Энергоэкономические исследования и управление спросом на природные ресурсы

Энергетический аудит (ЭА)

Появление новой сферы бизнеса – энергоменеджмента способствовало созданию методик анализа и реализации резервов экономии энергии потребителями. На микроуровне (предприятия, домохозяйства) была создана, доведена до определенного уровня совершенства и широко используется методика системного энергоэкономического анализа и управления энергопотреблением - энергоаудит (ЭА). В ходе ЭА системно используется информация об исследуемом объекте, его подсистемах, целях и условиях их деятельности, составе, энергетических и технико-экономических характеристиках, а также привлекается актуальная внешняя информация, в т.ч. зарубежная. Исследование проводится группой квалифицированных специалистов в области энергоснабжения и энергосбережения по рабочему плану (программе) с использованием действующего законодательства, нормативов и стандартов, современной измерительной техники.

О возможностях ЭА свидетельствуют результаты его использования в крупной американской компании ЗМ в г. Сан-Пол, штат Миннесота. Здесь с 1973 по 1995 гг. энергоэффективность использования энергии повысилась на 60%, экономия затрат составила 1,2 млрд. долл. На следующую пятилетку была поставлена цель повысить энергетический КПД (на единицу веса продукции или единицу площади) еще на 20%. Это показывает важность использования ЭА в качестве постоянного инструмента управления бизнесом /5/.

Широкое распространение получили специализированные энергосервисные компании (ЭСКО), оказывающие консультативную помощь в проведении ЭА и обычно работающие по принципу "перформанс контрактинга", который способствует привлечению более широкого круга заказчиков. Суть этого принципа: выполнение ЭСКО за свой счет всего цикла работ – от обследования объекта до внедрения рекомендаций по его совершенствованию; компенсация заказчиком затрат исполнителя за счет части (50-75%) фактической суммы экономии энергии от внедренных усовершенствований (в течение 10-15 лет). С учетом весомой роли ЭСКО в выявлении и ускорении реализации потенциала энергосбережения в государственном масштабе, департамент энергетики США предоставляет этим компаниям существенное финансовое субсидирование [6,7].

Методы анализа и прогнозирования спроса на макроуровне

Осуществление государственной политики всестороннего энергосбережения, разработка соответствующих программ, долгосрочных прогнозов развития энергетики способствовали за последние три десятилетия значительной активизации работы по совершенствованию методов и приемов анализа и прогнозирования спроса на энергию.

Детальный обзор применяемых методов анализа и моделирования спроса на энергию приведен в [1, гл. 4 и 5]. Особый интерес представляет опыт США, где прогнозы спроса на энергию на 25 лет и более разрабатываются ежегодно (в настоящее время подготовлен прогноз до 2040 г. /8/), систематически совершенствуются методики их разработки, включая оптимальную дезагрегацию базы данных, использование новейших достижений информационной техники и технологий обработки больших массивов информации. Наиболее продвинутой в настоящее время признана разработанная департаментом энергетики США и первоначально использованная в 2003 г. Национальная система моделирования энергии (National Energy Modeling System – NEMS) [9]. Она включает четыре базовых блока (жилищный, коммерческий, индустриальный, транспортный).

Степень дезагрегирования исходной информации видна из следующего: в жилищном блоке выделены 3 типа зданий, 16 функций/видов услуг энергопотребления, 34 технологии их реализации; в транспортном блоке - 5 основных видов транспорта, а внутри них – типоразмеры, свыше 100 прогрессивных топливосберегающих технологий, 13 альтернативных видов топлива, и т.д.

Исследуется влияние на динамику спроса нескольких определяющих факторов: экономических, демографических, структурного и рыночного эффекта, новых технологий. При этом в каждом блоке использованы специфические прогнозные модели:
*в жилищном и частично в коммерческом - структурная, учитывающая влияние на спрос размеров квартир/помещений, а также применяемых технологий/ потребляющих приборов;
*в индустриальном – гибридная;
*в транспортном - модели по видам транспорта.

В 2007 г. управление энергетической информации США (EIA) опубликовало результаты ретроспективного анализа прогнозов, включенных в ее ежегодные энергетические обзоры с 1982 по 2006 гг. Получены близкие значения прогнозных и фактических показателей по потреблению первичной энергии; несколько более высокие расхождения по спросу на природный газ и ценам на энергию; менее точным оказался прогноз основного определяющего фактора – ВВП, что непосредственно повлияло на другие результаты [10].

Система NEMS требует весьма значительных затрат на разработку, ввиду использования дорогостоящих запатентованных пакетов программ и привлечепния высококвалифицированных специалистов, поэтому ее применение пока ограничено государственными агентствами и исследовательскими лабораториями. Но эти затраты компенсируются высокой достоверностью разрабатываемых прогнозов, недопущением потерь при принятии ошибочных решений.

Энергоэкономические исследования, проводимые в отдельных странах, группах стран [11,12,], Международным энергетическим агентством /13 /, являются базовым элементом государственной системы управления спросом на энергию, в том числе, в виде планов и программ повышения энергоэффективности. Так, в США за прошедшие три десятилетия выполняется уже седьмая Энергетическая программа (“Energy Bill”), каждая из которых является развитием предыдущих программ и имеет целью дальнейшее повышение энергоэффективности.

