Комплексная экономическая оценка выбора технологии энергоснабжения автономного нефтегазодобывающего месторождения

Салько М. Г., Милорадов А. Р. Комплексная экономическая оценка выбора технологии энергоснабжения автономного нефтегазодобывающего месторождения // Вестник Бурятского государственного университета. Экономика и менеджмент. 2024. № 3. С. 106-115.

Нефтегазовая отрасль играет ключевую роль в экономике нашей страны по сей день. Основная часть российских запасов нефти и газа сосредоточена в районах Крайнего Севера со сложно организованной инфраструктурой. Так, в Арк- тике добывается около 80% природного газа и 60% нефти1. При освоении новых месторождений со значительной удаленностью от инфраструктурных объектов актуальным вопросом является энергоснабжение производственных объектов. Выбор и применение на практике оптимального метода энергоснабжения для конкретного месторождения являются залогом успешности проводимых на месте работ и стабильного функционирования производственного объекта в целом.

Разработка новых нефтегазовых месторождений в условиях значительной удаленности от транспортных магистралей и электрических сетей решается путем строительства электростанций для собственных нужд (ЭСН) непосредственно в районе месторождения [9].

Наибольшее распространение ЭСН для производственных объектов Арктического региона получили такие как [5; 8]:

• -    дизельные электростанции — наиболее распространенный тип автономных электростанций на нефтегазовых месторождениях;

• -    ветрогенераторы, которые становятся все более популярными на автономных электростанциях на месторождениях;

• -    гелиоэнергетика — еще один популярный вид автономных электростанций на нефтегазовых месторождениях;

• -    газотурбинные установки — используются за счет добываемых углеводородов.

Сравнительная характеристика наиболее популярных способов автономного энергоснабжения и альтернативных источников энергии предоставлена в таблице 1.

Таблица 1

Сравнительная характеристика вариантов энергообеспечения автономного месторождения за счет различных источников

Вид	Достоинства	Недостатки
Гелиоэнергетика	-    высокая доступность и устойчивость возобновления энергоресурса; -    относительная экономичность используемых технологий добычи энергоресурса по сравнению с традиционными топливными источниками; -    экономичность обслуживания техники гелиоэнергетики по сравнению с традиционной технологией получения энергии; -    низкие показатели загрязнения окружающей среды	-    периодичность добычи солнечной энергии в светлое время суток; -    требует использования аккумуляторов для накопления электроэнергии в светлое время суток, утилизация которых дорогостоящая; -    влияние погодных условий на наличие солнечного света; -    для высокой производительности требуются значительные открытые территории (без возможных теней) для размещения солнечных батарей; -    относительно высокие первоначальные инвестиции; -    размещение солнечных батарей на больших площадях может привести к изменению ландшафта территорий и среды флоры и фауны

• 1 Инфографика о геологоразведке на нефть и газ / Lifejournal. Изображение: электронное // iv-g.lrvejournal.com = Карта геологоразведки: [сайт]. URL: https://iv- g.livejournal.com/ 1455064.html (дата обращения: 09.03.24). Текст: электронный.

  Ветроэнергетика	-    отсутствие выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду; -    неисчерпаемость природного ресурса; -    низкие эксплуатационные затраты по сравнению с традиционной энергетикой.	-    зависимость от наличия и силы ветра; -    использование аккумуляторных батарей для накопления энергии в периоды безветрия, утилизация которых дорогостоящая; -    значительный уровень шума, при работе ветряков, которая приводит к изменению экосистемы фауны в регионе; -    технологическая ограниченность наращивания энергоэффективности установок; -    стоимость оборудования и соответственно электроэнергии намного выше, чем цена сетевого электричества; -    окупаемость оборудования с ростом его мощности значительно снижается. Наиболее производительные станции полностью не окупаются
  Энергия морских волн и океанов	-    отсутствие выбросов вредных веществ в окружающую среду; -    возможность прогнозирования получаемой энергии в долгосрочной перспективе; -    низкие эксплуатационные затраты технологических установок; -    длительный срок эксплуатации технологических установок	-    цикличность работы и зависимость от силы волны; -    использование аккумуляторных батарей для накопления энергии в периоды штиля, утилизация которых дорогостоящая; -    низкий показатель энергоэффективности технологических установок; -    высокие первоначальные инвестиции
  Гидроэнергетика малых рек	-    использование на малых реках и ручьях с низким уровнем воды; -    низкие инвестиционные затраты на установку гравитационно-вихревых устройств; -    высокая энергоэффективность технологических установок по сравнению с традиционной гидроэнергетикой; -    отсутствие выбросов вредных веществ в окружающую среду; -    отсутствие необходимости затопления земель и нарушения экосистемы региона	-    сложная конструкция технологических установок и дорогостоящее сервисное обслуживание; -    нарушение нереста рыб в реках и экосистемы флоры и фауны в месте размещения гравитационно-вихревых устройств

