Оценка энергетической эффективности традиционных и нетрадиционных энергоресурсов тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Ученая степень
кандидата экономических наук
Автор
Соколов, Антон Николаевич
Место защиты
Якутск
Год
2013
Шифр ВАК РФ
08.00.05

Автореферат диссертации по теме "Оценка энергетической эффективности традиционных и нетрадиционных энергоресурсов"

На правах рукописи

Соколов Антон Николаевич

Оценка энергетической эффективности традиционных и нетрадиционных энергоресурсов (на примере разработки Средневилюйского газоконденсатного месторождения)

08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, комплексами: промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

-1 АВГ 20)3

Якутск-2013

005531861

005531861

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте проблем нефти и газа Сибирского отделения РАН.

Научные руководители чл.-корр. РАН, доктор геолого-

минералогических наук, профессор Сафронов Александр Федотович

доктор экономических наук, профессор Ноговицын Роман Романович

Официальные оппоненты доктор экономических наук

Ефремов Эдуард Иванович кандидат экономических наук Макаркин Юрий Николаевич

Ведущая организация Институт систем энергетики

им. Л.А. Мелентьева СО РАН

Защита диссертации состоится 22 августа 2013 г. в 11 часов на заседании диссертационного Совета Д 216.007.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте экономики минерального сырья и недропользования (ВИЭМС) по адресу: 123007, г. Москва, 3-я Магистральная ул., д.38.

С авторефератом диссертации можно ознакомиться в научном фонде Всероссийского научно-исследовательского института экономики минерального сырья и недропользования (ВИЭМС) и на сайте Высшей аттестационной комиссии по адресу: www.vak.ed.gov.ru

Автореферат разослан «21» июля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

кандидат экономических наук

С.Л.Масленников

Актуальность темы исследования.

Увеличивающийся спрос на нефть, прежде всего со стороны стран Азиатско-Тихоокеанского региона, растущие цены и сдержанное предложение стимулируют исследования в области поиска и внедрения различных видов нетрадиционных энергоресурсов, альтернативной и возобновляемой энергетики. В связи с этим встает закономерная проблема сравнения эффективности добычи или производства традиционных и нетрадиционных энергоресурсов.

Проблему сравнения энергоресурсов неправильно сводить только к экономическому критерию сравнения себестоимости производства, как минимум есть еще и экологический критерий, пренебрегать которым нельзя. Помимо обозначенных двух критериев, можно выделить ряд других. В совокупности все критерии позволяют всесторонне сравнивать между собой различные энергоресурсы.

В последние годы некоторыми исследователями в качестве критерия выделяется энергетическая эффективность добычи (производства) энергоресурсов (EROEI -energy returned on energy invested). Данный критерий показывает отношение добытой (произведенной) энергии к энергии, затраченной на добычу (производство). Чем больше значение EROEI, тем энергоресурс по данному критерию является более выгодным по отношению к другим.

Увеличение добычи трудноизвлекаемых запасов нефти, развитие возобновляемой энергетики делает проблему оценки энергетической эффективности добычи актуальной. Критерий EROEI становится особо актуальным при изучении целесообразности добычи трудноизвлекаемой нефти, производства этанола, биодизеля из возобновляемых ресурсов.

Разработанность темы.

Проблема комплексного сравнения традиционных и нетрадиционных энергоресурсов является относительно новой, так как в условиях изобилия дешевых традиционных энергоресурсов не было никакой надобности в развитии нетрадиционных источников, и тем более в их сравнении. О данной проблеме говорилось только в тех странах, где существовали программы развития альтернативной энергетики. В настоящее время вопросы альтернативной энергетики, нетрадиционных и возобновляемых энергоресурсов поднимаются и обсуждаются повсеместно.

Вопросам развития топливно-энергетического комплекса, перспективам внедрения нетрадиционных энергоресурсов, экономике минерального сырья посвящены работы таких отечественных авторов как А.Э. Конторович, А.Г. Коржубаев, И.Ф. Крылов, В.Е. Емельянов, В.А. Крюков, А.Ф. Сафронов, B.C. Ситников, Э.И. Ефремов, Е.Г. Егоров, H.A. Петров, P.P. Ноговицын и др.

Методологические и методические основы экономической оценки полезных ископаемых республики Саха (Якутия) были разработаны в трудах Н.В. Черского, Е.А.

Козловского, В.Г. Гельбраса, Т.С. Хачатурова, А.С. Астахова, В.В. Новожилова, В.А. Федосеева, М.Н. Денисова, М.А. Комарова, Б.Л. Райхеля и др.

В области геолого-экономической и стоимостной оценки месторождений и участков недр, содержащих запасы и ресурсы нефти и газа, многоплановую работу проводят ученые экономисты отраслевых институтов страны: М.Н. Денисов (ВИЭМС), О.В. Лускатова, Ю.С. Кудинов, А.А. Герт, П.Н. Мельников (СНИИГГиМС), Ю.П. Ампилов, П.Б. Никитин (ВНИИгаз), С.Д. Богданов (ВНИГРИ), В.Ф. Дунаев (ГАНГ им. И.М.Губкина) и д.р.

Проблеме сравнения эффективности энергоресурсов посвящены ряд зарубежных исследований таких авторов как Ч.Холл, Р.Хирш, Р.Хейберг, Д.Мерфи, Н. Гагнон, Р. Кауфман, К. Кэмпбелл, К. Кливланд и др.

Цель исследования.

Целью исследования является оценка энергетической эффективности добычи газа на Средневилюйском газоконденсатном месторождении. Следует отметить, что в настоящее время не существует единой общепринятой методики расчета энергетической эффективности как за рубежом, так и в России. В соответствии с поставленной целью в работе были сформулированы и решены следующие задачи:

• Исследование современного состояния энергообеспечения в мире, России и Республике Саха (Якутия).

• Систематизация критериев сравнения эффективности добычи (производства) и использования традиционных и нетрадиционных энергоресурсов.

• Рассмотрение существующих методик расчета энергетической эффективности для традиционных и нетрадиционных энергоресурсов.

• Уточнение методики расчета энергетической эффективности.

• Расчет по уточненной методике энергетической эффективности добычи газа на примере Средневилюйском ГКМ.

Объект исследования - нефтегазовый комплекс РС(Я) на примере Средневилюйского месторождения.

Предмет исследования - система критериев оценки эффективности добычи (производства) энергоресурсов.

Теоретической и методологической основой исследования послужили работы отечественных и зарубежных авторов в области стратегического развития нефтегазового комплекса, альтернативной и возобновляемой энергетики, оценки эффективности инвестиционных и производственных процессов.

Информационную базу исследования составили официальные публикации Росстата, Миэнерго РФ, Правительства Республики Саха (Якутия), ОАО «Сахатранснефтегаз», ОАО «Якутгазпром», ИПНГ СО РАН, ИФТПС СО РАН, ИРЭС СВФУ, Международного энергетического агентства (IEA), Администрации энергетической информации (EIA), отчетов Бритиш петролеум (BP statistics), а также

публикации в области исследования эффективности использования альтернативной энергетики, нетрадиционных и возобновляемых энергоресурсов как отечественных, так и зарубежных специалистов.

Научная новизна исследования заключается в оценке энергетической эффективности добычи газа по уточненной методике расчета.

Защищаемые положения:

• Путем систематизации показателей эффективности добычи (производства) энергоресурсов, выделен производственно-технологический критерий для сравнительной оценки их эффективности.

• Уточнена методика расчета энергетической эффективности на основе учета прямых и вспомогательных энергозатрат.

• Произведен расчет энергетической эффективности добычи газа на Средневилюйском ГКМ. Полученную оценку имеет смысл экстраполировать на другие месторождения в пределах Вилюйской синеклизы, а также на месторождения со схожими геологическими условиями.

Практическая значимость диссертации заключается в уточнении методики расчета энергетической эффективности. Выдвинутые в диссертации предложения могут быть использованы предприятиями, ведущими добычу (производство) как традиционных, так и нетрадиционных энергоресурсов при формировании стратегии развития.

Апробация результатов исследования и публикации. Основные результаты диссертации доложены на XIV и XV международных научных симпозиумах имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (г.Томск, 2010, 2011, 2012гг); XVI, XVII, XVIII международных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (г. Москва, 2010, 2011, 2012гг.); региональной научно-практической конференции «Проблемы геологии и разведки недр северо-востока России» (г.Якутск, 2011).

Положения диссертационного исследования отражены в 9 работах (5,03 авторских п.л.), в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации.

Объем, содержание и структура работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка из 126 источников и содержит 150 страниц машинописного текста, включая 39 таблиц и 32 рисунка.

Во введении обосновывается актуальность, цель исследования и задачи. В первой главе исследуется состояние современного энергообеспечения в мире, России и в Республике Саха (Якутия), проводится систематизация критериев сравнения эффективности добычи (производства) энергоресурсов. Во второй главе рассматриваются существующие методики расчета энергетической эффективности и уточняется методика расчета энергетической эффективности на основе учета прямых и вспомогательных энергозатрат. В третьей главе производится расчет по предложенной

методике энергетической эффективности добычи газа на Средневилюйском ГКМ. В заключении даются выводы по всей работе. В конце работы приведен библиографический список из 126 наименований.

