Введение
Разрушенная в конце XX века плановая экономика СССР превратилась сегодня (по крайней мере, в рамках России) в эклектическое смешение планового и рыночного способов ведения хозяйственной деятельности. Но гармоничным это смешение станет тогда, когда будет определена роль и допустимый порог влияния случайных и детерминированных факторов в различных областях хозяйственной деятельности.
Так общеизвестно, что спрос на тот иной вид товара или услуг порождает предложение. Однако в условиях рыночной экономики многие производители могут одновременно начать предлагать (и чаще всего так и происходит) только высокомаржинальный товар или услугу. А это никак не способствует ни росту экономики, ни полному удовлетворению потребностей общества, но и наоборот может повлечь развитие кризисных явлений в экономике и социальных конфликтов в обществе.
Рынок электрооборудования для сетей электроснабжения сегодня — это динамично развивающийся сектор экономики, так как электропотребление в обществе, как и потребление хлеба, — будет только расти. Электричество вообще можно назвать «хлебом» экономики.
Можно ли такую важную сферу производства (производство электрооборудования для сетей электроснабжения) полностью отдать стихийности и непредсказуемости рыночного способа ведения хозяйства? Ответ очевиден — нельзя.
Тогда возникает следующий вопрос: как можно подправить стихийное развитие производства электрооборудование с тем, чтобы дать ориентиры по структуре и объему товаров для всей совокупности соответствующих производств?
Такая возможность появилась с открытием в 1974 году выдающимся российским ученым Борисом Ивановичем Кудриным ценологической парадигмы и формированием новой научной дисциплины — технетики. Дальнейшее развитие технетики связано с именами российских ученых: В. И. Гнатюка, В. К. Лозенко, В. В. Фуфаева [1, 2, 3,4, 5].
Есть и другая настоятельная необходимость применения ценологической парадигмы в электрике — это энергетическая безопасность страны. В условиях изменений в глобальной энергетики обеспечение энергетической безопасности России требует новых постановок и решений вопросов эффективности ТЭК (включая производство электроэнергии, ее транспортировку, трансформацию и распределение), а также вопросов эффективности использования электроэнергии потребителем.
Поскольку в комплексе электроэнергетики конечным и главным является потребитель, то и в разрабатываемом комплексе мер необходимо учитывать классификацию потребителей по уровню системы электроснабжения, зафиксировать различие требований к квартире, мелкому бизнесу и абоненту, потребляющему в год миллиарды киловатт-часов. Следует также учитывать, что субъекты электроэнергетики, изготовители электротехнической продукции и субъекты электрики (электрические хозяйства предприятий) несут солидарную ответственность за то, что экономика России является одной из наиболее энергоемких в мире по любому агрегированному показателю.
В 2005 г. по показателю объема производства потребление энергии в России составляло 0,42 кг нефтяного эквивалента (кг.нэ) на 1 долл. ВВП; по этому показателю Россия занимала 12 место в списке из 121 стран мира. Сравнение России с другими странами по потреблению энергии на 1 долл. ВВП приведено таблице 1 [6].
Таблица 1.
Страна | Совокупный объем энергопотребления (млн. тнэ) | кг.нэ / ВВП | По показателю кг.нэ/ ВВП (по ППС)* |
|---|---|---|---|
| Соединенные Штаты | 2340,29 | 0,19 | 58 |
| Китайская Народная Республика | 1717,15 | 0,20 | 55 |
| Россия | 646,68 | 0,42 | 12 |
| Индия | 537,31 | 0,14 | 87 |
| Япония | 530,46 | 0,14 | 92 |
| Германия | 344,75 | 0,14 | 90 |
| Франция | 275,97 | 0,14 | 88 |
| Канада | 271,95 | 0,25 | 33 |
| Великобритания | 233,93 | 0,12 | 101 |
| Корея | 213,77 | 0,20 | 53 |
Уже в 50-60 годы XX века в СССР стал очевидным факт быстрого насыщения любых объектов различными электротехническими изделиями и необходимость удовлетворения быстрого роста электропотребления. Стало очевидным также, что появились новые объекты, по свойствам отличающиеся от единичного электротехнического изделия и от объектов электроэнергетики. Практика неотвратимо заставила иметь дело с сообществами изделий, которые однозначно являлись структурами элементов технической реальности, — техноценозами [7, 8]. И хотя теория техноценозов, как отмечалось выше, была создана и оформлена в 70-е годы (т.е. первоначальный этап освоения теории составил целых 30 лет), лишь достаточно широкое ее применение с начала XXI в. позволило говорить о ее признании и перспективности.
