книги2 / монография 41

Рис. 5.25. Цены на электроэнергии для промышленных потребителей, центы 2010 г.

Источник: [437].

Агрегированный показатель – суммарная мощность всех энергосистем в мире не позволяет выделить в его динамике 12-летних циклов. Но при исследовании этой динамики (рис. 5.27) можно отметить следующие тенденции:

•рост ЧЧИМ до 1999 г. при постоянном объеме нового энергетического строительства (60–80 ГВт/год) – горизонтальная часть фазовой диаграммы;

•равномерное увеличение объемов энергетического строительства в ХХI в. до 160 ГВт/год (из которых более 80 ГВт/год приходилось на Китай (в том числе порядка 60 ГВт – угольные станции в Китае)) при стабилизации ЧЧИМ на уровне 4200 ч в год в

2000-е гг. [230];

•значительное увеличение объемов энергетического строительства и снижение ЧЧИМ в результате массового развития возобновляемых источников после 2005 г.

181

Таким образом, на фазовой плоскости формируется цикл, вращающейся против часовой стрелки. Однако, в отличие от динамики, характерной для каждой отдельной страны, период этого цикла превышает период наблюдения (1981–2008 гг.) и, по-види- мому, составляет не менее 60 лет. Также следует отметить закономерность, представляющую интерес для дальнейшего исследования. Это близкий к 12-летним солнечным циклам [326] период роста и снижения объемов ввода новых энергетических мощностей, а также изменения эффективности их загрузки. В результате применения методов теории эволюционной динамики к анализу закономерностей развития систем, состоящих из совокупности электростанций, у всех крупных стран в период 1981–2008 гг. выявлен идентичный характер поведения на фазовой плоскости в координатах (время использования установленной мощности электростанций; изменение их мощности). Такая динамика представляет собой проявление циклов, совершающих обращение против часовой стрелки. Эти циклы можно объединить по времени начала, а некоторые страны сгруппировать:

• начало цикла – 1981 г. или ранее: Новая Зеландия (1981–1991 гг.); Тайвань (1981–1991 гг.); Южная Корея (1981–1989 гг.); Китай (1981–1991 гг.); Аргентина (1981– 1993 гг.); Италия (1981–1993 гг.); Испания (1982–1995 г.);

182

•начало цикла – около 1992 г.: США (1992–2006 гг.); Мексика (1993–2006 гг.); Канада (1995–2007 г.); Бразилия (1989–2201 гг.); Индонезия (1988–2000 гг.); Япония

(1987–1999 г.); Южная Корея (1993–2005 г.); Китай (1992–2002 г.); Иран (1990–2002 г.); ЮАР (1989–2001 г.);

•начало цикла – 1998 г., окончание – в 2008 г. или после периода наблюдения: Аргентина (1998 г.); Австралия (1998 г.); Германия (1998 г.); Индия (1997 г.). Общее для всех свойство – удовлетворительная обеспеченность собственными природными ресурсами и угольная энергетика – основа топливно-энергетического баланса в ХХ в. (кроме Аргентины); Таиланд (2001 г.); Китай (2002 г.).

Объединение столь разных экономик в подгруппы может происходить по территориальному признаку, структуре топливно-энергетического баланса, уровня обеспеченности собственными природными ресурсами и т.п.

Таким образом, использование модели «хищник – жертва» позволило выявить ряд следующих внутренних связей и закономерностей, характерных для всех крупных энергосистем с 1980 г. до экономического кризиса 2008 г.

1. Эффективность использования установленной мощности энергосистемы и изменение ее мощности являются взаимосвязанными мезоэкономическими параметрами. Рост мощности энергосистемы, опережающий увеличение потребности экономики, всегда приводил к снижению эффективности использования установленной мощности, что в свою очередь вызывало как увеличение издержек генерации, так и снижение ЧЧИМ – даже в случае поддержания государством неизменной (с учетом инфляции) цены на электроэнергию (как это происходило в США). При недостаточном регулировании ценообразования рост цен на электроэнергию в результате увеличения издержек являлся дополнительным фактором уменьшения загрузки генерации за счет снижения потребления.

2. Объем потребления электроэнергии определяется не возможностями ее генерации, а способностью экономики обеспечивать потребление электроэнергии. Однако выявить взаимосвязь между составом энергетического оборудования в энергосистеме и ЧЧИМ не представляется возможным.

3. ЧЧИМ фактически является сбалансированным мезоэкономическим показателем, характеризующим эффективность работы энергосистемы любой страны, оно может выступать показателем эффективности инвестиций в электроэнергетику.

