Введение. 
Экономика и управление в энергетике

Электрическая и тепловая энергия — это энергоносители, обеспечивающие потребителей конечной энергией в разных формах: механической, световой, тепловой, химической и ряде других.

Электрическая энергия — самый прогрессивный и уникальный энергоноситель. Ее свойства таковы, что она способна трансформироваться практически в любой вид конечной энергии, в то время как топливо, непосредственно используемое в потребительских установках, пар и горячая вода — только в механическую энергию и тепловую энергию разного потенциала. Применение электрической энергии в производстве позволяет интенсифицировать технологические процессы (резко увеличивать скорость их протекания), обеспечивает их полную автоматизацию и компьютеризацию и высокую точность регулирования, что ведет к значительному росту производительности труда, сокращению расхода материальных ресурсов и повышению качества продукции. При этом некоторые прогрессивные процессы, в частности в металлургии и химии, вообще не допускают использования каких-либо других энергоносителей. Кроме того, на стадии потребления электрическая энергия — самый экологически чистый энергоноситель.

Электрическую энергию можно передавать на большие расстояния, что позволяет обслуживать широкий круг потребителей, включая регионы, не обеспеченные достаточными ресурсами органического топлива.

На государственном уровне экономические и социальные преимущества электрической энергии наглядно проявляются в тесной корреляционной связи между такими показателями, как производство внутреннего валового продукта в расчете на душу населения и электропотребление на одного жителя.

В общем случае там, где выше душевое потребление электрической энергии, наблюдается и более высокий уровень экономического развития.

Электроэнергетика, рассматриваемая как производственнотехнологический комплекс, включает установки для производства (генерирования)/преобразования, передачи, распределения электрической и тепловой энергии (в виде пара и горячей воды). К ним относятся электростанции и котельные различных типов, электрические и тепловые сети, а также организации, осуществляющие разные виды услуг: проектирование, строительно-монтажные и пусконаладочные работы, ремонтное обслуживание и прочее.

Важнейшей особенностью электроэнергетического производства является то, что на электростанциях, работающих параллельно на общую электрическую сеть, вырабатывается, при прочих равных условиях, электрическая энергия одинаковых параметров, качества, потребительских свойств.

В то же время в основе работы электростанций лежат различные физические принципы, используются разные первичные энергоносители и, соответственно, многие электростанции имеют принципиально отличные друг от друга производственные технологии, разное по принципу действия основное энергетическое и вспомогательное оборудование, разные по назначению здания и сооружения.

Электрическая энергия производится на электростанциях разных типов: тепловых (ТЭС), атомных (АЭС), гидравлических (ГЭС), гидроаккумулирующих (ГАЭС), а также установках, использующих, так называемые, нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ). Среди НВИЭ наибольшее распространение в мире получили приливные, солнечные, ветровые, геотермальные электростанции, а также энергетические установки, работающие на биомассе и твердых бытовых отходах.

Электрические сети являются важнейшей инфраструктурной составляющей электроэнергетики страны и осуществляют передачу и распределение электрической энергии.

Электрические сети состоят из линий электропередачи (ЛЭП) различных напряжений и электрических трансформаторных подстанций. Электрические сети имеют сложную конфигурацию и связывают электростанции между собой для обеспечения их параллельной работы, а также электростанции с потребителями, осуществляя совместные режимы генерации, передачи и распределения электрической энергии и мощности.

Тепловые сети осуществляют передачу и распределение тепловой энергии. Они делятся по виду теплоносителя на водяные и паровые. Задачей тепловых сетей является распределение тепловой энергии внутри отдельных районов теплоснабжения.

Технологический процесс электроэнергетического производства имеет следующие уникальные особенности.

1. Совпадение во времени процессов производства и потребления энергии. Эта главная технологическая особенность электроэнергетики вызвана невозможностью крупномасштабного коммерческого аккумулирования электроэнергии и теплоэнергии в сочетании с высокой скоростью транспорта энергоносителей. Отсюда следует, что режим производства энергии однозначно определяется режимом ее потребления. Практически это означает, что при хронологической неравномерности потребления энергии спрос на нее в каждый момент времени должен покрываться в строгом соответствии с графиком электрической и (или) тепловой нагрузки конкретного потребителя. Следовательно, в данном периоде времени (например, в течение суток) потребитель должен быть обеспечен не только определенным объемом электроэнергии, но и соответствующей мощностью. Графики электрических и тепловых нагрузок — важный инструмент производственного планирования и текущего оперативнотехнологического управления на электростанциях и в сетях.

