«Дорожная карта» энергосбережения и повышения энергетической эффективности
М. И. Яворский, заслуженный энергетик РФ, директор,
В. В. Литвак, доктор техн. наук, заслуженный энергетик РФ, зам. директора по науке,
О. В. Огородникова, руководитель группы экспертов, НП «Региональный центр управления энергосбережением», Томск
Планируя проведение мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в каком-либо регионе, муниципальном образовании, на предприятии или в жилом доме, нужно создать так называемую дорожную карту1. «Дорожная карта» – это четкая последовательность целенаправленных действий в организационно-правовой, производственно-технической, финансово-экономической, научной и гуманитарной сферах, обеспечивающих снижение потребления энергетических ресурсов, замену дорогих и дефицитных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на более доступные и повышение эффективности их использования.
Энергетическая стратегия России на период до 2030 года [1] содержит сводный план («дорожную карту») мероприятий государственной энергетической политики, обеспечивающих реализацию стратегии.
Энергоемкость ВВП, систем жизнеобеспечения населения в Российской Федерации сегодня столь велика, что «без модернизации экономики на энергоэффективной основе у России нет перспектив» [2].
Причины высокой энергоемкости российской экономики заключаются в:
• суровых климатических условиях территории страны (Россия расположена в пределах арктического, субарктического и умеренного поясов). Климат характеризуется как континентальный, и степень континентальности увеличивается по мере движения с запада на восток. Две трети территории относятся к зоне севера. 60 % территории страны охвачены многолетней мерзлотой [3];
• больших расстояниях, которые необходимо преодолевать для доставки сырья, материалов, ТЭР и других товаров. Удельные расходы ТЭР на единицу транспортной работы достигают на речном транспорте 1,2–1,4 г. у. т./т-км, железнодорожном – 3–5 г. у. т./т-км, трубопроводном – 12–15 г. у. т./т-км, автомобильном – 140–160 г. у. т./т-км, авиационном – 850–1 000 г. у. т./т-км;
• высокой доле ветхих, устаревших и изношенных жилых и общественных зданий, расходы тепла на отопление которых существенно превышают строительные нормативы. Более 70 % зданий жилого фонда в областных, краевых и республиканских центрах Российской Федерации имеют уровень удельного потребления тепла на отопление, превышающий 200–300 кВт•ч/м2 в год, и термические сопротивления ограждающих конструкций менее 2,0 м2•К/Вт;
• недостаточной и не всегда качественной нормативно-правовой базе энергосбережения и энергоэффективности;
• исторически сложившемся менталитете российских граждан, нравственном ориентире пренебрежительного отношения к экономии и бережливости;
• недостаточной и низкой профессиональной подготовке специалистов в области энергосбережения и эффективного использования энергетических ресурсов.
В этом перечне причин высокой энергоемкости российской экономики только суровый климат и дальние расстояния являются объективными непреодолимыми обстоятельствами. Все остальные являются субъективными, и их влияние может быть существенно снижено за счет целенаправленной деятельности и последовательным движением по ориентирам путеводителя «дорожной карты». Какова доля объективных и субъективных причин высокой энергоемкости, еще предстоит разобраться, но базовые принципы «дорожной карты» должны быть направлены преимущественно на преодоление названных причин высокой энергоемкости.
Эти базовые принципы «дорожной карты» для субъекта РФ (региона) могут быть представлены в виде следующих семи этапов:
• анализ топливно-энергетического баланса объекта, формируемого на базе материалов государственного статистического наблюдения;
• объективный и достоверный анализ состояния энергоемкости экономики в разрезах ТЭР и отраслевых комплексов;
• формирование условий для организации полного приборного учета всех энергоресурсов;
• создание стандарта требований к потребителю ТЭР и формирование нормативной правовой базы энергосбережения на всех уровнях;
• формирование общественного мнения и энергосберегающего образа жизни населения;
• оценка потенциала энергосбережения по энергоресурсам, отраслевым комплексам и временным ориентирам;
• создание целевой программы в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности экономики региона на длительный период.
Графически пример «дорожной карты» повышения энергетической эффективности региона представлен на рисунке.
Аналитически метод «дорожной карты» представляется как задача оптимизации целевой функции с ограничениями. Целью оптимизации, очевидно, следует считать получение максимального энергетического эффекта, максимальной экономии энергетических ресурсов: где i – энергетический ресурс (электроэнергия, тепло, газ, уголь, нефтепродукты и т. д.).