  Водородная энергетика	-    неисчерпаемость ресурсов для производства энергии (вода); -    возможность использования водорода на идентичных технологических установках, работающих на топливе; -    отсутствие токсичности; -    высокий уровень энергоэффективности по сравнению с другими топливными энергоресурсами	-    наличие трудностей с хранением и транспортировкой водорода (особые требования к таре); -    взрывоопасность водорода; -    высокие инвестиционные затраты; -    - высокие эксплуатационные затраты на производство водорода
  Биоэнергетика	-    использование вторичных энергетических ресурсов; -    сокращение загрязнения окружающей среды за счет переработки биоотходов; -    низкая себестоимость получаемой энергии; -    значительная экономическая эффективность биоэнергетических установок по сравнению с другими технологиями ликвидации загрязнения окружающей среды биологическими отходами	-    наличие выброса вредных веществ в окружающую среду за счет сжигания биогаза; -    зависимость места размещения установки от территории нахождения источников сырья (крупные животноводческие комплексы и т. п.); -    высокие первоначальные инвестиционные затраты
  Энергетика вторичных ресурсов (газотурбинные, дизельные электростанции и т. п.)	-    возможность совмещения выработки энергии за счет традиционных топливных источников энергии; -    сокращение выбросов вредных веществ в окружающую среду за счет их вторичной переработки; -    низкие инвестиционные и эксплуатационные затраты технологических установок вторичных ресурсов	-    абсолютная зависимость первичных источников энергии, вырабатывающих избыточные газы и тепло; -    ограниченность использования вторичных ресурсов для вторичной переработки (не все отходы возможно сжигать); -    исчерпаемость вторичных ресурсов; -    выбросы СО2 в окружающую среду, при сжигании вторичных ресурсов; -    низкий уровень энергоэффективности, зависящий от первичных источников

Вместе с тем все большую популярность набирают инновационные проекты по автономному энергоснабжению производственных объектов нефтегазодобывающих комплексов [1; 2; 4].

Каждый вид энергоснабжения обладает различными достоинствами и недостатками и с целью обоснованного выбора требуется учесть ряд условий их использования. Например, принять к рассмотрению энергетику морских волн и океанов представляется возможным в случае близкого расположения нефтегазового месторождения к морю или океану. Высокие инвестиции и длительный пе- риод окупаемости будут зависеть от спроса и цен на конечный продукт (нефть и природный газ). Использование втори[чных энергоресурсов зависит от технологии добычи нефти и типа оборудовани[я, применяемого в производстве.

С целью обоснованности выбора системы автономного энергоснабжени[я нефтегазового месторождени[я авторами сформисрован алгоритм выбора источников электроэнергии с учетом условий их использования (рис. 1).

Каждый этап алгоритма обеспечивается методи[ческим инструментарием, позволяющим повысить на дежность и аргументированность принимаемых решений. Вместе с тем большинство измеряемых показателей является разноизмеримыми и разнонаправленными. Например, предп[рияти[я заинтересовано в росте природно-географи[ческой доступности различных энергоресурсов — увеличение показателя, а сокращение уровн[я выбросов вредных веществ в окружающую среду — снижение показателя [3].

