Управление замещением традиционной углеводородной энергетики эколого-ориентированной биоэнергетикой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 08.00.05, кандидат экономических наук Астафуров, Артур Олегович

• Астафуров, Артур Олегович
• кандидат экономических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат экономических наук Астафуров, Артур Олегович

Глава 1. Анализ достижений и проблем мировой биоэнергетики в решении задач ресурсосбережения, энергетической и ■экологической безопасности.

1.1. Предпосылки развития мировой и отечественной биоэнергетики и ее роль в решении глобальных энергетических и экологических проблем. Развитие идеи биоэкономики в топливной промышленности и энергетике.

1.2. Энергетический потенциал мировой и отечественной биоэнергетики и способы преобразования энергии биомассы

1.3. Характеристика мирового и отечественного рынка биоэнепгетики .*.

1.4. Перспективные задачи эколого-ориентированной биоэнергетики в сфере замещения традиционных углеводородных энергоносителей.

Глава 2. Формирование методологии управления технологическим развитием биоэнергетики на основе эколого-энергетических и социально-экономических показателей.

2.1. Анализ мирового опыта развития перспективных технологий биоэнергетики в интересах ресурсосбережения, экологической и энергетической безопасности.

2.2. Разработка методики комплексной оценки биоэнергетических технологий на основе экологоэнергетических и социально-экономических показателей.

2.3. Эколого-энергетическое обоснование целесообразности развития перспективных технологий преобразования энергии биомассы в России.

2.4. Информационное и институциональное обеспечение управления развитием отечественной биоэнергетики с целью замещения традиционных углеводородных энергоносителей.

Выводы.

Глава 3. Апробация методического инструментария планирования технологического развития биоэнергетики в интересах ресурсосбережения, энергетической и экологической безопасности.

3.1. Анализ потенциала и перспектив использования древесной биомассы в России для производства твердого топлива и

3.2. Формирование модели развития технологий производства тепла из древесного топлива в РФ.

3.3. Оценка эколого-энергетической и социально-экономической эффективности замещения традиционного углеводородного топлива древесной щепой в российской теплоэнергетике.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление замещением традиционной углеводородной энергетики эколого-ориентированной биоэнергетикой»

Одной из важнейших задач современного мира и мировой экономики, в частности, является предотвращение глобального эколого-энергетического кризиса, связанного с ростом энергопотребления, исчерпанием традиционных энергоресурсов и повышением их стоимости, опасностью возникновения техногенных катастроф и загрязнением окружающей среды. Растущие потребности в энергии удовлетворяются в настоящий момент в основном за счет увеличения использования ископаемого углеводородного топлива, что увеличивает давление на экологию со стороны энергетики. Особая роль в решении обозначенной задачи обеспечения эколого-энергетической безопасности и ресурсосбережения принадлежит нетрадиционной возобновляемой энергетике, одно из центральных мест в которой занимает биоэнергетика, основанная на преобразовании энергии биомассы и отходов ее переработки. Развитие технологий производства моторного топлива, тепловой и электрической энергии из ресурсов биогенного происхождения позволяет решать проблемы энергоснабжения, энерго- и ресурсосбережения, утилизации производственных и бытовых отходов, снижения выбросов вредных веществ, обеспечения качественным продовольствием, получения образования, медицинской помощи, увеличения продолжительности и качества жизни. Использование биоэнергетических технологий сопровождается сохранением угля, нефти и природного газа для будущих поколений, снижением риска возникновения техногенных катастроф, созданием новых рабочих мест, децентрализацией производства энергии, развитием промышленности, малого и среднего бизнеса, реализацией имеющегося научно-технического потенциала и т.д.

В последние годы в мире наблюдается стремительное развитие технологий, использующих биоресурсы для производства топлива и энергии.

Однако не все реализуемые биоэнергетические проекты, направленные на замещение традиционных энергоносителей, оказываются успешными с коммерческой точки зрения, что связано, в первую очередь, с отсутствием универсального методического и информационного обеспечения выработки и принятия эффективных управленческих решений по выбору технологий биоэнергетики, в наибольшей степени удовлетворяющих требованиям экологической и энергетической безопасности, разработанным с учетом региональных аспектов мировой экономики.

Степень разработанности проблемы. Проблемы, связанные с выбором критериев комплексной оценки возможностей биоэнергетических технологий в решении энергетических, экологических и социально-экономических проблем, не получили достаточного отражения в научной литературе в настоящее время. Вместе с тем вопросы повышения энергетической эффективности и экологической безопасности технологий преобразования энергии биомассы рассматриваются в контексте ряда научных направлений (экономика природопользования, экономика энергоресурсов, мировая экономика, энергосбережение, экономическая география, безопасность производственной деятельности, энергетическая безопасность, региональная экономика, экологический менеджмент и др.).

