Техніко-економічне обґрунтування водогосподарських комплексів

1. Задачі техніко-економічних розрахунків

При проектуванні водогосподарських систем, техніко-економічні розрахунки проводять для: визначення структури водогосподарського комплексу (ВГК); вибору параметрів об'єктів ВГК; визначення економічної ефективності прийнятого варіанту; розподілу затрат між галузями - учасниками ВГК; обґрунтування ефективності водоохоронних заходів.

В більшості випадків є декілька технічних варіантів вирішення поставлених задач, наприклад, отримання якої-небудь продукції, транспортного чи соціального ефекту. При цьому вирішальним фактором є ціна досягнутого вирішення.

При проектуванні водогосподарських систем, задача підвищення економічної ефективності має особливо велике значення, оскільки ВГК є системою капітальних вкладень, яка створюється достатньо довгий час в інтересах багатьох галузей народного господарства.

2. Обґрунтування структури ВГК

Основним принципом визначення оптимальної структури ВГК є вибір варіанту, який дає найменші затрати для народного господарства. При заданих об'ємах виробництва всіх учасників ВГК, для визначення оптимальної структури необхідно послідовно порівняти між собою варіанти при наявності чи відсутності кожного компонента комплексу. При не включенні якої-небудь галузі до складу ВГК, відповідна продукція в тому ж об'ємі і якості повинна отримуватись альтернативним шляхом. Методичною основою вибору оптимального варіанту, із можливих альтернативних, служить метод порівняльної економічної ефективності.

Припустимо, є два варіанти отримання аналогічної продукції, наприклад, електричної енергії. В цьому випадку розглядають варіант структури ВГК, який включає до свого складу ГЕС, і варіант без неї. В другому випадку передбачають отримання електроенергії тієї ж виробки і потужності на ТЕС, на будівництво і експлуатацію якої витрачають відповідні капіталовкладення і щорічні експлуатаційні витрати.

Обидва варіанти різняться розмірами капіталовкладень і щорічних витрат. Розглянемо випадок, який зустрічається найчастіше, тобто

К₁ К₂ і С₁ С₂,

де К₁ і К₂ - капіталовкладення в кожен варіант;

С₁ і С₂ - відповідні щорічні експлуатаційні витрати.

Здійснення першого варіанту буде пов'язане з додатковими капіталовкладеннями

К = К₁ - К₂,

проте з економією витрат

С = С₂ - С₁.

Для визначення оптимального варіанту визначають коефіцієнт порівняльної економічної ефективності Е_Н, який показує економію щорічних витрат при використанні однієї гривни додаткових капіталовкладень.

Е_Н = (С₂ - С₁) /(К₁ - К₂).

Величину, обернену цьому коефіцієнту, називають терміном окупності додаткових капіталовкладень.

Т_Н = (К₁ - К₂) / (С₂ - С₁).

Варіант, який характеризується більшими капіталовкладеннями, але меншими щорічними витратами, буде економічно доцільним тоді, коли коефіцієнт порівняльної економічної ефективності більший нормативного, тобто

(С₂ - С₁) /(К₁ - К₂) Е_Н.

При Е = Е_Н обидва варіанти рівно-ефективні. Остання залежність може представлятись в такому вигляді

Е_Н К₁ + С₁ = Е_Н К₂ + С₂.

Двочлен Е_Н К + С називають розрахунковими затратами (З_Р) варіанту, який розглядається зведеним до розмірності поточних щорічних затрат

З_Р = Е_Н К + С.

Якщо використати показник Т_Н, то можна отримати сумарні затрати (З_С), зведені до розмірності єдиночасних затрат К, тобто

З_С = К + Т_Н С.

Нормативні коефіцієнти порівняльної економічної ефективності визначаються за галузевими інструкціями. Наприклад:

- гідроенергетика - 0,12;

- зрошення - 0,17…0,33;

- рибне господарство - 0,17.

В цілому для народного господарства приймають Е_Н = 0,12.