С целью выравнивани[я различных оцениваемых критериев авторами предложено использование комплексного интегрального показателя. Для его расчета необходимо выполнить норми[рование значений полученных первичных данных по формуле [6]:

где: Zy — нормированное значение измеряемого показателя a t.;

aj — среднее значение показателя поj -тому периоду наблюдения;

a “ ax, a j™n — соответственно наибольшее, наименьшее значение измеряемого показателя.

Нормированные значени[я измеряются от 0 до 1. Полученные нормативные значени[я показателей переводятся в баллы по шкале от 0 до 5, где лучшем[у значению показателя присваивается 5 баллов, наихудшему — 0 баллов. Впоследствии значение баллов суммируется по отдельным э ' тапам (1-5) и подсчитывается итоговая сумма с целью получени[я интегральной оценки.

На 6-м этапе после получени[я интегральной оценки выполняется техникоэкономическое обоснование двух наиболее перспективных вариантов энерго-снабжени[я месторождени[я и выбирается лучший. На данном этапе производится расчет объема генерации тепло- и электроэнергии, чистый дисконтируемый доход по проекту, срок его окупаемости и внутренн[яя норма доходности [7; 8]. Выбирается тот вариант энергоснабжения, который получил лучшие значени[я по проекту.

1 -й этап. Определение потребности в электроэнергии	1.1    определение общего объема энергопотребления на период эксплуатации нефтегазового меторождения; 1.2    расчет структуры энергопотребления по различным процессам производства (доля энергоэффективности ресурсов).
2.2    определение индексов цен промышленного производства электроэнергии; 2.3    анализ динамики цен на первичные энергоресурсы (нефть, природный газ); 2.4    оценка динамики и струкутры импортно-импортных операций по первичным энергоресурсам (нефть и природный газ).
3-й этап. Оценка инновационного развития технологий в отрасли ТЭК	3.1    анализ динамики действующих патентов в области альтернативной энергетики; 3.2    оценка уровня инфраструктурных возможностей внедрения аьтернативных источников энергии; 3.3    анализ уровня инновационного развития в области альтернативной энергетки (гибридные технологии и т. п.)
^^^^^^^^^^^^^”*V ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ч 4.1    оценка уровня штрафных санкций за выбросы CO2; 4.2    анализ доступности кредитных средств на проекты альтернативной энергетики; 4.3    анализ льготного финансирования и/или целевой поддержки проектов за использование альтернативных источников энергии.
5.1    анализ структуры природно-географического доступа к различным видам альтернативных источников энергии; 5.2    анализ логистики поставок альтернативных источников энергии; 5.3    оценка экологических ограничений по использованию альтернативных источников энергии. 4           7                                            7
6-й этап. Техникоэкономическое обоснование рзличных вариантов энергоснабжения
	6.1    сравнительный анализ технологического обспечения по вариантам энергоснабжения; 6.2    анализ рисков исльзования различных энергоресурсов; 6.3    оценка экономической эффективности различных вариантов автономного энергоснабжения
г > 7-й этап. Выбор оптимального решения J	• 7.1 подготовка документов по сравнительной характеристике вариантов автономного энергоснабжения месторождения; • 7.2 представление обоснованнного проекта; •    7.3 согласование заинтересованными ответственными лицами за реализацию проекта.
Г                   1 8-й этап Реализация проекта автономного энергоснабжения и текущий мониторинг L       '                               J	8.1    реализация проекта энергоснабжения; 8.2    контроль текущих результатов внедрения проекта; 8.3    мониторинг показателей энергоэффективности и углеродоемкости конечного продукта; 8.4    внедрение дополнительных мероприятий по повышению эффективности реализации проекта.

Рис. 1. Алгоритм выбора оптимального варианта системы автономного энергоснабжения нефтегазового месторождения

После полученных результатов расчетов оценки обоснованности варианта автономного энергоснабжения осуществляется подготовка к его реализации и осуществление выбранного проекта. В процессе его реализации выполняется контроль и мониторинг текущих показателей и в случае необходимости вносятся корректировки, дополнения и/или модернизация проекта с целью повышения его эффективности с учетом изменения факторов и условий его исполнения [11].

Фрагмент интегральной оценки альтернативных вариантов энергоснабжения нефтегазового месторождения «Х» по этапам 1-5 представлен в таблице 2.