Теоретико-методологической основой диссертационного исследования послужили научные фундаментальные труды российских и зарубежных учёных и специалистов в области энергетики, экономики природопользования, мировой экономики, управления народным хозяйством и охраной окружающей среды. Анализ научной литературы по проблемам диссертации показал, что особенности развития биоэнергетической отрасли мировой экономики находят своё отражение в трудах многих известных учёных, среди которых можно отметить работы Безруких П.П., Ола Дж., Гепперта А., Пракаша С., Ракитовой

O.e., Мясоедовой В.В., Стребкова Д.С., Баскова В.Н. Вопросы экономики природопользования изучаются в работах Бобылева С.Н., Новоселова А.Л., Гирусова Э.В., Чепурных Н.В., Лукьянчикова H.H., Потравного И.М., Ходжаева А.Ш. Следует выделить исследования Вишнякова Я.Д., Жизнина С.З., Кокошина A.A., Грацианского Е.В., направленные на изучение проблем эколого-энергетической безопасности производственной деятельности.

Несмотря на актуальность вопроса о критериях оценки технологий производства топлива и энергии из биомассы для планирования инновационного эколого-ориентированного развития биоэнергетики с целью последовательного замещения традиционной углеводородной энергетики, научно обоснованной методологии отбора биоэнергетических технологий к настоящему моменту не сформировано. Поэтому возможности указанных технологий в решении эколого-энергетических и социально-экономических проблем различных регионов мира нуждаются в дальнейшем исследовании. Требуют изучения особенности функционирования биоэнергетической отрасли экономики в России и определить наиболее перспективные направления ее развития для разработки методологии планирования мероприятий по замещению традиционных энергоносителей биотопливом отечественного производства.

Цель диссертационной работы заключается в формировании научно-обоснованной методологии управления замещением традиционной углеводородной энергетики биоэнергетикой на основе отбора технологий преобразования энергии биомассы с учетом требований эколого-энергетической безопасности и апробация разработанного методического инструментария в сфере российской теплоэнергетики.

В соотвествии с данной целью были определены основные задачи диссертационного исследования: 1) исследование достижений и проблем мировой биоэнергетики в решении задач ресурсосбережения, энергетической и экологической безопасности; 2) определение критериев комплексной оценки возможностей биоэнергетических технологий в решении энергетических, экологических и социально-экономических проблем в различных регионах мира; 3) разработка методики комплексной оценки технологий преобразования энергии биомассы на основе эколого-энергетических и социально-экономических показателей и рекомендаций по ее использованию при формировании планов развития биоэнергетики на международном, национальном и региональном уровнях с целью замещения традиционной углеводородной энергетики; 4) определение перспективных направлений развития биоэнергетической компоненты обеспечения экологической и энергетической безопасности в России; 5) разработка модели управления технологическим развитием биоэнергетики в интересах ресурсосбережения, энергетической и экологической безопасности; 6) проведение анализа особенностей замещения традиционных энергоносителей древесной биомассой в российской теплоэнергетике и определение наиболее перспективных для указанных мероприятий видов древесного биотоплива; 7) разработка модели развития технологий производства тепла из перспективных видов древесного топлива в России и оценка его эффективности в одном из субъектов РФ.

Объектом исследования в работе выступает ресурсный, технологический и экономический потенциал современной биоэнергетики с учетом региональных аспектов мировой экономики, а также электростанции, теплоэлектроцентрали и котельные, использующие биотопливо для выработки тепловой и электрической энергии.

Предметом исследования является совокупность критериев оценки биоэнергетических технологий и методов принятия решений по управлению замещением традиционных углеводородных энергоносителей биотопливом с учетом требований энергетической и экологической безопасности.

Методология и методика исследования основаны на применении методов многофакторного экономического анализа, системного анализа, а также принципа Парето для отбора ключевых системных ресурсов.

Информационной базой исследования послужили аналитические и статистические материалы Международного энергетического агентства (МЭА), Министерства экономического развития РФ, Министерства энергетики РФ, Министерства сельского хозяйства РФ, Министерства природных ресурсов РФ, Федерального агентства по лесному хозяйству (Рослесхоза), Федеральной службы государственной статистики РФ (Росстата), Института энергетической стратегии России, Федерального Центра развития биоэнергетики, Информационно-аналитического агентства «Инфобио», Общества биотехнологов России им. Ю.А.Овчинникова, администрации муниципального образования городского поселения Кандалакша Кандалакшского района Мурманской области.