Главным же пока остается необходимость овладения ценологическими представлениями как для обеспечения на практике энергетической безопасности страны, так и для решения актуальных задач эффективности использования электрической энергии и организации энергетического менеджмента.
Ценологические модели используют свойство структурной устойчивости техноценоза и прогнозируемости количественных соотношений между численностью и объемами элементов системы. При этом оперирование с распределением в целом позволяет решать практические задачи определения параметров электропотребления, нормирования и энергосбережения, изменения организации ремонта электрооборудования и повышения эффективности электрического хозяйства как в целом, так и по отдельным составляющим. В частности, легко решается вопрос о количестве и номенклатуре силовых распределительных трансформаторов, обеспечивающих развитие сети электроснабжения в энергоэффективном, энергосберегающем ключе.
В предлагаемом материале обобщены результаты исследований авторов в течение 2008-2014 гг. сложных электротехнических систем — электрики на базе ценологической парадигмы.
В этих исследованиях один из авторов впервые использовал ценологический подход к оценке спроса на рынке силовых трансформаторов, как альтернатива подходам, опубликованным в отраслевых журналах в течение 2008-2010 гг.
Впервые на базе этого подхода даны оценки объема российского рынка силовых трансформаторов I-III габарита. Также впервые авторами обосновывается положение о необходимости регулирования этого рынка с учетом ценологических свойств совокупности оборудования, входящего в национальную электрическую сеть ЕНЭС России.
В рамках формирования методологических подходов к развитию энергоэффективных распределительных электросетей в России выделены техноценозы: «Комплекс силовых трансформаторов для электроснабжения промышленности», «Комплекс силовых трансформаторов электроснабжения нефтедобычи», «Комплекс силовых трансформаторов электроснабжения ЖКХ», «Комплекс силовых трансформаторов электроснабжения сельского хозяйства», «Комплекс силовых трансформаторов электроснабжения транспорта и связи», бизнесценоз «Комплекс силовых трансформаторов для электроснабжения страны (региона)». На базе разработанных автором математических моделей получены количественные значения объемов и номенклатуры парка силовых трансформаторов, требуемых для обеспечения развития энергоэффективных распределительных электросетей в ближайшие годы.
Краткий обзор работ по применению ценологической парадигмы в области анализа систем электроснабжения
В 2008 году одним из авторов была опубликована работа [Савинцев Ю.М. Динамика спроса на трансформаторы // Пресс-Электро. 2008. №7 (34). С. 3], в которой ценологический подход был использован для определения долей по численности силовых трансформаторов разных мощностей. Эти доли были положены в основу прогноза рыночного спроса на силовые трансформаторы.
В 2010 году дано описание бизнесценоза «Комплекс по обеспечению энергоснабжения объекта» [Савинцев Ю. М. Эффективное электроснабжение или как сегодня купить хороший силовой трансформатор // Энерго- инфо. 2010. №3 (38). С. 60-63], которое использовалось для анализа факторов, определяющих выбор поставщика качественного электрооборудования.
Дальнейшим развитием указанного бизнесценоза является бизнесценоз «Комплекс силовых трансформаторов для электроснабжения страны (региона)», который полностью соответствует определению проф. В. К. Лозенко и выглядит следующим образом: бизнесценоз «Комплекс силовых трансформаторов для электроснабжения страны (региона)» — это совокупность ограниченных в пространстве(регион, страна)и времени слабовзаимодействующих между собой (опосредованно взаимодействующих через рынок) бизнес-структур, каждая из которых состоит из людей, корпоративной культуры, организационной структуры, документационной системы, инфраструктуры и производственной среды, имеющей целью обеспечение надежного электроснабжения потребителей.