4. Реализация проектов, вызывающих увеличение мощности энергосистемы сверх объективного роста потребления, в том числе в результате формирования задела для обеспечения завышенного прогнозного объема электропотребления, всегда приводила к снижению эффективности использования энергетических мощностей. Следствием преобладания проектной компоненты является снижение эффективности использования энергетических мощностей.

183

На основании анализа всех энергосистем мощностью более 25 ГВт в странах с рыночной экономикой можно указать границы применения модели «хищник – жертва» для исследования взаимосвязи ЧЧИМ и изменения мощности энергосистемы:

•неубывающая динамика потребления электроэнергии на протяжении длительного периода (12 лет);

•относительная стабильность технологий производства электроэнергии (доля ВИЭ увеличивается, но не превышает 20%);

•невысокая доля экспорта электроэнергии, особенно энергии ГЭС, для регулирования режимов работы соседних энергосистем.

Для отечественной энергетики в ближайшие 25–30 лет ни один из перечисленных факторов не будет лимитирующим. Поэтому методы теории эволюционной динамики могут быть применимы для анализа взаимосвязи объемов нового строительства электростанций и эффективности их использования.

5.2.Расхождение прогнозного электропотребления с фактическим

изавершение роста удельного потребления электроэнергии

вразвитых странах

Так как электроэнергетика является одной из самых капиталоемких отраслей экономики, вопросу прогнозирования объемов потребления электроэнергии на всех этапах ее развития как основополагающему большое внимание было уделено в работах И.О. Волковой, А.А. Макарова, Ю.В. Синяка и др. [70, 203, 204, 206, 243, 244, 250, 268, 286]. Но при составлении документов, определяющих стратегию развития отрасли, как правило, спрос на электроэнергию принимается завышенным. В результате по истечении относительно небольшого периода времени прогнозные значения не коррелируют с фактическими данными и требуют корректировки в меньшую сторону. Можно указать ряд примеров, относящихся к различным периодам, подтверждающих эту закономерность как в мире, так и в России:

•прогноз 1971 г. 4-й Женевской конференции по мирному использованию ядерной энергии мощностей ядерной энергетики в 2000 г.: США – 2000 ГВт, СССР –

600 ГВт [185];

•трансформации прогнозов 1974–1984 гг. пика потребления электроэнергии в США и его фактического изменения (рис. 5.28) [392];

•изменение прогнозов объема продаж электроэнергии в США в 2001–2017 гг. (рис. 5.29) [407].

184

Рис. 5.28. Изменение прогнозов пикового электропотребления в США 1974–1984 гг.

Источник: [392].

Рис. 5.29. Изменение прогнозов объема продаж электроэнергии в США 2001–2017 гг.

Источник: [407].

Расхождения между ожидаемым, как правило, завышенным потреблением электроэнергии, и его фактической динамикой были типичным явлением, даже в условиях такого сдерживающего рост энергопотребления фактора, как резкий рост цен на энергоносители. Представленные на рис. 5.28 первые прогнозы были сделаны в период энергетического кризиса 1970-х гг., а максимальная стоимость энергоресурсов, и как следствие – комплекс мероприятий, направленных на энергосбережение, не привели к коррекции ожиданий роста потребления электроэнергии. Можно сделать вывод, что система, состоящая из производственного сектора энергетики (энергосистемы, сетевой инфраструктуры и т.д.), обслуживающего ее бизнес-сообщества (производители внедряемого на протяжении предшествующего, как минимум, десятилетия энергетического оборудования; поставщики; проектировщики; инжиниринговые фирмы и т.д.) использует прогнозы как способ защиты достигнутого объема бизнеса и расширения инвестиций на тиражирование проектов.

185

и максимального вариантов [356] и фактическое значение в 2020 г.

Примечание. В скобках даны среднегодовые приросты по вариантам в 2007–2020 гг. Отмечен фактический объем электропотребления в 2020 г.

Источник: разработано автором на основе данных [356].

Аналогичное разногласие между прогнозным и фактическим потреблением характерно и для Российской Федерации. Согласно «Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2020 г.» (утверждена РП № 215-р от 22.02.2008), темп роста производства электроэнергии должен составлять – 5,2%/год в максимальном варианте и 4,1%/год – в базовом [356]. Однако фактическое потребление оказалось значительно ниже обоих сценариев (рис. 5.30). В «Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2035 г.» (утверждена распоряжением Правительства № 1209-р от 09.06.2017 [1]) проведена корректировка роста потребления электроэнергии к 2035 г. по отношению к базовому уровню 2015 г. Рост составит 29,8% в базовом и 23,05% – в минимальном вариантах при доли экспорта менее 1% в обоих вариантах. Для достижения этих показателей к 2035 г. могут потребоваться новые генерирующие мощности в объеме 84,6 ГВт для базового варианта и 72,7 ГВт – для минимального варианта [1].

Расхождения в прогнозных и фактических данных является методологической особенностью прогнозирования энергопотребления не только на макроэкономическом, но и на уровне хозяйствующих объектов. Это касается прекращения хозяйственной деятельности отдельных предприятий и, как следствие, сокращения энергопотребления, например, в станкостроении, часовой промышленности, робототехнике и т.д. Данное утверждение относится и к успешно функционирующим производствам, в том числе и в условиях плановой экономики. Типичным является пример «Оскольского электрометаллургического комбината» («ОЭМК»). Для «ОЭМК» в декабре 1975 г. был подписан правительственный протокол, определивший нагрузку на 01.01.1983 по комбинату в 1700 МВт (первоначальное предложение немецкой стороны определяло ее в 2500 МВт). Когда подошел срок, фактическая нагрузка оказалась в 50 раз меньше. Эта ошибка являлась в свое время одной из причин многолетней нерентабельной работы «ОЭМК».

186

В 1976 г. был выполнен расчет комплексным методом с учетом основных положений ценологической теории, определивший нагрузку комбината на 1990 г. в размере 300 МВт и на полное развитие – не свыше 600 МВт. Прогноз 1981 г. подтвердил максимальную нагрузку на 1990 г. в размере 300 МВт при расходе электроэнергии в 2,3 млрд кВт∙ч и 280 МВт при числе использования максимума нагрузки Т = 8036 ч. Фактически за 1990 г. максимальная нагрузка составила 290 МВт при Т = 7200 ч. С учетом того, что схема электроснабжения «ОЭМК» и района была ориентирована на 1700 МВт, а не на 600 МВт, а тем более – не на 300 МВт, в 1983 г. построили районную подстанцию (750/500/330/110 кВ) и подстанцию (500/330/110 кВ), энергоблок мощностью 1000 МВт на Курской АЭС, линии 500 кВ – на Воронеж и 750 кВ – на Курск. Заводская подстанция (330/110 кВ) питалась по четырем кабельным линиям в 330 кВ; в здании подстанции, выполненном на семь трансформаторов по 320 МВА, было установлено четыре трансформатора [170]. Созданная энергетическая инфраструктура оказалась в последующие десятилетия востребованной лишь частично.

Ошибки суммируются при переходе от микроэкономики к мезоэкономическому уровню. В качестве примера недостоверности ожиданий на отраслевом уровне можно указать завышенные предположения роста потребления электроэнергии в результате нового жилищного строительства. Увеличение жилой площади на жителя страны не приводит к ожидаемому росту общего электропотребления по следующим причинам. Рост потребления электроэнергии в более динамично развивающихся регионах в результате нового строительства жилья сопровождается его снижением в депрессивных районах, откуда люди переезжают в поисках новых источников дохода. Смена места жительства не приводит к изменению численности населения и, как правило, не увеличивает числа домохозяйств. Завершение перехода от расширенной патриархальной семьи традиционного типа (в состав которой входит несколько поколений взрослых людей) к нуклеарной объясняется завершением перехода к индустриальному обществу и связанному с этим процессу урбанизации. Данные процессы в России завершились в основном около полувека назад. При приобретении домохозяйством нового жилья и эксплуатации электробытовых приборов по новому месту проживания происходит естественное снижение потребления в предыдущем месте жительства. При этом, как правило, домохозяйство, имеющее возможность приобретения нового жилья, находится на уровне потребления бытовых услуг по меньшей мере не ниже среднего. Сложно представить покупателя новой квартиры, ранее не пользовавшегося бытовыми электроприборами, пусть даже в арендуемом прежнем месте жительства. Вначале происходит насыщение домохозяйства электробытовыми приборами, а в последующем возникает платежеспособный спрос на новую жилую площадь. В итоге новое жилищное строительство создает не столько новый спрос на электроэнергию, сколько способствует перераспределению потребителей в места, где существует спрос на новое жилье, при этом происходит перераспределение электрических нагрузок коммунально-бытового сектора из депрессивных муниципальных образований – малых городов, поселков