Первое защищаемое положение. Путем систематизации показателей эффективности добычи (производства) энергоресурсов, выделен производственно-технологический критерий для сравнительной оценки их эффективности.

В XX веке потребление энергоресурсов выросло с 576 в 1900 году до 12272 млн.т. нефтяного эквивалента в 2011 году. В том числе годовое потребление угля выросло с 517 до 3724 млн.т.н.э., потребление нефти с 20 до 4059 млн.т, потребление газа выросло с 6 до 2905 млн.т.н.э. Среднегодовой темп прироста потребления угля составил 1,8%, нефти - 5,7%, газа - 6,6%, гидроэнергии - 4,6%. В целом среднегодовой темп роста потребления первичных энергоресурсов составил 3%.

В условиях 20-кратного увеличения энергопотребления в XX веке в динамике мирового топливно-энергетического баланса преобладали следующие тенденции:

• Сокращение доли угля с 89% до 30%;

• Рост доли нефти с 3,5% до 33%;

• Рост доли газа с 1% до 23%;

Изменения в мировом ТЭБ свидетельствует о постоянно возрастающим значении нетрадиционных источников (рис. 1), что обусловлено рядом причин. Преимущественно это связанно с исчерпанием легких запасов и ростом цен на традиционные энергоресурсы, с другой стороны это связанно с опасением изменения климата от антропогенного воздействия и поиска альтернативных источников с низкой эмиссией углекислого газа.

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2ООО 2010 ш Уголь ш Нефть мГаз к Гидроэнергия м Атомная энергия ш Рядб

Рис.1 Структура потребления первичных энергоресурсов в мире 1900-2011 гг1.

На начало 2012 года при текущем уровне добычи мировая обеспеченность запасами нефти составляет 43 года, газа 64 года и угля 112 лет (таблица 1).

Таблица 1.

Мировая добыча энергоресурсов и обеспеченность запасами

Энергоресурс Добыча в 2011 Извлекаемые запасы на 1.01.2012 Запасы / Добыча, лет

Нефть 3995,6 млн.т 171,5 млрд.т 43

Газ 3276,2 млрд.м"1 208,4 трлн.м"1 64

Уголь 3955 млн.т.н.э. 860 млрд.т. 112

Россия является одним из крупнейших в мире производителем энергоресурсов. В России добываются и потребляются все основные первичные энергоресурсы. При текущем уровне добычи обеспеченность запасами нефти составляет 24 года, газа 73 года, и угля 471 год (таблица 2).

Таблица 23.

Добыча энергоресурсов и обеспеченность запасами в России

Энергоресурс Добыча в 2011 Извлекаемые запасы на 1.01.2012 Запасы / Добыча, лет

Нефть 511 млн.т 12,1 млрд.т 24

Газ 607 млрд.м3 44,6 трлн.м3 73

Уголь 157,3 млн.т.н.э. 157 млрд.т 471

В Республике Саха (Якутия) в настоящее время открыто 15 нефтяных, нефтегазовых и нефтегазоконденсатных месторождений с общим объемом извлекаемых запасов нефти на 1.01.2012 по категориям С(+Сг 470 млн.т. Наиболее крупными месторождениями являются Талаканское, Среднеботуобинское, Верхневилючанское и Чаяндинское с общими извлекаемыми запасами по категориям С[+С2 347 млн.т., что составляет 73% от общего объема. Добыча нефти ведется на четырех нефтегазоконденсатных месторождениях: Талаканское, Иреляхское,

1 Данные: Коржубаев А.Г «Нефтегазовый комплекс России в условиях трансформации международной системы энергообеспечения» // Науч. ред. А.Э. Конторович / Новосибирск: ИНГТ СО РАН. - Академическое изд-во «Гео», 2007 и «BP statistical review of world energy 2012»

2 Данные BP statistical review of world energy 2012

3 Данные BP statistical review of world energy 2012

Среднеботуобинское, Алинское. По итогам 2011 года в Республике Саха (Якутия) было добыто 5,5 млн.т нефти. В дальнейшем объем добычи нефти в Республике Саха (Якутия) будет увеличиваться. Согласно прогнозу, приведенному в «Энергетической стратегии РС(Я) до 2030», объем добычи нефти к 2030 г. составит 11,5 млн. т в год - в умеренном сценарии и 15,3 млн. т - в стратегическом сценарии развития ТЭК Республики Саха (Якутия).

В Республике Саха (Якутия) в настоящее время открыто 33 месторождений газа с общими суммарными запасами по категориям В+С1+С2 на 1.01.2012 2 581 млрд.м3 Наиболее крупными месторождениями являются Чаяндинское, Среднеботуобинское, Верхневилючанское, Тас-Юряхское, Среднетюнгское и Соболох-Неджелинское с общими извлекаемыми запасами газа по категориям B+Ci+C2 2 050 млрд.м3, что составляет 79% от общих. Добыча природного газа ведется на четырех месторождениях: Средневилюйское, Мастахское, Отраднинское и северный блок Среднеботуобинского месторождения. Наибольший объем природного газа добывается на Средневилюйском газоконденсатном месторождении. В настоящее время в Республике Саха (Якутия) добыча газа ведется для внутренних нужд, так в 2011 году было добыто 1,88 млрд.м3 газа. Начало крупномасштабной разработки месторождений Республики Саха (Якутия) планируется с 2016 года в рамках Восточной газовой программы. Согласно прогнозу объем добычи газа к 2030 г. составит 17 млрд.м3 в год - в умеренном сценарии и 30 млрд.м3 - в стратегическом сценарии.

В 2011 в Республике Саха (Якутия) году было добыто 10,3 млн.т угля, при этом, суммарные балансовые запасы по категориям A+B+Ci на 1.01.2009 составляют 9,7 млрд.т, по категории С2 — 4,6 млрд.т.

Нефть является энергоресурсом мирового значения: нефть и продукты переработки транспортируются морским, трубопроводным и железнодорожным видом транспорта на дальние расстояния во все регионы мира. Газ является энергоресурсом регионального значения: большая часть добытого объема природного газа транспортируется по трубопроводу в соседние регионы, меньшая морским путем в сжиженном состоянии (LNG) на дальние расстояния. Так, в 2010 году объем транспортировки газа в сжиженном состоянии составил 297,6 млрд.м3 при общем объеме мировой торговли газом в 975,2 млрд.м3. Уголь, как правило, потребляется в тех же регионах где и добывается, что обуславливается низкой экономической эффективностью транспортировки угля на дальние расстояния. Таким образом, обеспеченность наиболее востребованным ресурсом — нефтью, оказывается наименьшей, обеспеченность газом - средней, и обеспеченность ресурсом регионального значения - наибольшая. В России обеспеченность запасами нефти ниже среднемирового значения, обеспеченность запасами газа и угля выше среднемирового значения. Для повышения обеспеченности запасами нефти необходимо наращивать усилия и увеличивать объем геолого-разведочных работ.

Нефть, газ и уголь считаются невозобновляемыми энергоресурсами. Это означает, что запасы данных ископаемых ограничены, и в определенный промежуток времени будет пройден пик добычи, после чего неминуемо начнется снижение объемов добычи. В первую очередь это касается нефти, так как обеспеченность запасами нефти в мире, как было показано выше, наименьшая по сравнению с другими энергоресурсами.

Проблема пика добычи нефти в последнее время всё чаще поднимается специалистами. О сроках прохождения пика добычи высказываются разные мнения, в частности, что пик добычи нефти с высокой вероятностью будет пройден до 2020 года, после чего начнется сокращение добычи. Поэтому, в будущем в мире будет все больше и больше уделяться внимания нетрадиционным жидким энергоресурсам и технологиям производства жидкого топлива. Россия не исключение, уже сейчас проводятся работы и предлагаются варианты реализации проектов производства синтетического топлива по технологиям вТЬ (производство синтетического топлива из газа) и СТЬ (производство синтетического топлива из угля). Например, на территории Республики Саха (Якутия) планируется создание производства метанола и жидкого моторного топлива по технологии СТЬ, идет поиск вариантов по созданию производства жидкого топлива из бурых углей.

Для принятия верных решений необходимо уметь сравнивать данные технологии между собой, с традиционной нефтью и с другими перспективными энергоресурсами и технологиями. Для этого требуется определить критерии сравнения эффективности. Критерии сравнения эффективности необходимы для принятия взвешенных и правильных решений инвесторам, специализирующимся на энергетических технологиях, ученым-технологам при разработке технологий, государственным чиновникам для формирования федеральной и региональных энергетических стратегий, для написания методик оценки эффективности проектов связанных с альтернативной энергетикой.

Каждый энергоресурс обладает определенными свойствами, среди которых наиболее наглядно агрегатное состояние: жидкое, твердое, газообразное. Кроме агрегатного состояние имеется также ряд других критериев сравнения эффективности энергоресурсов. Частично проблема сравнения энергоресурсов раскрывается в серии публикаций Крылова И.Ф. и Емельянова В.Е. В публикациях авторы рассматривают в сравнений моторное топливо, произведенное из нефти, по технологиям ВТЬ, СТЬ и СТЬ, а также альтернативные технологии, использующие не жидкое топливо: природный газ в качестве топлива, электромобили и водородные топливные ячейки. В заключительной публикации авторы предлагают рейтинговую систему оценки моторных топлив согласно следующим критериям:

• Токсичность;

• Выбросы сажевых частиц;

• Выбросы кислых газов;

• Создание парникового эффекта от скопления СО, С02, СН4 и т.п. в атмосфере;

• Загрязнение земли и воды;

• Землепользование - сокращение посевных площадей из-за загрязнения их продуктами сгорания моторных топлив;

• Безопасность;

• Стоимость топлива;

• Инфраструктура средств заправки;

• Удобство заправки;

• Удобство автотранспортного средства.

