Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

Перспектива развития добычи ироль угля втопливно-энергетическом балансе Приморского края предопределяют необходимость поиска новых технологических решений, способствующих повышению конкурентоспособности угольной продукции. При этом технологические решения должны комплексно обеспечивать максимальное использование природного потенциала топливно-энергетических комплексов при минимальном воздействии на окружающую среду впределах нормативных требований, атакже минимальном потреблении финансовых, материальных итрудовых ресурсов [1].

Разработка ивнедрение новых технологий переработки углей дает возможность расширить сферы применения получаемых из угля продуктов иматериалов– использовать их не только вэнергетике, но ив черной, цветной металлургии, химической инефтехимической промышленности, при производстве удобрений ив других отраслях. Следует особо отметить, что нетрадиционное использование углей включает всебя процессы, находящиеся на различных стадиях как научной, так ипрактической разработки [2, 3].

В последнее время внекоторых странах вновь ставится вопрос опроизводстве метанола из углей как наиболее распространенного сырья. Такая поставка представляет практический интерес идля России, обеспеченность которой каменными ибурыми углями примерно в100 раз больше по сравнению сприродным газом, являющегося внастоящее время основным сырьевым источником производства метанола. Кроме того, это во многом обусловливается предполагаемым расширением сфер его использования ввидимой перспективе[4].

Анализ тенденций энергетических рынков позволяет сделать вывод, что на сегодняшний день существуют потенциальные возможности для расширения рынка метанола. Это связано стем, что по потребительским качествам метанол как моторное икотельно-печное топливо восновном не уступает, апо некоторым показателям существенно превосходит такие традиционные виды топлив, как мазут, природный газ, керосин идизельное топливо. При его сжигании образуется меньше вредных выбросов, вотличие от мазута не требуется сложной системы разогрева, вотличие от природного газа нет проблем схранением итранспортировкой кмелким потребителям. Следует также отметить благоприятную внешнеэкономическую ценовую конъюнктуру метанола на рынке стран северо-восточной Азии (СВА).

Традиционная технология производства метанола из органического топлива включает две основные стадии– получение синтез-газа исинтез метанола из этого газа. На обеих стадиях выделяется большое количество тепла, которое, как правило, используется для получения пара среднего давления, направляемого на турбины, приводящие вдействие компрессоры установки, ина нужды других производств. Такой способ утилизации тепла сопровождается значительными энергетическими потерями. Более рациональным способом утилизации тепла является комбинация двух технологий– производства метанола ипроизводства электроэнергии водной энерготехнологической установке. При этом снижаются энергетические потери, уменьшаются капиталовложения за счет совмещения функций части оборудования, появляется возможность упростить технологическую схему, отказавшись от рециркуляции синтез-газа [5].

Материалы иметоды исследования

В проведенных исследованиях вкачестве базовой для определения общесистемного эффекта от реализации новых энерготехнологий используется разработанная вДВФУ проф. ЖуковымА.В. экономико-математическая модель управления инвестиционной деятельностью при диверсификации производства ипотребления энергоносителей врегиональных ТЭК, при помощи которой можно выбирать оптимальный сточки зрения получаемой прибыли, вариант производства ипереработки угольных минеральных ресурсов, атакже вновь создаваемых научно-производственных предприятий по извлечению ипереработки метана из газогидратов, которая также обладает высокой степенью универсальности ипозволяет более детально рассматривать конфигурацию ипараметры систем реструктуризации идиверсификации угледобывающих иэнергетических предприятий [6].

Данная модель была дополнена иадаптирована для достижения целей поставленных сучетом специфики рассматриваемой технологии переработки угольных минеральных ресурсов всинтетическое жидкое топливо спопутной выработкой электроэнергии вусловиях реализации ее на предприятиях ТЭК Приморского края.

В целом задача формулируется следующим образом.

При выполнении ограничений по ресурсам (возможности развития добычи ипроизводства), по условиям транспортировки ипо потребности ипри минимизации приведенных затрат на добычу (производство), переработку, транспортировку ииспользование топлива определить:

1)объемы добычи (производства) различных энергоресурсов по отдельным месторождениям (пунктам, перерабатывающим заводам);

2)объемы переработки различных видов топлива по отдельным пунктам;

3)распределение энергоресурсов между отдельными экономическими районами спредварительным распределением их внутри районов между основными категориями потребителей;

4)объемы инаправления перевозок различных видов топлива магистральным железнодорожным транспортом, газопроводами.

