Потребление энергии домохозяйствами. Подходы к оценке и моделированию (на примере Московского региона)

Рубрика:

Прогноз

 

Автор

Журавлев Олег, Специалист по корпоративному развитию E.ON Russia Power

 

    Согласно ряду оценок, сектор домохозяйств останется ключевой составляющей динамики потребления электрической и тепловой энергии на территории Москвы и Московской области в средне- и долгосрочной перспективе. Предлагаемые в статье подходы основаны на дифференциации структуры энергопотребления по типам (профилям) домашних хозяйств, что способствует выявлению движущих факторов спроса на энергию со стороны населения. Возможно, в дальнейшем на этой базе удастся создать инструментарий, который позволит учитывать сложные агломерационные процессы, протекающие в современных территориальных образованиях, при прогнозировании спроса и проектировании региональных энергетических комплексов.

    Современные подходы к моделированию энергопотребления
    В настоящее время для оценки перспективного спроса и потребления энергии используется ряд прогностических подходов. Часть их ориентирована на выполнение задач краткосрочного прогнозирования, например в почасовой привязке. Области применения таких методов - операции на рынке электроэнергии и мощности, а также риск-менеджмент в энергокомпаниях.
    Существует и класс моделей, привлекаемых для долгосрочного планирования спроса на энергию, - они основаны на факторах экономического и социального развития территории и объясняют динамику спроса и предложения энергии как функцию от данных факторов. Здесь базой для расчетов становятся исторические данные о динамике энергопотребления и прогноз роста ВВП.
    Нельзя не упомянуть также ряд прогностических моделей, построенных на детализации физического потребления энергии. Они опираются на планы ввода новых объектов и, соответственно, присоединения новых потребителей.
    Целью разработки модели энергопотребления домохозяйств является создание инструмента, который может использоваться при перспективном планировании развития энергетического комплекса региона. С помощью подобного инструмента решается ряд задач, в частности:
    прогнозирование спроса на электрическую и тепловую энергию в территориальном разрезе, т. е. дифференциация районов по уровню энергопотребления;
    учет агломерационных процессов (развитие транспортной сети, динамика внутренней и внешней миграции) при планировании энергетической инфраструктуры;
    реальное отображение основных факторов влияния на структуру энергоспроса в сегменте домохозяйств.
    В отечественной экономической науке ощущается некоторый дефицит в подходах к прогнозированию спроса и потребления энергии на уровне городской агломерации, которые основывались бы на стратегическом видении развития энергосистемы.

    Учет агломерационных особенностей при моделировании спроса на энергию
    Учет современных агломерационных факторов актуален в силу того, что энергетическая система не только обслуживает жизнедеятельность территориальной социально-экономической среды, но и сама во многом воздействует на привлекательность региона. Обитание в агломерации отражается на образе жизни, поведении населения, на его привычках, профессиональных и личных предпочтениях. Все перечисленное способно кардинально влиять на динамику энергопотребления.
    Для понимания тенденций спроса домохозяйств в территориальной привязке необходимо учитывать вли-яние агломерационных процессов, свойственных современным регионам.
    Ярким примером подобного влияния на спрос выступают миграционные процессы в Москве и Московской области. Векторы миграции здесь имеют различную направленность: число "маятниковых" трудовых мигрантов, прибывающих на работу в столицу, оценивается в пределах от 1 до 1,3 млн чел., а в Московскую область с теми же целями приезжает около 0,5 млн чел., из них примерно поровну - по 200-300 тыс. чел. - из Москвы и из соседних областей.
    В то же время среди основных особенностей миграционной динамики Московского региона, тем или иным образом воздействующих на потребление энергоресурсов, может быть названа рекреационная миграция. К середине 2004 г. на территории Московской области было зарегистрировано почти 3 млн владений (летних дач, загородных домов и т. п.), которые связаны с сезонной миграцией населения. Проведенные исследования показывают, что в летний период численность жителей Подмосковья увеличивается на 60% (примерно на 4 млн чел.).

    Особенности регионального потребления электрической и тепловой энергии
    При разработке подходов к оценке и моделированию потребления энергии следует учитывать ряд специ-фических характеристик. С одной стороны, спрос на тепловую и электрическую энергию должен рассматриваться в комплексе, поскольку централизованное теплоснабжение осуществляется на базе комбинированной выработки.
    С другой стороны, имеют место различия в параметрах потребления каждого из видов энергии. Эффективный радиус распределения теплоэнергии ограничивается несколькими километрами; потребитель электроэнергии может теоретически находиться за тысячи километров от источника генерации. Тепловая нагрузка более зависима от погодно-климатических условий, чем электрическая, и ею намного сложнее управлять. Иначе говоря, погасить свет (ограничить потребление электричества) можно, а отключить центральное отопление без ощутимых последствий нельзя.
    Данные факторы способствуют тому, что потребление электрической энергии более дифференцировано, нежели потребление тепловой энергии. В качестве примера приведу анализ энергопотребления по некоторым муниципалитетам Московской области.
    На диаграмме видно существенное расхождение средних показателей удельного потребления домохозяйствами как тепловой, так и электрической энергии. Причем если по теплу разброс между максимальным и минимальным значениями - в 1,5 раза, то по электроэнергии - более чем в 5 раз. В первом случае это может быть объяснено разным уровнем централизованного теплоснабжения домохозяйств, расположенных на территории муниципалитетов. В отношении электропотребления подобного объяснения недостаточно: уровень электрификации домовладений в данных образованиях практически одинаков.
    Первоначальный анализ показывает, что различие в значениях удельного электропотребления обусловлено:
    а) миграцией населения, в частности динамикой постоянного и временного числа жителей;
    б) количеством на этих территориях дачных хозяйств;
    в) уровнем теплофикации;
    г) объемами ввода нового жилья;
    д) развитием потребительских предпочтений населения (например степенью информатизации, наличием бытовой техники).
    Эти и ряд других факторов должны учитываться при моделировании спроса на энергию.