Режим энергопотребления, отражаемый графиками нагрузок потребителей, оказывает сильное влияние на величину затрат энергетического производства на отдельных энергообъектах и в энергокомпаниях. Чем больше неравномерность графика нагрузки, по которому вынуждена работать электростанция, котельная или сети, тем выше себестоимость производства (передачи) энергии, а значит, и ее отпускной тариф.

Энергогенерирующие установки, функционирующие в переменном режиме, должны находиться в постоянной готовности к несению максимальных нагрузок. Затраты связанные с поддержанием готовности энергооборудования, возмещаются потребителями в виде отдельной платы за мощность.

Невозможность создания запасов готовой продукции в электроэнергетике требует наличия резервов генерирующих мощностей, резервов пропускной способности электрических и тепловых сетей, а также запасов топливных ресурсов. Величина этих резервов нормируется, а затраты на их формирование и содержание включаются в стоимость энергии.

Одновременность производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии является основной причиной четкого разграничения вопросов экономического и оперативно-технологического (диспетчерского) управления в электроэнергетике. Режим работы в электроэнергетике имеет гораздо большее значение, чем в большинстве других промышленных производств.

Технологическое единство производства и потребления энергии предопределяет необходимость тесного экономического взаимодействия энергокомпаний и потребителей. Основными направлениями такого взаимодействия являются:

• • рационализация режимов энергопотребления;
• • формирование взаимоприемлемых тарифов на энергию;
• • координация планов развития энергопотребляющих установок, генерирующих и транспортных мощностей энергокомпаний.
• 2. Непрерывный характер производственного процесса. Эта особенность обусловливает высокий уровень автоматизации производства и управления технологическим процессом. Как известно, высокоавтоматизированное производство отличается высокими показателями — капиталовооруженностью и производительностью труда. Поэтому электроэнергетика принадлежит к числу малотрудоемких отраслей экономики, а в производственных затратах энергетических компаний составляющая по оплате труда занимает незначительную долю. При этом численность персонала определяется установленной мощностью электростанций и не зависит от выработки электроэнергии, т. е. от режима использования этой мощности.

Между тем значительная сложность и высокая скорость осуществления технологического процесса вызывают большие психофизиологические нагрузки на оперативный персонал и персонал органов диспетчерского управления энергокомпаний. Работники должны иметь высокую профессиональную квалификацию, психологическую устойчивость, дисциплинированность. Причем большое значение имеют как производственный опыт отдельных работников, так и четко отлаженное взаимодействие различных подразделений и служб. Таким образом, очевидна особая роль человеческого фактора в электроэнергетике.

Отсюда следуют два вывода. Во-первых, по уровню оплаты труда персонал энергокомпаний должен занимать одно из ведущих мест в промышленности. Во-вторых, требуются значительные средства для подготовки и повышения квалификации кадров электроэнергетики.

3. Сложность и особые условия работы энергетического оборудования. Энергетическое оборудование, особенно установленное на электростанциях, отличается конструктивной сложностью и большой металлоемкостью. В процессе эксплуатации оно подвергается воздействию высоких температур, давлений, химически агрессивных сред, радиоактивности. Поэтому при его изготовлении применяются специальные дорогостоящие конструкционные материалы, способные в условиях нормальной эксплуатации достаточно продолжительное время выдерживать эти нагрузки без нарушения основных параметров технологического процесса.

Указанные факторы определяют высокую капиталоемкость объектов электроэнергетики, а также весьма длительные сроки проектирования, строительства, монтажа и эксплуатации крупных энергоблоков. Капитальные ремонты основного оборудования (парогенераторов, турбин) отличаются продолжительностью и большими издержками.

• 4. Взаимозаменяемость генерирующих установок. Установки, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию, могут использовать различные первичные энергоресурсы:
  • • органическое топливо разных видов (уголь, газ, мазут и др.);
  • • ядерную энергию;
  • • возобновляемые источники энергии (гидроэнергию, солнечную, ветровую, геотермальную и др.).

Технология энергетического производства может быть основана на различных тепловых схемах и энергетических циклах:

• • конденсационной и теплофикационной выработке электроэнергии;
• • паротурбинном, газотурбинном и парогазовом (комбинированном) циклах.

При этом генерирующие установки могут отличаться единичными мощностями, параметрами пара (ТЭС и АЭС). В системах транспорта электроэнергии возможно применение переменного либо постоянного тока разных уровней напряжения.

Технологическая взаимозаменяемость энергоустановок предопределяет многовариантность решения задачи энергоснабжения региона. Выбор наилучшего варианта осуществляется на основе специальных экономических расчетов. В то же время взаимозаменяемость генерирующих энергоустановок ограничена их производственной специализацией, т. е. режимами использования в энергосистеме.

