Актуальность темы. Либерализация электроэнергетики привела к выделению транспорта и распределения электрической энергии (ЭЭ) в самостоятельный вид деятельности. Передача ЭЭ от электрических станций до потребителей осуществляются Федеральной Сетевой Компанией (ФСК), региональными и территориальными сетевыми компаниями, объединенными в работе термином «электросетевые организации» (ЭСО). Основную выручку ЭСО получают от реализации услуг по передаче ЭЭ, дополнительные доходы связаны с технологическим присоединением (ТП) новых потребителей. В связи с тем, что ЭСО осуществляют свою деятельность при отсутствии конкуренции, данные виды деятельности являются регулируемыми. Тарифы на передачу электроэнергии (ТПЭ) и тарифы на ТП устанавливаются уполномоченными регулирующими органами (РО). В конечной цене ЭЭ для потребителей стоимость передачи ЭЭ находится в диапазоне от 25 % до 75 % в зависимости от уровня тарифного напряжения, средняя по РФ доля составляет 45%.
Обзор зарубежной литературы показал большое разнообразие в подходах стран к формированию ТПЭ на основе различных технических показателей. Наиболее общие черты связаны с дифференциацией тарифов на передачу по уровням напряжения, с раздельной оплатой энергии и мощности, с оплатой потерь ЭЭ. Дополнительными оплачиваемыми показателями в различных странах могут быть реактивная энергия (мощность), географическая удаленность потребителей, время суток или сезонов года, форма графика нагрузки, показатели надежности и качества электроснабжения. Схема оплаты услуг на передачу ЭЭ в России в целом соответствует мировым тенденциям, но имеет достаточно простую систему оплачиваемых показателей. Она определяется уровнем напряжения, значениями активной электроэнергии, максимальной мощности и потерь ЭЭ. Отчетные потери ЭЭ являются единственным оплачиваемым показателем, на который ЭСО может оказывать влияние. Показатели надежности и качества электроснабжения, отсутствующие в тарифной системе для ЭСО не устраивают многих промышленных потребителей. Кроме того, высокие ТПЭ стимулируют их к снижению зависимости от централизованных систем электроснабжения путем внедрения собственной генерации. Последнее приводит к снижению потребляемой из сети ЭЭ и к увеличению ТПЭ для оставшихся потребителей. Аналогичным образом ЭСО слабо заинтересованы в повышении технической и экономической эффективности передачи электроэнергии в связи с отсутствием экономических стимулов в тарифной системе. Исходя из существующей ситуации, назревает потребность совершенствования системы оплаты услуг на передачу ЭЭ и ТП для стимулирования потребителей и ЭСО к повышению эффективности передачи ЭЭ на взаимовыгодных условиях.
Разрабатываемая технико-экономическая модель передачи ЭЭ связывает основные технологические параметры ЭСО, то есть потоки и потери ЭЭ, со стоимостью их передачи. Основу технологической подсистемы образует модель энергораспределения (ЭР), которая позволяет рассчитать распределение потоков и потерь ЭЭ для каждого элемента схемы сети, опираясь на измерения ЭЭ. Модель ЭР ранее была рассмотрена в работах кафедры АЭС УГТУ-УПИ (ныне УрФУ). Экономическая подсистема модели, разрабатываемая в настоящей диссертации, позволяет рассчитать полную и удельную стоимость передачи ЭЭ до любой точки сети, опираясь на режим ЭР.
В основе подхода лежит методика распределения полной стоимости услуг на передачу, то есть необходимой валовой выручки (НВВ) ЭСО, между узлами потребления в соответствии с распределением потоков ЭЭ в электрической сети. Научной основой этого послужили работы ИСЭМ (Гамм А.З., Голуб И.И., Войтов О.Н. и др.) по адресному и апостериорному анализу режимов потокораспределения. Подход позволяет представить процесс передачи ЭЭ на графе электрической сети в виде двух взаимосвязанных транспортнобалансовых задач: распределении потоков электрической энергии и потоков стоимости. Потоки стоимости для услуг на передачу ЭЭ рассчитываются для всех элементов схемы в соответствии с направлениями и значениями потоков ЭЭ. Модель дает оценку полной и удельной стоимости передачи ЭЭ каждому потребителю на основе фактической загрузки элементов сети, используемых в процессе его электроснабжения с учетом создаваемых им потерь ЭЭ, и она была названа модель «энерго-стоимостного распределения» (ЭСР).
В рамках разрабатываемой технико-экономической модели ЭСР возможно совершенствование существующей системы тарифообразования в области передачи ЭЭ и ТП начиная от применения надбавок и скидок и заканчивая кардинальным изменением подхода и внедрения индивидуальных тарифов на передачу ЭЭ и ТП. В действующих условиях перспективными являются тарифные методы влияния на режимы работы потребителей. В рамках проблемы ТП предлагается дифференцировать тарифы в разных узлах сети для привлечения новой нагрузки (потребителей) низкими тарифами на ТП в узлы с недогруженным оборудованием и наименьшими относительными приростами потерь. Выравнивание относительных приростов потерь в узлах нагрузки снижает нагрузочные потери ЭСО, что способствует снижению ТПЭ.
