Экономика отрасли
Леонова Эмма Георгиевна
Лекция 1
Экономика энергетической отрасли
1. Добычу природных ресурсов (твердое топливо, уголь, нефть, газ)
2. Процесс переработки этих ресурсов - это обогащение, очистка,… 3. Доставка ресурсов (траспортировка)
Потери в ЛЭП
Когде передаем энергию по линиям электропередач, теряем часть энергии на нагрев проводов и на корону. Уровень потерь энергии зависит от уровня напряжения. Чем выше напряжение, тем ниже потери.
В целом по стране теряем около 9%.
Собственные нужды.
На газомазутном топливе станции тратят 8-9%.
Конденсационные системы тв.т 5-6%, газ. 2-4%
гэс 1%
Графики нагрузки
Виды графиков:
1. По времени:
а) суточные
Уточненный метод
Проведен анализ и установлено, сколько стоит с учетом оборудования и его… Для того, что бы запустить в работу блок необходимо построить здание станции, подвести все коммуникации, создать пульт…
Учет ввода мощности и источников финансирования.
ТЭЦ
Показатели
Всего
…
Расчет постоянной и капитальной части капитала вложений.
Постоянные капитальные вложения:
- стоимость зданий/сооружений/комуникаций/подъездных путей и т.д.
Пример: КЭС
Этапы проектирования энергообъектов
На этом этапе решается вопрос, нужно ли строить новую станцию и какого типа.
Для этого:
а) составляется электробаланс на предстоящий период, на основе которого выявляется потребность электроэнергии и…
Сметы и их разновидности.
Объектная смета составляется для каждого объекта отдельно (для здания своя, для градильни своя и так далее).
Смета - это свод затрат на создание объекта.
При составлении объектных смет используются: рабочие чертежи по каждому объекту с указанием видов работ, объемов…
Фонды
Основные:
Здания + сооружения – 35%
Оборудование (силовое) – 30%
Перераб.уст. – 30%
Натуральная оценка фондов представлена в виде единичной мощности агрегатов, параметрами и количеством агрегатов. Обязательно указываются КПД.
Денежная оценка фондов:
1. По первоначальной стоимости.
2. Восстановительная стоимость (стоимость фондов с учетом из переоценки).
3. Смешанная оценка (часть в первоначальной, часть в востоновительной) - балансовая стоимость.
4. Остаточная стоимость (стоимость фондов с учетом износа).
5. Ликвидационная стоимость (стоимость фондов с момента ликвидации).
Основные формулы:
Разница между этими двумя формулами меньше 5%.
В энергетике используется только линейный способ начисления амортизации (равные части).
αам:
3,5% ТЭС
1,0% ГЭС
2,4% ЛЭП
Показатели использования фондов
Лекция 5
Оборотные фонды
Оборотные фонды на энергопредприятиях: топливо, вспомогательные материалы: генераторное масло, трансформаторное масло, реагенты, смазочные материалы. К оборотным фондам относятся и запасные части. Малоценный инвентарь (стоимостью ниже ста минимальных размеров оплаты труда (МРОТ) и сроком службы менее года). На гидростанции - запчасти.
Оборотные фонды включают в себя нормированные (топливо) и ненормированные (продукция на складе) вещи.
Нормативный запас топлива (НЗТ) на станциях.
НЗТ исчисляется в днях запасах, в тоннах натурального топлива и в денежном выражении.
В днях зависит от дальности (и условия) перевозки топлива и от вида топлива.
… При расстоянии свыше 1000 километров с использованием РЖД устанавливается месячный запас топлива на станции. Если…
Показатели использования оборотных фондов
Число оборотов и время одного оборота:
Расчет расхода топлива на ТЭЦ (на этапе проектирования).
Расходные энергетические характеристики снимаются на заводах изготовителями, характеризуют взаимосвязь между подведенной первичной и полученной… Для котлоагрегатов: первичная энергия - топливо; вторичная энергия - тепловая… Для турбоагрегатов: первичная - тепловая энергия; вторичная - электрическая нагрузка.
Разделение расхода топлива между видами
Используется метод отключения. Смысл этого метода в том, что расход топлива на производство тепла определяется исходя из раздельного производства этого тепла в отдельно взятых котельных.
γ3 и γ4 – справочные данные
Учитываем количество агрегатов на станции:
Проверка 1. Определяем удельные показатели расхода топлива в первом приближении.
Удельный расход топлива на выработанный киловатт час:
Удельный расход топлива на производство тепла:
Уточняем данные показатели с учетом распределения электроэнергии собственных нужд между видами продукции:
Коэффициент собственных нужд:
Уточненный расход топлива на производство тепла:
Уточненные удельные показатели:
Лекция 6
Расчет расхода топлива на КЭС.
1. Годовой расход топлива одного турбоагрегата.
2. Связан с производством э/э.
Методика расчета отдельных элементов затрат.
Порядка 60/70 % топливные составляющие.
Цт – цена топлива на месте потребления.
Ежегодные амортизационные отчисления.
Если учесть структуру основных фондов предприятия и срок их полезного использования, то средняя взвешенная норма амортизации для тепловых станций…
Каждый год равными долями переносим стоимость фондов.