    Обоснование методики моделирования
    При разработке методики индивидуальные потребители тепловой и электрической энергии - домашние хозяйства - были сгруппированы в зависимости от типа жилья, так как физические параметры энергопотребления в первую очередь определяются типом жилого помещения. Группы, или профили, сформированы таким образом, чтобы иметь возможность достаточно четко дифференцировать структуру энергопотребления, и включают в себя:

  • профиль № 1: проживающие в многоквартирных домах;
  • профиль № 2: проживающие в индивидуальных коттеджах и таун-хаусах;
  • профиль № 3: проживающие в сельских домах с низким уровнем благоустройства;
  • профиль № 4: дачники:
  • профиль № 5: мелкий бизнес.
    Профили № 3 и № 5 требуют пояснения. Под "сельскими домами с низким уровнем благоустройства" понимается жилье индивидуальной постройки, в котором отсутствуют централизованное теплоснабжение, водоснабжение и водоотведение. Под термином "мелкий бизнес" в целях исследования понимаются потребители, которые в соответствии с тарифным прейскурантом формально включены в группу "население", но используют при этом энергию в мелкопроизводственных целях. Такие потребители не получают отдельные технические условия на присоединение к сетям. К этой группе относятся, например, владельцы подсобных хозяйств, мелкие фермеры, ремесленники, частные предприниматели, владельцы домашних офисов.
    В качестве базового показателя для расчета энергопотребления, а также прогнозирования динамики потребления электрической и тепловой энергии домашними хозяйствами Московского региона предлагается рассматривать показатель "удельный расход электроэнергии/тепла на 1 кв. м помещения за период (кВтч/кв. м в год, Гкал/кв. м в год)".
    При создании модели спроса на энергию следует, прежде всего, принимать во внимание то обстоятельство, что конечным потребителем является не предприятие, а индивидуум. Изменение условий жизни, предпочтений, потребностей, поведения владельцев и арендаторов того или иного типа жилья, а также готовность вкладывать средства в оптимизацию потребления энергии должны рассматриваться наряду с демографическими факторами как движущие силы развития спроса на энергию.
    Для анализа структуры энергопотребления можно использовать так называемый "эталонный" профиль. Он описывает параметры некоего среднего домохозяйства. В нашем случае этот профиль практически совпадает с характеристиками профиля № 1:
  • численность домашнего хозяйства - 2,5 жителя;
  • тип жилья - квартира в многоквартирном доме;
  • материал стен наружного ограждения - бетон;
  • средняя площадь на одного проживающего - 19,7 кв. м;
  • средняя площадь домохозяйства - 49,25 кв. м;
  • используемые электроприборы - в соответствии с задаваемым перечнем.
    Следует заметить, статистические исследования установленного оборудования домохозяйств могут быть полезны для понимания тенденций потребления энергии. Подобные исследования проводились в том числе в США по заказу Министерства энергетики этой страны.
    Для моделирования потребления по каждому профилю определяются факторы спроса, производится качественная оценка динамики каждого фактора и затем рассчитываются средние удельные показатели использования тепловой и электрической энергии.

 