Модель ЭСР позволит осуществлять последовательную гармонизацию отношений ЭСО и потребителей путем совершенствования экономических схем их взаимодействия. На начальных этапах необходимо создавать стимулы для ЭСО и потребителей к улучшению отдельных локальных показателей процесса передачи ЭЭ за счет введения надбавок/скидок (повышающих/ понижающих коэффициентов) к ТПЭ. В настоящей работе это сделано на примере коэффициента формы графика нагрузки , коэффициента полной мощности и прироста энергопотребления.
Следует отметить, что работа не ставит перед собой задач в области изменения экономических аспектов формирования затратной базы ЭСО и показателей их экономической деятельности. НВВ, ежегодно утверждаемая РО для ЭСО, берется в качестве исходных данных для последующей связи со схемно-режимными параметрами в рамках модели ЭСР. Повышения экономической эффективности передачи ЭЭ можно добиться за счет минимизации затрат на компенсацию потерь и затрат на содержание сети, причем последняя составляющая более весомая. В современных экономических условиях целесообразно создавать стимулы для потребителей по более рациональной загрузке электросетевого оборудования не только с позиции потерь ЭЭ, но и из стремления минимизировать объем слабо используемого оборудования. Эта задача может решаться, прежде всего, в долгосрочной перспективе за счет дифференциации тарифов на ТП для разных узлов сети.
Степень разработанности темы исследования. Основу технической подсистемы ЭСР образует модель энергораспределения, ранее разработанная в УГТУ-УПИ. Задача ЭР базируется на методических основах теории оценивания состояния и позволяет произвести расчет сбалансированных потоков и потерь ЭЭ в схеме сети, с достоверизацией измерений и локализацией коммерческих потерь ЭЭ. Результаты расчета ЭР используются для дальнейшего апостериорного анализа в рамках экономической подсистемы. Методической основой такого анализа являются работы А.З. Гамма, И.И. Голуб, О.Н. Войтова, Ю.А. Бровякова, Ю.А. Гришина, В.М. Соболевского, и многих зарубежных авторов J.Bialek, Y.M. Park, J. B. Park, M.V.F. Pareira, D.A. Lima, A.P. Feltrin, G. Strbac, D. Kirschen, S. Ahmed, K.L. Lo, M.Y. Hassan и др. В научной литературе широко освещены экономические аспекты формирования ТПЭ, такие как определение структуры затратной базы сетевых организаций и показателей их экономической деятельности, участвующих в формировании ТПЭ...
1. На основе обзора международной и отечественной литературы определены основные недостатки отечественной системы тарифообразования, которые заключаются в отсутствии экономических стимулов для сетевых компаний и потребителей к повышению эффективности процесса передачи электроэнергии и технологического присоединения.
2. Разработана модель энерго-стоимостного распределения, позволяющая распределять стоимость содержания и стоимость потерь электроэнергии в схеме сети на основе апостериорного анализа режима энергораспределения. Потоки стоимости определяются элементными стоимостями узлов и ветвей электрической сети. Распределение потоков стоимости в схеме сети осуществляется пропорционально потокам энергии.
3. Предложена система алгебраических уравнений модели энергостоимостного распределения, которая связывает потоки ЭЭ на всех участках сети со стоимостью их передачи. Математическую основу модели образует система балансовых уравнений, которые определяют, что нулю равна сумма втекающих и вытекающих потоков электроэнергии и потоков стоимости для каждого узла и каждой ветви расчетной схемы.
4. Модель энерго-стоимостного распределения позволяет определить для каждого узла электрической сети отношение потока стоимости к потоку ЭЭ, и это отношение было названо «узловым тарифом на передачу электроэнергии». Узловые тарифы дают оценки удельной стоимости передачи ЭЭ до конкретных потребителей, а их соотношение с котловыми тарифами показывает экономическую эффективность электроснабжения различных потребителей.
5. С использованием модели энерго-стоимостного распределения разработаны методики введения надбавок и скидок (поправочных коэффициентов) к тарифам на передачу электроэнергии. Введение экономических стимулов в виде поправочных коэффициентов должно стимулировать сетевые предприятия и потребителей к повышению эффективности передачи ЭЭ. Выгода от повышения эффективности должна распределяться между потребителями и сетевыми организациями и способствовать общему снижению тарифов.
6. На основе принципа равенства относительных приростов потерь описана процедура получения оптимального распределения нагрузки между узлами потребления с точки зрения минимума нагрузочных потерь. Присоединение новой нагрузки целесообразно в узлы с наименьшими, а распределенной генерации в узлы с наибольшими значениями относительных приростов потерь. С использованием относительных приростов потерь получены выражения для расчета дифференцированных тарифов на технологическое присоединение, которые должны стимулировать потребителей присоединять новую нагрузку (генерацию) в те узлы, где происходит наибольшее снижение потерь и выравнивается загрузка элементов сети.
7. Перспективы развития данной работы связаны с возможностью использования модели ЭСР сетевыми организациями для оценки экономической эффективности электросетевого бизнеса в различных участках сети и для совершенствования тарифных моделей.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