Например, газотурбинная и гидроаккумулирующая электростанции могут рассматриваться как взаимозаменяемые и конкурирующие потому, что предназначены для работы в переменном режиме благодаря, прежде всего, своим маневренным качествам. Но газотурбинную электростанцию и крупную АЭС, предназначенную для работы в режиме постоянной нагрузки, неправомерно считать взаимозаменяемыми. АЭС следует сопоставлять с крупными паротурбинными ТЭС, работающими на разных видах топлива. Нельзя считать взаимозаменяемыми и энергоустановки, вырабатывающие энергетическую продукцию разного ассортимента. Например, ТЭЦ (теплоэлектроцентраль), на которой в установках комбинированного производства генерируется электрическая и тепловая энергия, не может сравниваться с отдельной котельной или отдельной КЭС (конденсационной электростанцией). Установка комбинированного производства может рассматриваться как взаимозаменяемая только с энергетическим комплексом: котельная плюс КЭС.

С учетом указанных ограничений взаимозаменяемость генерирующих энергоустановок дает возможность разрабатывать и оценивать различные сценарии развития районных энергосистем и формировать для каждой из них свою оптимальную структуру энергетических мощностей, исходя из критериев надежности, экологичности и экономичности системы энергоснабжения.

5. Низкий КПД генерирования электроэнергии. Электроэнергетика относится к весьма топливоемким отраслям народного хозяйства. На современных крупных ТЭС, оборудованных паротурбинными конденсационными энергоблоками, КПД в лучшем случае несколько превышает 40%. Переход на парогазовый цикл позволяет увеличить КПД примерно до 60%. Тем не менее даже в этом случае около 40% тепла (топлива) непроизводительно выбрасывается в окружающую среду.

Основная составляющая издержек производства на ТЭС связана с топливом (50−70% себестоимости). В этих условиях для электростанций, использующих дальнепривозной низкокачественный уголь, может обостриться проблема надежности топливоснабжения (крупная угольная ТЭС потребляет в сутки несколько железнодорожных составов с топливом). Поэтому требуется создание больших оперативных и страховых запасов топлива на ТЭС.

Так как возможности существенного роста КПД электростанций, а значит снижения удельных расходов топлива на производство электроэнергии, в обозримой перспективе ограничены, надо стремиться по возможности сокращать использование в электроэнергетике высококачественных, дорогих и дефицитных видов органического топлива, прежде всего природного газа и мазута. Естественно, что в каждом регионе эта проблема должна решаться с учетом местных условий формирования топливно-энергетического баланса.

6. Взаимодействие с окружающей средой. Характерной особенностью технологии производства энергии на ТЭС и АЭС является непрерывный сброс огромного количества тепла в окружающую среду — реки, озера, пруды и другие водоохлаждающие бассейны, а также в атмосферу (посредством градирен, систем испарительного охлаждения). Это порождает трудности при размещении вновь сооружаемых электростанций в подборе соответствующих площадок, которые позволяли бы обеспечить сброс тепла в непосредственной близости от них (проточная вода или искусственные гидротехнические сооружения больших размеров в виде водохранилищ, испарительных прудов, градирен). Гидротехнические сооружения для системы охлаждения ТЭС и АЭС требуют больших капитальных затрат.

Более низкий, чем у ТЭС, коэффициент полезного использования тепла у большинства современных АЭС приводит к значительно большим для них потребностям в охлаждающей воде и соответственно большим затратам на гидротехнические сооружения.

Тепловое «загрязнение» окружающей среды ТЭС, работающими на органическом топливе, сопровождается огромным расходом кислорода из атмосферы, непрерывным выбросом газов, золы, а также вредных для растительного и животного мира окислов серы и азота. Это создает значительные экологические проблемы и влечет за собой крупные затраты на сооружение и эксплуатацию специальных природоохранных технических устройств.

Основная общественная функция электроэнергетики как базовой инфраструктурной отрасли народного хозяйства заключается в предоставлении комплекса услуг по энергоснабжению потребителей электрической и тепловой энергией.

Этот комплекс услуг включает:

• • обеспечение текущего спроса на энергию;
• • готовность к покрытию перспективного спроса;
• • сопутствующие услуги по повышению эффективности использования энергии (технологические, аудиторские, консалтинговые и др.).

Обеспечение текущего постоянного спроса осуществляется в пределах наличных мощностей по генерированию и передаче энергии, которыми располагают энергокомпании. В связи с совпадением во времени производства и потребления энергии это практически означает работу электростанций и сетевых объектов в строгом соответствии с суточными графиками нагрузок потребителей данного региона. Кроме того, покрытие текущего спроса предполагает выполнение ряда технических, экономических и социальных условий:

• • поддержание надежности энергоснабжения и качественных параметров энергии на нормативном уровне;
• • поставки энергии по приемлемым для всех потребителей тарифам;
• • соблюдение нормативных требований по охране окружающей среды.

