальный ремонт и на накопление средств, необходимых для замены (реновации) изношенного оборудования. Отчисления на текущий ремонт и обслуживание предназначены для поддержания оборудования в рабочем состоянии и на выплату заработной платы эксплуатационному персоналу.

Амортизационные издержки определяются как

И_а = а_а·K, (4.27)

где а_а – нормативные амортизационные отчисления в относительных единицах, 1/год.

Расходы на текущий ремонт и обслуживание также определяются нормированными отчислениями от стоимости соответствующего оборудования:

И_ро = а_ро·K, (4.28)

где а_ро  ежегодные отчисления на ремонт и обслуживание, 1/год.

В табл. 4.2 в качестве иллюстрации представлены значения норм ежегодных отчислений сетей а_а , а_ро для некоторых элементов электрических сетей (в процентах от капиталовложений).

Таблица 4.2

Нормы ежегодных отчислений на амортизацию,

текущий ремонт и обслуживание, %/год

Наименование элемента сети	аа	аро	аэ = аа + аро
Воздушные линии 35 кВ и выше: на металлических и железобетонных опорах на деревянных опорах	2,4 4,9	0,4 0,5	2,8 5,4
Кабельные линии, проложенные в земле: до 10 кВ: со свинцовой оболочкой с алюминиевой оболочкой с пластмассовой оболочкой 20…35 кВ со свинцовой оболочкой 110…220 кВ	2,3 4,3 5,3 3,4 2,5	2 2 2 2 2	4,3 6,3 7,3 5,4 4,5
Силовое электрооборудование и распределительные устройства (кроме ТЭС) до 150 кВ	6,4	3	9,4
Трансформаторные подстанции	6,0	2…4	8…10
Конденсаторные установки	7,5	2,5	10,0
Устройства релейной защиты автоматики и телемеханики	6,0	3,0	9,0

Затраты на приобретение сырья, топлива и других материалов, необходимых в ходе эксплуатации основных фондов И_т в электрических сетях, незначительны, в технико-экономических расчетах они отдельно не учитываются и включаются в расходы на ремонт и обслуживание.

Затраты на материалы, топливо и смазку имеют принципиальное значение только для рабочих электростанций, достигая 60…70 % общих годовых расходов по эксплуатации. Расходы на топливо рассчитываются по формуле

И_т =Р_т Ц_т , руб.,

где Р_т – суммарный расход топлива, т;

Ц_т – цена 1 т топлива, руб./т.

Стоимость потерь электроэнергии определяется по формуле

И_W = С_пот  W_а , руб., (4.29)

где С_пот – стоимость потерь 1 кВт·ч электроэнергии, руб./кВт·ч;

W_а – потери электроэнергии, кВт·ч.

Формулу (4.29) можно выразить используя (4.21) через максимальные потери мощности Р_м и время потерь  :

И_W = Р_м    С_пот . (4.30)

Для электрической сети эксплуатационные издержки будут иметь вид

И_л = И_а + И_ро + И_W = (а_{а +} а_ро)  К + Р_м    С_пот =

= а_г К + Р_м   С_пот , (4.31)

где а_г = а_а + а_ро – ежегодные отчисления на амортизацию, текущий

ремонт и обслуживание сети, 1/год.

В рационально спроектированных системах между величинами К и И существует определенная зависимость: увеличение К (применение новейших технических достижений, средств автоматизации и т.д.) вызывает сокращение И (уменьшение потерь электроэнергии, сокращение численности персонала и др.). Капиталовложения или эксплуатационные расходы, взятые в отдельности, не могут полностью характеризовать технико-экономическую эффективность того или иного решения системы. Наибольший экономический эффект от реализации того или иного варианта выявляется технико-экономическим расчетом.

Предположим, что нам необходимо выбрать один из двух имеющихся вариантов электрической сети. Вариант 1 характеризуется значениями капиталовложений и издержек эксплуатации, которые обозначим К₁ и И₁, а вариант 2 – значениями К₂ и И₂.

Пусть, например, К₁ < К₂, а И₁ > И₂.

Какой из этих вариантов предпочесть?

Как подойти к выбору оптимального варианта с аналитических позиций, т.е. сформулировать соответствующий критерий, использование которого позволило бы формализовать выбор наилучшего варианта при любом их числе?

