Общие характеристики технико-экономических исследований
Удельная экономическая доля оборудования и экономический оптимум. Оптимизационный расчет напряжений сети, изложенный в гл. 1,— хороший пример технико-экономического исследования, поскольку он выявляет основную цель таких исследований, а именно выбор среди всех технически, возможных решений такого, при котором можно получить наилучший в экономическом отношении результат.
Эта формулировка «получить наилучший результат...» достаточно произвольна; однако она подчеркивает то обстоятельство, что было бы слишком упрощенным выбирать решение, которое соответствовало бы минимальным капиталовложениям или даже максимальной рентабельности предприятия. Решение, которое необходимо выбрать, должно минимизировать общие расходы, относящиеся к рассматриваемому объекту, каким бы ни был момент, когда осуществляются эти расходы, и какими бы ни были организация или объект, которые должны почувствовать их на себе.
В дальнейшем можно будет увидеть на других примерах, что эти расходы включают в себя:
капиталовложения, т. е. расходы, относящиеся к оборудованию (его стоимость плюс стоимость его установки);
эксплуатационные расходы, имеющие очень разную природу.
Эксплуатационные расходы — это не только расходы организации,.
ответственной за эксплуатацию рассматриваемого объекта (стоимость эксплуатации, зарплата эксплуатационного персонала, а также стоимость потерь энергии в различных аппаратах), но и расходы, вызываемые вредными помехами (электроэнергии) различной природы, и расходы на устранение всякого рода их последствий (в гл. 1 рассматривались нарушения, вызываемые эффектом короны, но они не были переведены в числовые данные), и, кроме того, расходы, вызываемые нарушением качества поставки электроэнергии. Некоторые из этих расходов могут часто казаться незначительными (но это только ошибочная видимость), однако пренебрежение ими приводит в общем случае к ошибочному выбору, который дорого обходится впоследствии.
Расходы, связанные с помехами и нарушением качества электроснабжения, имеют общий характер в том смысле, что они разделяются между эксплуатационниками и потребителями (электроэнергии); первые из них должны уменьшить до приемлемого уровня эти помехи (см. т. 1 гл. 7) и обеспечить уровень, регламентируемый для электроэнергий различных качеств (см. т. 1, § 2.3 и гл. 5 и 6), а вторые должны потерпеть некоторые экономические потери, поскольку невозможно уменьшить до нуля помехи, так же как нельзя получить идеальное качество электроснабжения. Хорошо было бы напомнить, что в т. 1, гл. 5 уже было отмечено, что экономический оптимум соответствует не техническому усовершенствованию, а уровню электроснабжения, за пределами которого дополнительное улучшение стоит дороже, чем может дать экономия в другом.
Эффективность предприятия и особенно предприятия, обеспечивающего коммунальное обслуживание, оценивается той помощью, которую оно оказывает общему экономическому благосостоянию людей, а не только собственными выгодами, которые оно может получить. Следовательно, только минимизация всех расходов должна рассматриваться как «полномочный представитель» экономического оптимума.
Статические и динамические исследования. Пример нормализации уровней напряжений линий энергосистемы остается неполным, поскольку он является чисто статическим. В самом деле, развитие сетей осуществляется главным образом увеличением числа линий в той мере, в какой в этом возникает потребность (динамический аспект); но построены эти линии были для одного из предварительно стандартизованных напряжений (статический аспект).
Исследование этапов развития сети должно учитывать то обстоятельство, что оборудование имеет срок службы 30 лет и что в течение этого срока нагрузки, передаваемые системой, будут увеличены, вероятно, в 5—10 раз. И тогда уже не будет возможным представить, как это делалось в гл. 1 для линий, эксплуатационные расходы их среднегодовой величиной. Таким образом, необходимо предусматривать последовательное усиление во времени, принимая во внимание эволюцию потребления и условия эксплуатации (сезонные и годовые изменения нагрузок). Иначе говоря, ставится задача динамических технико-экономических исследований.
При этом возникает новая трудность, связанная с прогнозированием будущих нагрузок, а в более общем случае и будущих потребителей (необходимость улучшения электроснабжения может добавиться к изменениям потребления энергии). В действительности прогнозы тем более приближенны, чем на более отдаленное будущее они рассчитаны, и, кроме того, они содержат основной случайный аспект, т. е. основываются на вероятных цифрах потребления, определенных средней величиной и среднеквадратичным отклонением.
Неточность основных сведений для расчета, а следовательно, и результатов позволит, кстати, сделать упрощения в расчетах, т. е. в конечном счете упрощения в описании оборудования. Вследствие этого будут приняты приближенные модели в зависимости от рассматриваемого случая (или, как говорят экономисты, относительно агрегированные модели). Эти модели в зависимости от решаемой проблемы могут быть статическими или динамическими, а среди них — модели «на определенное будущее» (менее неточные) или «на случайное будущее».
Общие и специализированные исследования. Данные, которые необходимо учитывать при исследовании развития электрической системы в зависимости от периода прогнозирования (ближайшее или удаленное будущее), являются функцией не только состояния системы, но еще и состояния всего ее оборудования. Необходимо оказывается знать также развитие этого оборудования (или внести в. него определенность при исследовании объекта).
