Методические аспекты экономической оценки проектов повышения энергоэффективности на горных предприятиях

Невская М.А.1, Райхлин С.М.1
1 Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II

Статья в журнале

Экономика, предпринимательство и право (РИНЦ, ВАК)
опубликовать статью | оформить подписку

Том 14, Номер 6 (Июнь 2024)

Цитировать:
Невская М.А., Райхлин С.М. Методические аспекты экономической оценки проектов повышения энергоэффективности на горных предприятиях // Экономика, предпринимательство и право. – 2024. – Том 14. – № 6. – С. 3019-3032. – doi: 10.18334/epp.14.6.121003.

Аннотация:
В данной работе рассматриваются методические подходы к экономической оценке проектов по повышению энергоэффективности на горных предприятиях. Основное внимание уделено анализу основных методик оценки проектов и показателей, характеризующих повышение энергоэффективности. Авторы статьи предлагают комплексный подход, объединяющий технический анализ и экономическое моделирование, что позволяет не только оценить эффективность внедрения технологий повышения энергоэффективности, но и определить их влияние на общую экономическую устойчивость предприятия. Результаты исследования могут быть использованы для обоснования инвестиционных решений на горных предприятиях, стремящихся к повышению своей энергоэффективности и снижению экологического воздействия

Ключевые слова: энергоэффективность, инвестиционные проекты, методики оценки проектов, показатели энергоэффективности



Введение

Повышение энергетической эффективности экономики страны, эффективности воспроизводства запасов, добычи и переработки топливно-энергетических ресурсов, а также внедрение принципов устойчивого развития в управление энергетическими компаниями и государственное регулирование развития энергетики определены Энергетической стратегией России на период до 2035 года в числе основных задач экономического развития.

В этой связи повышение энергоэффективности должно рассматриваться как одна из целевых задач развития различных секторов экономики, включая добычу полезных ископаемых.

На горных предприятиях повышение эффективности использования энергетических ресурсов выступает не только как фактор снижения затрат (доля затрат на энергоресурсы в среднем составляют 40% [4]), но и как значимый элемент устойчивого развития, оказывающий влияние на экологическую и социальную сферу.

Специфика горных предприятий определяется их уникальной деятельностью, требующей адаптации к разнообразным природным, техническим и экономическим условиям.

Во-первых, для них характерно высокое потребление электрической и тепловой энергии, обусловленное технологическими процессами добычи и первичной обработки полезных ископаемых. Эксплуатационные характеристики таких процессов предусматривают использование масштабного оборудования, работающего в режимах высоких нагрузок, что влечет за собой значительные энергозатраты [3].

Во-вторых, географическая удаленность и особенности месторождений зачастую определяют необходимость самостоятельного обеспечения энергоресурсами, что стимулирует интеграцию автономных источников энергии, в том числе на основе возобновляемых источников [1, 16, 19]. Следует отметить, что возможность комплексного использования отходов производства в качестве топлива или источника для получения энергии открывает пути для значительного уменьшения зависимости от традиционных энергоресурсов и снижения экологического воздействия деятельности предприятий на окружающую среду [10].

В-третьих, потенциал диверсификации видов топлива и энергоносителей, а также применение передовых технологий в области энергетики и автоматизации процессов управления энергопотреблением позволяют горнопромышленным комплексам не только оптимизировать собственные энергозатраты, но и дает горным предприятиям гибкость в управлении энергетическими ресурсами и способствует повышению их устойчивости к колебаниям на рынке энергоносителей.

Для России минерально-сырьевой комплекс является одним из базовых секторов экономики, играя ведущую роль в развитии регионов и обеспечивая более половины объема экспорта страны. По данным Федеральной таможенной службы (ФТС России), в 2021 году доля минеральных продуктов в российском экспорте (в стоимостном выражении) составила 56,1%, в том числе 54,3% — доля топливно-энергетических товаров [8].

Ключевым аспектом в реализации стратегий повышения энергоэффективности является методика экономической оценки проектов, предусматривающая всесторонний анализ затрат и выгод, связанных с внедрением инновационных технологий и решений.