Варіанти, що порівнюються, як правило відрізняються не тільки затратами, але й термінами будівництва і освоєння проектних потужностей. Отже, в різних варіантах неоднаково проявляється негативний ефект заморожування затрат, тобто тимчасового вилучення їх з обороту. Тому, при економічних розрахунках, враховується фактор часу. Якщо будівництво проводиться протягом декількох років і об'єкти вводять в експлуатацію чергами, то в розрахунках використовують:

- зведені до одного і того ж року капіталовкладення - К;

- зведені щорічні витрати - С;

- динамічні зведені затрати З, визначені з урахуванням фактору часу.

Ці показники визначаються так. При замороженні капіталовкладень відбувається втрата деякого економічного ефекту, оскільки прибуток від них в цей період не отримують. Ці засоби у вигляді капіталовкладень прямим чи побічним шляхом могли б бути направлені у виробництво, проте цього не відбувається, і виникає втрата капіталовкладень К, яку в економічних розрахунках начисляють на суму заморожених вкладень. Негативний ефект враховують коефіцієнтом Е₀,

К = К Е₀.

Коефіцієнт врахування фактору часу рівний прибутку, втраченому із-за заморожування однієї гривни капіталовкладень на один рік. В економічних розрахунках його приймають рівним 0,08.

Капіталовкладення, необхідні для будівництва, освоюють зразу не всі, а розподіляють по роках. Отже, капіталовкладення К_t, освоєні в різні роки, заморожують на різний період, який залежить від різниці між роком вкладення і роком приведення.

Для дотримання умов співставлення різних варіантів рік приведення приймається однаковим для всіх варіантів.

Сумарні (за всі роки) зведені капітальні вкладення у водогосподарський об'єкт

де К_t - капіталовкладення в році t;

Т - термін будівництва;

t_б - базисний рік.

Звичайно виробничі потужності освоюють протягом ряду років. В міру освоєння водогосподарського об'єкту збільшуються витрати на його експлуатацію. Залежність для визначення зведених щорічних витрат має такий вигляд

де С_е - приріст щорічних витрат в році t;

t_e - перший рік експлуатації;

m - термін зміни витрат від початку експлуатації об'єкта до його

повного освоєння.

Динамічні зведені затрати З мають ту ж саму структуру, що і розрахункові затрати без урахування фактору часу, але в них враховуються зведені капіталовкладення К і щорічні зведені витрати С.

З = К Е_Н +С.

При порівнянні варіантів, оптимальним рахують варіант з мінімальними динамічними затратами. При цьому у всіх варіантах необхідно дотримуватись умов співставлення, тобто повинна отримуватись продукція однакової кількості і якості, а затрати повинні зводитись до одного базисного року.

3. Вибір оптимальних параметрів комплексного гідровузла

Параметри водогосподарських об'єктів вибираються за мінімумом народногосподарських затрат. Наприклад, при виборі параметрів комплексного гідровузла (підпірної відмітки, ємності водосховища) керуються наступним.

Відмітка НПР визначає основні розміри споруд, об'єм будівельних робіт, площі затоплення територій, які зростають з підвищенням відмітки НПР. В той же час зростає виробничий ефект (виробка електроенергії, площа зрошення і т. п.). Необхідно, при проектуванні, розглядати не менше трьох варіантів відмітки НПР. При цьому нижньою межею можливого діапазону зміни НПР є мінімально-допустимий рівень зрошувальних водозаборів при самотічному зрошенні, необхідна потужність ГЕС, судноплавні глибини, необхідна ємність водосховища для проведення заданого виду регулювання. Верхня межа обмежується недопустимістю затоплення цінних сільськогосподарських земель, великих населених пунктів, промислових і транспортних об'єктів, топографічними і геологічними умовами створу греблі, підпором розташованого вище гідровузла і різким збільшенням об'єму будівельних робіт.

Вибір корисного об'єму водосховища також відноситься до складних техніко-економічних задач. При заданій відмітці НПР об'єм водосховища визначається глибиною його спрацювання. Збільшення її, в більшості випадків, приводить до росту позитивного ефекту із-за більш повного використання стоку. Але збільшення глибини спрацювання сприяє росту виробки електроенергії лише до певної межі. Цей ріст пов'язаний із збільшенням об'ємів води, пропущеним через турбіни. Проте при цьому зменшується напір, який використовується на ГЕС, при чому, в міру зниження рівня у верхньому б'єфі, одне і те ж зменшення напору проходить при зменшених об'ємах води, що пропускається через турбіни. З двох проти направлених факторів (ріст об'єму і зменшення напору) другий, із збільшенням глибини спрацювання, проявляється сильніше.

Збільшення позитивного ефекту при рості глибини спрацювання водосховища супроводжується ростом об'ємів будівельних робіт, площі затоплення територій і т. п.

Економічний аналіз полягає в порівнянні затрат на отримання однакового об'єму продукції при різних варіантах технічних вирішень. Наприклад, при зменшенні відмітки НПР знижуються затрати на будівництво греблі, компенсацію збитків від затоплення. Але, оскільки знижується об'єм продукції, отриманий на об'єктах водогосподарського комплексу, необхідно передбачати отримання додаткової продукції на інших об'єктах народного господарства і затрати на отримання цієї продукції включити в загальну суму затрат варіанту.

Кожен варіант, як правило, відповідає визначеним узгодженням параметрів. Систему побудови сітки варіантів приймають з урахуванням всіх параметрів.

4. Вибір альтернативних варіантів

При виборі оптимальних варіантів структури ВГК і параметрів водогосподарських об'єктів необхідно включати до розгляду чим більше число альтернатив, тобто способів отримання однієї і тієї ж продукції, або одного і того ж соціального ефекту. Розглянемо можливі альтернативні варіанти для кожного учасника водогосподарського комплексую

Сільське господарство. В зонах несталого зволоження зрошення - засіб підвищення урожайності сільськогосподарських культур. Тому, в якості альтернативного варіанту, можна розглядати будівництво спеціальних іригаційних гідровузлів, використання підземних джерел води, зрошення стічними водами, підсилення засобів з більш економного використання води і т. п., або заходи для отримання еквівалентної сільськогосподарської продукції в інших басейнах (з урахуванням транспортування продукції в район, що розглядається), а також освоєння нових земель.

Альтернативою для сільськогосподарських попусків води із водосховища, необхідних для обводнення заплавних лугів, є заготовка інших видів кормів, додаткове косіння трав у важко доступних районах для машинного сінокосу.

Гідроенергетика. В якості енергоустановок, що заміняють ГЕС, застосовують, як правило ТЕС. При цьому необхідно дотримуватись балансів потужності і енергії в енергосистемі, враховувати спеціальні функції ГЕС в енергосистемі, як високо маневрових енергоустановок, забезпечувати надійне енергопостачання.

ГЕС порівнюють із спеціальними піковими ТЕС (наприклад, газотурбінними). При порівнянні необхідно враховувати те, що заміняюча ТЕС має більшу витрату електроенергії на власні потреби. Тому приймають

N_ТЕС = _N N_ГЕС і Э_ТЕС = _Э Э_ГЕС,

де N_ТЕС і N_ГЕС - потужності ТЕС і ГЕС;

Э_ТЕС і Э_ГЕС - відповідні виробки електроенергії;

_N і _Э - коефіцієнти еквівалентності (_N = 1,1…1,15; _Э = 1,05).

При порівнянні затрат на отримання електроенергії на ГЕС і на ТЕС необхідно враховувати паливний ефект ГЕС, який полягає в економії затрат на паливо, тобто

З_П = Э_ТЕС. в. с,

де в-питома витрата палива на виробництво 1 кВт. год електроенергії;

с - питомі затрати на видобуток і транспортування палива.

Рибне господарство. В якості альтернативних варіантів розглядаються такі заходи: спорудження заводів для розведення риби, нерестових господарств, інтенсифікація рибної ловлі в інших басейнах (в тому числі і у внутрішніх морях). Якщо при цьому альтернативні об'єкти знаходяться в інших районах, то враховують різницю в транспортних затратах до місця споживання риби.

Водопостачання. В якості альтернативних розглядаються варіанти водопостачання при відсутності ВГК. Це може бути одноцільовий гідровузол на розглянутій території чи на іншій річці, водозабір в умовах вільної річки, водопостачання із підземних джерел, підвід води із іншого басейну, опріснення морської води і т. п. Для промислового водопостачання можливі інші варіанти розташування промислових підприємств, застосування менш водоємких технологій і схем водопостачання. У всіх випадках повинна забезпечуватись надійність водопостачання і потрібна якість води.