Исходя из этого можно сказать, что авторы предлагают сравнивать моторные топлива по следующим критериям:

1. Экологический: токсичность, выбросы сажевых частиц, выбросы кислых газов, создание парникового эффекта, загрязнение земли и воды, землепользование, безопасность.

2. Экономический: стоимость топлива, инфраструктура средств заправки.

3. Эксплуатационно-потребительский: удобство заправки, удобство автотранспортного средства.

Дополнительно можно предложить расширение эксплуатационно-потребительского критерия еще одним аспектом: плотностью энергии на единицу объема и массы.

Предлагается дополнительно выделить производственно-технологический критерий, который характеризует эффективность добычи энергоресурсов и производства топлива:

Производственно-технологический:

• Энергетическая эффективность (EROEI) добычи (производства);

• масштабируемость добычи (производства);

• постоянство добычи (производства);

• простота добычи (производства);

Данный критерий необходим, так как выше перечисленные три критерия не отражают технологический аспект добычи или производства энергоресурсов. Без рассмотрения технологического аспекта сделать объективное сравнение и выводы о каком-либо энергоресурсе весьма затруднительно. Так, известно, что извлекаемые запасы нефти из битуминозных песков велики (на 1 января 2012 по данным компании British Petroleum извлекаемые запасы нефти из битуминозных песков составляют 62,8 млрд.т.). Но масштабируемость добычи нефти из песков оказывается существенно меньше, чем у традиционной нефти: согласно прогнозу EIA (US Energy Information Administration) от 2011 года, к 2030 предполагается достичь объемов добычи на уровне всего 4,1 мбд. Получается, что по данному критерию нетрадиционная нефть

оказывается существенно менее эффективной, чем традиционная, и строго говоря, является неверным на равных подсчитывать запасы данных энергоресурсов.

Как уже отмечалось, важным критерием эффективности является масштабируемость добычи (производства). В данном случае под масштабируемостью следует понимать возможность в заданные сроки увеличить добычу или производство энергоресурса до заданных объемов. Производство каждого энергоресурса можно рассмотреть с двух сторон:

1. Максимально возможный объем добычи (производства) в год;

2. Максимально возможный темп роста добычи (производства) в год.

Чем больше данные значения, тем лучше энергоресурс при прочих равных условиях. Наличие энергоресурсов в земле (или существующая технология производства энергоресурсов) это необходимое, но не достаточное условие. К примеру, для того чтобы полностью заменить нефть альтернативным энергоресурсом, необходимо наладить производство альтернативного энергоресурса в соответствующих масштабах. Для этого необходимо чтобы существовала возможность создать подобное производство. Существующие альтернативные энергоресурсы и технологии производства жидкого топлива пока не позволяют этого сделать.

Постоянство добычи (производства) энергоресурса или шире - постоянство генерации энергии. Энергия обществу необходима каждый день, нельзя допускать того, чтобы в зависимости от обстоятельств значительно снижался объем производимой энергии. Добыча нефти, газа и угля легко прогнозируется на десятилетия вперед, чего нельзя сказать о производстве этанола и биодизеля, так как производство зависит от урожайности по году, что поддается прогнозу гораздо хуже. Еще сложнее в этом плане с ветровой и солнечной энергетикой: непостоянство производства энергии делает возможным их использование только в качестве вспомогательного источника.

Простота добычи (производства). Чтобы добыть (или произвести) энергоресурс требуется затратить усилия и вспомогательные материалы, применить технологии. Если взять перспективную водородную энергию, то для производства и использования водородной энергии требуются сложные технологии, дорогие и редкие вспомогательные материалы (платина, палладий), что в целом значительно усложняет дело. В лабораторных и малых масштабах обеспечить производство возможно, но обществу требуются значительные объемы энергии, а значит, потребуются значительные объемы вспомогательных материалов, которые сами по себе являются редкими. В этом смысле, чем проще технология производства и чем меньше требуется вспомогательных материалов - тем эффективнее энергоресурс.

Важным критерием эффективности является плотность энергии на единицу массы и объема. Принцип в данном случае следующий: чем больше плотность, тем лучше энергоресурс, потому что большая плотность энергии требует меньше места для хранения в конструкции машин и оборудования, использующих данный энергоресурс.

Переход от дров к углю был эффективен, так как плотность энергии на единицу объема при той же массе у угля примерно в 2 раза выше чему у дров (рис. 2). Точно таким же эффективным был переход от угля к нефти. Нефть еще более «энергетически плотнее» чем уголь, и тем самым эффективнее. Чего нельзя сказать о возобновляемых энергоресурсах биодизеле, этаноле.

45 000

40 000

35 000

30 000

I 25 000

^ 20 000

15000

10 000

5000

0

0 10 20 30 40 50 60

МДж/кг

Рис. 2 Удельная плотность энергии на единицу объема и массы (Данные Калифорнийского университета)

В связи с проблемой исчерпания традиционных запасов углеводородов, прежде всего нефти, в будущем будет возрастать роль альтернативных технологий производства жидкого топлива. Для формирования долгосрочных стратегий развития топливно-энергетического комплекса необходимо уметь сравнивать традиционные и нетрадиционные энергоресурсы. Для сравнения различных альтернативных технологий и традиционных энергоресурсов предлагается использовать ряд критериев: экологический, экономический, эксплуатационно-потребительский и производственно-технологический. Данные критерии позволят объективно сравнивать энергоресурсы.

Таким образом оценка энергоресурсов основывается на природно-технологичных факторах, состоянии окружающей среды, возобновляемости или невозобновляемости, и ряда других факторов.

Второе защищаемое положение. Уточнена методика расчета энергетической эффективности на основе учета прямых и вспомогательных энергозатрат.

?ель_........„вгЦ_. _ . .

биодизег ь*

• газохол Е8 5 ; спг

кам гнный

У' !

"дровц ■

Себестоимость добычи углеродных энергоресурсов различается от месторождения к месторождению и зависит от множества факторов. Для нефти и газа можно выделить следующие факторы:

1. Сложность геологического строения;

2. Глубина залежи;

3. Величина запасов;

4. Температура и пластовое давление залежи;

5. Качество нефти (серность, вязкость и т.д.) и газа (сухой, жирный газ и т.д.);

6. Климатические условия;

7. Состояние хозяйственной и транспортной инфраструктуры.

Чем сложнее сочетание условий, тем выше себестоимость добычи, вплоть до того уровня, когда вести добычу на достигнутом уровне технологий оказывается экономически нецелесообразно. Но вопрос о целесообразности следует задать не только для подсчитанной в денежных единицах себестоимости. В конечном итоге обществу необходима энергия, получаемая из добываемых энергоресурсов: энергия является двигателем развития общества, ради энергии мы ведем добычу нефти, газа, угля. Энергия является объективной необходимостью, тогда как деньги - это абстракция, средство, необходимое для удобного обмена товарами и энергией между юридическими и физическими лицами. Поэтому, вопрос о целесообразности добычи следует задать и в плане энергетической себестоимости.

Представляется очевидным, что чем меньше энергии затрачивается на добычу энергоресурса, тем выгоднее данный энергоресурс. Поэтому, помимо прочих характеристик, важнейшей характеристикой добычи (производства) энергоресурсов является энергетическая себестоимость. Традиционные нефть и газ в этом смысле являются уникальными энергоресурсами: при относительно низких энергозатратах на добычу, общество в итоге получает огромное количество энергии. Соотношение добытой энергии к затраченной в прошлом столетии было настолько велико, что на этот аспект не обращалось внимание. Но с вовлечением в разработку тяжелой и нетрадиционной нефти, с появлением альтернативных технологий производства жидкого топлива, аспект энергетической эффективности становится важным.

Впервые идею энергетической эффективности (EROEI - energy return on energy invested) рассмотрел в 70-х годах прошлого века американский ученый-биолог из университета штата Нью-Йорк Чарльз Холл, когда проводил исследование миграции рыб. Тогда он сформулировал утверждение, что «хищник не может тратить больше энергии, чем он получает в результате охоты». Далее он перенес эту идею на добычу нефти. По аналогии с экономическим показателем ROI, который исчисляется как отношение суммы прибыли (убытков) к сумме инвестиций, Ч.Холл предложил в общем случае следующую формулу EROEI:

ЕШЭЕ1 = Энергия полученная/энергия инвестированная в добычу (1)

Из формулы следует, что возможны три принципиально разных случая:

1. ЕЯОЕ1 = 1 - на одну единицу полученной энергии пришлось затратить количество энергии равное полученной. Производство энергии состоялось с нулевым результатом и является по сути бессмысленным.

2. Е1ЮЕ1 <1 - добыча (производство) энергоресурса энергетически убыточно, и потому неприемлемо.

3. Е1ЮЕ1 >1 - добыча (производство) энергоресурса энергетически прибыльно.

Также из формулы следует, что:

1. Значение Е1ЮЕ1 зависит от теплотворной способности энергоресурса на единицу объема (массы).

2. Значение ЕЯОЕ1 зависит от технологии добычи энергоресурса

3. В случае если энергоресурс не имеет формы накопления, то ЕШЭЕ1 зависит от технологии производства энергии на соответствующих энергоустановках.

Помимо применения ЕЯОЕ1 в качестве критерия сравнения добычи (производства) энергоресурсов, потенциально возможно применение для решения еще ряда задач.

Общепринято, что производство энергоресурсов рассматривается точно также как и любой другой вид экономической деятельности, и цель у предприятий-производителей энергоресурсов такая же, как у любого другого предприятия в экономике: приносить экономическую прибыль. Поэтому критерий экономической целесообразности является решающим при оценке извлекаемых запасов: добыча энергоресурсов ведется до тех пор, пока это является экономически выгодным, после чего промысел консервируется либо ликвидируется. Но если абстрагироваться от финансово-экономических отношений, тогда ответом на вопрос «до каких пор следует вести добычу энергоресурсов с каждого конкретного месторождения?» будет являться: «до тех пор, пока это выгодно энергетически». По мере выработки месторождения, энергетические затраты возрастают, и в итоге наступает такой момент, когда дальнейшая добыча является энергетически убыточной. Поэтому, существуют перспективы применения ЕЯОЕ1 для выделения категории энергетически обоснованных извлекаемых запасов, параллельно с расчетом экономически извлекаемых запасов. Это оправданно тем, что по мере роста цен на энергоресурсы все больше запасов, которые при низких ценах считались неизвлекаемыми, будут переоцениваться как извлекаемые. Таким образом, будут иметься две оценки:

1. Экономически обоснованные извлекаемые запасы.

2. Энергетически обоснованные извлекаемые запасы.

Это откроет новые перспективы для более рационального подхода к освоению запасов углеродных ископаемых.

В России существует известная проблема внедрения рентного налогообложения для нефтяной и газовой промышленности. В теории рассматриваются два подхода к формированию рентного налогообложения:

• Производственный;

• Экономический.

В связи с EROEI нас интересует производственный подход. Производственный подход к формированию рентного налогообложения подразумевает налоговое послабление (или усиление) в зависимости от ряда факторов, характеризующих горногеологические и экономико-географические условия месторождений. Одной из существенных проблем применения производственного подхода является противоречивость факторов дифференциации. В частности, степень выработанности является управляемой величиной, т.е. может подвергаться изменению в сторону увеличения или уменьшения. Например, объем первоначальных запасов может увеличиваться в результате доразведки или изменения технологического процесса разработки месторождения.

EROEI является интегральным показателем, характеризующим весь производственный процесс. На величину EROEI в той или иной степени влияют все факторы, учитываемые в производственном подходе, и их влияние выражается в объеме требуемых для осуществления добычи материалов и требуемой энергии. В итоге, чем больше требуется материалов и энергии, тем меньше EROEI, выше себестоимость и ниже прибыль. Очевидно, что чем больше выработанность запасов, тем больше требуется энергозатрат для дополнительного извлечения сырья. При этом, объем затраченных материалов и энергии точно измеряется и (теоретически) легко контролируется. Поэтому EROEI в перспективе может быть применен как фактор дифференциации налоговых платежей в производственном подходе.

Энергетическая эффективность может служить показателем динамики состояния добычи энергоресурсов, тем самым дополнив уже существующий набор показателей. Это может оказаться информативным в том плане, что коль скоро речь идет об энергоресурсах, то важно знать динамику не только экономической эффективности добычи, но еще и энергетической. Взятые вместе экономическая и энергетическая оценка позволит более точно охарактеризовать текущее положение и динамику добычи энергоресурсов.

В целом предлагаемые автором перспективы применения EROEI следующие:

1. В качестве критерия сравнения энергоресурсов и технологий добычи энергоресурсов. В этом качестве EROEI уже используется, в частности компанией Шелл (Shell) при анализе технологий разработки природных битумов.

2. Для выделения категории энергетически обоснованных извлекаемых запасов.

3. Как один из факторов дифференциации в производственном подходе формирования рентного налогообложения нефтяной и газовой промышленности.

4. В качестве показателя оценки динамики состояния добычи энергоресурсов.

Для целей сравнения эффективности энергоресурсов необходимо определить

«точку расчета» показателя. По мнению автора, для сравнения энергоресурсов лучшим образом подходит точка «на нулевом километре магистрального трубопровода». Таким образом, основная формула расчета ЕЯОЕ1нк (нулевой километр) имеет следующий вид:

ЕЯОЕ1нк = Энергия полученная / Энергетические затраты, связанные с добычей (производством), первичной подготовкой и доставкой до точки отгрузки с промысла (места производства) (2)

На примере разработки месторождения углеводородов рассмотрим схему расчета Е1ЮЕ1 (рис. 3). Разработка месторождения углеводородов в общем случае включает в себя три этапа:

1. Капитальное обустройство месторождения.

2. Ввод месторождения в эксплуатацию и последующая добыча ресурсов.

3. Ликвидационные работы после завершения добычи.

На первом этапе энергетические затраты связаны с необходимостью создать условия, построить капитальные объекты, пробурить скважины, создать транспортную инфраструктуру и так далее. После того как сделаны все необходимые капитальные работы, на втором этапе начинается непосредственно добыча энергоресурсов. На этом этапе энергетические затраты связаны с обеспечением текущей деятельности, а также дополнительными капитальными работами: бурение эксплуатационных скважин, расширение производственных мощностей и т.д. На третьем этапе, когда запасы месторождения исчерпаны, энергетические затраты связаны с ликвидационной деятельностью. Как видно, здесь прямая аналогия с общеизвестной концепцией денежных потоков.

(3)ER0EIH

Ei + E2+ E3

Время

Поизведенная энергия

И этап

Еа . Ез

Прибыльная энергия

e„-E-(É.*E2*EJ

l№ этап

Энаргшатраты связанные с капитальными работами

Энергозатраты связанные с текущими Энергозатраты связанные с и капитальными работами ликвидационными работами

Рис. 3 Схема и формула расчета EROEI

В данном случае представлена схема расчета EROEIHK для полного цикла проекта, начиная с капитального обустройства, далее эксплуатация и заканчивая ликвидационными работами. Также, расчет EROEI возможно произвести не по полному циклу, а выделив определенный промежуток времени, обычно год.

На этапе эксплуатации, EROEI можно рассчитать по году, подобно тому, как рассчитывается годовая экономическая эффективность (ROI). Формула для расчета энергетической эффективности в заданный промежуток времени следующая:

EROEI, = E(t) / (E,(t) + E2(t)+E3(t)) (4)

где:

Et - энергия полученная в период времени t, E^t) - энергия затраченная на капитальные работы, E2(t) - энергия затраченная на эксплуатационные работы, E3(t) - энергия затраченная на ликвидационные работы, t - период времени.

Схема расчета энергетической эффективности для нетрадиционных энергоресурсов, таких как биодизель, моторный этанол, солнечная, ветровая энергетика и т.д., принципиально ничем не отличается. Рассматривая любой из нетрадиционных энергоресурсов, все энергозатраты связанные с добычей (производством), следует разделить на капитальные, эксплуатационные и

ликвидационные. Например, в случае с биодизелем капитальные энергозатраты будут связаны с созданием всей необходимой инфраструктуры, капитальных объектов. Эксплуатационные энергозатраты будут связаны с выращиванием, сбором и переработкой рапса в биодизель. Ликвидационные работы будут связаны с устранением последствий аварий, и демонтажем капитальных сооружений, подлежащих ликвидации.

За рубежом проблемой Е1ЮЕ1 занимается ряд ученых, первопроходцем считается Ч.Холл. Начиная с 70-х годов прошлого века, он и его рабочая группа работают над проблемой, и достигли определенных результатов. Для своих расчетов Ч.Холл использует ряд методик, и далее производит сравнение рассчитанных значений ЕКОЕ1. Причем, сравниваются результаты, полученные по разным методикам. Автор данной работы считает, что для целей сравнительного анализа следует рассчитывать Е1ЮЕ1 для конкретных проектов по единой методике, в этом случае результаты анализа и выводы будут верными.

Американскими учеными были получены следующие результаты расчета ЕЯОЕ1, для традиционных и неградицонных энергоресурсов (таблица 3). Рядом приведены обобщенные и уточненные Ричардом Хейнбергом по разным источникам данные на 2009 год.

Таблица З1.

Энергетическая эффективность добычи (производства) традиционных и нетрадиционных энергоресурсов

Расчетные данные Данные EROEI,

Ресурс Чарльза Холла Ричарда

Расчетный год EROEI, Хейнберга, 2009 год.

Нефть и газ 1930 >100

Нефть и газ 1970 30

Нефть и газ 2005 11-18

Общемировая добыча нефти и 1999 35 19

газа

Природный газ 2005 10 10

Уголь 1970 80 50-85

Битуминозные пески 2007 2-4 5,2-5,8

Сланцевая нефть 2007 5 1,5-4

Ядерная энергия 2007 5-15 1,1-15

1 Данные Hall, C.A.S.; Murphy D.J. Year in review—EROI or energy return on (energy) invested. И Ann. N.Y. Acad. Sci. 1185 (2010) 102-118, Heinberg, R. Searching for a miracle. Net energy limits & the fate of industrial society. False solutions series #4, 2009.

Гидроэнергия 2007 >100 11-267

Ветровая энергия 2007 18 18

Фотовольтаика 2004 6,8 3,75-10

Этанол из сахарного тростника 1986 0,8-10 8-10 в Бразилии

Кукурузный этанол 2006 0,8-1,6 1,1-1,8

Биодизель 2008 1,3 1,9-9

Анализируя результаты, следует отметить низкое значение EROEI для добычи газа (подробностей расчета американские ученые не предоставляют, поэтому перепроверить изначальные предпосылки не представляется возможным). При этом известно, что добыча газа является высокорентабельным бизнесом, а так как экономическая и энергетическая эффективность, очевидно, имеют прямую корреляцию, то логично предположить, что и EROEI добычи газа должен быть высоким. Вопросы возникают не только в связи с газом, но и с атомной энергетикой и со значительным разбросом значений для гидроэнергетики.

При всей простоте концепции EROEI, расчет этого показателя оказывается непростой задачей. В первую очередь сложность связанна с самим определением «энергетические затраты». Американские ученые Ч.Холл, Д. Мерфи определяют энергетические затраты в общем случае как сумму прямых (direct) и вспомогательных (indirect) затрат:

Е = Е„ + ЕВ (5)

где:

Е„ - прямые энергозатраты, связанные непосредственно с обустройством промысла, добычей (производством) и первичной переработкой энергоресурсов, выраженные в тоннах горючего (ГСМ), КВт*ч потребленной электроэнергии, Ккал тепла.

Ев - вспомогательные энергозатраты, связанные с производством материалов, необходимых для организации всего процесса добычи (производства) энергоресурсов.

Уточняя формулу 5, следует сказать, что прямые и вспомогательные энеогозатраты необходимо учитывать на всех трех этапах проекта: этап капитального обустройства, эксплуатационный и ликвидационный этап. Таким образом, формула расчета EROEI приобретает вид:

EROEIHK = Е / (Ein+E + Е2п+* + Езл+В) (6)

где:

Ein+B = Ел + Е„ энергозатраты на этапе капитального обустройства; Е2П+в = Ел + Е, энергозатраты на этапе эксплуатации; Е3П+В = Ел + Ев энергозатраты на этапе ликвидации.

Учет прямых энергозатрат, выраженных в натуральных единицах (тонны ГСМ или КВт*ч электроэнергии, Ккал тепла), с той или иной детальностью ведется на

каждом промысле (производстве). Поэтому учет прямых затрат не представляет никакой сложности.

Для учета вспомогательных энергозатрат необходимо уточнить их сущностное содержание. Для выполнения капитальных работ требуются материалы, для производства которых требуется энергия. Именно эта энергия, «связанная в материалах» (embodied energy) является сущностным содержанием вспомогательных затрат. Для осуществления учета необходимо решить два вопроса:

1. Определение перечня материалов, которые в дальнейшем будут рассматриваться при учете вспомогательных энергозатрат.

2. Определение метода, по которому будет производиться пересчет натуральных единиц учитываемых материалов в энергетический эквивалент.

На промысле используется много различных материалов, и учитывать каждый килограмм каждой краски или лака представляется бессмысленным и непродуктивным. Поэтому возникает вопрос о перечне учитываемых материалов. Возможны различные варианты определения перечня. Автор предлагает ограничиться учетом только основных конструкционных материалов:

1. Сталь (конструкционная, арматура, листовая и т.д.).

2. Другие металлы (алюминий, медь, титан).

3. Цемент.

4. Битум.

Это основные конструкционные материалы, доля которых в общей массе материалов на любом промысле составляет большую часть.

После того как был определен перечень учитываемых материалов, необходимо определить метод пересчета натуральных единиц в энергетический эквивалент. На производство каждого материала уходит определенное количество энергии. Зная массу (объем) израсходованного материала и удельную энергоемкость производства одной единицы данного материала, мы сможем рассчитать количество энергии, затраченной на производство этого материала.

Определение массы израсходованного материала не представляет никакой сложности, эта информация имеется в проектно-сметной документации, а также в отчетной документации, которая составляется для каждого производственного объекта.

Определение удельной энергоемкости производства материалов является сложной задачей. К примеру, производство стали - это длинная производственная цепочка, начинающаяся от карьера добычи железной руды и заканчивающаяся складом готовой продукции, и на каждом производственном этапе затрачивается определенное количество энергии. Итоговое значение затраченной энергии, необходимой для производства, в данном случае килограмма стали, получается путем суммирования всех затрат энергии по всей производственной цепочке. В англоязычной литературе имеются примеры завершенных исследований по данной проблеме. Одним

из таких примеров является исследование английских ученых из Университета Бас (University of Bath) под названием "ICE:Inventory of carbon and energy". В данной работе английские ученые провели анализ производства основных строительных материалов на предмет удельных энергозатрат (embodied energy) и удельного выхлопа углекислого газа (embodied carbon). В работе были посчитаны затраты первичной энергии на производство одной единицы некоторых материалов по схеме «от карьера до ворот склада» (cradle-to-gate), с учетом затрат энергии на стадиях добычи сырья, транспорта, производства продукции. Результаты исследований для интересующих нас материалов приведены в таблице 4.

Таблица 41.

Удельная энергоемкость производства материалов

Название Среднее, Минимальное, Максимальное,

МДж/кг МДж/кг МДж/кг

Сталь 31,25 6 95,7

Алюминий, 157,1 S 382,7

среднее

Медь, среднее 69,02 2,4 152,71

Цемент, среднее 5,08 0,1 11,73

Битум, среднее 17,91 2,4 50

Таким образом, методика расчета ЕЯОЕ1 заключается в калькуляции прямых и вспомогательных энергетических затрат на всех этапах освоения месторождения (или производственного проекта), и соотнесением затрат с энергетической ценностью добытых (произведенных) ресурсов. Прямые энергозатраты выражаются в натуральных единицах (тонны ГСМ, Квт*ч, Ккал) и учитываются непосредственно. Вспомогательные энергозатраты учитываются через пересчет с использованием коэффициента удельной энергоемкости производства материала.

Третье защищаемое положение. Произведен расчет энергетической эффективности добычи газа на Средневилюйском ГКМ. Полученную оценку имеет смысл экстраполировать на другие месторождения в пределах Вилюйской синеклизы, а также на месторождения со схожими геологическими условиями с целью введения коэффициентов, учитывающих энергетическую составляющую разработки месторождений.

Для расчета энергетической эффективности по предложенной методике было выбрано Средневилюйское газоконденсатное месторождение по следующим причинам:

1 Данные Университета Бас, Англия

1. В настоящее время наибольший объем газа в РС(Я) добывается на Средневилюйском ГКМ. Газ, добываемый на данном месторождении, используется для удовлетворения внутренних потребностей республики.

2. Месторождение находится в промышленной разработке начиная с 1985 года. Изученность месторождения высокая, было накоплено большое количество информации в процессе разработки. Данная информация была положена в основу расчета EROEI.

Средневилюйское месторождение приурочено к одноименной локальной структуре на более крупном Средневилюйско-Толонском поднятии, осложняющее западную присводовую часть Хапчагайского мегавала. Средневилюйская структура представляет собой брахиантиклинальную складку субширотного простирания размером 34x22 км и амплитудой около 350 м. Месторождение по запасам является крупным, балансовые запасы газа на 1.01.2012 составляют 120млрд.м3. Месторождение относится к категории многозалежных. Промышленные притоки газа получены из пласта Р2-1а тарагайской толщи, из пласта ТГ1П таганджинской, из горизонтов ТУП, Trf и ТГ1 мономской, JrI кызылсырской, 13-П нижневилюйской, J3-I марыкчанской свит.

Согласно предложенной методике, для расчета EROEI необходимо определить:

• Массу основных конструкционных материалов, необходимых для обустройства месторождения;

• Объем энергии, затраченной на обустройство месторождения;

• Эксплуатационные энергетические затраты;

• Удельную теплоту сгорания добываемых энергоресурсов.

Для обустройства месторождения потребовались следующие материалы в следующих объемах:

Бурение и обсадка скважин. Всего на 1.01.2010 на территории Средневилюйского ГКМ было пробурено 77 скважин. Масса обсадных колонн составляет 22464 т стали.

Для бурения одной скважины требуется 400 т ГСМ (горюче-смазочных материалов). В это входит подготовка территории, транспорт бурового станка, бурение, завоз материалов. Итого, для бурения всех 77 скважины потребовалось около 30 800 т ГСМ.

На ликвидацию 26 скважин потребовалось 1300 т. ГСМ и 2000 т цемента.

Внутрипромысловые коммуникации. Месторождение разделено рекой на две части, поэтому технологические шлейфы разделены на право- и левобережные. Всего масса технологических шлейфов составляет 10 180 т стали.

Для прокладки всех технологических шлейфов потребовалось порядка 3000 т

ГСМ.

Общий объем емкостного парка на Средневилюйском ГКМ равен 64 тыс. м3. Масса емкостного парка равна 2600 т стали.

Система подготовки газа состоит из следующих узлов:

• Установка комплексной подготовки газа 1 (УКПГ 1), 950 т стали.

