Методы исследования и прогнозирования энергопотребления на региональном уровне

Актуальность темы

исследования. Все существующие методы прогнозирования спроса на энергоносители базируются на анализе и использовании наблюдаемых тенденций и выявленных закономерностей во взаимосвязях энергопотребления с развитием экономики, ее структурой, научно-техническим прогрессом, стоимостью энергии и другими факторами. Большой вклад в изучение этих тенденций и закономерностей внесли как отечественные ученые JI.A. Мелентьев, А. А. Макаров, Ю. Д. Кононов, Л. Д. Криворуцкий, Е. А. Медведева так и зарубежные L. Scipper, S. Meyers, R. Howarth и др. Эти связи могут быть описаны в виде уравнений регрессии или системы таких уравнений и используются для ориентировочных прогнозных оценок. Такой эконометрический подход является основным в странах с развитой рыночной экономикой. В России в основном применяются те или иные разновидности метода прямого счета. Суть его состоит в выявлении наиболее энергоемких отраслей, видов продукции и услуг и оценки вероятной динамики соответствующих коэффициентов энергоемкости. В развитие этого подхода и в исследование тенденций энергоемкости отдельных отраслей и процессов существенный вклад внесли: А. Г. Вигдорчик, Ю. М. Коган, А. С. Некрасов, О. А. Некрасова, B.C. Степанов, Т. Б. Степанова, В. П. Чупятов, Е. О. Штейнгауз и др.

Сочетание метода прямого счета с эконометрическим подходом является одним из направлений развития методов прогнозирования энергопотребления. Такой метод используется, в частности, в известной французской модели MEDEE [1].

Другое перспективное направление — прямое или косвенное использование моделей межотраслевого баланса. Такого рода ориентированная на прогноз энергопотребления 110-продуктовая межотраслевая модель использовалась еще в начале 80-х годов в США. Ее особенность — разбиение энергопотребления на две составляющие: энергоносители (обогащенный уголь, нефтепродукты, бытовой и искусственный газ, электроэнергия) и формы их конечного использования (силовые процессы, отопление, кондиционирование и т. д.). Энергопотребляющие процессы связаны с производством всех включенных в модель видов продукции и услуг.

Важное достоинство этих моделей — возможность учета и анализа не только прямых, но и косвенных энергетических связей. Совокупное проявление этих связей характеризуется коэффициентами полных затрат отдельных энергоносителей. Они показывают дополнительную потребность в энергии по всей цепочке производственных связей при увеличении конечного потребления той или иной продукции на единицу. На основе получения и использования таких коэффициентов основан известный метод интегрированных затрат энергии на компоненты конечного, непроизводственного потребления, разработанный в СЭИ СО РАН Е. А. Медведевой [2].

Рассмотренные методы не достаточно учитывают сложные и меняющиеся взаимосвязи между объемами энергопотребления, условиями и уровнем развития экономики и ТЭК. В частности, они не позволяют в полной мере учесть следующие цепочки прямых и обратных связей:

• энергопотребление-> развитие ТЭК-> развитие сопряженных с ТЭК отраслей-> энергопотребление;

• энергопотребление -> развитие ТЭК -> стоимость энергоносителей -> энергопотребление;

• энергопотребление -> развитие ТЭК -> баланс инвестиционных ресурсов-> развитие отраслей народного хозяйства-> энергопотребление;

• энергопотребление -> развитие ТЭК -> экспорт энергоресурсов-> импорт товаров-> развитие отраслей производственной сферы-> энергопотребление.

Важность учета этих взаимосвязей стимулирует включение отдельных моделей энергопотребления в систему экономико-математических моделей.

В европейских странах получила распространение система моделей, состоящая из макроэкономической модели SLT, модели энергопотребления MEDEE и модель ТЭК EFOM [3]. Последняя оптимизирует не только производственную структуру ТЭК, но и выбирает способы энергосбережения и использования энергоносителей. В США при разработке долгосрочной энергетической политики спрос на энергию определяется и корректируется при совместном решении системы моделей NEMS (National Energy Modeling System) [4]. Она оценивает возможные последствия для энергетики, экономики, окружающей среды и безопасности страны альтернативных вариантов энергетической политики и различных ситуаций на энергетических рынках. Энергопотребление представлено моделями промышленности, транспорта, населения и сферы услуг каждая из которых представляет собой подробное описание процессов конечного потребления энергии с возможными перспективными техническими изменениями для девяти регионов США.

