книги2 / монография 41

Еврейская автономная область. Годовое электропотребление в Тюменской области и Республики Калмыкия отличалось в 182 раза.

Рис. 5.46. Распределение регионов Российской Федерации по объему потребления электроэнергии в 2018 г (млрд кВт∙ч/год)

Источник: разработано автором на основе данных [372].

Если распределение регионов по объему электропотребления, с точки зрения теории техноценозов, исследовалось на протяжении более 20 лет [385], то закономерности распределения регионов по УПЭ являются недостаточно изученными. Распределение регионов по УПЭ также описывается H-распределением (рис. 5.47). Наибольшее УПЭ в 2018 г. – в Республике Хакасия и Тюменской области – 30,9 и 26,6 МВт∙ч/чел. в год; наименьшее – в Республиках Ингушетия и Кабардино-Балкария – 1,6 и 1,9 МВт∙ч/чел. в год. Отношение максимального и минимального УПЭ в России – чуть меньше 20-кратной величины. Столь высокая дифференциация, в несколько раз превышающая 5-кратное отличие в УПЭ развитых стран (табл. 5.7), является следствием накопленных в предыдущие десятилетия диспропорций развития российской экономики.

Для различий в объеме электропотребления Чукотского автономного округа и Тюменской области, Республик Калмыкия и Татарстан, Московской и Орловской областей существуют объективные предпосылки (площадь территории, численность населения и т.п.). Но причин для 20-кратного различия в подушном электропотреблении граждан одного государства, проживающих в разных регионах, таких предпосылок значительно меньше, особенно в условиях, когда сокращение разрыва в УПЭ является общей закономерностью развития мировой экономики. В результате повышения благосостояния жителей развивающихся стран исторические причины их энергетической бедности постепенно отходят на второй план.

211

Источник: разработано автором на основе данных [372].

Возвращаясь к российским реалиям, можно утверждать, что жители регионов с УПЭ, отличающимся в 10, а тем более в 20 раз, едва ли обладают равными возможностями для развития различных видов экономической деятельности. Из столь значительного различия в УПЭ следует, что в экономическом пространстве, которое на протяжении более 100 лет является единым, в настоящее время можно условно сформировать две группы регионов, в которых:

•уровень электровооруженности жителей равен этому показателю в развитых

странах;

•энергетически недостаточные регионы. В этих регионах свой уровень электровооруженности жители могут сравнивать не с развитыми, а с развивающимися странами.

Снижение расхождения российских регионов по величине УПЭ на первом этапе хотя бы до 7-кратной величины – значения, сопоставимого с 5-кратной разницей в УПЭ развитых стран, является задачей, имеющей стратегическое значение для обеспечения структурной устойчивости социально-экономического развития России. Без ее решения

уграждан этих двух групп регионов едва ли может поддерживаться ощущение принадлежности к единому экономическому пространству.

5.4. Прогноз потребления электроэнергии и необходимой мощности энергосистемы

Согласно данным Федеральной службы государственной статистики Российской Федерации, в 2018 г. рассматривались следующие варианты прогноза изменения численности населения к 2036 г.:

212

• низкий, предусматривающий убыль населения на 0,34%/год, – до

138129,5 тыс. чел.;

•средний – убыль населения на 0,11%/год – до 144 010,8 тыс. чел.;

•высокий – рост населения до 153 224,2 тыс. чел. будет происходить со скоростью 0,24% год.

Источник: разработано автором на основе данных [372].

Варианты прогноза потребления электроэнергии при УПЭ 12 МВт∙ч/чел. и 16 МВт∙ч/чел. в год на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке и 8 МВт∙ч/чел. в год – в западной части России (табл. 5.12) рассчитаны для низкого, среднего и высокого вариантов прогноза численности населения страны к 2036 г. Для более вероятного потребления в восточной части страны в размере 12 МВт∙ч/чел. в год при высоком варианте демографического прогноза численности населения потребление электроэнергии составит менее 1400 млрд кВт∙ч/чел. в год, при среднем варианте – 1300 млрд кВт∙ч/год, а при низком – 1250 млрд кВт∙ч/год.

Таблица 5.13

Прогноз потребления электроэнергии и оценка необходимой установленной мощности

к2036 г. при условии роста УПЭ до 8 МВт∙ч/чел. в год в европейской части

и16 МВт∙ч/чел. в год на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке

Источник: разработано автором на основе данных [372].