Наиболее существенные результаты, полученные автором и отличающиеся новизной, заключаются в следующем:

1. определены перспективные задачи и направления развития мировой и отечественной биоэнергетики в интересах эколого-энергетической безопасности и ресурсосбережения;

2. обоснована необходимость использования критериев комплексной оценки возможностей биоэнергетических технологий в решении задач ресурсосбережения, энергетической и экологической безопасности;

3. сформирована совокупность эколого-энергетических и социально-экономических показателей для оценки возможностей биоэнергетических технологий;

4. разработана методика комплексной оценки биоэнергетических технологий на основе сформированных показателей и даны рекомендации по ее использованию при управлении замещением традиционной углеводородной энергетики эколого-ориентированной биоэнергетикой;

5. предложена модель управления технологическим развитием биоэнергетической компоненты обеспечения экологической и энергетической безопасности в России;

6. разработана модель развития технологий производства тепла из перспективных видов древесного топлива в РФ.

Практическая значимость результатов исследования заключается в разработке рекомендаций:

- для законодательной и исполнительной власти федерального уровня и субъектов РФ по управлению энергетикой, природопользованием и ресурсосбережением в интересах эколого-энергетической безопасности;

- для международных организаций, осуществляющих сотрудничество в области природопользования и регулирования мирового рынка природных ресурсов;

- для отечественных и зарубежных проектных, научно-технологических, производственных и общественных организаций различных форм собственности; для коммерческих и банковских организаций с целью привлечения инвестиций в биоэнергетическую и биотопливную отрасли экономики,

- для педагогов с целью их использовании в учебном процессе при подготовке специалистов в области экономики и управления народным хозяйством.

Результаты проведенных исследований и разработок приняты к сведению Общероссийской общественной организацией «Всероссийское общество охраны природы» (ВООП) и администрацией муниципального образования городского поселения Кандалакша Кандалакшского района Мурманской области.

Апробация результатов исследования заключалась в изложении основных положений и выводов диссертационной работы на Международной конференции «Экология человека: здоровье, культура и качество жизни» (Москва, 2011 г.) и Международной заочной научно-практической конференции "Инновационная экономика - направление устойчивого развития государства" (Балашиха МО, 2011 г.).

Разработанные рекомендации по использованию методического обеспечения процедуры принятия управленческих решений, стимулирующих замещение традиционной углеводородной энергетики эколого-ориентированной биоэнергетикой, нашли применение при подготовке документов о переводе отечественной теплоэнергетики с традиционных энергоресурсов на древесное биотопливо в Общероссийской общественной организации «Всероссийское общество охраны природы» (ВООП) и в муниципальном образовании городского поселения Кандалакша Кандалакшского района Мурманской области.

Результаты проведённых разработок и исследований вошли составной частью в учебно-методическое обеспечение дисциплин «Экономика природопользования», «Экология и природопользование», «Управление природопользованием», «Технологические основы природопользования», «Перспективные технологии в сфере природопользования».

Публикации: по теме диссертации опубликовано 5 работ общим объёмом 2.6 пл., в т.ч. лично автором 1.2 п.л.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения, списка использованной литературы, насчитывающего 96 наименований, а также 3-х приложений. Текст работы изложен на 169 страницах машинописного текста, содержит таблицы и рисунки.

Заключение диссертации по теме «Экономика и управление народным хозяйством: теория управления экономическими системами; макроэкономика; экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами; управление инновациями; региональная экономика; логистика; экономика труда», Астафуров, Артур Олегович

Выводы

Себестоимость производимой котельными тепловой энергии в 2 раза ниже стоимости тепла от централизованного теплоснабжения, при этом ежемесячная выгода при эксплуатации индивидуальных котельных составит:

1200-596.6)руб./Гкал*24768 Гкал = 14945011 руб., а годовая: 14945011*12 = 179340134 руб.

Расчет срока окупаемости проекта проводился без дисконтирования (приведения всех денежных потоков к единому моменту времени) и, соответственно, без учета коэффициента дисконтирования, т.к. финансирование строительства большинства новых котельных на древесном биотопливе осуществляется в настоящий момент в РФ за счет региональных бюджетных средств без привлечения банковских и иных кредитов.

Стоимость проекта может быть увеличена при необходимости строительства зданий для котельных, проведения работ по подключению к внешним сетям, получения разрешений от местных властей и приобретения вспомогательного оборудования для топливного склада (крана, укладчика, различных подъемных механизмов и т.д.)

