Обоснование рациональных направлений развития генерирующих мощностей ЕЭС России на долгосрочную перспективу

Актуальность темы

исследования. Устойчивый рост экономики страны, сопровождающийся интенсивным увеличением электропотребления, задает масштабные требования к развертыванию инвестиционного процесса в электроэнергетике. Соответственно, возрастает важность эффективного управления развитием отрасли, учитывающего структурную реформу и переход к конкуренции. В новых условиях должна быть создана новая система регулярного прогнозирования электроэнергетики, обеспечивающая для субъектов рынка и инвесторов целеполагание в виде перспектив развития отрасли на периоды разной продолжительности вплоть до долгосрочной.

Объекты генерации, как наиболее капиталоемкие и инерционные, требуют большой заблаговременное&tradeпринятия инвестиционных решений. Поэтому в современной ситуации именно задачи обоснования рациональных направлений развития генерирующих мощностей являются особенно актуальными.

Объективная сложность этих задач дополнительно возрастает из-за высокой неопределенности темпов роста спроса и изменения его структуры, эффективности разных типов инвестиционных решений, сценариев реформирования рынка газа и других факторов. Это определяет актуальность разработки специальных подходов к формированию рациональных вариантов развития генерации с учетом их устойчивости к возникающим рискам.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационного исследования является научное обоснование стратегических решений по выбору рациональных направлений развития генерирующих мощностей по основным территориальным зонам ЕЭС России на период до 2020 года.

Достижение указанной цели предполагает решение следующих задач:

• проанализировать отечественный и зарубежный опыт современных отраслевых и межотраслевых исследований по прогнозированию электроэнергетики и уточнить постановку и этапность выполнения работ по обоснованию направлений развития генерирующих мощностей;

• определить требования к модельному инструментарию и информационному обеспечению задачи выбора рациональных направлений (вариантов) развития генерирующих мощностей в условиях высокой неопределенности;

• разработать технологию формирования рациональных вариантов и инструментарий для оптимизации перспективной структуры генерирующих мощностей с учетом территориально-производственных связей и межотраслевых связей с рынками топлива;

• проанализировать технологическое поле для инвестиционных решений в генерации, используемых при техническом перевооружении действующих и строительстве новых электростанций разного типа;

• исследовать и классифицировать основные факторы, влияющие на выбор перспективных направлений развития генерации, выявить наиболее значимые из них, оценить диапазоны их изменения на период до 2020 года;

• провести многовариантную оптимизацию структуры генерирующих мощностей и оценить ее чувствительность к ожидаемому варьированию основных факторов;

• сформировать рациональные варианты развития генерации для различных сценариев электропотребления на период до 2020 года и обеспечить увязку возможностей их реализации со смежными отраслями ТЭК;

• предложить методические подходы к сравнению альтернативных вариантов размещения конкретных электростанций с учетом индивидуальных технико-экономических показателей, территориальных и системных особенностей.

Предметом исследования являются варианты развития генерирующих мощностей ЕЭС России, отдельных ОЭС и территориальных узлов внутри ОЭС на период до 2020 года, методическое и модельное обеспечение работ по их обоснованию.

Объектом исследования являются действующие и новые общесистемные электростанции: АЭС, ГЭС-ГАЭС и КЭС мощностью свыше 300 МВт.

Методологической и теоретической основой исследования являются основные положения системного анализа и методические разработки по долгосрочному проектированию и планированию развития электроэнергетики, исследования по практическому применению методов экономико-математического моделирования, содержащиеся в работах JI.A. Мелентьева, Н. И. Воропая, A.A. Макарова, A.C. Некрасова, JI. Д. Хабачева, Е. А. Волковой, A.C. Макаровой и других специалистовметодическая база по экономической оценке инвестиционных решений в электроэнергетике, сформированная в работах В. П. Браилова, П. В. Горюнова, В. И. Денисова, А. Г. Захаринасовременная инвестиционная теория, представленная в работах В. П. Виленского, В. Н. Лившица, С. А. Смоляка, Е. Р. Орловой.