Как результат, можно отметить достигнутое и прогнозируемое на среднесрочную перспективу резкое изменение мировой динамики потребления энергии, несмотря на продолжающийся стремительный подъем экономики КНР и других развивающихся стран: среднегодовой показатель за 1973-2010 гг. составил 2,1 %; прогноз на период 2010- 2035 г. - 1,2% (по варианту, предусматривающему максимальное использование НВИЭ и мер энергосбережения – 0,65%)./13/

В США, с учетом снижения темпов экономического развития, на период 2010-2040 гг. этот показатель прогнозируется в размере 0,3% /8/,в странах ЕС-27, где, кроме того, прогнозируется демографическая стагнация, он составит на 2010-2020 гг. - 0.6%; на 2020-2030гг -0,2% /12/.

Особенности энергетики Израиля

Они были обусловлены (и частично продолжают действовать) комплексом природно-климатических и технополитических факторов, наиболее существенными из которых являются:
*высокие темпы прироста населения, в том числе за счет эмиграции. С момента провозглашения государства по 1981 г. они составили 4,8%, за последующие 30 лет 2,6%. Прогноз до 2035 г. по среднему варианту - 1,6% (для сравнения: мировой прогноз на период 2005-2030 гг. – 0,9, в США - 0,9; в ЕС-27- в 2010-2020 гг. 0,1; в 2020-2030 гг. нулевой прирост);
*практически полная зависимость от импорта энергоносителей (до 2004 г., когда стал применяться собственный природный газ);
*высокие пиковые нагрузки в отдельные сезонные периоды, требующие значительных резервов генерирующих мощностей;
*враждебное окружение, не позволяющее взаимодействовать с энергосистемами стран-соседей;
*необходимость (по политическим соображениям) удовлетворения возрастающих энергетических потребностей Палестинской автономии (в 2000 г. примерно 3%, к настоящему времени - до 8% выработки ЭЭ в Израиле).

С учетом указанного, после мирового нефтяного (энергетического) кризиса 70-х гг. приоритетным направлением в развитии энергохозяйства страны стал курс на ускоренное развитие электрификации. Импорт дешевого угля из нескольких десятков стран позволил, начиная с 1982 г., постепенно свести до минимума потребление жидкого топлива на электростанциях, у конечных потребителей (кроме транспорта) резко повысился уровень электрификации.

Это позволило: повысить энергетическую безопасность страны; обеспечить надежную сырьевую базу ускоренного развития электроэнергетики, (одновременно была решена проблема утилизации шлаков); удовлетворить бытовые и культурные потребности населения, выросшего вдвое, при поддержании относительно низкого уровня тарифов; создало условия стремительного развитие экономики с приоритетом продукции отраслей высоких технологий, в т.ч. в составе экспорта. Уровень электрификации экономики Израиля в настоящее время – один из самых высоких в мире.
Одновременно, возросшие масштабы и рост производства ЭЭ все более ощутимо сказываются на росте спроса на инвестиции, а преобладание угля в «топливной корзине» электростанций на техногенной нагрузке на территорию. За прошедшие 30 лет, несмотря на растущие инвестиции в охрану окружающей среды, выбросы СО2 выросли втрое; непрерывно растут потери при преобразовании первичной энергии и в перспективе к 2025г. могут достигнуть 43% /15/. Среднемировой показатель в настоящее время – 31,3 %. /15 / По оценке исследователей РэндКорп., замедление темпов спроса на электроэнергию превращается в центральную проблему экономики Израиля /16 /. В стране началось осуществление ряда программ, направленных на достижение этой цели, в том числе по экономии к 2020 г. 20% электроэнергии в отраслях потребителях; по доведению доли независимых производителей ЭЭ, включая возобновляемые источники энергии, до 20% в сумме генерирующих мощностей; по подсоединению к энергосистемам стран ЕС.

«Газовый» фактор и перспективы развития энергетики Израиля. Роль информационной базы

Предстоящее широкое использование собственного природного газа, а в более отдаленной перспективе, возможно, также нефти, создают новые условия развития энергетики и в целом - экономики страны, превосходящие по своим последствиям переход на «угольную» стратегию начала 80-хх гг. Наряду с масштабным экспортом газа, появляются возможности совершенствования энергобаланса страны, в т.ч. за счет уменьшения доли угля в топливной корзине электростанций, оптимизации уровня и темпов электрификации, и как следствие - снижения спроса на инвестиции в электроэнергетику, а также уменьшение вредных выбросов.

Реализация этих возможностей предполагает проведение углубленных энергоэкономических исследований перспектив развития энергохозяйства страны с учетом «газового фактора». Как показывает обзор мирового опыта, изложенный выше, надежность разрабатываемых прогнозов, выбор оптимальных вариантов решений развития энергосистем предполагают наличие актуальной и детализированной информационной базы. Существующая в стране информационная база энергетической статистики зачастую опирается на стандарты 70-хх годов и не соответствует современным требованиям международной энергетической статистики /17/ и достижениям информационных технологий. В этом одна из основных причин того, что разработанные в 2003-2004 гг. проект генплана развития энергохозяйства / 18 / и прогноз потребности страны в энергии /19/ не нашли достаточного практического применения. В прогнозировании потребности страны в отдельных видах энергии преобладают приемы экстраполяции средних темпов за предыдущий период.