    Моделирование потребления домохозяйствами электрической энергии
    Электропотребление в масштабе домохозяйства, как всем известно, складывается из трех составляющих: расхода электроэнергии на освещение, на приготовление пищи и на пользование бытовыми электроприборами.
    Согласно Методическим рекомендациям по формированию нормативов потребления1 (правда, весьма давним) электропотребление для нужд освещения рассчитывается исходя из продолжительности периода потребности в искусственном освещении при удельной мощности источников света на одного проживающего 10 Вт/кв. м. Мощность напольных электрических плит находится в диапазоне 6-11 кВт. При этом большинство моделей оборудовано ограничителями, не позволяющими включать все конфорки одновременно. Средние показатели расхода электроэнергии на нужды приготовления пищи рассчитываются исходя из мощности плиты и времени ее использования.
    При определении потребности домохозяйств в электрической энергии учитываются следующие электроприборы: холодильник, телевизор, стиральная машина, электропылесос, персональный компьютер, аудиосистема (магнитофон), электроутюг, электронагреватель, электрочайник, беспроводной телефон, домашний кинотеатр, электроплита (если нет газификации).
    Расчеты средних значений потребления также включают в себя количество электроэнергии, затрачиваемое приборами и оборудованием в режиме ожидания, причем этот вклад может быть весьма ощутимым.
    Понятно, что сложность подобных расчетов заключается в отсутствии детальной статистики по составу энергооборудования домохозяйств.
    Динамика расхода электроэнергии домашними хозяйствами обусловлена рядом факторов, которые следует учесть при моделировании:
    1. Уровень информатизации. Уже сегодня персональный компьютер занимает одно из ведущих мест по объему потребления электро-энергии, и дальнейшая компьютеризация домашних хозяйств закономерно отразится на общих показателях.
    2. Уровень благосостояния. Рост реальных денежных доходов населения способствует расширению состава домашней бытовой техники.
    3. Развитие малого и мелкого бизнеса. С увеличением доли мелких собственников, использующих свои жилые помещения в качестве производственных площадок и домашних офисов, потребление электроэнергии в данном профиле будет расти.
    4. Тенденции энергосбережения. Эти тенденции отражаются в виде повышения спроса на энергосберегающее оборудование, однако ожидается, что данный фактор сможет ощутимо влиять на потребление не ранее 2020-2025 гг.
    5. Стоимость электроэнергии. Рост тарифов рассматривается в качестве ограничивающего фактора, сдерживающего спрос на электроэнергию.
    В краткосрочной перспективе кризисные процессы, протекающие в экономике, найдут выражение в снижении реальных денежных доходов населения и, вероятно, в сокращении электропотребления.

    Моделирование потребления домохозяйствами тепловой энергии
    В отличие от электрической энергии, использование тепла менее подвержено влиянию поведенческих факторов. Динамика потребления тепловой энергии населением в основном определяется (помимо климатических условий) регулятивными мерами: нормами энергосбережения, требованиями к тепловой защите зданий, методикой формирования тарифов производителей тепловой энергии, нормативными требованиями по оптимизации гидравлических и температурных режимов.
    Согласно п. 5.3. МГСН 2.01-99 "Энергосбережение в зданиях" потребность жилого строения в тепловой энергии складывается из следующих составляющих: расхода на отопление, на горячее водоснабжение, на принудительную приточную вентиляцию, тепловые завесы и кондиционирование воздуха.
    Проблема модельных расчетов в этой сфере заключается в отсутствии единых универсальных показателей удельного теплопотребления (в целом это вполне естественно, если принимать во внимание то обстоятельство, что значение тепловых потерь каждого строения представляет собой уникальную величину). Фактические показатели удельного теплопотребления многоквартирных зданий в Москве варьируются в диапазоне 0,15-0,22 Гкал/кв. м в год, что эквивалентно удельному расходу 126-184 кДж/кв. м в сутки. В СНиП "Тепловая защита зданий" данный показатель устанавливается в пределах от 70 до 140 кДж/кв. м в сутки в зависимости от этажности строения (верхняя граница соответствует одноэтажному зданию полезной площадью 60 кв. м). МГСН 2.01-99 регламентирует удельный расход тепловой энергии системой отопления за отопительный период от 68 до 144 кДж/кв. м в сутки, что соответствует 95-200 кВтч на 1 кв. м.
    Расход тепловой энергии на горячее водоснабжение может быть рассчитан исходя из средних удельных значений потребления горячей воды. Одна из трудностей оценочного расчета заключается в том, что на данный момент действуют различные нормативы. Например, в столице начисление платы за коммунальные услуги осуществляется на базе норматива потребления горячей воды в 160 л/сутки на человека.
    Практические исследования показали, что нормативы тепло- и водопотребления, используемые для расчета платы за коммунальные услуги в Москве, существенно завышены относительно реальных показателей расхода.

    Заключение
    Таким образом, предлагаемый подход к оценке и моделированию использования тепловой и электрической энергии населением Московского региона с учетом дифференциации структуры энергопотребления домашними хозяйствами позволяет определить воздействие ключевых факторов, которые влияют и будут влиять на энергоспрос на данной территории. К таким факторам следует отнести, прежде всего, образ жизни населения, а также тенденции трудовой и рекреационной миграции, развитие потребительских предпочтений и привычек жителей, рост благосостояния. Все это обусловит динамику спроса на энергию с дальнейшей дифференциацией потребления.
    Качество моделирования в рамках предлагаемого подхода зависит от наличия достоверной информации по следующим направлениям:

  • расширенные статистические данные о составе энергооборудования домохозяйств;
  • сведения об энергопотреблении домохозяйств в территориальном разрезе;
  • социологические параметры, описывающие поведенческие характеристики по профилям потребления.
    Указанная информация может быть получена в ходе социологических исследований.
    Учет глубинных основ спроса на электрическую и тепловую энергию нацелен на выявление "зон спроса" в территориальном и структурном аспектах. В перспективе на этой базе возможна разработка механизма планирования и оптимизации управления территориальным энергетическим комплексом.