Расчет сценариев электропотребления в России выполнен при следующих гипотезах:

• закономерности 1990–2018 гг. распределения российских регионов по УПЭ как техноценоза сохраняются в пределах горизонта планирования;

213

•динамика УПЭ в России соответствует динамике этого показателя в странах, завершивших этап урбанизации;

•электровооруженность жителя европейской части России соответствует уровню западноевропейских стран и Японии (8 МВт∙ч/чел. год), а азиатской части – уровню США, Финляндии и Швеции (12 МВт∙ч/чел. год);

•изменение численности населения происходит в соответствии со сценариями ФСГС РФ (низкий, средний и высокий темпы роста населения (–0,34; –0,11 и 0,24%/год)) [372];

•горизонт планирования – 2036 г., начальная точка – 2018 г.

При оценке необходимой установленной мощности энергосистемы следует принять два сценария:

•базовый, при котором в соответствии с ДК происходит рост количественной устойчивости, – строительство новых мощностей (с учетом вывода выработавших ресурс энергоблоков) не ниже роста электропотребления – сохранится по меньшей мере 5–7 лет (времени реализации новых энергетических проектов);

•альтернативный, предполагающий рост ЧЧИМ в европейской части России до 5500 ч/год, а в Зауралье – до 5800 ч/год.

Таблица 5.14

Прогноз потребления электроэнергии и оценка необходимой установленной мощности

к2036 г. при условии роста УПЭ до 8 МВт∙ч/чел. в год в европейской части

и12 МВт∙ч/чел. в год на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке

Источник: разработано автором на основе данных [372].

Варианты прогноза потребления электроэнергии и необходимой установленной мощности энергосистемы для потребления 16 и 12 МВт∙ч/чел. в год на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке (табл. 5.13 и 5.14) представлены для низкого, среднего и высокого вариантов прогноза численности населения к 2036 г.

Более вероятным являются средний вариант демографического прогноза и УПЭ

– 12 МВт∙ч/чел. в год на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке и 8 МВт∙ч/чел. в год – в европейской части России. Для этого случая необходимая мощность всех электростанций в России в объеме 232,6 ГВт уже достигнута. Поэтому усилия необходимо

214

направить не на продолжение роста мощности электростанций, а на развитие энергетического хозяйства потребителей. В возникающих локальных точках роста спроса на электроэнергию следует развивать распределенную когенерацию, вовлекая в повышение энергетической эффективности не в полной мере реализованный потенциал использования попутного тепла систем теплоснабжения.

В структуре выработки электроэнергии в России доля тепловой генерации превышает 60%. При среднем удельном расходе топлива на выработку электроэнергии 312 г у.т. на кВт∙ч суммарное потребление топлива на ТЭС на выработку электроэнергии составляет около 200 млн т у.т./год. Рост ЧЧИМ всей энергосистемы в случае реализации альтернативной концепции будет достигаться за счет повышения использования установленный мощности тепловой энергетики. Оценки показывают, что для роста ЧЧИМ энергосистемы на 25% необходимо увеличить выработку ТЭС на 40–42%. При этом в среднем ЧЧИМ ТЭС увеличится с текущих 4075 ч/год [370] до 5700–5780 ч/год. Это значение не превышает показателей 1979 г. в энергосистеме Урала (табл. 2.3), где доля тепловых станций была выше 80%. В результате сокращения числа пуска-остано- вок и перехода на более экономичные режимы работы снижение потребления топлива составит не менее 8–9%, или 16–18 млн т у.т./год.

Рассмотренный подход к определению объема необходимого производства электроэнергии к 2036 г. построен с учетом опыта развития всех стран, завершивших этап урбанизации, и поэтому является достаточно универсальным, что позволяет учесть завышенные ожидания потребления электроэнергии [226], которые ведут к неоправданным капитальным вложения, а в дальнейшем – к невостребованным энергетическим мощностям.

Таблица 5.15

Избыточные инвестиции в развитие генерирующих мощностей при сохранении действующей концепции развития электроэнергетики

Источник: разработано автором на основе данных [372].

Разница в инвестиционных затратах, необходимых для строительства новых энергетических мощностей, согласно базовому и альтернативному сценариям к 2036 г. для низкого, среднего и высокого вариантов демографического прогноза, при условии роста потребления до 8 МВт∙ч/чел. в год и ЧЧИМ до 5500 ч/год в европейской части и 12 МВт∙ч/чел. в год и ЧЧИМ 5800 ч/год в Зауралье, показана в табл. 5.15.

215

Удорожание электроэнергии в результате избыточных инвестиций составит порядка 0,38 руб./кВт∙ч. Также следует учесть мультипликативный эффект, заключающийся в том, что каждый рубль, вложенный в избыточные инвестиции в развитие мощностей, вызывает примерно такие же издержки, связанные с работой оборудования в неоптимальных режимах, повышенными удельными расходами на выработку электроэнергии, увеличением числа пусков-остановок оборудования и т.д. В итоге удорожание электроэнергии может составить порядка 0,6–0,7 руб./кВт∙ч, или 30–35% цены электроэнергии, приходящейся на долю генерации (на 15–17% цены электроэнергии у потребителя). Переход к альтернативной концепции позволит смягчить динамику роста стоимости электроэнергии и снизит не только объем инвестиций в новые проекты электростанций до 2036 г. на 8,1–8,6 трлн руб. (в ценах 2020 г.), но и ежегодные расходы потребителей на электроснабжение на 0,8–1,0 трлн руб. Расчеты, проведенные на основе разработанной И.Д. Грачевым вероятностной модели рынка как статистического ансамбля ограниченно нерациональных агентов [114], показали, что увеличение цен на электроэнергию на 10% приводит с снижению темпов экономического роста на 0,3– 0,5%/год. Таким образом, потенциальный эффект реализации АК заключается в увеличении темпов экономического роста на 0,5–0,8%/год по сравнению с базовым сценарием в рамках ДК.

Данный результат будет получен не за счет снижения рентабельности генерирующих и сетевых компаний, а в результате повышения эффективности их производственной деятельности. А так как электрическая энергия используется во всех отраслях,

иснижение ее цены приводит к уменьшению цен на продукцию, то сокращение издержек электроснабжения является условием сбалансированного экономического развития

ивозрастания конкурентоспособности, в первую очередь, энергоемких, базовых отраслей экономики (металлургии, химической промышленности, машиностроения, добычи полезных ископаемых). А это – дополнительная прибыль промышленных и сельскохозяйственных предприятий; это – финансовые ресурсы, которые при соответствующем государственном регулировании повысят спрос на продукцию машиностроения и – по цепочкам межотраслевых связей – увеличат объем производства практически во всех отраслях экономики, включая электроэнергетику; а это – реализация новых проектов, появление новых точек роста. В итоге сокращение издержек электроснабжения – это повышение заработной платы и доходов населения, рост совокупного спроса и благосостояния страны.

Выводы к главе 5

1. Сбалансированность элементов тетрады, повышение эффективности функционирования системы энергоснабжения как целого значимо больше влияет на такие ключевые показатели, как динамика ЧЧИМ, удельные расходы топлива на производство электроэнергии в сравнении с совокупностью достижений в области повышения

216

параметров генерации и передачи электроэнергии. Обеспечить электроэнергией растущие потребности экономики можно как в результате роста количественных показателей (увеличения мощности энергетического оборудования в результате нового строительства), так и путем роста структурной устойчивости электроэнергетики за счет более эффективного использования действующих мощностей. Первый путь выбран в качестве базового в настоящее время в Российской Федерации. Второй является альтернативным, его воплощение возможно в случае принятия принципов альтернативной концепции развития электроэнергетики.

2.На основе применения теории динамических систем выявлены 12-летние циклы на фазовой плоскости (координаты: изменение мощности энергосистемы; число часов использования установленной мощности). Установлено, что цикличная динамика характерна для большинства энергосистем.

3.Повышение эффективности использования мощностей – объективный долгосрочный процесс развития традиционной энергетики в мире, который приводил не только к сокращению доли постоянных издержек в цене электроэнергии, но и к снижению удельного расхода топлива за счет работы оборудования в режимах, близких к оптимальным. Объем потребления электроэнергии определяется не возможностью генерации, а способностью экономики обеспечить потребление электроэнергии. Попытки в любой стране увеличить мощность энергосистемы сверх роста потребления, в том числе

врезультате формирования задела для завышенного прогнозного объема электропотребления, всегда приводили к снижению эффективности использования энергетических мощностей.

4.Рост электропотребления в мире в значительной степени обусловлен ростом УПЭ в развивающихся странах до уровня развитых. Отношение УПЭ жителя развивающихся стран по отношению к УПЭ в развитых странах сократилось с 20 до 7 раз. УПЭ

вразвитых странах остается низменным, несмотря на возвращение в страну производства, ранее перенесенного в страны с более низкими издержками, и развитие новых отраслей экономики. Но при этом исторически сложившееся, как минимум 5-кратное, отношение УПЭ в разных развитых стран сохраняется.

