Економічні критерії підвищення надійності електропостачання

Одним із найважливіших критеріїв економічності при обґрунтуванні заходів підвищення надійності електропостачання є витрати, які можна компенсувати технічно та організаційно-економічно. Зниження ступеня надійності електропостачання значно збільшує експлуатаційні витрати. Оптимальність проектів з підвищення надійності означає при цьому, що заданий виробничий ефект можна одержати при мінімально можливих витратах матеріальних ресурсів. При визначенні оптимального варіанта з деяких можливих, що забезпечують виконання технічного завдання, необхідно визначити приведені витрати на спорудження й експлуатацію енергетичного об'єкта (В), які залежно від тривалості спорудження та умов почергового введення обчислюються по-різному.

Якщо будівництво та пуск в експлуатацію здійснюються упродовж одного року, то

(12.12)

де – нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень К (при нормативному терміні служби 10 років,; – річні експлуатаційні витрати, грн.

Якщо об'єкт будується упродовж Т років, то:

(12.13)

де – коефіцієнт нарощування (компаундування) капітальних вкладень; і – відсоткова ставка приведення різночасових витрат, обумовлена фінансовою політикою держави для кожної галузі (в енергетиці і = 0,08); Кt – капітальні вкладення в t-му році, грн; τ– рік приведення витрат.

При порівнянні подібних варіантів з неоднаковою надійністю необхідно вводити в розрахункові формули складові, що враховують можливий економічний збиток від відмов устаткування і установок, або складові, що враховують витрати на підвищення надійності до нормативного рівня:

(12.14)

(12.15)

де З – середній річний збиток від перерв у електропостачанні на стадії нормальної експлуатації енергосистеми (Шеметов, 2006).

Остаточно проектний варіант визначається шляхом комплексного техніко-економічного порівняння за критеріями надійності й економічності (табл. 12.7). При цьому практично однаковими вважають варіанти, в яких значення (ен • К + Ве) відрізняються менше ніж на 5 % від базового варіанта, а значення 3 – менше ніж на 10 % (Справочник, 1985).

Таблиця 12.7 – Порівняння проектних рішень за критеріями надійності та економічності (складено за даними: Шеметов, 2006; Справочник, 1985)

Приклад 4

Повітряну лінію електропередачі довжиною 30 км можна виконати одноколовою або двоколовою. Якщо електропостачання споживача здійснюватиметься по одному колу, то у результаті його аварійних відключень прогнозований середньорічний збиток становитиме З1 = 12 млн грн. При цьому вартість одного кілометра одноколової лінії становитиме 105 тис. грн, а витрати на експлуатацію всієї лінії млн грн/рік (при середньому терміні служби 20 років). Спорудження одного кілометра двоколової лінії обійдеться на 120 тис. грн дорожче, її експлуатація млн грн/рік (при середньому терміні служби 25 років), а середній збиток при цьому знижується до млн грн. Також при двоколовій лінії необхідне спорудження додаткового вимикача вартістю 1,5 млн грн. Визначимо, що економічно вигідніше: будівництво двоколової або одноколової лінії.

Порівняємо варіанти за можливим збитком через перерви в електропостачанні:

Визначимо, наскільки будівництво двоколової та одноколової ліній відрізняються за витратами:

Як бачимо з результатів розрахунків, з урахуванням ризику варіант з двоколовою лінією є більш привабливим.

Техніко-економічну ефективність проектів з підвищення надійності електропостачання можна визначати, порівнюючи витрати у часі: до реалізації проекту і після. Наприклад, доцільність автоматичного секціонування можна визначати, порівнявши розрахункові витрати на установку секційного апарата з обсягом збитку:

(12.16)

де – додаткові капітальні витрати на пристрій секційного апарата;– відповідні експлуатаційні витрати.

Економічна ефективність автоматичного секціонування оцінюється не лише економією внаслідок ліквідації збитку від недовідпуску електроенергії, а й за рахунок вивільнення значної кількості експлуатаційного та ремонтного персоналу, що необхідний для ліквідації стійких пошкоджень. Таким чином, економічну ефективність автоматичного секціонування можна виразити у такий спосіб:

(12.17)

де – заробітна плата обслуговуючого персоналу при автоматичному секціонуванні; – заробітна плата обслуговуючого персоналу без автоматичного секціонування.

Приклад 5

У результаті перерв у електропостачанні середньорічний збиток становив 55 тис. грн. Підстанцію обслуговують 3 спостерігачі при середньорічній зарплаті кожного 42 тис. грн. Визначимо економічну доцільність ав110кВ. Для реалізації проекту необхідно 4 елегазові вимикачі вартістю 150 тис. грн кожен. У результаті секціонування збиток нівелюється, а для роботи на підстанції достатньо буде одного спостерігача.

Автоматичне секціонування потребує таких щорічних витрат, тис. грн/рік:

Без автоматичного секціонування повні витрати становитимуть, тис. грн/рік:

Отже автоматичне секціонування мережі є економічно ефективним.

Окрім наведених критеріїв, можна залучити моделі оптимізації втрат при реалізації проектів, спрямованих на підвищення надійності електропостачання. Витрати на підвищення надійності електропостачання можуть бути подані у вигляді суми двох складових:

(12.18)

де - приведені витрати на підвищення ремонтопридатності; – приведені витрати на підвищення безвідмовності.

Функціональні залежності між середнім часом відновлення, параметром потоку відмов і відповідним видом витрат мають вигляд

(12.19)

Економічна оцінка надійності пов'язана зі збитком, що виникає внаслідок порушення електропостачання. Для підвищення надійності необхідно збільшувати капітальні витрати, що сприятиме зниженню збитку у споживачів від перерв електропостачання і тим самим зростанню ефективності виробництва. Вибір доцільного рівня надійності характеризується оптимальною надійністю, перевищення якої знижує ефективність виробництва в результаті збільшення видатків на електропостачання.

Функція оптимізації надійності електропостачання при двопараметричній залежності збитку набуває вигляду (Барг, 1985):

(12.20)

де – питомий збиток від фактора відмови, не залежний від тривалості відновлення працездатності, грн/відмову; – питомий збиток від простою

споживачів після відмови, що залежить від тривалості відновлення працездатності, грн/рік.

Більш комплексним і загальним для всіх суб'єктів є критерій максимуму чистого дисконтованого доходу. Для ЕК економічний критерій з урахуванням рівня надійності має вигляд

(12.21)

де NPVE – чистий дисконтований дохід ΕΚ; 1Е – сумарний приведений дохід від реалізації електроенергії за період часу Т; IR – сумарний приведений дохід від плати споживача за надійність за період часу Т; С – сумарні приведені витрати на функціонування ЕК, що включають приведену частку капітальних витрат і поточні витрати за період часу Т; D – сумарний приведений збиток (плата споживачеві за недостатній рівень надійності електропостачання стосовно рівня, зафіксованого у договорі на електропостачання між ЕК та споживачем) за період часу Т.

Для споживача критерій має вигляд

(12.22)

де NPVC – чистий дисконтований дохід споживача; PC – сумарний приведений прибуток споживача; СЕ – сумарні приведені витрати на оплату електропостачання з урахуванням того, що споживач не лише купує електроенергію, але й проводить у себе деякі заходи для її приймання; CR – сумарні приведені витрати за надійність електропостачання; D – повний сумарний приведений збиток споживача від ненадійності його електропостачання; D – сумарний приведений збиток від ненадійності електропостачання, що компенсується ЕК (Федотова, 2007).

Таким чином, складова D* є стимулом підвищення надійності для ЕК.