Прочие расходы.
Если на станции вырабатывается два вида, то издержки надо распределить.
Методика распределения издержек между видами продукции на ТЭЦ.
Для КЭС.
Методика расчета аналогична.
Энергоэкономическая характеристика отражает влияние режима работы станции на себестоимость единицы продукции.
В зависимости от того, в какой зоне работает станция (пиковая/полупиковая), себестоимость будет разная. Поэтому при увеличении режима снижается удельный вес условно постоянных расходов, приходящихся на единицу продукции.
Котельные
Учёт ввода мощностей.
Показатели
года
…
Приведение вариантов в сопоставимый вид или энергетическая сопоставимость вариантов.
Сравнивать можно только те предприятия, которые выпускают одинаковый объем продукции. Необходимо привести обработку вариантов одинаковой энергетической сопоставимости по выработке и по мощности.
Взять часть мощности и выработки КЭС для сопоставления с равной по объему ТЭЦ не имеем право, так как станции совершенно разного типа.
Чем же они отличаются?
1. Аварийность ТЭЦ выше, чем аварийность агрегатов КЭС. Это связано со сложностью схем соединения на ТЭЦ, которые выдают два вида продукции.
Разная аварийность агрегатов отражается в необходимости разной по величине аварийного резерва системы.
Лекция 8
Приведение вариантов в сопоставимый вид.
Приведение вариантов к равному энергетическому эффекту.
Разница определяется тем, что станции разного типа. Они отличаются:
1. Расходом мощности и э/э на собственные нужды.
2. Станции расположены в разных местах потребителю. ТЭЦ рядом с потребителем, так как тепло не можем передавать на большие расстояния, а КЭС располагается чаще всего ближе к топливной базе. Расположение КЭС связано с объемом выбросов в атмосферу.
3. По степени аварийности ТЭЦ и КЭС отличаются. Более аварийной считается ТЭЦ (там чаще аварии). Следовательно, аварийной резерв в системе при наличии ТЭЦ должен быть выше, чем при наличии КЭС.
Учитывает разную потребность в электроэнергии и мощность на собственные нужды
Учитывает разность потребности энергии и мощности на компенсацию потерь в линиях электропередач разных станций
Дополнительная потребность в аварийном резерве
Вводятся показатели долевого участия по мощности и выработке.
По мощности:
По выработке:
ДЛЯ КЭС
Издержки:
Для КЭС
Порядок расчета:
1. Заменяемая КЭС.
Котельные.
Районная котельная.
Она уже сопоставима с нагрузками ТЭЦ.
Промышленная котельная.
Расчет аналогичный.
Раздельная схема
Определение расчетного периода:
Расчетный период одинаковый (для КЭС и для ТЭЦ, примерно 30-31 год)
Показатели:
1. Дисконтированные затраты.
Выбирается оптимальное решение.
Еср - норма дисконта, которая учитывает и доходность ценных бумаг, доходность банка и темпы инфляции.
Раздельная схема КЭС (для ТЭЦ аналогично)
2. Чистый дисконтированный доход (ЧДД).
Чистый доход - это приток денежных средств минус отток денежных средств.
Инвестор начнет платить дивиденды (часть чистой прибыли, выплачиваемая акционерами; начало выплаты когда выходим на 100% выработку).
Д = 0,06 К акц.
Схема расчета:
3. Внутренняя норма доходности.
Характеризует устойчивость проекта к колебанию банковской ставки.
Показывает при каких ставках банка проект будет эффективен (положительное ЧДД)
Итоговая таблица
R
Tок
Зд
ЧДД
Евнд
Iсх тэц
IIсх кэс+кот
Вывод:
Лекция 11
Оптимизация режимов на станциях и в энергообъединениях.
График построен на основе суммирования графиков работы всех потребителей электроэнергии.
График должен быть покрыт работой конкретных станций. Наша цель определить, в каком месте в этом графике работает каждая станция.
Эта задача решается в энергообъединении с использованием автоматизированной системы управления режимами, то есть АСУТП. Системы включают множество машин, которым необходимо задавать программу. Эта программа состоит из 5 уравнений:
1. Целевая функция. (F)
Станции должны работать так, что бы это соответствовало минимальным издержкам.
Условно постоянные не зависят от режима работы, а переменные зависят.
Минимум издержек системы сводиться к минимизации переменных издержек.
При дефиците топлива в энергосистемах в качестве целевой функции выступает минимум расхода топлива в системе.
2. Характеристики объектов.
На каждой станции в качестве объекта выступает котлоагрегат и турбоагрегат, и характеристиками объекта являются расходные энергетические характеристики.
3. Ограничение.
В качестве ограничения выступает баланс мощности системы:
Pст – суммарная нагрузка всех станций.
Рmax – максимальная нагрузка системы.
Рлэп – суммарные потери мощности в ЛЭП.
Рсн – расход мощности на собственные нужды станции.
4. Уравнение управления.
λ - множитель Лагранжа, позволяющий выполнить уравнение баланса с заданной точностью.