187

городского типа и сельских поселений – в растущие городские агломерации. Таким образом, увеличение жилого фонда в отсутствие интегрального роста населения ведет к незначительному росту электропотребления за счет таких процессов, как увеличение доли электрических плит и рост лифтового хозяйства в новом жилом фонде. При этом приобретение новой бытовой техники может и не приводить к росту потребления электроэнергии за счет более высокой экономичности последних моделей, применения энергосберегающих технологий и т.п. А увеличение мощности электробытовых приборов, как правило, сопровождается уменьшением времени их работы. Например, более мощный утюг включается на меньшее время при глажке, а приобретение в три раза более мощного электрочайника приводит к более чем трехкратному сокращению времени его работы и не увеличивает объема потребления горячей воды [226]. Электронно-лу- чевые телевизоры с диагональю экрана 61 см типа «Рубин» или его аналоги производства 1980-х гг. потребляли мощность 145–200 Вт, а жидкокристаллические с диагональю 140 см выпуска 2015 г. – 80 Вт. Поэтому замена телевизора старого образца на новый с увеличением площади экрана более чем в четыре раза ведет не к росту, а к двукратному снижению электропотребления. Аналогичная ситуация имеет место с бытовыми холодильниками, осветительными приборами и т.д. А рассчитывать на рост потребления в результате насыщения домашних хозяйств электробытовыми приборами в какой-то степени можно жителями Китая, Индии, Мексики, Турции – странам, где процессы урбанизации еще далеки от завершения, но не жителями России, имеющими финансовые возможности улучшить жилищные условия [226].

Витоге суммирование завышенных прогнозов как отдельных предприятий, так

иожидания завышенных изменений электропотребления отдельных отраслей приводят к завышенным же прогнозным оценкам на макроэкономическом уровне.

Источник: [335].

Завышенные прогнозы существенно влияют на производственную деятельность электроэнергетики, приводя к более высоким издержкам не только генерирующих мощностей, но и сетевой инфраструктуры. Например, в работе [335] приведены данные ОАО

188

«Тульских городских электрических сетей» (ОАО «ТГЭС»), согласно которым вопрос снижения загрузки сетевой инфраструктуры (устойчивый объем потребления электроэнергии (рис. 5.31) при росте установленной мощности силовых трансформаторов (рис. 5.32)) становится все более актуальным. В 2011 г. и в 2015 г. полезный отпуск электроэнергии за год в Туле составлял 1 млрд кВт∙ч с точностью до 1% [335]. Изменение полезного отпуска электроэнергии в пределах 1% (на уровне погрешности учета сетевых потерь) оказалось несопоставимым с 13%-м увеличением за этот же период таких показателей, как число и мощность трансформаторов ОАО «ТГЭС». Рост количественной устойчивости при неизменности объема электропотребления приводит к ухудшению удельных экономических показателей как в результате уменьшения фондоотдачи, так и обусловленных технологическими особенностями линий электропередач и трансформаторных подстанций: рост доли потерь холостого хода трансформаторов, издержек технического обслуживания сетевой инфраструктуры.

Таким образом, в настоящее время в полной мере справедливо утверждение А.Е. Шейндлина о том, что «как и раньше, развитие энергетики планируется и прогнозируется на основе методов, сформировавших себя в прошлые десятилетия, т.е. в условиях, с нынешней ситуацией ничего общего не имеющих» [329].

Отсутствие согласованной точки зрения о требуемом объеме электроэнергии и важность прогноза этого показателя указывают на необходимость формулирования новых методологических подходов к прогнозированию потребления электроэнергии. Так, авторами из Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» для определения необходимого объема производства электроэнергии предлагается рассматривать динамику удельного подушного потребления электроэнергии (УПЭ). Авторы обосновывают утверждение, что «прогнозируемое в «Энергетической стратегии России до 2030 г.» удельное потребление на душу населения в России, составляя 12430–15460 кВт∙ч/чел. в год, только выводит уровень среднего российского гражданина на уровень электровооруженности среднего гражданина США, достигнутый им в 2008 г., и будет существенно ниже уровня электровооруженности 2008 г. средних граждан Канады (19960 кВт∙ч/чел. в год) и Финляндии (15 420 кВт∙ч/чел. в год)

[250]» [226].

Такое ожидание потребления электроэнергии в Росси требует корректировки. УПЭ в странах, завершивших этап урбанизации, выходит на насыщение. Характерное значение насыщения УПЭ в странах Западной Европы, Японии и некоторых штатов США (например, Калифорнии) – 8 МВт∙ч/чел год; большинства же стран Северной Европы и США – 12 МВт/чел. год [224]. При этом в крупных городах УПЭ не превышает 65–75% показателя, характерного для страны, где они расположены. Далее проведен исторический анализ динамики УПЭ начиная с 1963 г. для развитых и развивающихся стран, на основе которого дана оценка необходимого объема производства электроэнергии в Российской Федерации.

189