Однако существующие подходы к экономической оценке часто не учитывают весь комплекс основных и дополнительных результатов, возникающих в результате реализации проектов по повышению энергоэффективности. Это касается как положительных результатов, таких как снижение энергопотребления и уменьшение выбросов вредных веществ, так и возможных негативных последствий, включая высокие капитальные затраты и риск недостижения ожидаемых экономических, экологических и других выгод.

Методика чистого дисконтированного дохода (ЧДД) является важным инструментом для обоснования экономической целесообразности проектов, в том числе и в сфере повышения энергоэффективности на горных предприятиях. Она предполагает тщательный расчет всех параметров проекта, включая начальные инвестиции, операционные расходы, а также предполагаемые доходы, с учетом фактора времени и изменения стоимости денег. Этот подход позволяет не только оценить общую экономическую выгоду проекта, но и определить период его окупаемости.

В действующих «Методических рекомендациях по оценке эффективности инвестиционных проектов» [7] особое внимание уделяется комплексному учету всех возможных результатов реализации проектов по повышению энергетической эффективности. Это требует не только прогнозирования экономии от снижения энергопотребления, но и оценки экологической составляющей, условий труда и других социально значимых результатов, для оценки которых возможно применение методик: анализ затрат и выгод (Cost-Benefit Analysis, CBA) и анализ затрат и результативности (Cost-Effectiveness Analysis, CEA).

Указанные методики позволяют расширить рамки анализа, включая в оценку не только будущую ожидаемую доходность, но и косвенные результаты различного характера: технологические, экологические, социальные т.д. Важно отметить, что выбор конкретной методики оценки должен учитывать специфику проекта, его цели и ожидаемые результаты, а также доступность и достоверность необходимых данных для анализа.

Проблема оценки актуальна также из-за многообразия проектов в сфере энергоэффективности, которые могут отличаться по масштабу, целям и условиям реализации. Кроме того, существующие методики зачастую не учитывают необходимость соответствия проектов глобальным целям устойчивого развития (ЦУР) и принципам энергетической трилеммы [6], что ставит под вопрос их долгосрочную эффективность и значимость.

Как указывается в некоторых научных источниках, общая экономическая выгода промышленных проектов по повышению энергоэффективности часто занижается из-за отсутствия оценки сопутствующих различных результатов [15, 25].

Отдельное внимание следует уделять небольшим проектам, которые не всегда напрямую связаны с экономией энергоресурсов, но играют значительную роль в повышении надежности энергооборудования и энергетической системы в целом. Экономический результат таких проектов не всегда очевиден, что выдвигает на первый план необходимость совершенствования методик их оценки.

В связи с вышеизложенным, становится очевидной необходимость совершенствования методических подходов к экономической оценке проектов повышения энергоэффективности на горных предприятиях. Это позволит не только учесть широкий спектр факторов, влияющих на результативность проектов, но и обеспечить их соответствие экономическим, экологическим и социальным критериям устойчивого развития.

Цель исследования состоит в разработке комплекса показателей экономической оценки результатов проектов, направленных на повышение энергоэффективности горных предприятий.

Литературный обзор

В контексте реализации проектов по повышению энергоэффективности на горных предприятиях, содержание показателей, характеризующих их эффективность, должно определяться исходя из целей и потенциальных результатов данных проектов.

В современных исследованиях акцентируется внимание на ряде показателей, важных для оценки эффективности и надежности энергетических систем и оборудования [11, 18, 24]. Вопросы выбора основных показателей надежности для различных объектов в достаточной мере проработаны и регламентируются в ГОСТ 27.003-90. Среди них выделяют коэффициент готовности [23], который отражает способность системы (оборудования) к выполнению требуемых функций, и среднюю наработку на отказ [13], указывающую на время безотказной работы до момента первого сбоя. Вероятность безотказной работы также является ключевым показателем, отражающим надежность системы в течение определенного времени [2].

Коэффициент полезного действия (КПД) преобразования энергетического потенциала первичного энергоносителя в электрическую энергию [20] и доля систем накопления электрической энергии (СНЭЭ) в общей установленной мощности энергосистемы [22] подчеркивают стремление к повышению эффективности энергетической инфраструктуры предприятия.

