Торфяные месторождения как элемент регионального топливно-энергетического комплекса

Принятие наиболее рациональных проектных и управленческих решений по развитию и эксплуатации регионального топливно-энергетического комплекса на основе использования местных источников топлива - одна из важнейших задач на сегодняшний день. Ее отличительной особенностью является то, что главным фактором, влияющим на процессы проектирования, создания и управления региональным топливно-энергетическим комплексом, является территориальная распределенность, в значительной степени определяющая взаимодействие и эффективность функционирования составляющих этого комплекса. Этим обусловлено появление в последние десятилетия целого направления в теории и практике принятия решений при проектировании и управлении такими комплексами - это системный, интеграционный подход к анализу и учету пространственного фактора как определяющего их функционирование. Однако, несмотря на появление таких направлений, ряд проблем научного и практического характера остался нерешенным. Это выявилось при решении задач планирования промышленного освоения местных топливных ресурсов в региональном масштабе, в частности при разработке перспектив развития промышленного освоения торфяных залежей Республики Марий Эл.

Повышение стоимости энергоресурсов, особенно ископаемых ресурсов, делает актуальным использование возобновляемых источников энергии. К таким источникам относятся биоресурсы. Показательным в этом отношении является использование этанола вместо бензина. Торф как энергоресурс занимает промежуточное положение. С одной стороны, он является ископаемым энергоресурсом, с другой - постоянно возобновляемым естественным путем. Другим достоинством торфа является сравнительная простота его добычи (заготовки) и возможность использования в энергетических установках малой и средней мощности.

Но использование торфа связано с рядом проблем: значительно меньший объем единичных залежей; существенная разрозненность залежей; необходимость предварительной обработки торфа перед его использованием как топлива (сушки, прессования), что требует дополнительных затрат; меньшая калорийность, по сравнению, например, с углем, что повышает транспортные издержки при доставке торфа от места добычи до места потребления. С точки зрения экологии, торф является более предпочтительным видом топлива, потому что при его сжигании практически не образуются вредные выбросы и получаемая зола пригодна для использования как удобрения. В то же время отрицательным является то, что при сжигании торфа возникают дополнительные проблемы, связанные с выбросом золы и сажи в атмосферу, и, что более существенно, добыча торфа в промышленных масштабах может привести (и часто приводит) к нарушению экосистемы, так как болота играют незаменимую роль в природной гидросфере, в поддержании разнообразия и устойчивости в растительном и животном мире.

Таким образом, целесообразное использование торфа как топлива является сложной проблемой, связанной с решением ряда противоречивых экономических, социальных, организационных и экологических задач. Этим объясняется та неопределенность, которая наблюда-

• -    363 -

• ется в настоящее время в решении вопросов использования торфа на государственном, региональном и местном уровнях (это хорошо видно на примере Республики Марий Эл). После периода интенсивной добычи торфа в 40–60-х годах ХХ столетия, когда уголь и газ стали дешевыми энергоресурсами, торфяная отрасль пришла в упадок. С повышением стоимости энергоресурсов и транспортных издержек интерес к торфу как топливу вновь возродился. Была даже принята специальная программа по возрождению торфодобычи. Но ее выполнение свелось к отдельным точечным мероприятиям, которые не привели к осязаемым результатам в развитии регионального топливно-энергетического комплекса. Одной из главных причин этого является бессистемность в анализе и планировании, а также то, что не был учтен ряд существенных факторов, особенно таких как территориальная удаленность мест залегания и мест использования торфа и состояние дорожно-транспортной инфраструктуры. В связи с этим решить данную проблему можно только системно, с использованием технологий поддержки и принятия управленческих решений как основной составляющей этапа поискового конструирования процесса автоматизированного проектирования. При этом должен учитываться основной фактор – территориальная распределенность.

В связи с тем, что методы пространственного анализа выбраны в качестве основного способа исследования системы использования торфяных ресурсов, данные были представлены аналитически в виде функций гауссовского типа пространственного влияния объекта на свойства территории. Функция определяется через две составляющие: функцию принадлежности (в качестве аргумента используется расстояние от объекта до конкретной точки местности) и количественную характеристику самого объекта влияния [1, с. 25].

Основным горючим компонентом торфа, как и всякого другого топлива, является углерод. Теплота сгорания углерода – 8100 ккал/кг. При сжигании он дает около 65–70 % теплоты сгорания торфа. Вторым по значению горючим компонентом является водород, он дает при сжигании 30–35 % теплоты сгорания торфа. Азот и кислород являются балластом. В связи с этим содержание углерода является основным показателем ценности торфа как топливного ресурса. В настоящее время накоплен статистический материал о составе и свойствах различных видов торфа. В результате получены уравнения регрессии для элементарного состава торфа, группового химического состава, состава золы и других характеристик. Например, в работах Н.Г. Лиштвана и Е.С. Короля [2, с. 45] предлагается следующее уравнение регрессии для определения содержания углерода (в % от органического вещества):

С = 0,02R – 0,004Ac + 0,006Qг + 0,2pH + 22,9, где R – степень разложения торфа; Ас – зольность; Qг – теплота сгорания горючей части в калориметрической бомбе; pH – кислотность.

Таким образом, величина значимости торфяного месторождения Si в месте его нахождения определяется следующим образом:

Si = C(R, Ac, Qг, pH) V, где С – количество углерода в единице веса; V – запас торфа 40%-й влажности.

На следующем этапе необходимо определить параметры функции принадлежности. Для этого рассмотрим зависимость ширины зоны неопределенности от параметра b в пределах минимального значения – 0,05 и 0,90 от максимального значения функции принадлежности. По данным торфодобывающих предприятий, автоперевозки торфяной продукции целесообразны на расстояние 70 км от торфяной залежи, а расстояние 100 км является предельно допустимым. Следовательно, целесообразно функцию принадлежности определить по точке перегиба 0,2 (при 70 км) и по минимальному значению 0,05 (при расстоянии в 100 км). Исходя из этого, определяются параметры функции:

• -    г^)^2Ь е (а)  =0,2

2Ь е ⁽ а )    = 0,05

Решение системы дает следующие значения: a = 53,342, b = 0,871.

Таким образом, функция пространственного влияния определяется следующей аналитической зависимостью:

9)exp [—[^]

Fvl_torf(x, R, Ac, Qг, pH, V) = V(0,02R – 0,004Ac + 0,006Qг + 0,2pH + 22, где R, Ac, Qг, pH, V – данные по торфяным ресурсам Республики Марий Эл»; x – расстояние от границ месторождения.

Данная модель позволяет с достаточной точностью определять целесообразность использования конкретного месторождения как топливного ресурса для нужд регионального топливно-энергетического комплекса в зависимости от его качественных характеристик и объемов залежей торфа и от расстояния до потребителей. Модель объекта влияния выбирается в зависимости от поставленной задачи проектирования. Для поддержки принятия управленческих решений при моделировании возможных вариантов использования торфа разработана библиотека моделей:

• –    модель объекта, учитывающая запасы и удаленность месторождения;

• –    модель объекта, учитывающая направление использования: как топливо, для получения полуфабрикатов, для сельского хозяйства;

• –    модель объекта, запрещенного для разработки;

• –    модель объекта, учитывающая грузоподъемность и скорость транспортной единицы;

• –    модель объекта, дополнительно учитывающая удаленность от места добычи;

• –    модель объекта котельной;

• –    модель объекта торфопредприятия.

Ссылки:

• 1.    Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. М., 2000.

• 2.    Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения. Минск, 1975.