• Установка комплексной подготовки газа 2 (УКПГ 2), 800 т стали.

Цемент. Необходимый объем цемента для крепления труб в одной скважине

составляет 250 т. Итого, на все скважины потребовалось 19 250 т цемента. Также на промысле забетонирована площадь в общей сложности 160 тыс. м2. Толщина бетонного слоя составляет в среднем 30 см, для выполнения этой работы потребовалось порядка 24 000 т цемента. Итого, масса цемента составляет 43 250 т.

Эксплуатационные энергетические затраты. Электроэнергия на промысле вырабатывается газотурбинными станциями. В среднем в год в настоящее время на производство электроэнергии расходуется порядка 10 млн. м3 газа.

По результатам лабораторных анализов свойства добываемого газа и конденсата со Средневилюйского ГКМ следующие:

• Теплота сгорания газа - 8428 Ккал/м3 или 35,4 МДж.

• Теплота сгорания конденсата - 9880 Ккал/кг или 41,5 МДж.

Как было сказано выше, месторождение находится в промышленной разработке с 1985 года. Текущий накопленный объем добычи на 1 января 2010 года составил 25,9 млрд.м3 газа, конденсата - 1626 тыс.т. В настоящее время ежегодно с месторождения отбирается порядка 1,5 млрд.м3 газа и 75 тыс. т конденсата.

Таким образом, имеются все данные для расчета ЕКОЕ1„к добычи газа на Средневилюйском ГКМ. Для удобства сведем всю исходную информацию в одну таблицу.

Таблица 5.

Исходные данные и расчет Е1ЮЕ1 для добычи газа на Средневилюйском ГКМ

Название, единицы измерения Количество Удельная энергоем кость 1 ед., ГДж ГДж Нефтяной эквивален т, тыс. т

Капитальные затраты, £1

Прямые затраты, Е]" Расчистка территории и бурение скважин. ГСМ, т 30 800 45 1 386 000 33,1

Вспомогательные затраты, Е,в

Сталь всего, в том числе: 36 994 31,3 1 156 063 27,6

Эксплуатационные колонны, т 22 464 31,3 702 000 16,8

Технологические шлейфы, т 10 180 31 318 125 7,6

УКПГ, т 1 750 31,3 54 688 1,3

Емкостной парк, т 2 600 31,3 81 250 1,9

Цемент, т. 43 250 5,1 219 710 5,2

Итого капитальных затрат е^ + е," 2 761 773 66,0

Эксплуатационные затраты, Ег

Прямые затраты, е2п

Выработка электроэнергии, газ млн.м3 за 25 лет 174 35 400 6 159 600 147,1

Текущий ремонт, гсм т. 1 500 45 67 500 1,6

Вспомогательные затраты, е2'

Ремонт и консервация скважин:

Сталь, т 500 31,3 15 625 0,4

Цемент, т. 1 000 5Д 5 080 од

Итого экспл. затрат Е2" + Е»* 6 298 150 150

Добыча, Е

Добыча газа за 25 лет, млн. м3 25 900 35 400 916 860 000 21 898,8

Добыча конденсата за 25 лет, тыс.т 1 626 41 500 67 479 000 1 611,7

Ликвидационные затраты, Е3

гсм, т 780 45 35 100 0,8

Цемент, т. 520 5,1 2 642 0,1

е1юе1нк 109

Расчет показывает, что ЕЯОЕ1Нк добычи газа на Средневилюйском ГКМ за 25 лет равен 109. Эксплуатационные энергозатраты в данном случае состоят из объемов газа, необходимых для выработки электроэнергии на газотурбинной станции и затрат, необходимых для ремонта и консервации и расконсервации скважин. В ликвидационные затраты входят затраты на ликвидацию ряда скважин.

Анализ результатов расчета показывает, что основная доля энергозатрат приходится на операционные - 68%, и только 31% на капитальные.

Как и ожидалось, энергетическая эффективность добычи газа на Средневилюйском ГКМ является высокой.

Заключение.

Дальнейшее вовлечение в хозяйственную деятельность трудноизвлекаемой нефти, нетрадиционных углеводородных ресурсов, развитие альтернативных источников энергии, ставит перед государством и предпринимателями задачу оценки и

сравнения традиционных и нетрадиционных энергоресурсов. Выделяется ряд критериев сравнения:

• Экологический;

• Экономический;

• Эксплуатационно-потребительский;

• Производственно-технологический.

Предложенный производственно-технологический критерий включает в себя энергетическую эффективность (Е1ЮЕ1), масштабируемость производства, постоянство и простоту добычи (производства) энергоресурса.

Традиционные углеводородные энергоресурсы являются уникальными в том плане, что при относительно малых энергетических затратах на добычу в результате возможно получить большой объем энергии. Для нетрадиционных ресурсов и альтернативных источников энергии ситуация иная, поэтому фактор энергетической эффективности при формировании инвестиционных проектов, касающихся нетрадиционной энергетики, необходимо учитывать.

В целом предлагаемые автором перспективы применения Е110Е1 следующие:

1. В качестве критерия сравнения энергоресурсов и технологий добычи энергоресурсов.

2. Для выделения категории энергетически обоснованных извлекаемых запасов.

3. Как один из факторов дифференциации в производственном подходе формирования рентного налогообложения нефтегазовой отрасли.

4. В качестве показателя оценки динамики состояния добычи энергоресурсов.

В работе предложена методика расчета Е1ЮЕ1 на основе учета фактических данных по материало- и энергозатратам. По предложенной методике произведен расчет ЕКОЕ1 для добычи газа на Средневилюйском ГКМ. Расчет показывает, что ЕЯОЕ1нк добычи газа на Средневилюйском ГКМ за 25 лег равен 109. Наибольшая часть энергозатрат приходится на эксплуатационные затраты — 68% и 31% на капитальные.

Принципиального отличия расчета энергетической эффективности для нетрадиционных энергоресурсов нет, по предложенной методике возможен расчет для любого энергоресурса.

В данной работе было определено значение энергетической эффективности для отдельного месторождения. Полученную оценку имеет смысл экстраполировать на другие месторождения в пределах Вилюйской синеклизы, а также на месторождения со схожими геологическими условиями. На основе подобных расчетов для отдельных видов энергии и для различных регионов, возможно ввести систему коэффициентов, что поможет дать более точную оценку текущего состояния как в отраслевом, так и в региональном разрезе. Непосредственно обоснование предлагаемых коэффициентов является целью для отдельной дальнейшей работы.

В будущем актуальность проблемы энергетической эффективности добычи (производства) энергоресурсов будет увеличиваться в связи с ограничением предложения традиционных энергоресурсов, прежде всего нефти. Новые условия потребуют новых подходов к оценке и сравнению как традиционных, так и альтернативных энергоресурсов и технологий производства энергии, и Е1ЮЕ1 является одним из таких критериев.

По теме диссертации опубликованы следующие работы: Работы, опубликованные автором в рецензируемых научных изданиях и журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования РФ:

1. Соколов А.Н. «Обеспеченность запасами, добыча и потребление углеродных ископаемых в мире и в России» // Электронный журнал «Нефтегазовое дело». -2011. - №5. - С.400-414.

2. Соколов А.Н. «Эффективность энергоресурсов и смена технологических укладов» // Электронный журнал «Нефтегазовое дело». - 2011. - №5. - С.416-427.

3. Соколов А.Н., Кочуров Б.И. «Критерии сравнения эффективности энергоресурсов, «пределы роста» или экономика «кротких» // Проблемы региональной экологии. - 2013. - №1. - С. 115-123.

4. Сафронов А.Ф., Голоскоков А.Н. (Соколов А.Н.) «Е1ЮЕ1 как показатель эффективности добычи и производства энергоресурсов» // Бурение и нефть. -2010. -№12. - С.48-51.

5. Сафронов А.Ф., Голоскоков А.Н. (Соколов А.Н.) «Энергетическая рентабельность» как показатель эффективности добычи и производства энергоресурсов» // Минеральные ресурсы России. - 2011. -№1. - С.27-31.

6. Сафронов А.Ф., Голоскоков А.Н. (Соколов А.Н.) «Когда овчинка стоит выделки?» // Нефть России. - 2011. - № 1. - С.64-67.

7. Сафронов А.Ф., Голоскоков А.Н., (Соколов А.Н.) Черненко В.Б. «О методике расчета «энергетической рентабельности» на примере Средневилюйского ГКМ» // Минеральные ресурсы России. - 2011. - №6. - С.53-59.

8. Голоскоков А.Н. (Соколов А.Н.) «Критерии сравнения эффективности традиционных и альтернативных энергоресурсов» // Электронный журнал «Нефтегазовое дело». - 2011. - №1. - С.285-299.

9. Голоскоков А.Н. (Соколов А.Н.) «Рентное налогообложение газовой отрасли как необходимое условие для перехода к рыночному ценообразованию» // Проблемы экономики и управления нефтегазовым комплексом. - 2010. - №9. -С. 16-20.

Подписано в печать 12.07.13. Формат 60x84/16. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Печ. л.1,75. Уч.-изд. л. 2,18. Тираж 100 экз. Заказ № 241 Издательский дом Северо-Восточного федерального университета, 677891, г. Якутск, ул. Петровского, 5.