Нарушение указанных условий свидетельствует о том, что в части удовлетворения спроса общественная функция электроэнергетики в полном объеме не реализуется.

Готовность к покрытию перспективного спроса предполагает развитие энергокомпаний путем ввода новых мощностей электростанций, котельных, электрических и тепловых сетей. При этом надо иметь в виду, что сроки сооружения крупных объектов электроэнергетики, как правило, превосходят сроки ввода предприятий-потребителей. Необходимо строго следовать принципу опережающего развития электроэнергетики и располагать специальными резервами генерирующих мощностей для компенсации незапланированных изменений спроса.

Услуги, оказываемые потребителям в области энергоэффективности, представляют собой новый и весьма перспективный вид деятельности для российских энергокомпаний. Его можно рассматривать как определенный метод «управления спросом на энергию», основанный на тесном взаимодействии и балансе экономических интересов производителей и потребителей. В результате повышения эффективности использования энергии своими потребителями энергокомпания получает возможность обслуживать новых клиентов за счет сэкономленной энергии при относительно меньших затратах на дополнительные мощности.

При таком подходе гораздо проще решаются проблемы неопределенности будущего спроса на энергию и высокой инвестиционной инерционности электроэнергетики (большие капитальные вложения и затраты на демонтаж, сроки сооружения и т. д.).

Помимо общественной функции, следует назвать и важную межотраслевую функцию электроэнергетики. Она связана с вовлечением в топливно-энергетический баланс страны через производство электрической и тепловой энергии возобновляемых источников энергии, низкокачественного твердого топлива, ядерной энергии. В этом случае в электроэнергетике сокращается использование дефицитных и высококачественных видов топлива, прежде всего нефтетоплива и природного газа, которые находят более эффективное применение в других отраслях.

Цивилизованный бизнес в такой отрасли, как электроэнергетика, должен быть социально ответственным бизнесом. Он пользуется определенными преимуществами отрасли в обмен на жесткие общественные ограничения.

С ликвидацией РАО ЕЭС завершен определенный этап рыночных преобразований в отрасли. Эффективное функционирование и развитие вновь созданных в электроэнергетике структур, компаний и организаций требует глубоких знаний в области экономики и управления в электроэнергетике от топ-менеджеров до рядовых инженеров, техников и рабочих.

Учебник, подготовленный кафедрой ГУУ «Экономика и управление в энергетике», обобщает теоретические знания по основным направлениям функционального управления электроэнергетикой на современном этапе ее развития и раскрывает методики решения стоящих перед энергокомпаниями проблем в области экономики и управления.

Учебник может использоваться в учебном процессе при подготовке специалистов, магистров и аспирантов по учебной программе «Экономика и управление в энергетике» направления 80 500 «Менеджмент» .

В результате изучения материала учебника студент должен:

знать

• • современное состояние техники и технологий энергетического производства;
• • принципы построения энергетических характеристик энергетического оборудования и современные подходы к распределению нагрузок между агрегатами станций;
• • состав, структуру, особенности проблем эффективного использования факторов энергетического производства;
• • теорию и методологию оценки экономической эффективности инвестиционных проектов;
• • основные модели рынка и возможности их использования в электроэнергетике;
• • характеристики механизмов функционирования рынков энергии и мощности и перспективы их развития;
• • взаимосвязи рынков энергии и мощности;
• • методы формирования основных элементов систем управления энергетических компаний;
• • принципы организации бизнес-планирования в энергокомпаниях;
• • цели, задачи и содержание всех разделов бизнес-планов энергокомпаний;

уметь

• • распределять нагрузки между агрегатами станций и рассчитывать основные технико-экономические показатели электростанции;
• • использовать экономический инструментарий для решения экономических задач и анализа результатов;
• • принимать управленческие решения в сфере инвестиционной деятельности;
• • выбирать оптимальные механизмы взаимодействия поставщиков и потребителей энергии и мощности;
• • проводить маркетинговые исследования для энергокомпаний;
• • определять, систематизировать и формулировать функции управления энергокомпаний;
• • разрабатывать основное содержание всех разделов бизнес-планов энергокомпаний;

владеть

• • освоенными навыками реинжиниринга бизнес-процессов в энергокомпаниях;
• • методикой разработки и оценки мероприятий по повышению эффективности производства энергокомпаний;
• • методологией формирования и анализа ключевых и оценочных показателей бизнес-планов энергокомпаний;
• • методами анализа систем и процессов управления энергокомпаний;
• • подходами к формированию стратегий поведения на рынке и тарифных меню для конечных потребителей.