Одним из основных узлов котельной является котёл (теплогенератор), в котором происходит нагрев или производство теплоносителя - воды, воздуха, водяного пара. Котёл и топка в большинстве случаев связаны в единую систему. Совокупность указанной системы и примыкающих к ней водопроводов, соединительных газоходов и воздуховодов, а также арматуры называют котельным агрегатом. Для организации полноценного технологического процесса получения тепловой энергии необходимы также дымососы и дутьевые вентиляторы, золоуловители, устройства подачи топлива, водоподготовительные установки и другие элементы в зависимости от вида используемого топлива, назначения и особенностей устройства котельной. Кроме этого, для нормальной работы в котельной или в непосредственной близости от неё необходимо организовать хранение топлива и его дозированную подачу в топку или оперативный топливный бункер котла. В стоимость котельной также включается сооружение фундамента, ограждающих конструкций, крыши и т.д.

Котельная может быть встроенная, пристроенная или отдельно стоящая. В соответствии с действующими нормами (СНиП П-35-76) использование встроенных и пристроенных котельных для отопления жилых зданий, рекреационных, медицинских и образовательных учреждений запрещено.

Котельная, используемая для отопления такого объекта, должна быть обязательно размещена в отдельном здании.

Все перечисленные выше особенности сооружения и функционирования котельных необходимо обязательно учитывать при составлении коммерческих предложений по их комплектации. Чаще всего поставщики котельного оборудования предлагают только котлы или котлоагрегаты. Вспомогательное оборудование (гидрообвязку, дымоходы, дымовую трубу, ограждающие конструкции и оборудование топливного склада) тогда требуется покупать отдельно, как правило, у разных поставщиков и согласовывать эти элементы и узлы друг с другом. Такая котельная должна строиться по специальному проекту, который предварительно необходимо согласовать с местными контролирующими органами.

Отдельные производители (например, финская компания М^акопе ОУ) выпускают универсальные модульные котельные, предназначенные для любых видов сыпучего топлива, включая древесные, соломенные и торфяные гранулы, топливные брикеты из различных видов сырья, щепу, кору, опил. При этом в качестве резервного топлива можно использовать дизельное топливо, мазут, уголь или природный газ. Модульные котельные позволяют с минимальными затратами организовать отопление и горячее водоснабжение практически любого объекта, не занимаясь проектированием, строительством и монтажом котельного оборудования. Одним из основных преимуществ указанных объектов является то, что модуль котельной поставляется заказчику в сборе вместе с ограждающими конструкциями. Модульные котельные комплектуются и собираются на специальных заводах. В стандартную комплектацию включается всё необходимое оборудование. Заказчику остается установить модуль на фундамент и подключить его к системе отопления и горячего водоснабжения здания.

Модульные котельные, выпускаемые фирмой Megakone ОУ, полностью автоматизированы, что позволяет осуществлять их эксплуатацию без участия человека. Топливный склад такой котельной нужно загружать не чаще, чем 1 раз в неделю, а управление ее работой можно осуществлять через Интернет или с мобильного телефона. Компания производит котельные мощностью 603000 кВт, использующие в качестве топлива пеллеты, брикеты, щепу, торф. Древесная щепа должна обладать следующими характеристиками: влажность -до 30%, размеры - до 45 мм [92]. Для щепы влажностью 13%> гарантируется КПД котла 86%). Стоимость модульной котельной мощностью 200 кВт (АС200 Ро\уег\¥) составляет 3564567 рублей. Перечислим главные достоинства модульных котельных MegaKone О У:

- полная комплектация котельной, включающая котел, бункер для топлива и помещения для них, котельное вспомогательное оборудование, кислотоупорную дымовую трубу и т.д.;

- возможность использования различных видов топлива, к которым относятся древесная щепа, древесные и торфяные брикеты и пеллеты, опилки, уголь, дизельное топливо, природный газ;

- минимальное время монтажа котельной;

- безопасность эксплуатации котельной;

- большой объём топливного бункера-,

- полная автоматизация работы котельной-,

- возможность управления работой котельной через Интернет -,

- возможность получения оперативной информации о состоянии котельной с помощью мобильного телефона-,

- автоматическое золоудаление-,

- высокая экономичность работы котельной-,

- высокая надёжность котельной.

Наиболее выгодно сооружать котельные на древесном биотопливе на предприятиях лесоперерабатывающий и деревообрабатывающей промышленности. Для каждого вида древесной биомассы разработана специальная технология ее сжигания в тепловой установке. Поэтому этот фактор необходимо учитывать при подборе поставщиков древесных энергоносителей и оборудования для теплоэнергетических объектов.