5.В России в 1990–2018 гг. отношение УПЭ различных регионов увеличилось с 7- до 20-кратной величины, что является отражением накопления структурных деформаций в социально-экономическом развитии, ведущих к снижению структурной устойчивости экономики страны. Распределение регионов по объему электропотребления и по УПЭ с достоверностью более 80% описывается ценологическим H-распределением. Происходит рост численности населения в регионах с относительно низким УПЭ (Москва, Санкт-Петербург, Кубань, СКФО) и снижение его численности в северных регионах с высоким УПЭ. При этом рентабельность проданных товаров, работ, услуг близка к нулю в энергетически бедных регионах и возрастает по мере роста УПЭ в регионах. Но по мере роста УПЭ в регионах более 13 МВт∙ч/чел. в год рентабельность снижается.

217

6.Сокращение на первом этапе сегодняшнего 20-кратного разрыва в электровооруженности жителей различных регионов России до 7-кратного значения, характерного для отношения УПЭ развитых и развивающихся стран, а впоследствии – и до 5-кратного значения является путем повышения структурной устойчивости экономики.

7.Разработана новая методология определения прогноза потребления электроэнергии, различающаяся для двух групп стран: 1) завершивших этап урбанизации, а также 2) развивающихся, находящихся на переходном этапе развития и обладающих потенциалом роста доли городского населения. Для первой группы стран подушное электропотребление выходит на уровень насыщения. Во второй группе стран УПЭ возрастает. Для них характерно развитие энергоемких производств и экстенсивное наращивание потребления ресурсов. УПЭ любой страны, не совершающей перехода на новый уровень социально-экономических отношений, сопровождающийся ростом доли городского населения, является консервативной, практически постоянной величиной на протяжении десятилетий, а его динамика в комплексе с электроемкостью ВВП – основополагающим параметром, характеризующим хозяйственную деятельность в стране [224].

8.Составлен прогноз потребления электроэнергии западной части России с учетом повышения УПЭ до уровня стран Западной Европы и Японии, и восточной части России – с учетом повышения УПЭ до уровня потребления стран Северной Америки и Северной Европы для низкого, среднего и высокого уровней демографического прогноза. Получены значения необходимой и достаточной мощности энергосистемы Российской Федерации – 232 ГВт для среднего варианта демографического прогноза как наиболее вероятного.

9.Распределение УПЭ регионов Российской Федерации с коэффициентом достоверной аппроксимации более 0,87 описывается H-распределением, что указывает на необходимость корректировки методологии составления программ социально-эконо- мического развития страны и регионов с учетом ценологической теории.

10.Дополнительные капитальные затраты в результате опережающего потребление роста мощности энергосистемы приведут к удорожанию электроэнергии на 0,38 руб./кВт∙ч. Возникнут дополнительные затраты, обусловленные тем, что каждый рубль, вложенный в избыточные инвестиции, вызывает примерно такие же издержки, связанные с работой оборудования в неоптимальных режимах, с повышенными удельными расходами на выработку электроэнергии, с увеличением числа пусков-остановок оборудования и т.д. В итоге удорожание электроэнергии составит порядка 0,6– 0,7 руб./кВт∙ч, или 15–17% цены потребителя, чего можно избежать при переходе к альтернативной концепции развития электроэнергетики. А потенциальный эффект реализации этой концепции заключается в увеличении темпов экономического роста на 0,5– 0,8%/год по отношению к базовому сценарию в рамках действующей концепции.

218

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В плане ГОЭЛРО и на дальнейших этапах становления и развития отечественной энергетической научной школы определяющим для Г.М. Кржижановского и его учеников было понимание энергетики как сложной совокупности трансформации всех видов энергии – от получения энергетических ресурсов до приемников энергии включительно. Электрификация понималась как синоним развития народного хозяйства на базе передовой машинной техники, а поэтому – и ведущего звена энергетики. Этот подход определил понятие энергетической науки, изучающей закономерности, явления, процессы, средства преобразования, распределения и использования всех видов энергии и энергетических ресурсов [213].