Таким образом, исследование развития системы (сети) должно проводиться только на всем оборудовании ее, а также на оборудовании связанных с ней других систем; здесь термин «система» берется в самом широком смысле (т. е. относится не только к уровням напряжений, но и ко всем станциям и потребителям); сюда надо было бы включить исследование всего того, что относится к системе (развитие техники, изменения стоимостей и т. д.). Очевидно, что при этом получается достаточно сложная задача для того, чтобы она могла быть решена даже самыми совершенными математическими методами и самыми мощными ЭВМ.
Поэтому ее разлагают на подзадачи, решаемые на моделях, которые детально воспроизводят только исследуемую часть системы, а более упрощенно — связи ее с другими частями системы.
Затем необходимо объединить отдельно полученные решения, Используя эти модели и проводя последовательно все операции.
На практике различают три типа моделей, относящихся к энергосистемам, которые требуют для своего решения различных приближений (аппроксимаций):
общие модели, которые учитывают длительные промежутки времени и воспроизводят оборудование общими характеристиками (суммарная мощность станций, сгруппированных в малое число категорий, или количество энергии, производимой в течение года или различных сезонов; общие характеристики, относящиеся к эксплуатации); эти модели предназначены для исследований поставок оборудования в достаточно длительные сроки и часто являются динамическими и случайными;
модели развития, содержащие детальное воспроизведение структуры исследуемой системы в ее основной части, но более упрощенно представляющие другие части; модель этого вида может быть динамической, по крайней мере для такого периода времени, в котором ее связи с соседними линиями сохраняют одни и те же характеристики;
модели стандартизации, позволяющие определить характеристики оборудования; для этих моделей достаточно знать средние условия эксплуатации; являясь обычно статическими, эти модели могут быть также иногда и динамическими.
Экономическое сравнение возможных решений. При любых капиталовложениях экономический выбор между различными решениями, реализующими рассматриваемый объект, необходимый для электрической системы, может осуществляться различными методами. Можно сравнивать рентабельности различных решений или, точнее (при условии, что рентабельность может быть только относительной), относительные рентабельности. Такое сравнение предполагает, что поставка энергии системой осуществляется в одинаковых условиях, т. е. в тех же самых точках, при одном и том же напряжении; при одном и том же качестве поставляемой электроэнергии. Отсюда понятно, что этот метод может быть применим только для некоторых частных случаев.
Общий метод состоит в сравнении развития рассматриваемой системы для каждого из принятых решений и для числа лет, соответствующего сроку службы сооружаемого объекта. В действительности вынуждены рассматривать для каждого из решений последовательность работ, распределенных во времени (работы по поставке оборудования, профилактике и эксплуатации); такую последовательность обычно называют «стратегией»; затем для каждой из ежегодных затрат производится оценка не только, стоимостей сооружения, установки и профилактики, но также и стоимостей потерь энергии, оценка качества электроснабжения, помех.
Итак, необходимо суммировать все расходы для каждой из стратегий, а поскольку они распределены на некоторое количество лет (и причем неравным образом), то следует исходить из следующих соображений.
Очевидно, что расходование 1 франка за ряд лет, например в течение 10 лет, не может быть эквивалентным его единовременному расходованию: эффект, являющийся результатом расходов в 1 франк, будет обязательно меньше в первом случае, чем во втором.
Примем, что расходы в 1 франк в течение 10 лет эквивалентны единовременным расходам, равным 1/(1 +/с) франков. Можно также принять, что 1 + /с=(1 + а)10, где а—некоторый среднегодовой коэффициент, определяемый из следующих условий: пусть при проведении работ в электрической системе начиная с начального года, имеющего индекс «0», в течение «-го года расходуют сумму S„ (каким бы ни было назначение этих расходов: капиталовложения, профилактика, потери, помехи и т. д.), тогда эта сумма рассматривается. в теории осуществления в качестве суммы, эквивалентной сумме S0, при условии, что
(2.1)
Такой подход позволяет не только сравнивать расходы, производимые в течение различных лет, но также суммировать и расходы, относящиеся к стратегии (последовательность работ, распределенных во времени), сравнивая их с расходами, относящимися к другой стратегии.
Сравнение распространяется на период в одно и то же число лет при условии, что состояние систем в конце каждого из них одно и то же.
Это условие предусматривает продолжение каждой стратегии теоретически в течение бесконечно длительного времени.
Трудности сравнения здесь преодолены только теоретически, поскольку прогнозы характеристик систем и нагрузок через 10,20,30 лет и более являются субъективными. Следовательно, предпочтительно ограничить стратегии разумным сроком (переменным в зависимости от решаемой проблемы); в этом случае надо оценить состояние системы в конце стратегии, т. е. остаточную стоимость оборудования и стоимость качества электроснабжения и помех.
Можно также рассматривать только ежегодные расходы, принимая при этом, что капиталовложения непосредственно отражаются в продукции (электрической энергии, которая должна передаваться). Капиталовложения связаны с ежегодными амортизационными отчислениями, проводимыми до конца нормального срока службы .