В 2011 году интересные результаты по определению долей по численности силовых трансформаторов разных мощностей были получены в статье А. Ю. Лесничен- ко Б. И. Кудрина на основе анализа трансформаторного хозяйства в распределительном сетевом комплексе Центральной России [А. Ю. Лесниченко, Б. И. Кудрин Анализ трансформаторного хозяйства центральной части России // Электронный ресурс. - Режим доступа: www.kudrinbi.ru. 16.02.2011]. По сути, вуказанной работе описан техноценоз «Трансформаторное хозяйство сетевого распределительного комплекса».
В среднесрочной перспективе (15-25 лет) структура рассматриваемого рангового распределения установленных мощностей в техноценозе «Региональные и локальные изолированные энергосистемы России» в целом сохранится.
В 2011 году в работе В. К. Лозенко и А. Н. Брусницына [В. К. Лозенко, А. Н. Брусницын Бизнесценоз «Региональные и локальные изолированные энергосистемы России» // Электронный ресурс. - Режим доступа: www.kudrinbi.ru. 17.01.2011] впервые описаны и проанализированы ценологическими методами биз- несценозы крупных изолированных энергосистем, входящих в ЕНЭС России. В качестве классификационного признака принята установленная мощность единичной изолированной энергосистемы (автономного энергоузла). Используя по существу процедуры кластерного анализа, авторы сформировали неравномерную шкалу, позволяющую сформировать виды, имеющие существенные отличия, что позволило использовать методы рангового анализа. На основе сравнительного анализа реальных и идеальных ранговых распределений, впервые получен важнейший фундаментальный вывод о том, что в среднесрочной перспективе (15-25 лет) структура рассматриваемого рангового распределения установленных мощностей в техноценозе «Региональные и локальные изолированные энергосистемы России» в целом сохранится.
Первая попытка применения ценологической парадигмы для прогнозирования рыночного спроса на электрооборудование
Типовая схема электроснабжения потребителей представлена на рисунке 1 [9].
На основе представленной типовой схемы электроснабжения в масштабе всей страны были выделены перечисленные выше техноценозы: «Комплекс силовых трансформаторов электроснабжения промышленности» (I), «Комплекс силовых трансформаторов электроснабжения нефтедобычи» (II), «Комплекс силовых трансформаторов электроснабжения ЖКХ» (III), «Комплекс силовых трансформаторов электроснабжения сельского хозяйства» (IV), «Комплекс силовых трансформаторов электроснабжения транспорта и связи» (V).
Видовым признаком является в данном случае мощность силового трансформатора(25, 40, 63, 100, 160, 250,400,630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300 кВА — ряд мощностей I-III габарита).
Автором собраны и обработаны данные по трансформаторному хозяйству всех регионов России, не только по I-III, а также IV-VIII габариту.
Ключевым моментом была проверка собранных данных на соответствии критерию Н-распределения (негауссовость). Для этого генеральная совокупность данных о численности видов была проверена на несоответствие нормальному распределению при помощи критерия Пирсона. Это позволило определить ранговые видовые распределения техноценозов «Комплекс силовых трансформаторов», имеющих разные суммарные установленные трансформаторные мощности.
Ранговидовое Н-распределение определяется формулой:
(1)
Где Ni — количество особей вида ранга i;
ri — ранг;
А — константа рангового распределения, зависящая от суммарной установленной трансформаторной мощности техноценоза (численность вида первого ранга).
В результате обобщения большого объема статистического материала характеристический показатель для любого техноценоза «Комплекс силовых трансформаторов для электроснабжения» был найден равным β=1,44.
Как предполагают авторы — это число отражает структуру указанного техноценоза, и имеет фундаментальное значение для распределительных сетей как отдельного самостоятельного экономического региона, так и страны в целом. Это подтверждается и результатами цитируемой выше работы В. К. Лозенко и А. Н. Брусницына.