Информационной базой исследования являются:

• статистическая отчетность об исходном состоянии и технико-экономических показателях действующих электростанций всех типов, включая данные специализированных организаций (ОРГРЭС, ВТИ и др.) об экспертных сроках достижения турбинным оборудованием предельного срока эксплуатации, индивидуального ресурса (ЭПИР);

• отчетные балансы электроэнергии, мощности, потребления топлива на тепловых электростанциях по районным энергосистемам;

• прогнозные технико-экономические показатели ТЭС, АЭС и ГЭС, оснащенных новыми типами оборудования;

• материалы инвестиционной программы РАО «ЕЭС России», отдельных ОГК и ТГК;

• прогноз динамики и режимов электропотребления, потребности в установленной мощности электростанций, цен и ресурсов топлива для ТЭС на долгосрочную перспективу, выполненные ИНЭИ РАН совместно с ОАО «Энергосетьпроект» и другими организациями.

Наиболее существенные научные результаты, полученные автором:

1). Выявлена приоритетная роль работ по обоснованию направлений развития генерирующих мощностей на всех этапах прогнозирования развития электроэнергетики. На примере программы развития отрасли на 15 лет определены задачи формирования рациональной структуры и территориального размещения генерирующих мощностей, их взаимосвязь с остальными прогнозными задачами.

2). Определены требования к модельному обеспечению решения поставленных задач, обоснована необходимая и достаточная степень детализации представления производственной структуры электроэнергетики в технологическом и территориальном разрезе, а также детальность отображения внешних связей с топливными отраслями на перспективу до 2020 года.

3). Проведена адаптация разработанного в ИНЭИ РАН модельно-информационного комплекса EPOS с учетом этих требований, в том числе модифицирована динамическая модель оптимизации развития электроэнергетики в ТЭК, обеспечивающая увязку инвестиционных решений по техническому перевооружению и строительству электростанций с требованиями перспективных балансов мощности, энергии и топлива.

4). Проведен факторный анализ влияния макроэкономических характеристик и режимных ограничений, а также технико-экономических показателей электростанций на масштабы и технологическую структуру новых генерирующих мощностей. На основе многовариантных оптимизационных расчетов исследовано влияние ценовой политики топливных отраслей на конкурентоспособность газовой, угольной и атомной генерации и оценены изменения в структуре мощностей при варьировании условий топливоснабжения отрасли (по ценам или ресурсам).

5). Сформированы рациональные варианты развития генерирующих мощностей ЕЭС России, отвечающие различным прогнозам роста потребности в электроэнергии, оценены интегральные показатели их реализации (потребность в топливе, капиталовложения).

6). С использованием динамической оптимизационной модели определены балансовые требования к размещению генерирующих мощностей разного типа по территориальным узлам ЕЭС России, предложена и апробирована методика сравнительной оценки альтернативных вариантов размещения общесистемных электростанций.

Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, определяется использованием теоретической и методологической базы по прогнозированию развития электроэнергетики и проектированию энергосистем, накопленного отечественного и зарубежного опыта системных исследований и экономико-математического моделирования электроэнергетики и ТЭК, применением методов факторного анализа, риск-анализа, анализа чувствительности решений.

Научная новизна исследования состоит в разработке комплексного методического подхода и модельного инструментария для обоснования отраслевых, региональных и корпоративных инвестиционных программ по развитию генерирующих мощностей с учетом мощных межотраслевых связей с топливными отраслями в условиях высокой неопределенности внешней среды.

Значение полученных результатов для теории и практики. В теоретическом аспекте результаты диссертационной работы вносят заметный вклад в развитие системных исследований сложных производственно-экономических систем в электроэнергетике, обеспечивают их актуализацию для современных технологических, экономических и экологических вызовов. Практическое значение предложенных методических подходов, моделей и содержательных результатов определяется возможностью их применения при формировании новой системы регулярного прогнозирования в электроэнергетике как составной части системы управления развитием отрасли, а также при подготовке и обосновании инвестиционных решений.