Отпечатано в типографии ИД СВФУ

Диссертация: текстпо экономике, кандидата экономических наук, Соколов, Антон Николаевич, Якутск

Федеральное государственное бюджетное учреждении науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук

04201360752 На пРавах Рукописи

Соколов Антон Николаевич

Оценка энергетической эффективности традиционных и нетрадиционных энергоресурсов (на примере разработки Средневшпойского газоконденсатного

месторождения)

08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, комплексами: промышленность)

Диссертация на соискание степени кандидата экономических наук

Научные руководители чл.-корр. РАН., д.г-м.н. проф. А.Ф. Сафронов

д.э.н., проф. P.P. Ноговицын

Якутск - 2013

Введение........................................................................ 3

Глава 1. Энергообеспечение в современном мире

1.1 Разведанные запасы и потребление энергоресурсов в мире...................................................................... 9

1.2 Разведанные запасы и потребление энергоресурсов в России и Республике Саха (Якутия)............................. 20

1.3 Критерии сравнения эффективности энергоресурсов... 38 Основные выводы по первой главе................................ 50

Глава 2. Разработка методики расчета энергетической эффективности добычи (производства) энергоресурсов

2.1 Определение и значимость энергетической эффективности................................................................... 51

2.2 Методика расчета энергетической эффективности на основе учета фактических данных............................ 80

2.3 Особенности методики расчета энергетической эффективности для нефтяных и газовых месторождений,

включенных в единую систему добычи........................... 90

Основные выводы по второй главе............................... 100

Глава 3. Расчет энергетической эффективности на примере Средневилюйского газоконденсатного месторождения

3.1 Роль Средневилюйского ГКМ в газодобывающей и газоперерабатывающей отрасли Республики Саха

(Якутия)................................................................................................................................102

3.2 История открытия и особенности Средневилюйского ГКМ..............................................................................................................................................118

3.3 Расчет энергетической эффективности и анализ полученных результатов......................................................................................................126

Основные выводы по третьей главе..............................................................134

Заключение..........................................................................................................................................135

Библиографический список................................................................................................138

Введение

Увеличивающийся спрос на нефть, прежде всего со стороны стран Азиатско-Тихоокеанского региона, растущие цены и сдержанное предложение стимулируют исследования в области поиска и внедрения нетрадиционных энергоресурсов, альтернативной и возобновляемой энергетики. В связи с этим встает закономерная проблема сравнения эффективности добычи или производства традиционных и нетрадиционных энергоресурсов. В свою очередь сравнение эффективности энергоресурсов необходимо для формирования энергетической стратегии и прогнозирования топливно-энергетического баланса.

Проблему сравнения энергоресурсов неправильно сводить только к экономическому критерию сравнения себестоимости производства, как минимум есть еще и экологический критерий, пренебрегать которым нельзя. Помимо обозначенных двух критериев сравнения эффективности добычи (производства) и использования энергоресурсов, можно выделить ряд других [18]. В совокупности все критерии позволяют всесторонне сравнивать между собой различные энергоресурсы.

В последние годы некоторыми исследователями в качестве критерия сравнения выделяется энергетическая эффективность добычи (производства) энергоресурсов (EROEI - energy returned on energy invested) [73]. Данный критерий показывает отношение добытой (произведенной) энергии к энергии, затраченной на добычу (производство). Чем больше значение EROEI, тем энергоресурс по данному критерию является более выгодным по отношению к другим.

Вовлечение в разработку запасов трудноизвлекаемой нефти, развитие нетрадиционной и возобновляемой энергетики делает проблему оценки энергетической эффективности добычи весьма актуальной. Критерий EROEI становится особо актуальным при изучении целесообразности разработки

трудноизвлекаемых запасов нефти, нетрадиционной нефти, также производства возобновляемых ресурсов, таких как этанол, биодизель.

Проблема сравнения традиционных и нетрадиционных энергоресурсов является относительно новой, так как в условиях изобилия относительно дешевых традиционных энергоресурсов не было никакой надобности в развитии нетрадиционных источников, и тем более в их сравнении. О данной проблеме говорилось только в тех странах, где существовали программы развития альтернативной энергетики. В настоящее время вопросы альтернативной энергетики, нетрадиционных и возобновляемых энергоресурсов поднимаются и обсуждаются повсеместно.

Вопросам развития топливно-энергетического комплекса, возможности внедрения нетрадиционных энергоресурсов, экономики минерального сырья посвящены работы таких отечественных авторов как А.Э. Конторович, А.Ф.

Сафронов, [А.Г. Коржубаев], B.C. Ситников, Э.И. Ефремов, Е.Г. Егоров, H.A. Петров, P.P. Ноговицын, Ю.Н. Макаркин, В.А. Крюков, И.Ф. Крылов, В.Е. Емельянов, Н.И. Воропай, Б.Г. Санеев, Ю.Д. Кононов, А.Д. Соколов, H.A. Петров (ИСЭМ СО РАН) и др.

Методологические и методические основы экономической оценки полезных ископаемых республики Саха (Якутия) были разработаны в трудах Н.В. Черского, Е.А. Козловского, В.Г. Гельбраса, Т.С. Хачатурова, A.C. Астахова, В.В. Новожилова, В.А. Федосеева, М.Н. Денисова, М.А. Комарова, Б.Л. Райхеля и др.

В области геолого-экономической и стоимостной оценки месторождений и участков недр, содержащих запасы и ресурсы нефти и газа, многоплановую работу проводят ученые экономисты отраслевых институтов страны: М.Н. Денисов (ВИЭМС), О.В. Лускатова, Ю.С. Кудинов, A.A. Герт, П.Н. Мельников (СНИИГГиМС), Ю.П. Ампилов, П.Б. Никитин (ВНИИгаз), С.Д. Богданов (ВНИГРИ), В.Ф. Дунаев (ГАНГ им. И.М.Губкина), и д.р.

Проблеме сравнения эффективности энергоресурсов посвящены ряд зарубежных исследований таких авторов как Ч.Холл, Р.Хирш, Р.Хейберг, Д.Мерфи, Н. Гагнон, Р. Кауфман, К. Кэмпбелл, К. Кливланд и др.

Следует подчеркнуть, что в настоящее время не существует разработанной и обоснованной методики расчета ЕЯОЕ1 как за рубежом, так и в России.

Целью исследования является разработка и научное обоснование методики расчета энергетической эффективности на примере добычи газа на Средневилюйском газоконденсатном месторождении в Республике Саха (Якутия).

В соответствии с поставленной целью в работе были сформулированы и решены следующие задачи:

• Исследование современного состояния энергообеспечения в мире, России и Республике Саха (Якутия).

• Систематизация критериев сравнения эффективности добычи (производства) и использования традиционных и нетрадиционных энергоресурсов.

• Рассмотрение существующих методик расчета энергетической эффективности для традиционных и нетрадиционных энергоресурсов.

• Уточнение методики расчета энергетической эффективности.

• Расчет по уточненной методике энергетической эффективности добычи газа на примере Средневилюйском ГКМ.

Объект исследования - нефтегазовый комплекс РС(Я) на примере Средневилюйского месторождения.

Предмет исследования - система критериев оценки эффективности добычи (производства) энергоресурсов, выделение и обоснование критерия энергетической эффективности.

Теоретической и методологической основой исследования

послужили работы отечественных и зарубежных авторов в области

5

стратегического развития нефтегазового комплекса, альтернативной и возобновляемой энергетики, оценки эффективности инвестиционных и производственных процессов.

Информационную базу исследования составили официальные публикации Росстата, Миэнерго РФ, Правительства Республики Саха (Якутия), ОАО «Сахатранснефтегаз», ОАО «ЯТЭК», ИПНГ СО РАН, ИФТПС СО РАН, ИРЭС СВФУ, Международного энергетического агентства (IEA), Администрации энергетической информации (EIA), отчетов Бритиш петролеум (BP statistics), а также публикации в области исследования эффективности использования альтернативной энергетики, нетрадиционных и возобновляемых энергоресурсов как отечественных, так и зарубежных специалистов.

Научная новизна исследования заключается в разработке методики расчета энергетической эффективности на основе учета фактических данных, в том числе с учетом особенностей добычи нефти и газа с групп месторождений, включенных в единую систему добычи.

Защищаемые положения:

• Путем систематизации показателей эффективности добычи (производства) энергоресурсов, выделен производственно-технологический критерий для сравнительной оценки их эффективности.

• Уточнена методика расчета энергетической эффективности на основе учета прямых и вспомогательных энергозатрат.

• Произведен расчет энергетической эффективности добычи газа на Средневилюйском ГКМ. Полученную оценку возможно экстраполировать на другие месторождения в пределах Вилюйской синеклизы, а также на месторождения со схожими геологическими условиями.

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и

списка литературы. В первой главе дан обзор современного состояния

6

запасов и потребления энергоресурсов в мире, России и в Республике Саха (Якутия). Проанализированы и систематизированы критерии сравнения энергоресурсов, показано место энергетической эффективности в общей системе критериев сравнения. Во второй части исследования произведен анализ существующих методик расчета энергетической эффективности, также произведен анализ результатов некоторых расчетов энергетической эффективности. На основании данного анализа сделан обоснованный выбор в пользу методики расчета энергетической эффективности на основе учета фактических данных, сделано уточнение границ и «точки» расчета, параметров расчета. Разработана методика расчета Е1ЮЕ1НК для нефтегазовых месторождений, как отдельных, так и включенных в группу с единой системой добычи. В третьей части исследования приведен обзор истории открытия Средневилюйского ГКМ и геологические особенности месторождения. Произведен расчет ЕКОЕ1нк на основе учета фактических данных по затратам.