Важным направлением деятельности горных предприятий является минимизация экологического воздействия на окружающую среду [14], что может достигаться за счет оптимизации работы дизель-генераторной установки (ДГУ) [12] и перехода на более экологичные виды топлива.

Структура потребляемых энергоресурсов может изменяться в зависимости от доли возобновляемых источников энергии, что отражает глобальный тренд декарбонизации и перехода к более устойчивым и экологически безопасным источникам энергии [9].

Следует отметить отсутствие универсальных методик для оценки социальных и организационных результатов реализации данных проектов. Это обусловлено многообразием подходов к определению эффективности, спецификой отраслей и индивидуальными характеристиками предприятий. В результате, несмотря на признание важности комплексной оценки влияния проектов по повышению энергетической эффективности, в научной литературе пока не сформировался единый методологический инструментарий, позволяющий оценить социальные и организационные эффекты от их реализации.

Методы и материалы

В рамках исследования был проведен анализ существующих показателей оценки эффективности проектов по повышению энергоэффективности на горных предприятиях. Данный анализ включал в себя сбор и систематизацию научно-методической и нормативной литературы, исследования лучших отечественных и зарубежных практик реализации проектов, связанных с повышением энергоэффективности, а также специфику горных предприятий как объектов внедрения таких проектов.

Определение набора показателей, характеризующих результаты проектов, основывалось на принципах «энергетической трилеммы»: энергетическая безопасность, экологическая устойчивость и экономическая эффективность.

В работе применялось моделирование экономических показателей, позволяющих оценить технологические, экологические, социальные, организационные результаты реализации проектов.

Результаты и обсуждение

Общая модель экономической оценки эффективности проекта представляет собой разность между текущими комплексными экономическими результатами и затратами на их достижение:

где - суммарный экономический эффект от реализации проекта;

– экономическая оценка технологического результата;

– экономическая оценка экологического результата;

– экономический результат;

– экономическая оценка социального результата;

– экономическая оценка организационного результата;

- суммарные текущие затраты по проекту, связанные с получением различных результатов. В общем виде эти затраты могут включать:

- аренду производственных мощностей и оборудования;

- расходы на обслуживание оборудования и техники;

- плату за использование лицензий, патентов или других интеллектуальных прав;

- операционные налоги и обязательные платежи, которые не связаны с финансовой деятельностью;

- расходы на повышение квалификации сотрудников;

- затраты на премирование энергосберегающего поведения и т.д.

Надежность энергетических систем является ключевым фактором, определяющим способность сети поддерживать непрерывное и качественное энергоснабжение потребителей в условиях возрастающих энергетических потребностей и потенциальных внешних воздействий. Повышение надежности, следовательно, напрямую коррелирует с уровнем энергетической безопасности.

Коэффициент полезного действия (КПД) отражает эффективность преобразования, передачи и использования энергии. Повышение КПД через внедрение инновационных технологий и модернизацию существующих систем способствует увеличению объемов производства энергии.

Системы накопления электрической энергии играют важную роль в повышении гибкости и адаптивности энергетических систем, позволяя более эффективно управлять энергоресурсами, сглаживать пики потребления и интегрировать возобновляемые источники энергии.

Таким образом, оценка технологического результата проектов по повышению энергоэффективности в контексте энергетической трилеммы подразумевает многоаспектный анализ, учитывающий взаимосвязь между различными показателями.

В результате данного анализа оценка технологического результата может производиться посредством расчета следующих показателей:

1. коэффициент готовности (системы, оборудования)


(1)
В результате повышение коэффициента готовности оборудования происходит увеличение объемов производства продукции за счет снижения времени простоев:


(2)
где время исправной работы, ч

сокращение времени простоя, ч

– объем производства продукции, ед. пр.

– себестоимость единицы продукции, руб/ед.

2. средняя наработка на отказ


(3)

Увеличение средней наработки на отказ позволяет увеличить объемы производства продукции за счет увеличения времени работы оборудования:


(4)
где увеличение продолжительности работы оборудования до наступления отказа i, ч.

m — число отказов, ед.

– объем производства продукции, ед. пр.

– себестоимость единицы продукции, руб/ед.