В последнее время при прогнозировании энергопотребления особенно важно и сложно учитывать растущую роль ценового фактора.

Следует отметить, что конкретные методы прогнозирования спроса на энергоносители зависят от целей и объекта исследований. До настоящего времени особенностям прогнозирования энергопотребления на уровне отдельных регионов уделялось недостаточно внимания.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы является развитие метода и разработка методического инструментария для прогнозных оценок возможного спроса на энергоносители по регионам России на среднесрочную (10−15 лет) и долгосрочную (20−30 лет) перспективу, предназначенные для использования при оптимизации ТЭК страны и разработке энергетической стратегии крупных регионов.

В рамках поставленной цели выделяются следующие задачи:

В области методологии:

1. Сформулировать принципы и предложить общую схему прогнозирования регионального энергопотребления;

2. Разработать методы и модели для прогноза потребности в энергоресурсах регионов России на среднесрочную и долгосрочную перспективу;

3. Проанализировать факторы, влияющие на региональное энергопотребление, в том числе в непроизводственной сфере;

4. Определить тенденции в энергопотреблении непроизводственной сферы.

В области практического применения:

1. Определить возможное перспективное энергопотребление Сибири;

2. Оценить динамику душевого энергопотребления в непроизводственной сфере в России и таких крупных регионах как Западная и Восточная Сибирь.

Результаты исследования, выносимые на защиту:

• Принципы, схемы и методический инструментарий для среднесрочного и долгосрочного прогнозирования спроса на энергоресурсы по регионам страны;

• Методический подход к оценке возможного влияния на потребности в энергоносителях изменения их стоимости;

• Анализ влияния различных факторов на динамику энергопотребления в непроизводственной сфере и модель для его прогнозирования;

• Количественный анализ возможной динамики энергоемкости и душевого энергопотребления в России и Сибири на фоне глобальных тенденций.

Научная новизна результатов исследования заключается в следующем:

• Разработан двухэтапный метод долгосрочного прогнозирования потребностей в энергоносителях в регионах, предназначенный для обеспечения исходной информацией оптимизационной модели ТЭК страны.

Его особенность состоит в учете общероссийских тенденций и региональных особенностей;

• Предложена система моделей для среднесрочного прогнозирования регионального энергопотребления основанная на взаимоувязке экономической модели, моделей энергопотребления производственной и непроизводственной сферы и системы моделей для оценки влияния стоимости энергоносителей на энергопотребление;

• В дополнение к известным подходам к учету ценового фактора предложен оригинальный метод и система моделей для оценки возможного снижения потребления топлива и энергии в регионе из-за банкротства некоторых энергоемких предприятий при значительном удорожании энергоносителей;

• Особенностью методического подхода к прогнозированию энергопотребления в непроизводственной сфере учет климатических характеристик региона, уровня и стиля жизни населения. Полученные значения подвергаются анализу. В частности сравнению душевого энергопотребления на отопление и горячее водоснабжение с минимальным, рассчитанным на основе построения идеализированного аналога.

• Динамика энергоемкости и душевого потребления рассматривается как функция роста ВВП на душу населения и учитывает климатические, территориальные и производственные особенности страны и регионов.

Практическое применение. Предлагаемый метод и инструмент применялся для прогноза энергопотребления Сибири и Дальнего Востока при разработке Энергетических программ этих регионов. А также для оценки влияния изменения тарифов на электроэнергию на социально-экономическое положение республики Саха (Якутия), Иркутской и Тюменской областей.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 19 работ. Основные результаты исследований докладывались: на Всероссийской конференции «Энергетика России в 21 веке: проблемы и научные основы устойчивого и безопасного развития» Иркутск, 14−17 сентября 2000 г. (в соавторстве) — «International Energy Workshop» International Institute for Applied System Analysis, Laxenburg, Austria, 19−21 June 2001 (в соавторстве) — всероссийском семинаре «Экономические проблемы энергетического комплекса», Москва, 26 июня 2001 г. (в соавторстве) — на Мелентьевских чтениях, Звенигород, 8−9 декабря 2003 г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы.

4.3. Выводы по главе 4.