Покажем это на примере такого весомого для экономики страны объекта, каким является планирование инвестиций в развитие электроэнергетики на период до 2020 г /20,с.35/ . Базовым, определяющим элементом здесь является прогноз спроса на ЭЭ. Учтены такие данные: а) среднегодовые темпы прироста производства ЭЭ в предыдущее десятилетие составили 3,4%; б) прогнозируются более высокие по сравнению с другими развитыми странами темпы демографических показателей; в) сохраняется неудовлетворенный спрос населения на некоторые виды электробытовой техники; г) потепление климата приводит к возрастающим пиковым нагрузкам и, соответственно, к необходимости существенно увеличить резерв мощностей. Таким образом, учтены факторы повышения спроса.

В итоге планируется прирост существующих установленных мощностей на 1/3, что потребует дополнительных инвестиций в размере 51,5 млрд. шек., включая мероприятия по снижению вредных выбросов, развитию сетей по передаче и распределению (удельные инвестиции – 12,8 тыс. шек/кВт). Поскольку некоторые элементы расчетов при таких исходных данных с трудом поддаются прогнозированию, приводится такое экономическое обоснование народнохозяйственной значимости дополнительных инвестиций в резервирование (redundancy) мощностей на рынке ЭЭ:
средние удельные инвестиции в расчете на 1 кВт-час составляют 0.05 доллара; возможный ущерб для национальной экономики от нехватки ЭЭ – 250 долларов (выше в 500 раз).

По нашему мнению, это лишь дополнительный аргумент в пользу важности более детального, тщательного обоснования спроса на ЭЭ.
Между тем, в приведенных расчетах не учитываются факторы, существенно понижающие спрос на ЭЭ в прогнозируемом периоде (см. выше, абзац 3, с. 5), при том, что цена каждого 1% планируемых инвестиций – 0,5 млрд. шек. Лишь небольшая часть этой суммы достаточна для проведения углубленных исследований на основе актуальной информационной базы, разработки концепции, а затем перспективного плана развития энергохозяйства страны, а также постоянно совершенствуемого прогноза спроса на энергоресурсы.

Эти соображения относятся также к управлению спросом на воду.

Библиография

1. S. B. Bhattacharyya. Energy Economics. - Springer. 2011. 720 pp.
2. L. D. Miles. The Technique of Value Analysis and Engineering. 2 Ed. 1982. 351 pp.
3. Сосновский Я.Ш., Ткаченко П.Г. Функционально-стоимостный анализ. Киев - Техника. 1986 г. 143 с.
4. Справочник по функционально-стоимостному анализу. Под ред. Карпунина М.Г., Майданчика Б.И. Москва – Финансы и статистика.1988 г. 431 с.
5. Я.Сосновский. Энергоаудит как системное энергоэкономическое исследование. Электрический журнал.- Запорожье -1997 № 2., с. с.73-77
6. Super Energy Saving Performance Contracts. - Federal Energy Management Program – US Department of Energy – 2003.
7. .Performance contracting – International Institute for Sustainable Development/-2002
8 Annual Energy Outlook 2013.Early Report../ DOE/EIA- 0383 ER (2013)
9. The national energy modeling system: an overview 2003. http://www.eia.doe.gov/oiaf/aeo/overview/overview.html
10. Annual energy outlook retrospective review: evaluation of projections in past editions (1982-2006). http://www.eia.doe.gov/oiaf/analysis paper/retrospectiv
11. Annual Energy Outlook 2012 with Prospect to2035/ DOE/EIA-0383(2012)
12. European energy and transport. Trends to 2030. European Commission. Update 2007
13. Key World Energy Statistics 2012. http://www.iea.org/publications/freepublication/name 31287.en.htmliea publications
14. A. Mor, Sh. Serussi. Energy Efficiency and Renewable Energy/ Israel
http/www.planbleu. org/publishings/atlie_energie/IL_ National_Study-Final.pdf.2007
15. 2009 Energy Balance for World – IEA publications.
16. S.W. Popper. Natural Gas and Israel’s Energy Future. Technical Report 2009.
http://public-policy.huji.ac.il/uploud/RAND_TR747
17. Energy Statistics Manual 2005 - IEA publications
18. תוכנית האב למשק האנרעיה בישראל.
www.mni.gov.il/heb/units/energy_tochnit_av_2/shtm
19. Pensilvania state university. An Energy Demand Forecasting Model for Israel and the Market Potential for Natural Gas .
Draft Final Report. May 19, 2003
20. Israel Electric Corporation. Strategic Aspects Outlook. Nov. 2012

Яков Сосновский, Евгений Арьев
Центр экологических систем и технологий ЭКОСТ (Израиль)