Цикл по строительству новой котельной на древесной щепе обычно не превышает 12-и месяцев.

Использование древесной щепы в теплоэнергетике позволяет за счет замещения традиционного ископаемого углеводородного топлива значительно сократить выбросы парниковых газов. Поэтому для финансирования биоэнергетических проектов производства тепла из указанного энергоносителя можно использовать возможности и механизмы Киотского протокола, реализуемые Сбербанком России и Минэкономразвития РФ. За сокращение выбросов углекислого газа, получаемое в результате перехода на биотопливо, субъектам хозяйственной деятельности в странах-участницах указанного соглашения выплачивается определенная денежная сумма, минимальный размер которой сейчас составляет около 6 евро за 1 т сокращенных выбросов С02. Отбор проектов с целью их углеродного финансирования осуществляется Сбербанком на конкурсной основе. Для экспертизы поданных на конкурс заявок может быть использована разработанная в диссертационном исследовании методика оценки биоэнергетических технологий на основе эколого-энергетических и социально-экономических показателей.

Другими источниками финансирования модернизации отечественной теплоэнергетики путем перевода котельных на древесную щепу могут быть средства местных бюджетов, зарубежных инвесторов, российского частного капитала и т.д.

3.3. Оценка эколого-энергетнческой и социально-экономической эффективности замещения традиционного углеводородного топлива древесной щепой в российской теплоэнергетике.

Социальная значимость проектов, направленных на перевод отечественной теплоэнергетики на древесное топливо, заключается во внедрении энергоэффективных и ресурсосберегающих технологий, в снижении стоимости производимой тепловой энергии, в уменьшении бюджетных дотаций на компенсацию тарифов ЖКХ, в улучшении экологической обстановки и получении углеродных платежей в рамках Киотского соглашения, в снижении зависимости национальной экономики от роста цен на невозобновляемые источники энергии. Все это позволяет внести существенный вклад в развитие экономики как в отдельных регионах, так и в стране в целом.

Оптимальное использование древесного топлива предполагает осуществление такого режима его сгорания, при котором достигается максимальная из возможных калорийность и минимизируется количество нежелательных выбросов. Экологический эффект от оптимального использования древесной щепы в теплоэнергетике достигается как за счет замещения (полного или частичного) ископаемых энергоносителей биотопливом, так и за счет предотвращения вывоза древесных отходов на свалку и их гниения в лесах, что предотвращает, например, выбросы метана, который по своей способности усиливать парниковый эффект в расчете на единицу массы вещества примерно в 20 раз превосходит углекислый газ. При переходе котельных с традиционного углеводородного топлива на древесную щепу выбросы углекислого газа снижаются, как следует из данных табл. 3.1.4, на 57-78 кг/ГДж, что способствует улучшению климата и здоровья людей. А замещение ископаемых энергоносителей, используемых в теплоэнергетических установках мощностью 10 МВт, древесным биотопливом в количестве около 20-40 тыс. т/год сокращает выбросы углекислого газа примерно на 20 тыс. т/год [66]. Уменьшение эмиссии парниковых газов и других загрязнителей окружающей среды при переходе котельных на древесную щепу будет способствовать также сохранению и восстановлению биологического разнообразия природной флоры и фауны, снижая общую экологическую нагрузку на природные комплексы.

В некоторых регионах России, где начался перевод котельных на древесные ресурсы (например, в Вологодской, Архангельской и других областях), отмечен ряд позитивных изменений, связанных с указанным переходом [94]. Например, сократились расходы на приобретение топлива и экологические штрафы, а также уменьшилось количество золы, которую необходимо вывозить и утилизировать. Внедрение современных ресурсосберегающих и энергоэффективных технологий производства тепла из древесных энергоносителей, в частности, из щепы, создает предпосылки для снижения экономической нагрузки на бюджет того субъекта федерации, где начинают использовать данные технологии, что позволяет на высвободившиеся денежные средства решать другие социальные задачи региона. Кроме этого, применение указанных инновационных технологий обеспечивает выведение научно-технического обеспечения природоохранной деятельности на качественно новый уровень.

Реконструкция котельных и оснащение их новым современным оборудованием, предназначенным для сжигания щепы, позволяют значительно снизить экономические затраты на содержание таких объектов, а также создают условия для избавления от вредных выбросов, которые раньше выделялись при сгорании невозобновляемых видов топлива. Эффективность указанных мероприятий можно оценить на примере замещения мазута древесной щепой в котельных г. Кандалакша общей тепловой мощностью 40 МВт. Данные, необходимые для указанной оценки, представлены в табл. 3.3.1.