Однако впоследствии задача организации эффективного использования энергии у потребителя перешла на второй план по отношению к необходимости дальнейшей индустриализации, строительства жилья и т.д. Экономически оправданная в 1960-е годы установка «Энергии у нас много, а жилье нам надо строить быстро и дешево» обозначила вектор развития энергетики. Из нее, в частности, следовало, что первичен рост количественных показателей: увеличение объемов жилищного строительства, промышленного и сельскохозяйственного производства. А достижения в разведке и освоении источников углеводородов, доступность источников энергии и как результат – низкая стоимость энергоснабжения – привели к тому, что вопросы эффективности использования энергии стали второстепенными. Впоследствии командно-административные методы способствовали росту эффективности централизованного энергоснабжения, но при условии, что действия потребителя определялись плановыми показателями [224]. Максимизация народнохозяйственного эффекта от капиталовложений в самую капиталоемкую отрасль экономики – энергетику обеспечила показатели эффективности использования мощностей в СССР, значительно превышающие достигнутые большинством развитых стран не только в 1950–1990 гг., но и в настоящее время на оборудовании другого поколения и соответственно – более высокого технологического уровня.

Падение промышленного производства 1990-е гг. привело к росту удельной энергоемкости отечественного ВВП. Наблюдаемый в начале ХХI в. рост потребления электроэнергии в России темпами, характерными для развивающихся стран, явился следствием возврата объемов потребления электроэнергии к уровню 1990 г. Анализ значений подушного, т.е. удельного, потребления электроэнергии (УПЭ) с 1960-х гг. указывает на их совпадение на всем промежутке времени (с точностью до 20%), несмотря на различные социально-экономические, климатические и др. условия таких высокоразвитых стран, как Германия, Франция, Великобритания, Нидерланды, Япония с Россией. С конца 2000-х гг. УПЭ в этих странах изменило динамику. Произошел выход на насыщение на уровне 6,5–7,5 МВт∙ч/чел. в год, а в Великобритании и Франции этот показатель стал снижаться. Такая динамика повторяет динамику УПЭ в странах Северной Америки и Северной Европы. В северных странах и США УПЭ с 1960-х гг. было в 1,5– 2 раз выше, а начало снижаться в начале 2000-х гг.

219

Потеря конкурентоспособности недобывающих отраслей экономики, одной из причин которой является непропорционально высокая доля расходов на энергоснабжение, требует пересмотреть подходы к определению энергетической безопасности и на новом качественном этапе подойти к построению государственной энергетической политики. Надежда на силу «невидимой руки рынка», которая должна была создать финансовые стимулы для снижения потребления энергоресурсов и перехода на эффективное хозяйствование, не оправдалась. Произошел рост стоимости не только электроэнергии, но и всех процессов жизнеобеспечения [224]. А так как доля России в производстве электроэнергии кратно превышает ее долю в мировом ВВП, высокие цены на электроэнергию оказывают большее влияние на замедление экономического развития, чем в других странах. Намеченный рост энергоэффективности на 40% не будет способен качественно изменить соотношение энергоемкости экономики России по сравнению с другими странами, так как в развитых странах приняты аналогичные индикативные параметры. Более того, даже при достижении удельной энергоемкости экономики России аналогичных показателей северных стран, доля энергетических затрат в структуре себестоимости отечественной продукции останется более высокой в связи с более дорогой электроэнергией для промышленных предприятий в сравнении с аналогичным показателем, например, в США [224]. Дополнительный вклад в повышение стоимости энергоснабжения внесут проекты по секвестрации парниковых газов.

А это означает, что энергетическая безопасность как способность страны или региона обеспечивать экономический рост энергоресурсами, означающий снижение уровня бедности и улучшение качества жизни по доступным ценам (определение, данное на Государственном совете Российской Федерации «О повышении энергоэффективности российской экономики» (Архангельск, 2009) [382]), не может быть обеспечена без корректировки действующей концепции развития электроэнергетики [224], ориентированной на рост количественных показателей (строительство новых крупных электростанций и расширение магистральных ЛЭП).

В этих условиях единственным решением является повышение структурной устойчивости отрасли. Технологической основой ее реализации станут интеллектуальные микросети, включающие распределенную энергетику, максимально приближенную к потребителю. А если источник электроэнергии приближается к потребителю, то ключевым факторами становятся возможность использовать попутное тепло и содействовать развитию когенерации, а также (согласно «незыблемому положению в энергетике: чем меньше потребитель, тем более высококачественными ресурсами он должен обеспечиваться» [213]) необходимость координации этого процесса с программой газификации страны. Поэтому особое внимание уделено механизмам, обеспечивающим ингрессии систем жизнеобеспечения, рассмотрены преимущества совместной реализации программ газификации и развития энергоснабжения, показана возможность значительно снизить капитальные затраты энергоснабжения на основе программы газификации без необходимости поддержания незагруженных электрических сетей, потери в

220