Сведения о реализации и целесообразности практического использования результатов. Результаты диссертационной работы были использованы при разработке «Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики до 2020 года», выполненной по заданию Минпромэнерго РФ в 2006;2007 гг.

Результаты диссертации могут быть использованы в работе государственных органов, ответственных за планирование и контроль реализации инвестиционных программ в электроэнергетике, при формировании федеральных и региональных целевых программ и при разработке государственной инвестиционной политики в отрасли (в частности, при обосновании объемов и направления применения механизма гарантирования инвестиций).

Полученные результаты являются крайне востребованными бизнес-сообществом для использования при разработке корпоративных программ развития генерирующих компаний, обосновании бизнес-планов инвестиционных проектов, оценке стратегических перспектив инвестирования в электроэнергетику.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты работы докладывались и получили положительную оценку на научных конференциях: Всероссийской конференции «Энергетика России в XXI веке: Развитие, Функционирование, Управление» (Иркутск, ИСЭМ СО РАН, 12−15 сентября 2005 г.), Международной конференции «Моделирование-2006 (Simulation-2006)» (Украина, Киев, 16−18 мая 2006 г.), 21-й Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов «Реформы в России и проблемы управления — 2006» (Москва, ГУУ, 1−3 марта 2006 г.), 5-й Международной научно-практической конференции «Функционирование и развитие рынков электроэнергии и газа» (Украина, Партенит, 1−6 июня 2007 г.).

Публикации. По теме диссертационного исследования автором опубликовано 9 статей и тезисов докладов, общим объемом 4 п.л., в том числе лично автору принадлежит 1,6 п.л.

Структура и содержание диссертации. В содержании представляемой работы выделено: введение, три главы, заключение, список использованной литературы и приложения. Работа содержит 163 страницы основного машино.

Заключение

.

В работе получены следующие основные результаты:

1. Показано, что в современных условиях развертывания инвестиционного процесса и хозяйственного реформирования отрасли, обоснование направлений развития генерирующих мощностей является центральной составляющей для каждого из этапов прогнозирования в электроэнергетике. Предложен методический подход к решению этой задачи, обеспечивающий взаимосогласованный выбор рациональных вариантов структуры генерирующих мощностей по ОЭС и территориального размещения конкретных электростанций внутри ОЭС.

2. Обосновано применение комплексного методического подхода к формированию рациональных вариантов развития отрасли с использованием имитационных и оптимизационных расчетных средств, обеспечивающего компромисс между экономически оптимальными инвестиционными решениями и внеэкономическими ограничениями по технологическим, экологическим и прочим возможностям развития генерирующих мощностей.

3. Проведена адаптация модельно-информационного комплекса EPOS к решению поставленных задач выбора структуры и размещения электростанций в динамической постановке и с учетом внешних связей с топливными отраслями, позволяющих оценивать последействие инвестиционных решений, принимаемых при различных сценариях ценообразования на рынках топлива.

4. Выполнен качественный и количественный анализ факторов, влияющих на масштабы и структуру генерирующих мощностей в ЕЭС России на период до 2020 года с учетом сравнительной эффективности разных типов электростанций в региональном разрезе и при их использовании в различных зонах графика нагрузкивыявлены наиболее значимые факторы.

5. Предложена технология построения рациональных вариантов структуры генерирующих мощностей в условиях неопределенности на базе многовариантной оптимизации и формирования устойчивого «ядра» инвестиционных решений, инвариантного к изменению комбинаций влияющих факторов. В ходе апробации данной технологии сформированы рациональные варианты развития генерации в ЕЭС России на период до 2020 г. для двух существенно различающихся уровней электропотребления и их территориального распределения.

6. Предложены и апробированы методические подходы к выбору вариантов размещения конкретных электростанций, учитывающие влияние площадочных условий на уровень капитальных затрат, а также вклад системных эффектов, включая затраты на выдачу мощности и усиление межсистемных связей, а также затраты на топливо при изменении режимов использования генерирующих мощностей в энергосистемах.