По итогам интегральной оценки наиболее перспективными вариантами энергоснабжения выбранного нефтегазового месторождения являются гелиоэнергетика ветроэнергетика. Причем наилучшие оценки были получены на этапе оценки инновационного развития технологий, влияния стейкхолдеров и доступности ресурсов.

Сравнительная характеристика экономических показателей оценки проектов энергоснабжения нефтегазового месторождения по двум вариантам представлена на рисунке 2.

По результатам экономической оценки двух проектов наиболее эффективным является строительство ветроэлектростанции, что в основном обусловлено более низкими объемами капитальных вложений и эксплуатационными затратами.

Предложенный авторами методический подход к комплексной экономической оценке позволил повысить обоснованность выбора вида энергоснабжения нефтегазового месторождения.

Таблица 2 Интегральная оценка альтернативных вариантов автономного энергоснабжения нефтегазового месторождения * (фрагмент)

Показатель	Гелиоэнергетика		Ветроэнергетика		Энергия морских волн и океанов		Гидроэнергетика малых рек		Водородная энергетика		Биоэнергетика		Энергетика вторичных ресурсов
	z -	Балл	Z j	Балл	z -	Бал л	z j	Балл	z -	Балл	z -	Балл	z j	Балл
i.i.	0,3	2	0,3	2	0,3	2	0,3	2	0,3	2	0,3	2	0,3	2
1.2.	0,2	1	0,3	2	0,1	1	0,2	2	0,3	2	0,1	1	0,3	1
Всего по 1	х	3	х	4	х	36	х	4	х	4	х	3	х	3
2.1.	0,3	2	0,7	4	0,4	2	0,4	2	0,8	4	0,1	1	0,3	2
2.2.	0,6	3	0,3	1	0,1	1	0,2	1	0,4	2	1	1	0,7	4
Всего по 2	х	10	х	9	х	10	х	8	х	11	х	6	х	10
3.1.	0,2	4	0,2	4	0,2	4	0,3	3	0,3	3	0,2	4	0,8	3
3.2.	0,2	4	0,2	4	0,2	4	0,4	2	0,2	4	0,3	3	0,9	2
Всего по 3	х	14	х	13	х	10	х	8	х	10	х	12	х	10
4.1.	0,9	4	0,7	3	0,3	2	0,3	2	0,2	1	0,1	1	0,6	3
4.2	0,1	5	0,1	5	0,2	4	0,4	2	0,3	3	0,6	2	0,9	0
Всего по 4	х	14	х	13	х	11	х	9	х	9	х	8	х	8

5.1.	0,8	4	0,8	4	0,4	2	0,6	3	0,7	4	0,6	3	0,7	4
5.2.	0,2	1	0,3	2	0,1	1	0,2	2	0,3	2	0,1	1	0,3	3
Всего по 5	х	10	х	11	х	8	х	7	х	8	х	5	х	12
ИТОГО	х	51	х	50	х	43	х	36	х	42	х	34	х	41

* нефтегазовое месторождение в Арктическом регионе находится около 300 км от ближайшего населенного пункта, располагается вблизи моря и нескольких рек. В районе месторождения сильные ветра, короткое прохладное лето, длительные периоды полуночного солнца и полярной ночи.

Рекомендуемый алгоритм и система оцениваемых показателей дает возможность всестороннего анализа традиционных и альтернативных источников энергии. Такой подход создает предпосылки для развития методического инструментария оценки эффективности использования различных энергоресурсов промышленных предприятий [10]. В этом случае допускается дополнение и расширение системы оцениваемых показателей на каждом этапе.

Гелиоэлектростанция           Ветроэлектростанция чистый дисконтируемый доход, тыс р.

срок окупаемости, лет индекс доходности, коэффициент

Рис. 2. Сравнительная характеристика экономических показателей проектов энергоснабжения нефтегазового месторождения

В целом, авторские рекомендации позволили расширить спектр методических инструментов обоснования реализации проектов в области энергообеспечения автономных нефтегазовых месторождений и повысить доказательность принимаемых управленческих решений по выбору видов энергоресурсов.