1. Принятые сценарии развития экономики предполагают, что экономика и социальная сфера Сибири будет развиваться опережающими темпами. В Западной Сибири они будут ежегодно примерно на 0,1, а в Восточной Сибири на 0,5 процентных пункта выше, чем в среднем по России.

2. Расчеты показывают, что ускоренное развитие экономики Сибири по стратегическому сценарию требует в 2020 г.: электроэнергии на 24%, теплоэнергии на 16%, котельно-печного топлива (на технологические и бытовые нужды) на 8%, моторного топлива на 18%, а в целом первичных энергоресурсов на 18% больше, чем по инерционному сценарию.

3. Тенденции изменения энергоемкости ВРП (ВВП) Сибири соответствуют прогнозируемым по стране и отражают региональные особенности: энергоемкость ВРП Восточной Сибири выше среднероссийской из-за наличия на ее территории энергоемких производств (особенно электроемкой алюминиевой промышленности) и суровых климатических условий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Анализ взаимосвязи энергопотребления и развития экономики разных стран показывает, что тенденции изменения энергопотребления в России, с учетом присущих ей особенностей, соответствуют общемировым. Эти особенности обусловлены резкой дифференциацией регионов страны по экономическим, социальным и природно-географическим условиям.

До настоящего времени особенностям прогнозирования энергопотребления на уровне отдельных регионов уделялось недостаточно внимания, а основными методами прогноза являлись те или иные разновидности прямого счета.

Изменение экономической ситуации в стране вызывает необходимость учета сложных и меняющихся взаимосвязей между объемами энергопотребления, условиями и уровнем развития экономики и ТЭК, взаимосвязанного развития страны и регионов. Важность учета этих взаимосвязей стимулирует включение отдельных моделей энергопотребления в систему экономико-математических моделей. При этом особенно важно и сложно учитывать растущую роль ценового фактора.

В работе предложены принципы, схемы и методический инструментарий для долгосрочного и среднесрочного прогнозирования спроса на энергоносители по регионам страны, отвечающие изменившимся экономическим условиям в России: разработанный двухэтапный метод долгосрочного прогнозирования потребности в энергоносителях учитывает общероссийские тенденции и региональные особенностисистема моделей для среднесрочного прогнозирования региональной потребности в энергоресурсах основана на взаимоувязке экономической модели с моделями энергопотребления производственной и непроизводственной сферыв дополнение к известным подходам по учету ценового фактора (коэффициенты эластичности, кривые удельных затрат на энергосбережение и т. д.) предложен оригинальный метод и система моделей для оценки возможного снижения потребления топлива и энергии в регионе из-за банкротства некоторых энергоемких предприятий при значительном удорожании энергоносителей.

Исследования, проводимые для Иркутской области, показали, что при увеличении тарифов на электроэнергию до уровня среднесибирских, то есть в 2 раза сделает нерентабельным алюминиевые заводы, которые потребляют более 40% всей электроэнергии.

Анализ влияния различных факторов на динамику энергопотребления в непроизводственной сфере позволил разработать модель для его прогнозирования, основанную на нормативном методе, особенностью является учет климатических факторов региона, уровня и стиля жизни населения. При этом полученные результаты подвергаются анализу: динамика душевой потребности соотносится с объективно существующими тенденциями, а душевое энергопотребления на отопление и горячее водоснабжение сравнивается с минимальным, рассчитанным на основе построения идеализированного аналога, расчеты показали, что эффективность процессов не превышает 30%.

Количественная оценка энергоемкости экономики душевого энергопотребления в непроизводственной сфере в России и Сибири отражает существующие глобальных тенденций (они рассматриваются как функция роста ВВП на душу населения) и учитывают климатические, территориальные и производственные особенности страны и регионов. Энергоемкость ВРП Восточной Сибири выше среднероссийской из-за наличия на ее территории энергоемких производств (особенно электроемкой алюминиевой промышленности) и суровых климатических условий.

Предложенный подход к прогнозированию региональной потребности предназначен для использования при оптимизации ТЭК страны и разработке энергетической стратегии крупных регионов.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Коммунально-бытовая сфера //Медведева Е. А. Технологические уклады и энергопотребление. — Иркутск: СЭИ СО РАН, 1994. — С. 117−137.

2. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д., Ткаченко В. З., Медведева Е. А. Методы и модели для оценки спроса на энергию в регионе //Региональные энергетические программы: методические основы и опыт разработки. /Под редакцией Б. Г. Санеева. — Новосибирск: «Наука». Сибирская издательская фирма РАН, 1995. — С. 28−36.

3. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д., Ткаченко В. З. Методические подходы к оценке возможных последствий удорожания энергоносителей для экономики и социальной сферы //В кн. Системные исследования в энергетике в новых социально-экономических условиях. Новосибирск: Наука, 1995.-С. 34−46.

4. Гальперова Е. В., Петров Н. А., Ткаченко Г. Е. и др. Влияние изменения тарифов на электроэнергию на экономику республики Саха (Якутия) //Проблемы прогнозирования. — 1998. — № 5. — С. 74 — 79.

5. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д., Ткаченко Г. Е. Стратегия экономического роста и энергопотребление // Энергетика. — 1999. — № 2. — С. 15−22.

6. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д., Мазурова О. В., Посекалин В. В. Энергоемкость экономики и цены на энергоносители: глобальные тенденции. — Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 1999. — 67 с. — Препринт.

7. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д., Ткаченко Г. Е. Стратегический прогноз энергопотребления. //В кн. Топливно-энергетический комплекс России: Современное состояние и взгляд в будущее /Г.В. Агафонов, Е. Д. Волкова, Н. И. Воропай и др. — Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1999.-С. 38−46.

8. Гальперова E.B., Кононов Ю. Д., Мазурова О. В., Посекалнн В. В. Динамика энергоемкости экономики России на фоне глобальных тенденций. — Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2000. — 46 с. — Препринт.

9. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д., Куклина А. Ю. Методические подходы к оценке возможных народнохозяйственных последствий изменения цен на энергоносители. — Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2000. — 35 с. — Препринт.

10. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д., Мазурова О. В. Аналииз тенденций энергопотребления. // В кн. Системные исследования проблем энергетики IJI.C. Беляев, Б. Г. Санеев, С. П. Филиппов и др.- Под. ред. Н. И. Воропая. -Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000. С. 351−362.

11. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д. Прямое и косвенное влияние изменения стоимости электроэнергии на экономику и социальную сферу региона. //Материалы IV региональной научно-практической конференции «Интеллектуальные и материальные ресурсы Сибири» (серия «Экономика») ИПО ИГЭА, 2001. — С. 390−396.

12. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д. Влияние на экономику региона изменения тарифа на электроэнергию //Энергетик. — 2001. — № 6. — С. 3−5.

13. Гальперова Е. В.,.Кононов Ю. Д. Изменение тарифов на электроэнергию: оценка возможных последствий для экономики региона //Регион: экономика и социология. — 2001. — № 2. — С.28−38.

14. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д., Мазурова О. В., Посекалин В. В. Динамика энергоемкости и душевого энергопотребления в России на фоне глобальных тенденций. //Энергетика России в XXI веке: проблемы и научные основы устойчивого и безопасного развития //Сборник докладов Всероссийской конференции 14−17 сентября 2000 г., Иркутск, Россия. — Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2001.-С. 40−48.

15. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д., Гальперова Е. В., Мазурова О. В., Посекалин В. В. Динамика энергоемкости и душевого энергопотребления в России на фоне глобальных тенденций. //Теплоэнергетика. — 2002. — № 1. — С. 9−14.

16. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д., Мазурова О. В., Посекалин В. В. Динамика энергоемкости и душевого энергопотребления в России на фоне глобальных тенденций //Открытый семинар «Экономические проблемы энергетического комплекса» 26 июня 2001 г., ИНПТ. Москва., 33 с.

17. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д., Мазурова О. В., Посекалин В. В. Динамика энергоемкости и душевого энергопотребления в России на фоне глобальных тенденций. // Вестник ФЭК России — 2002 .- сб. № 3. № 7−8. -С. 130−144.

18. Гальперова Е. В., Кононов Ю. Д., Мазурова О. В., Посекалин В. В. Динамика энергопотребления в России на фоне глобальных тенденций. // ТЭК — 2002. — № 4. — С. 45−50.

19. Гальперова Е. В. Особенности прогнозирования энергопотребления на региональном уровне // Изв. РАН. Энергетика. — 2004. — № 3. (в печати).