На основании произведенных исследований были определены перспективы дальнейших исследований, касаемо применения критерия энергетической эффективности при оценке балансовых и извлекаемых запасов нефти и газа. А также перспектива использования энергетической эффективности в качестве одного из факторов дифференциации налогообложения нефтегазовой отрасли.

Автор выражает благодарность научным руководителям чл.-корр РАН,

д.г-м.н., проф. Сафронову Александру Федотовичу и д.э.н., проф.

Ноговицыну Роману Романовичу за руководство и помощь в написании

работы, д.э.н. Ефремову Эдуард Ивановичу, к.э.н. Макаркину Юрию

Николаевичу, д.г.н., проф. Кочурову Борис Ивановичу, д.т.н., проф. Санееву

Борис Григорьевичу, особая благодарность д.э.н. Коржубаеву Андрей

Геннадьевичу за рецензирование публикаций, сотрудникам лаборатории

геологии месторождений нефти и газа ИПНГ СО РАН заведующему

7

лабораторией д.г-м.н Ситникову Вячеславу Стефановичу, к.г-м.н Алексееву Николаю Николаевичу, к.т.н. Слепцовой Марии Ивановне, а также зам. начальнику УГиН ОАО «Сахатранснефтегаз» Черненко Борису Вадимовичу за консультирование и рекомендации.

ГЛАВА 1. Энергообеспечение в современном мире 1.1 Разведанные запасы и потребление энергоресурсов в мире

Ископаемые энергоресурсы являются фундаментом развития современного общества. В настоящее время основными энергоресурсами являются: уголь, газ, нефть, уран. Потребовалось много времени, прежде чем энергия данных энергоресурсов стала доступной человеку. Древесина -первый энергоресурс, который стал использоваться человеком. На протяжении долгого времени он являлся основным, до тех пор, пока в XIX веке его не сменил уголь. Благодаря своим свойствам и объемам запасов уголь стал массово использоваться во всех отраслях. Уголь как энергоресурс создал условия для масштабного развития сталелитейной промышленности, тяжелой промышленности, способствовал возникновению железнодорожного транспорта и развитию морского пароходства. В итоге, в конце XIX в начале XX века уголь стал преобладающим энергоресурсом, доля угля в мировом топливно-энергетическом балансе превысила 90%, в то же время доля древесины в мировом ТЭБ составляла около 4,8% [50].

Через небольшой промежуток времени был промышленно освоен новый ископаемый энергоресурс - нефть. Появление нового жидкого энергоресурса оказало сильнейшее влияние на технологическое развитие промышленности. Перед учеными и инженерами встала научно-практическая задача эффективного освоения нового жидкого энергоресурса. В результате это привело к изобретению и промышленному внедрению двигателя внутреннего сгорания, и данная технология радикальным образом преобразила облик цивилизации.

Далее, в середине XX века, были открыты и промышленно освоены природный газ и уран. В настоящее открыты и широко используются

следующие первичные энергоресурсы: уголь, нефть, газ, уран, гидроэнергия, возобновляемая энергия (био-, ветровая, солнечная и др.)

В XX веке среднегодовой темп роста потребления первичных энергоресурсов составил 3%. Среднегодовой темп прироста потребления угля составил 1,8%, нефти - 5,7%, газа - 6,6%, гидроэнергии - 4,6%. В связи с аварией на Чернобыльской АЭС в 1980-2000 годах развитие атомной энергетики значительно замедлилось, и в настоящее время доля атомной энергии среди традиционных энергоресурсов наименьшая. Не исключено, что трагедия на японской атомной энергостанции Фукусима-1 в марте 2011 года также негативно скажется на темпах роста атомной энергетики.

Таблица 1.1.1

Потребление первичных энергоресурсов в мире в 1900-2011 гг., млн. т нефтяного эквивалента

Год Всего Уголь Нефть и нефтепродукты Газ Гидроэнергия Атомная энергия Биомасса, солнечная, ветровая и геотермальная энергия

1900 576 517 20 6 9 0 23

1905 748 666 33 10 17 0 23

1910 921 814 46 13 24 0 23

1915 1052 908 69 20 31 0 23

1920 1120 921 108 29 39 0 23

1925 1192 934 146 39 49 0 23

1930 1259 948 184 49 56 0 23

1935 1331 961 222 59 66 0 23

1940 1472 997 286 87 78 0 24

1945 1724 1090 381 133 97 0 23

1950 1976 1182 476 179 116 0 23

1955 2685 1392 775 342 150 0 27

I960 3392 1601 1075 505 181 0 30

1965 4102 1810 1374 668 215 1 34

1970 5265 1844 2236 866 267 17 35

1975 6059 1941 2664 1030 310 78 36

1980 7007 2223 2961 1254 378 154 38

1985 7503 2502 2767 1438 445 313 38

1990 8025 2306 3070 1654 496 460 40

1995 8405 2299 3168 1784 566 535 52

2000 8951 2241 3430 2018 604 596 62

2005 10523 2448 3815 2892 652 638 79

2010 12001 3556 4028 2858 775 626 158

2011 12272 3724 4059 2905 791 599 194

Составлено по А.Г. Коржубаев «Нефтегазовый комплекс России» и BP statistical review 2011

В условиях 20-кратного увеличения энергопотребления в XX веке в динамике мирового топливно-энергетического баланса преобладали следующие тенденции:

• Сокращение доли угля с 89% до 30%;

• Рост доли нефти с 3,5% до 33%;

• Рост доли газа с 1% до 23%;

В последнее десятилетие наметилась тенденция роста доли альтернативной и возобновляемой энергетики (таблица 1.1.2). Отчасти это связано с опасением изменения климата от антропогенного воздействия и поиска альтернативных источников с низкой эмиссией углекислого газа, с другой стороны, это связано с ростом цен на традиционные энергоресурсы, так за прошедшее десятилетие цена на нефть на мировых рынка выросла с 20 до 110 долл./баррель.

Таблица 1.1.2

Структура потребление первичных энергоресурсов в мире в 1900-2011 гг.

Год Всего Уголь Нефть и нефтепродукты Газ Гидроэнергия Атомная энергия Биомасса, солнечная, ветровая и геотермальная энергия

1900 100% 89,8% 3,5% 1,1% 1,6% 0,0% 4,0%

1905 100% 89,0% 4,4% 1,3% 2,2% 0,0% 3,1%

1910 100% 88,4% 5,0% 1,4% 2,7% 0,0% 2,5%

1915 100% 86,4% 6,6% 1,9% 3,0% 0,0% 2,2%

1920 100% 82,2% 9,6% 2,6% 3,5% 0,0% 2,1%

1925 100% 78,4% 12,3% 3,3% 4,1% 0,0% 1,9%

1930 100% 75,2% 14,6% 3,9% 4,4% 0,0% 1,8%

1935 100% 72,2% 16,7% 4,4% 4,9% 0,0% 1,7%

1940 100% 67,7% 19,4% 5,9% 5,3% 0,0% 1,6%

1945 100% 63,2% 22,1% 7,7% 5,6% 0,0% 1,3%

1950 100% 59,8% 24,1% 9,1% 5,9% 0,0% 1,2%

1955 100% 51,8% 28,9% 12,7% 5,6% 0,0% 1,0%

1960 100% 47,2% 31,7% 14,9% 5,3% 0,0% 0,9%

1965 100% 44,1% 33,5% 16,3% 5,3% 0,0% 0,8%

1970 100% 35,0% 42,5% 16,4% 5,1% 0,3% 0,7%

1975 100% 32,0% 44,0% 17,0% 5,1% 1,3% 0,6%

1980 100% 31,7% 42,3% 17,9% 5,4% 2,2% 0,5%

1985 100% 33,3% 36,9% 19,2% 5,9% 4,2% 0,5%

1990 100% 28,7% 38,3% 20,6% 6,2% 5,7% 0,5%

1995 100% 27,4% 37,7% 21,2% 6,7% 6,4% 0,6%

2000 100% 25,0% 38,3% 22,5% 6,8% 6,7% 0,7%

2005 100% 23,3% 36,3% 27,5% 6,2% 6,1% 0,8%

2010 100% 29,6% 33,6% 23,8% 6,5% 5,2% 1,3%

2011 100% 30,3% 33,1% 23,7% 6,4% 4,9% 1,6%

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 ■ Уголь «Нефть «Газ ■ Гидроэнергия ■ Атомная энергия Возобновляемая энергетика

Рис.1.1.1 Структура потребления первичных энергоресурсов в мире 1900-2010 гг.

Структура потребления и добычи энергоресурсов по регионам мира неоднородна.

Для мирового рынка нефти можно выделить следующие особенности. Наибольший объем добытой нефти потребляется в странах АТР и Северной Америке. При этом, объем добычи нефти в этих регионах меньше потребления (рис. 1.1.2). Такая разница в добыче и потреблении характерна для всего мирового рынка нефти (таблица 1.1.3).

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Азиатско-Тихоокеанский регион

I Африка

I Средний Восток I Европа и Евраз