3. вероятность безотказной работы


(5)
Повышение вероятности безотказной работы оборудования приводит к снижению затрат на ремонт оборудования за счет сокращения числа отказов оборудования:


(6)
где – количество наблюдаемых объектов, которые в процессе эксплуатации могут отказывать, ед.

– сокращение числа объектов, отказавших к моменту t, ед

– затраты на ремонт оборудования в результате отказа, руб/m

4. увеличение срока службы дизель-генераторной установки (ДГУ)


(7)
Экономия затрат происходит за счет снижения амортизационных платежей:


(8)
где – нормативный срок службы без применения технологии, ч.

– нормативный срок службы c применением технологии, ч.

– амортизационные отчисления без применения технологии, руб.

– амортизационные отчисления с применением технологии, руб.

5. коэффициент полезного действия (КПД) преобразования энергетического потенциала первичного энергоносителя в электрическую энергию


(9)
Повышение коэффициента полезного действия энергоустановки позволяет увеличить объем производства электроэнергии

(10)

где – увеличение объема производства электроэнергии, Дж

– себестоимость производства электроэнергии, руб/Дж

– объем потребления первичной энергии, Дж

6. доля систем накопления электрической энергии (СНЭЭ) в установленной мощности энергосистемы


(10)
Увеличение доли накопления электроэнергии приводит к снижению платы за потребление электроэнергии в часы пиковых нагрузок:


(11)
где – увеличение доли накопления энергии, Вт

– мощность систем накопления энергии, Вт

– общая мощность энергосистемы предприятия, Вт

– общий объем потребления электроэнергии, кВт

– цена электроэнергии в пиковый период, руб/ кВт⋅ч

– цена электроэнергии в непиковый период, руб/кВт⋅ч

Согласно сценарию устойчивого развития МЭА, энергоэффективность является средством сокращения более 40% выбросов, необходимого к 2040 году [5, 17, 21]. В связи с этим экологический результат и его экономическая оценка является одним из аспектов проектов повышения энергетической эффективности и может включать в себя расчет следующих показателей:

1. снижение количества вредных выбросов при сжигании топлива двигателем ДГУ

= -
(12)

Экономия затрат достигается путем снижения платы за выбросы (в странах, где плата предусмотрена):


(13)
где - объем выбросов CO2 без применения технологии, тонн

- объем выбросов CO2 с применением технологии, тонн

- цена за выбросы, руб/тонн

2. доля возобновляемых источников в структуре потребления


(14)
Улучшение структуры потребляемых энергоисточников приводит к экономии (затратам) при использовании возобновляемых источников энергии:


(15)
где – энергия из низкоуглеродных источников, Дж

– общий объем энергии, Дж

– цена возобновляемых источников энергии, руб/Дж

– изменение объема возобновляемых ресурсов, Дж

Под экономическим результатом в данном исследовании понимается снижение расходов используемых ресурсов:

1. снижение расхода топлива ДГУ


(16)
В результате снижения расхода топлива происходит снижение затрат на топливо:


(17)
где – объем потребления топлива без применения технологии, л.

– объем потребления топлива с применением технологией, л.

– цена топлива, руб/л

2. снижение потерь электроэнергии


(18)
В результате снижения потерь электроэнергии происходит снижение затрат на электроэнергию:

где – объем потребления электроэнергии без применения технологии, кВт⋅ч

– объем потребления электроэнергии с применением технологии, кВт⋅ч

– цена электроэнергии за 1 киловатт-час, руб/кВт⋅ч

Социальный результат реализации проектов по повышению энергетической эффективности проявляется в многоаспектных изменениях социальных структур и процессов, среди которых ключевое место занимает повышение уровня квалификации работников в данной области. Это явление можно рассматривать через призму социальной мобилизации и капитализации знаний, ведущих к росту профессиональной компетентности и, как следствие, к повышению производительности труда, что в свою очередь ведет к снижению затрат на заработную плату:


(19)
где - затраты по статье «заработная плата» в текущем году в расчете на 1 руб. товарной продукции, руб

- индекс заработной платы

– индекс производительности труда

- выпуск продукции в плановом году в оптовых ценах предприятия, ед. пр.