В соответствии с выводами фундаментальной работы В. И. Гнатюка [В. И. Гнатюк - Закон оптимального построения техноценозов /В.И. Гнатюк. - Выпуск 29. Ценологические исследования. - М.: Изд-во ТГУ. - Центр системных исследований, 2005. - 384 с], наилучшим является «коридор» состояний техноценоза, описываемый ранговидовыми распределениями с 0,5≤β≤1,5. Полученное значение β=1,44 удовлетворяет данному условию.
Устойчивый характер структуры указанных техноценозов был практически подтвержден анализом трансформаторных хозяйств Холдинга МРСК.
На основе анализа схем электроснабжения (рис. 1) всех перечисленных выше техноценозов I-V были определены перечни мощностей элементов-особей (терминология профессора Б. И. Кудрина):
I. 100 кВА-6300 кВА.
II. 63 кВА- 1000 кВА.
III. 25 кВА - 6300 кВА.
IV. 40 кВА - 1000 кВА.
V. 100 кВА-6300 кВА.
Структура техноценоза, а именно: количество трансформаторов каждой мощности, — определяется формулой (1а):
(1а)
Где W1 — константа ранговидового распределения — количество трансформаторов первого ранга (группы наибольшей численности);
β — характеристический показатель ранговидового распределения;
ri — ранг (порядковый номер) группы трансформаторов (популяции);
Wi — количество трансформаторов ранга (порядкового номера) i.
Для всех трансформаторных хозяйств характеристический показатель оказался равным β=1,44.
Значение константы распределения W1 изящно определяется, исходя из суммарного ресурса — суммарной мощности, которую должен трансформировать техноценоз.
Значения константы распределения получились следующими: I. 10159 . II. 3557. III. 4575. IV. 2570. V. 1856.
Рассчитанные в соответствии с формулой (1) численности трансформаторов позволили получить следующие значения, являющиеся годовой потребностью всего электросетевого хозяйства РФ:
I. 38437 штук.
II. 6918 штук.
III. 10226 штук.
IV. 5127 штук.
V. 3702 штуки.
Общий объем годовой потребности для вновь вводимых объектов электроснабжения составляет 55 210 штук.
Так как количество трансформаторов определено ценологическими методами, т.е. в основе модели лежит оптимальность структуры распределительной сети, то в комплексе с энергоэффективными характеристиками самих силовых трансформаторов мы получаем возможность развития электрораспределительной сети как энергоэффективного объекта.
Ю. М. САВИНЦЕВ,
кандидат технических наук, генеральный директор
ООО «ЭТК «Русский трансформатор»
А. В. СТУЛОВ,
заместитель исполнительного директора
ООО «Подольский трансформаторный завод»
Список литературы:
- Кудрин Б. И. Введение в технетику. 2-е изд., переработ. и доп. Томск: Изд-во Томск, гос. ун-та, 1993.552 с.
- Кудрин Б.И. Технетика: Новая парадигма философии техники (третья научная картина мира) // Томск: Изд-во Том. ун-та, 1998. - 40 с.
- Гнатюк В. И. Закон оптимального построения техноценозов // М.: Изд-во ТГУ - Центр системных исследований, 2005.
- Лозенко В. К. Использование ценологического подхода для управления малым бизнесом в мегаполисе // Техногенная самоорганизация и математический аппарат ценологических исследований. Вып. 28. «Ценологические исследования». — М.: Центр системных исследований, 2005. -300-310с.
- Фуфаев В. В. Основы теории динамики структуры техноценозо в // Математическое описание ценозов и закономерности технетики. Вып. 1. Ценологические исследования. - Абакан: Центр системных исследований, 1996. - 156-193 с.
- Энергоэффективность в России: скрытый резерв // Отчет группы экспертов Всемирного банка. 2009. 162 с.
- Кудрин Б. И. Электрика как развитие электротехники и электроэнергетики // 3-е изд., испр. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1998. 40 с.
- Кудрин Б. И. О государственном плане рыночной электрификации России // М.: Изд-во Института народнохозяйственного прогнозирования РАН, 2005. 204 с.
Статья опубликована в журнале «Электротехнического рынка», №1, 2015
Продолжение в следующем номере (№2, 2015) «Электротехнического рынка»