Обозначим разность капиталовложений по вариантам через ΔК₁₂:

ΔК₁₂ = К₂  К₁ , руб.,

а разность издержек – через ΔИ₁₂:

ΔИ₁₂ = И₁  И₂ ,руб./год

Величина ΔК₁₂ представляет собой дополнительные капиталовложения в вариант 2 по сравнению с вариантом 1, а величина ΔИ₁₂ – ежегодную экономию на издержки в варианте 2 по сравнению с вариантом 1.

Рассмотрим отношение этих показателей, т.е. ΔК₁₂/ΔИ₁₂. С точки зрения единицы измерения, это отношение есть некоторое измеряемое в годах время, так как [руб.]/[руб./год] = [год]. С точки зрения физического смысла, это есть время, за которое дополнительные капиталовложения в вариант 2 окупаются экономией на издержках его эксплуатации. Это время получило название расчетного срока окупаемости (срока окупаемости):

Т_расч = ΔК₁₂/ ΔИ₁₂.

Таким образом, сроком окупаемости Т_расч называют время, в течение которого дополнительные капиталовложения окупаются экономией эксплуатационных расходов:

(4.32)

Если в результате вычисления значение Т_расч оказалось небольшим (например, 1…3 года), то, по всей вероятности, мы отдадим предпочтение варианту 2, несмотря на то, что необходимо единовременно затратить на его сооружение большую, чем для варианта 1, сумму. Если же результат вычисления оказался другим и значение Т_расч, по нашим представлениям, велико (например, 10…15 лет), то, наверное, мы будем склонны воздержаться от дополнительных капиталовложений и предпочтем вариант 1 с меньшими капиталовложениями, несмотря на большие издержки его эксплуатации.

Понятно, что такой подход носит несколько субъективный характер, поскольку отнесение полученного значения Т_расч к разряду "малых" или "больших" обусловлено относительностью наших личных представлений об этом.

Таким образом, для объективного решения необходимо иметь некоторый эталон, с которым можно было бы сравнить полученное в результате расчета значение срока окупаемости, чтобы однозначно отнести его к категории "больших" или "малых". Такой эталон получил название нормативного срока окупаемости Т_норм .

Значение нормативного срока окупаемости ранее устанавливалось государственными плановыми органами применительно к каждой из отраслей народного хозяйства и определялось состоянием экономики страны и возможностями выделения средств на капитальное строительство в соответствии с установленными на тот или иной период приоритетами развития различных отраслей. Для электроэнергетики использовалось значение нормативного срока окупаемости, равное 8,33 года.

Итак, имея конкретное значение Т_норм , можно вполне определенно выбрать оптимальный вариант. Так, если полученное нами значение Т_расч<Т_норм , то оптимальным с экономической точки зрения является вариант 2, характеризующийся большими капиталовложениями, но меньшими издержками. Если же Т_расч>Т_норм , то выбирается вариант 1 с меньшими капиталовложениями и большими издержками.

В формуле (4.32) Т_расч может иметь любое значение, которое отражает лишь относительную экономичность вариантов. Чтобы получить максимальный экономический эффект с учетом народнохозяйственных интересов, необходимо основывать расчеты на единых нормативах. При использовании Т_норм экономическая целесообразность варианта с большими капиталовложениями будет определяться по формуле

. (4.33)

Уравнение (4.32) можно записать в виде

.

После введения в полученное выражение нормативного срока окупаемости оно обратится в неравенство вида

.

Обозначим . Эта величина носит название нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений. При Т_норм = 8,33 года р_н = 0,12 1/год.

Введем также обозначения

и .

В этом случае будем иметь

.

Величины З₁, З₂ называются приведенными расчетными годовыми затратами, соответствующими вариантам электрической сети 1 и 2.

Смысл термина "приведенные затраты" вытекает из того, что первое слагаемое в правой части значения З₁ или З₂ представляет собой "приведенные капиталовложения", т.е. капиталовложения, отнесенные к одному году расчетного периода, равного нормативному сроку окупаемости.

Из последнего неравенства следует, что наибольшую экономическую эффективность будет иметь вариант, у которого приведенные расчетные годовые затраты будут наименьшими. Таким образом, критерий выбора оптимального варианта системы символически может быть записан в следующей форме:

. (4.34)

Применительно к электрическим сетям этот критерий формулируется следующим образом: оптимальному варианту электрической сети соответствует наименьшее значение приведенных расчетных годовых затрат.

Формула (4.34) используется, когда срок строительства объекта и освоения капиталовложений не превышает одного года. При сроках строительства более 1 года и различных по годам затрат расчетные затраты приводятся к последнему году.