Для проведения анализа эффективности технологии газификации углей вЭТУ спопутной выработкой электроэнергии идругих перспективных энерготехнологий производилась модификация модели проф. ЖуковаА.В. путем введения переменных, уравнений иограничений, отражающих условия производства электроэнергии иметанола вПриморском крае сприменением этой технологии:

Введем следующие обозначения (все показатели исчисляются за один итот же период):

индексы i, j, k– используются для обозначения соответственно разрезов, предприятий по переработке угля вметанол ипотребителей конечной продукции,

νij– натуральный объем угля (в тоннах), отправленного из источника iна предприятие по переработке угля j;

ujk– натуральный объем (в тоннах) переработанной продукции, отправленной спредприятие по переработке угля врайоне jпотребителю k;

di– стоимость единицы угля добычи врайоне i;

mk– отпускная цена единицы переработанной продукции потребителю k;

bj– себестоимость производства единицы натурального объема переработанной продукции на предприятии j;

cj– удельные капиталовложения впредприятие по переработке угля j;

tij– стоимость перевозки единицы натурального объема угля из района iна предприятие по переработке угля j;

gjk– стоимость перевозки единицы натурального объема переработанной продукции спредприятия по переработке угля jпотребителю k.

n– количество видов угля;

l– количество видов новой продукции;

z– количество пунктов потребления.

Критерий оптимальности будет выглядеть следующим образом:

. (1)

Целью решения будем считать определение νij иujk, где i=1,2,…,n, j=1,2,…,l, иk=1,2,…,z. mk, di, tij, gjk выбираются соответственно на основе внешних условий деятельности. <<mokr002.wmf>> иbi определяются из плана предприятия по издержкам продукции.

В этом случае ограничения системы.

1.Вес перевозимого угля не может превысить мощности разреза по добыче угля:

для всех i, (2)

где Mi– мощность разреза iпо добыче угля.

2.Объем поставок потребителю должен удовлетворять его потребности:

для всех k, (3)

Следует отметить, что вэтой модели не допускается неудовлетворение потребности. Это ограничение можно также записать следующим образом:

(4)

где N’k– минимально допустимая потребность; Nk– общая потребность вцелом.

3.Объем перевозок спредприятия по переработке угля не может превысить мощности этого предприятия:

, (5)

где Pj– мощность предприятия по переработке угля j.

4.Общий объем перевозок спредприятия по переработке не больше объема угля, доставленного сразреза на это предприятие:

, (6)

где Ejk – коэффициент потребления при переработке iугля впродукцию j-го вида.

Результаты исследования иих обсуждение

Расчеты выполнялись по двум направлениям:

1.Малотоннажное производство на модульной энерготехнологической установке мощностью 50 000 тонн метанола вгод из углей сиспользованием существующей инфраструктуры предприятий ТЭК Приморского края (Владивостокской ТЭЦ-2 иЗАО «ЛуТЭК): источников сырья иэнергоресурсов, вспомогательных материалов, инженерных коммуникаций, административно-бытовых сооружений. При этом конструктивные особенности энерготехнологических установок малой мощности обуславливают уменьшение капитальных затрат за счет возможности блочно-модульного исполнения смаксимальной степенью готовности иотсутствия необходимости обустройства территории для хранения исходного сырья.

2.Крупномасштабное вовлечение углей Бикинского иПавловского месторождений для производства метанола сцелью его экспорта через метанольный терминал порта Восточный. Реализация такого крупного проекта требует значительных капиталовложений ипривлечение весомой доли кредитных средств.

В результате выполнения серии имитационных расчетов на основе разработанных вработе экономико-математических моделях, малотоннажное производство метанола на модульной энерготехнологической установке мощностью 50 тыс. тс попутной выработкой электроэнергии будет характеризоваться следующими показателями, представленными втабл. 1.