5. Уравнение адаптации.
Учитывая, что со временем характеристики объектов устаревают и меняются и в системах могут возникнуть непредвиденные обстоятельства (аварии) в процессе оптимизации меняется целевая функция (при авариях целевая функция - минимум ущерба). Наша модель должна адаптироваться к изменяющимся условиям.
Характеристики объектов.
Расходная энергетическая характеристика т.а. отражает взаимосвязь между подведенной к данному агрегату первичной энергией и полученной вторичной…
Данные характеристики получены для каждого вида агрегата экспериментальным путем на каждом заводе изготовителя. Завод…
Расходные энергетические характеристики котлоагрегатов.
Q – потери тепла
ΔQ1 – потери с уходящими газами
Определение Qmax и Qmin
Iп и iв – энтальпии пара и питательной воды, отражают показатель тепловой передачи соответствующих параметров.
%
…
Режимная карта машинного зала.
Вспомогательная таблица:
rт
Тип т.а
Зона загрузки
…
Расчет и построение ХОП-станций.
(графики 4 и 5 – расходные энергетические характеристики)
Показатель прироста станции:
Строка
7 столбец: Qmaxкот
Строка
1 столбец: rт’2
2,3 столбцы: Qmax1,Pmax1
7 столбец:
8 столбец:
Строка
Сравнение Qmaxк и Qmaxст
1) Qmaxст<Qmaxк
Значения 8 строки->в 9 строку
2)Qmaxст>Qmaxк
7 столбец: min значение Qmaxк
5 столбец:
6 столбец:
8 столбец: rк3
9 столбец:
По результатам таблицы строим:
1) ХОПст (9 и 6 столбцы)
2) Режимная карта машинного зала
Лекция 14
Вывод условия оптимального распределения нагрузки в энергосистеме.
Система состоит из тепловых станций.
Целевая функция:
1) Bà min
2) Характеристики объектов:
к.а: B=f(Q)
т.а.: Q=f(P)
3) Ограничения:
а)неравенства:
Qminк ≤ Qк ≤Qmaxк
Pmini ≤ Pi ≤ Pmaxi
б)равенство: баланс мощности системы
4)Уравнение управления:
Решаем уравнение управления:
1. Дифференцируем уравнение управления по переменной нагрузки каждой станции, и первую производную приравниваем к нулю.
В результате получаем следующую систему уравнений:
Количество уравнений соответствует количеству станций.
Относительный прирост изменения потерь (ρ) – характеризует на сколько меняется потери в ЛЭП при изменении нагрузки станции на 1 МВт.
Численные показатели ρ и σ малы. Они получены путем непосредственного дифференцирования потерь в ЛЭП и собственных нужд станции.
(σ) – отражает на сколько меняется собственные нужды станции при изменении нагрузки на 1 МВт.
Условия оптимального распределения нагрузки:
Осуществляя распределение нагрузки с соблюдением равенств относительных приростов между станциями системы, мы получаем такую нагрузку каждой станции, что в расход топлива в системе будет минимальный.
Если суммарный коэффициент больше единицы, характеристика параллельно самой себе поднимается. Если меньше единицы, характеристика опускается. Та станция которая имеет суммарный коэффициент меньше единицы и характеристика опускается достаточно низко, то станция дополнительно нагружается. Та станция, которая имеет суммарный коэффициент больше единицы, станция разгружается.
Если в качестве критерия - минимум денежных затрат, то условия оптимального распределения нагрузки:
Целевая функция:
Атомные станции после Чернобыльской аварии имеют базовый режим работы. А ГЭС, имеющие большой объем водохранилища (регулируют сток в течении всего сезона или нескольких лет), участвуют в оптимизации режима.
Изломы связаны с последующим включением агрегата.
Показатель относительного прироста:
Характеризует сколько дополнительно воды необходимо пропустить в спиральную камеру, что бы увеличить нагрузку турбины на 1 МВт.
3.Неравенства:
Qminк ≤ Qк ≤Qmaxк
Pmini ≤ Pi ≤ Pmaxi
Pmin ≤ Pгэс ≤ Pmax
Равенства:
Заданный расход воды связан с графиком сработки водохранилища.
Уравнение управления:
Решаем уравнение путем дифференцирования уравнения управления по переменной нагрузки каждой станции и приравнивая первую производную к нулю. Получаем следующее условия оптимального распределения нагрузки:
Экономический смысл λгэс - показателя топливной эффективности ГЭС- отражает, сколько топливо мы экономим на тепловых станциях системы, если расход воды увеличим на 1 метр кубический в час.
Построение ХОП-системы.
Будем строить с учетом равенства относительных приростов между станциями системы.
r1: Pсист1 = Pmin1+Pmin2+Pmin3
r2: Pсист2 = Pmin1+Pmin2+P3
r3: Pсист3 = Pmax1+Pmin2+P4
ХОП-система необходима для определения нагрузки каждой станции, зная нагрузку системы.
Нагрузка системы задана графиком нагрузки:
Часы суток
Pсуточ, МВт
P1
P2
P3
0-6
6-12
Pi
√
√
√
Итоговые показатели: