"Дорожная карта" и текущая повестка дня энергосбережения

В. В. Литвак, профессор, доктор техн. наук, litvak2002@mail.ru

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Дорожная карта – условное название совокупности объективно необходимых действий и шагов, последовательности преодоления препятствий и рубежей, ведущих к достижению поставленной цели. Применительно к энергосбережению и повышению энергетической эффективности в каком-либо регионе, муниципальном образовании, на предприятии или в жилом доме дорожная карта – это последовательность целенаправленных действий в организационно-правовой, производственно-технической, финансово-экономической, научной и гуманитарной сферах, обеспечивающих снижение потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), замену дорогих и дефицитных ресурсов на доступные и повышение эффективности их использования.

Энергетическая стратегия России на период до 2030 г. [1] содержит сводный план ("дорожную карту") мероприятий государственной энергетической политики, обеспечивающих реализацию стратегии.

Энергоёмкость валового внутреннего продукта в Российской Федерации, энергоёмкость систем жизнеобеспечения населения сегодня столь велики, что "без модернизации экономики на энергоэффективной основе у России нет перспектив" [2].

Причины высокой энергоёмкости российской экономики, на наш взгляд, следующие:

•суровые климатические условия территории страны – Россия расположена в пределах арктического, субарктического и умеренного географических поясов, климат характеризуется как континентальный, степень континентальности увеличивается по мере движения с Запада на Восток; две трети территории относятся к зоне Севера, 60 % территории страны – в зоне многолетней мерзлоты [3];

•большие расстояния, 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 граммов у.т./т·км, железнодорожном – 3–5, трубопроводном – 12–15, автомобильном –140–160, авиационном – 850–1000 гут/т·км;

•высокая доля 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 кВтч/кв. м в год и термические сопротивления ограждающих конструкций менее 2,0 кв. м·К/Вт;

•слабая и недостаточная нормативно-правовая база энергосбережения и энергоэффективности;

•исторически сложившийся менталитет российских граждан, пренебрежительное отношение к экономии и бережливости;

•недостаточность (слабость) профессиональной подготовки специалистов в области энергосбережения и эффективного использования энергетических ресурсов.

В этом перечне причин высокой энергоёмкости российской экономики объективными непреодолимыми обстоятельствами являются только суровый климат и дальние расстояния. Все остальные – субъективные, и их влияние может быть существенно снижено за счёт целенаправленной деятельности и последовательного движения по ориентирам путеводителя, "дорожной карты". Какова доля объективных и субъективны причин высокой энергоёмкости – предстоит разобраться, но базовые принципы дорожной карты должны быть направлены преимущественно на преодоление названных причин высокой энергоёмкости. Эти дорожной для каждого субъекта Российской Федерации (региона) могут быть представлены в виде следующих восьми ступеней-рубежей:

•опубликование декларации (заявления) о политике энергосбережения и повышения энергетической эффективности экономики региона;

•обнародование объективного и достоверного анализа состояния энергоёмкости экономики в разрезах топливно-энергетических ресурсов и отраслевых комплексов;

•формирование условий для полного приборного учёта всех энергоресурсов;

•создание стандарта требований к потребителю ТЭР и формирование нормативно-правовой базы энергосбережения;

•анализ топливно-энергетического баланса объекта, формируемого на базе материалов государственного статистического наблюдения;

•формирование общественного мнения и утверждение энергосберегающего образа жизни населения;

•оценка потенциала энергосбережения по энергоресурсам, отраслевым комплексам и временным ориентирам;

•создание целевой Программы повышения энергетической эффективности экономики региона на длительный период.

Аналитически метод дорожной карты представляется как задача оптимизации целевой функции с ограничениями. Целью оптимизации следует считать получение максимального энергетического эффекта – максимальной экономии энергетических ресурсов:

     ,                                                                   (1)

где  – энергоресурс (электроэнергия, тепло, газ, уголь, нефтепродукты и др.).

Суммирование разных энергоресурсов осуществляется с использованием коэффициентов калорийности k_i с переходом к условному топливу или нефтяному эквиваленту [5]:

.                                                           (2)

Применительно к структуре управления регионом эффект необходимо определять по каждому отраслевому комплексу m (промышленность, строительство, транспорт, сельское хозяйство, жилищно-коммунальное хозяйство, сфера услуг, население):

   .                                               (3)

На каждом j рубеже (этапе) "дорожной карты" эффекты могут существенно различаться, поэтому необходимо суммировать и по рубежам:

.                                               (4)

Сам по себе энергетический эффект в тоннах условного топлива (тут) или киловатт-часах мало показателен. Поэтому его целесообразно либо перевести в относительные единицы:

,                                                           (5)

где  – суммарное потребление энергоресурсов в регионе, тут; либо представить в виде денежного эквивалента, полагая известной цену (тариф) каждого энергоресурса :

                                                         (6)

Осуществление мероприятий энергосбережения требует определённых затрат З_imj. Тогда целевую функцию можно представить в виде:

          (7)

Таким образом, экономические эффекты могут быть определены по каждому энергоресурсу i, каждому отраслевому комплексу m и каждому рубежу j "дорожной карты".

В качестве ограничений при оптимизации должны быть приняты балансы по энергоресурсам и денежным потокам:

Σ (W_п – W_и – W_imj )=0 ,                                                               (8)

Σ (З_п– З_imj )=0 ,                                                                           (9)

где W_п – запланированный объём потребляемых ТЭР (без учёта энергосбережения); W_и – объём использованных ТЭР;  – натуральный объём сэкономленных энергоресурсов; З_п – запланированный объём денежных средств для осуществления энергосбережения.

Задача сводится к алгоритму Лагранжа поиска условного экстремума (максимума) функции:

•составить функцию Лагранжа;

•получить выражение для частных производных функции Лагранжа и приравнять их к нулю;

•решить систему уравнений относительно неизвестных .

Это и есть 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, на каждом этапе необходимо ответить на вопрос: что нужно делать "здесь" и "сейчас"?

На этот вопрос даёт ответ подход, называемый "повестка дня энергосбережения". Такой подход позволяет выявить наиболее актуальные проблемы в данный момент времени, периодически оценивать сделанное и корректировать направление движения. Таким образом, повестка дня – это выбранный перечень очередных мероприятий в русле "дорожной карты", взаимоувязывающей направления работы, финансирование, поставки материалов и привлечение трудовых ресурсов, включая подготовку кадров.

Выводы

1. Методология дорожной карты позволяет разработать базовые принципы (рубежи) и найти математически оптимальный порядок осуществления мероприятий по повышению энергетической эффективности.

2. Не всегда удаётся 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 увязать направления работы, финансирование, поставки материалов и привлечение трудовых ресурсов для эффективного энергосбережения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года, утверждённая распоряжением Правительства РФ от 13 ноября 2009 г. № 1715-Р // Экономика и финансы электроэнергетики. 2010. № 2, 3, 4.

2. Башмаков И. Высокий уровень энергоёмкости отечественной промышленности ставит под угрозу энергетическую безопасность России // Энергорынок. 2009. № 11(71).

3. Сидоров И. К. Социально-экономическая география и регионалистика России. М: ИНФРА-М, 2002. 400 с.

4. Литвак В. В. Основы регионального энергосбережения (научно-технические и производственные аспекты). 2-е изд., испр. Томск: Изд-во НТЛ, 2007. 288 с.

5. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях / О. Л. Данилов и др. Под ред. А. В. Клименко. М.: Издательский дом МЭИ, 2010. 424 с.