Водний транспорт. Основною вимогою до альтернативного варіанту є забезпечення потрібного об'єму перевезення в ті ж розрахункові терміни. При цьому можливі водні перевезення в судноплавних умовах без створення ВГК, забезпечення судноплавних глибин за рахунок поглиблення русла, перевезення іншими видами транспорту.

Боротьба з повенями. Альтернативними варіантами можуть бути спеціальні гідровузли, які мають регулюючі водосховища, захисні дамби чи інші інженерні споруди, які забезпечують захист від повеней з однаковою ступінню надійності.

Насамкінець необхідно сказати, що прийнятий альтернативний варіант повинен бути найбільш економічним із всіх можливих.

5. Загальна економічна ефективність водогосподарських комплексів

Метод порівняльної економічної ефективності дозволяє вибрати найбільш економічно вигідний варіант водогосподарської системи. Економічну ефективність вибраного варіанту визначають методом загальної економічної ефективності. Показником загальної економічної ефективності служить коефіцієнт Э_ВГК, який визначається так

де Ц_і - вартість продукції і-ого учасника ВГК;

С_ВГК, К_ВГК - щорічні витрати і капіталовкладення по всьому комплексу;

n - число учасників водогосподарського комплексу.

Отриманий коефіцієнт порівнюють з нормативним.

Ефективність використання водних ресурсів окремими галузями народного господарства, учасниками ВГК, визначають підрахунком коефіцієнтів загальної економічної ефективності кожного учасника

Э_і = (Ц_і - С_і) / К_і.

Різницю (Ц_і - С_і) називають прибутком окремої галузі. Отже, коефіцієнт Э_і дозволяє судити про те, який прибуток отримає окрема галузь на кожну гривну капіталовкладень. Він повинен бути не нижчим нормативного, який визначається відповідно галузевим інструкціям.

Показник, зворотній коефіцієнту загальної економічної ефективності - термін окупності капіталовкладень, тобто

Т = К / П.

Будівництво об'єкту рахують економічно доцільним, якщо Т Т_Н.

В гідроенергетиці вартість продукції визначається залежністю

Ц_ГЕС = (N + Э),

де N i Э - потужність і енергія;

і - тарифні ставки;

- коефіцієнт, який враховує втрати в мережах і витрату електро-

енергії на власні потреби.

Тарифні ставки змінюють в залежності від району країни. Визначення вартості електроенергії за двохставочними тарифами є економічним важелем, який стимулює ущільнення графіків навантаження енергосистеми. Добові графіки навантаження промислових підприємств, які споживають однакову кількість енергії, мають різну споживчу потужність.

Задоволення нерівномірності графіка навантаження приводить до пониження коефіцієнта використання обладнання і коефіцієнта корисної дії ГЕС. Тому вартість продукції ГЕС в другому випадку повинна бути вищою, що і враховується введенням тарифу на потужність.

При визначенні загальної економічної ефективності необхідно враховувати негативний ефект заморожування капіталовкладень при будівництві і зміни вартості продукції в часі. Тоді коефіцієнт загальної економічної ефективності

Э_і = П_і /К_і,

де К_і - зведені до базисного року капіталовкладення;

П_і - прибуток і-ого учасника комплексу.

Зведений прибуток вираховують за такою залежністю

де П_t - зміна прибутку в рік t порівняно з попереднім;

m - число років, протягом яких змінюється прибуток;

t_б - базисний рік;

Е₀ - коефіцієнт врахування фактору часу.

Коефіцієнт загальної економічної ефективності ВГК (з n учасниками) з урахуванням фактору часу визначається так

Література

1. Комплексное использование и охрана водных ресурсов / Под ред.

О.Л. Юшманова/ - М.: Агропромиздат, 1985.

2. Зарубаев Н.В. Комплексное использование водных ресурсов. - Л. Стройиздат, 1976.

3. Грищенко Ю.М. Комплексне використання та охорона водних ресурсів. Рівне, 1997.

4. Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов/ Под. ред. Непорожнего П.С./ - М.: Энергоиздат, 1982.