Организационные результаты проектов, направленных на повышение энергетической эффективности, охватывают комплексное воздействие на структуру и функционирование компании, приводя к оптимизации ресурсного потребления. В контексте достигаемых результатов можно выделить следующие предлагаемые аспекты:

1. сокращение потерь рабочего времени работника: оптимизация процессов, которые напрямую влияет на сокращение непроизводительного времени и увеличение эффективности трудовых ресурсов.

Экономическая оценка данного результата:


(20)
где – количество рабочего времени, затраченного на производство продукции, чел.-ч.

– объем производства продукции, ед. пр./чел. – ч.

– себестоимость единицы продукции, руб/ед.

2. сокращение неэффективных рабочих мест: например, путем внедрения гибких форм работы или повышения квалификации сотрудников для работы с новыми, более эффективными технологиями. Таким образом, устраняются неэффективные рабочие места, что способствует снижению общих операционных расходов:


(21)
где – количество сокращенных неэффективных рабочих мест

– средняя заработная плата на одного сокращенного работника, руб.

3. энергосберегающее поведение и активное участие в проектах по снижению энергопотребления: стимулирование сознательного отношения к использованию энергетических ресурсов, внедрение культуры экономии и поощрение инициатив по снижению энергопотребления приводят к формированию эффективной внутриорганизационной среды, ориентированной на устойчивое развитие и снижение затрат на подготовку персонала:

=
(22)
где – количество человек, задействованных в организационных мерах, ед.

B – объем энергоресурсов, приходящихся на 1 работника, ед. изм./чел

- цена энергоресурсов, руб/ед. изм.

Заключение

На сегодняшний день отсутствуют стандарты и обязательные требования отчетности по проектам повышения энергоэффективности для горных компаний. Этот факт усложняет процесс оценки эффективности реализованных мероприятий, поскольку отсутствие отчетов о планировании и реализации приводит к разнообразию методов учета и оценки, снижая тем самым их апробацию и объективность.

Кроме того, существующие методики не являются комплексными, позволяющими провести всестороннюю оценку экономических, технических, экологических и социальных аспектов проектов по повышению энергоэффективности. В современных условиях горнодобывающей промышленности, характеризующейся высокой степенью воздействия на окружающую среду и значительным потреблением энергетических ресурсов, необходимо разработать и внедрить методики оценки, которые позволят не только количественно определить экономическую выгоду от проектов, но и учесть потенциальные сопутствующие эффекты.

Результатом исследования является разработка предложенного комплекса показателей, который может стать основой для дальнейших исследований в этой области. Данный набор показателей стремится охватить все ключевые аспекты проектов по повышению энергоэффективности, предоставляя универсальную базу для анализа и выбора проектов. Однако необходимо подчеркнуть, что представленный комплекс является лишь начальной стадией в процессе формирования полноценной методики оценки.

Дальнейшее исследование направлено на детализацию и адаптацию предложенных показателей, учитывая специфику отрасли и особенности отдельных проектов. Только комплексный подход к оценке и анализу проектов по повышению энергоэффективности позволит достичь максимальной экономической выгоды от реализуемых мероприятий, способствуя устойчивому развитию горнодобывающей отрасли.


Источники:

1. Абрамович Б.Н. Система бесперебойного электроснабжения предприятий горной промышленности // Записки Горного института. – 2018. – c. 31-40. – doi: 10.25515/PMI.2018.1.31.
2. Вышегородцева Г.И., Агеева В.Н. Практикум по основам надежности технических систем. Методические указания к выполнению практических работ и самостоятельной работы для студентов факультета инженерной механики // РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. 2018
3. Гайнутдинов А.Л. Качественные методы анализа рисков и эффективности контроля в горнодобывающей сфере // Modern Science. – 2022. – № 1-1. – c. 402-406.
4. Карпенко М.С. Формирование организационного механизма управления энергосбережением на горнопромышленных предприятиях : специальность 05.02.22 «Организация производства (по отраслям)». / автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Москва, 2016. – 22 c.
5. Лицзюань Чжан, Пономаренко Т. В., Сидоров Д. В. Оценка чистых угольных технологий с применением технологии улавливания, утилизации и хранения углерода в угольной промышленности Китая // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 2. – c. 105–128.
6. Мастепанов А.М., Чигарев Б.М. The Energy Trilemma Index как оценка энергетической безопасности // Энергетическая политика. – 2020. – № 8(150). – c. 66-83.
7. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (утв. Минэкономики РФ М. Р. Г. Р. 21. 06. 1999 г. № В. 477). Справочная правовая система «КонсультантПлюс». [Электронный ресурс]. URL: http://www.consultant.ru/ (дата обращения: 20.04.2024).
8. Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации. Государственный доклад о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2021 году. Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации. [Электронный ресурс]. URL: https://vims-geo.ru/ru/activity/iacn/russia/gosdokladi/ (дата обращения: 22.03.2024).
9. Неверов Е.Н., Короткий И.А., Коротких П.С., Голубева Н.С. Перспективные направления декарбонизации промышленного производства с высокой составляющей углеродного следа в выпускаемой продукции // Ползуновский вестник. – 2022. – № 4-2. – c. 54–65.
10. Кныш В. А., Ларичкин Ф. Д., Невская М. А. Рациональное использование вторичных минеральных ресурсов в условиях экологизации и внедрения наилучших доступных технологий. - Апатиты : Кольский научный центр Российской академии наук, 2019. – 252 c.
11. Bazhin V. Y. Improvement of energy efficiency of ore-thermal furnaces in smelting of alumosilicic raw materials // Journal of Mining Institute. – 2023. – № 261.
12. Chervonchenko S. S., Frolov V. Ya. Research of the operation of an autonomous electrical complex with a combined composition of backup power sources // Power Engineering: research, equipment, technology. – 2022. – № 4(24). – p. 90–104.
13. Duer S. Reliability Testing of Wind Farm Devices Based on the Mean Time between Failures (MTBF) // Energies. – 2023. – № 4(16). – p. 1659.
14. Efimov V. I. On mining negative environmental impact // Ugol. – 2017. – № 01. – p. 66-68.
15. Freed M., Felder F. A. Non-energy benefits: Workhorse or unicorn of energy efficiency programs? // The Electricity Journal. – 2017. – № 1 (30). – p. 43–46.
16. Kirsanova N. Y., Lenkovets O. M. Assessment of accountability in state regulation of Arctic zone of the Russian Federation in current institutional environment // Sever i rynok: formirovanie ekonomicheskogo poryadka. – 2022. – № 1/2022 (75). – p. 47–57.
17. Marinina O. [и др.]. Analysis of the Influence of Macroeconomic Factors on the Sustainable Development of the Chinese Coal Industry 2021.C. 631–638
18. Nazarychev A. N., Dyachenok G. V., Sychev Yu. A. A reliability study of the traction drive system in haul trucks based on failure analysis of theirfunctional parts // Journal of Mining Institute. – 2023. – № 261. – p. 363–373.
19. Nechitailo А. R., Marinina O. A. Analysis of technological directions of electrification of hydrocarbon production facilities in poorly developed territories // Север и рынок: формирование экономического порядка. – 2022. – № 2 (76). – p. 45–57.
20. Petrovskiy A. N. Increased efficiency of eccentric cycloidal engagement // Proceedings of Higher Educational Institutions. Маchine Building. – 2021. – № 9 (738). – p. 3–14.
21. Romasheva N. V., Babenko M. A., Nikolaichuk L. A. Sustainable development of the Russian Arctic region: environmental problems and ways to solve them // Mining informational and analytical bulletin. – 2022. – № 10–2. – p. 78–87.
22. Senchilo N. D., Ustinov D. A. Method for Determining the Optimal Capacity of Energy Storage Systems with a Long-Term Forecast of Power Consumption // Energies. – 2021. – № 21 (14). – p. 7098.
23. Solomentsev O., Zaliskyi M., Zuiev O. Radioelectronic equipment availability factor models IEEE, 2013.C. 1–3
24. Stadnik D. A. Methodological principles of optimal control of air distribution in an underground mine in “ventilation on demand” systems // Izvestija Tulskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Nauki O Zemle. – 2022. – № 1. – p. 457-466.
25. Worrell E., Laitner J.A., Ruth M., Finman H. Productivity benefits of industrial energy efficiency measures // Energy. – 2003. – № 11(28). – p. 1081–1098.

Страница обновлена: 05.07.2024 в 19:44:12