Суммирование разных энергоресурсов осуществляется с использованием калорийных коэффициентов ki с переходом к условному топливу или нефтяному эквиваленту [4].
Применительно к структуре управления регионом эффект необходимо определять по каждому отраслевому комплексу k (промышленность, строительство, транспорт, сельское хозяйство, жилищно-коммунальное хозяйство, сфера услуг, население).
На каждом этапе «дорожной карты» эффекты могут существенно различаться. Поэтому необходимо суммировать их и по рубежам j.
Помимо этого, энергетический эффект, выраженный в тоннах условного топлива или киловатт-часах, мало показателен. Поэтому его целесообразно либо перевести в относительные единицы, либо представить в виде денежного эквивалента, зная цену (тариф) каждого энергоресурса ni~. Также следует учесть затраты на осуществление мероприятий энергосбережения Зikj.
Учитывая все эти показатели, целевую функцию можно представить в виде:
где Wikj – натуральный объем сэкономленных энергоресурсов.
Таким образом, экономические эффекты могут быть определены по каждому энергоресурсу i, каждому отраслевому комплексу k и каждому рубежу «дорожной карты» j.
В качестве ограничений при оптимизации должны быть приняты балансы по энергоресурсам и денежным потокам:
где Wп, Wи – соответственно запланированный объем потребляемых энергоресурсов (без учета энергосбережения) и объем использованных ТЭР;
Зп – запланированные денежные средства для осуществления энергосбережения.
Задача сводится к поиску условного экстремума (максимума) функции. Для ее решения следует, во-первых, составить функцию Лагранжа, во-вторых, получить выражение для частных производных функции Лагранжа и приравнять их к нулю, в-третьих, решить систему уравнений относительно неизвестных Wijk. Это и будет искомое решение.
«Дорожная карта» определяет последовательность перехода от рубежа к рубежу и порядок действий для реализации мер по обеспечению энергетической эффективности. Но на каждом рубеже и этапе необходимо ответить на вопрос, что нужно делать здесь и сейчас. На него дает ответ подход, называемый «повестка дня». «Повестка дня» – перечень вопросов, выносимых для обсуждения и требующих немедленного решения.
Такой подход позволяет выявить наиболее актуальные проблемы в данный момент времени, оценить сделанное и скорректировать дальнейший план действий. Таким образом, «повестка дня» – это выбранный перечень очередных мероприятий в русле «дорожной карты», взаимно увязывающей направление, финансирование, поставки материалов и привлечение трудовых ресурсов, включая подготовку кадров.
«Дорожная карта» позволяет не только осознанно и поэтапно двигаться к достижению цели, получая при этом конкретный результат после реализации каждого этапа, но и дает возможность осуществлять контроль всего процесса в области энергосбережения и повышения энергоэффективности на основании «повестки дня».
Итак, подводя итог, можно сделать следующие выводы:
1. Методология «дорожной карты» позволяет разработать базовые принципы (этапы) и найти математически оптимальный порядок осуществления мероприятий по повышению энергетической эффективности.
2. Не всегда удается однозначно связать величину получаемого от энергосбережения эффекта с затратами, необходимыми для его достижения. Но даже в этом случае получаемые решения являются осознанными и эффективными.
3. «Повестка дня» позволяет взаимно увязать направление работы, финансирование, поставки материалов и привлечение трудовых ресурсов для эффективного энергосбережения.
Литература
1. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года: распоряжение Правительства РФ от 13 ноября 2009 года № 1715-Р.
2. Башмаков И. Высокий уровень энергоемкости отечественной промышленности ставит под угрозу энергетическую безопасность России / И. Башмаков // ЭнергоРынок. – 2009. – № 11.
3. Сидоров И. К. Социально-экономическая география и регионалистика России / И. К. Сидоров. – М: ИНФРА-М, 2002. – 400 с.
4. Данилов О. Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях: учеб. для вузов / О. Л. Данилов, А. Б. Гаряев, И. В. Яковлев. – М: Изд. дом МЭИ, 2010. – 424 с.
5. Литвак В. В. Основы регионального энергосбережения (научно-технические и производственные аспекты). – Изд. 2-е испр. – Томск: изд-во НТЛ, 2007. – 288 с.
Опубликовано в журнале Энергосбережение №5/2010