Таблица 1

Технико-экономические показатели модульной ЭТУ производства метанола мощностью 50000 т

Существенное влияние на инвестиционные показатели производства метанола имеет цена реализации. Вслучае роста цен до 14000 руб./т уровень внутренней ставки доходности составит 18 %, ав случае роста свыше 15000 руб./т уровень чистой текущей стоимости находится выше одного миллиарда рублей. Потеря инвестиционной привлекательности происходит вслучае снижения цен на метанол ниже отметки 10000 руб./т.

Также значительное влияние на инвестиционные показатели оказывает величина капитальных вложений вЭТУ. Так, например, их удорожание выше отметки 2,5 млрд руб при прочих равных условиях ведет кснижению чистой текущей стоимости до нулевого уровня.

Предложенные комплексный методический подход, экономико-математические модели, алгоритмы ипрограммы расчета позволили оптимизировать иобосновать проектные параметры крупнотоннажного вовлечения углей Приморского края для производства экспортного метанола удовлетворяющего потребности конечного потребителя метанола впорту Восточный вразмере 1 млн т.

Согласно выполненным расчетам по оптимизации соотношений экономических показателей переработки, транспортировки ипотребления для удовлетворения установленной проектной мощности метанольного терминала впорту Восточный вразмере 1млнтметанола вгод необходима переработка 3,6 млн тбурого угля Приморского края, соответственно 2,5 млн тПавловских(что обусловлено ограниченной величиной мощности разреза) и1,1 млн тБикинских углей. ЭТУ вэтом случае экономически оптимально следует разместить вблизи порта. При этом попутно при производстве метанола происходит выработка 833,243млнкВт чэлектроэнергии вгод. Себестоимость производства на энерготехнологической установке одной тонны метанола из углей Приморского края составит 6126 руб/т. Срок окупаемости такого инвестиционного проекта составляет 9,64 лет, чистая текущая стоимость равна 16,896 млрд. руб, авнутренняя ставка доходности равна 17,4 %.

Таблица 2

Основные технико-экономические показатели ЭТУ на угле

В результате выполнения серии имитационных расчетов для анализа чувствительности финансовых показателей проекта было определено, что значительное влияние на показатели финансово-экономической привлекательности проекта оказывают цена реализации продукции, величина капиталовложений, стоимость сырья иобъем производства.

Так при увеличении цены метанола на 20 % IRR увеличивается с17,5 % до 22,5 %, апри росте цены метанола в1,5 раза IRR уже составляет 29 %. Высокие темпы роста цены метанола на внутреннем имеждународных рынках впоследние годы итекущие тенденции рынка энергоресурсов позволяют сделать благоприятные прогнозы относительно высокой устойчивости проектов переработки углей вметанол.

Увеличение капиталовложений на 20 % ведет кснижению IRR c17,4 % до 14,2 %; ав случае увеличения в1,5 раза проект уже имеет более скромные показатели эффективности– IRR равна 10,4 %. Вслучае же удвоения объема капиталовложений проект считается финансово непривлекательным поскольку IRR вэтом случае составляет 6,2 %, аNPV имеет отрицательное значение.

Также весомое влияние на инвестиционный проект оказывают показатели изменения стоимости буроугольного сырья иежегодных издержек стоимости эксплуатации иобслуживания. Увеличение стоимости угля в1,5 раза при прочих равных условиях ведет кпадению IRR c17,5 % до 13,7 % иуменьшению NPV почти в2 раза. Увеличение же ежегодных издержек стоимости эксплуатации иобслуживания ЭТУ в2 раза снижает IRR c17,5 % до 11,6 %.

Заключение

Основные научные ипрактические результаты проведенного исследования, заключаются вследующем:

1.Проведены расчеты иопределены перспективы малотоннажной энерготехнологической переработки углей вкомбинированной установке производства метанола иэлектроэнергии мощностью 50 тыс. тонн вгод на предприятиях Приморского края.

2.Обоснованы иоптимизированы проектные параметры крупнотоннажного вовлечения углей Приморского края для производства экспортного метанола.

3.Врезультате выполнения серии имитационных расчетов для анализа чувствительности финансовых показателей проекта были определены факторы иих пограничные значения, существенно влияющие на финансовую устойчивость проектов.

4.Полученные результаты вобласти производства метанола представляет практический интерес всвете реализации государственных энергетических программ эффективной интеграции Российской Федерации всистему экономических связей АТР.