В зависимости от периода упреждения выделяют прогнозы электропотребления: краткосрочные, среднесрочные, долгосрочные, сверхдальние. С точки зрения развития энергокомпании особо важное значение имеют долгосрочные прогнозы электропотребления на срок 15 - 20 лет.
Основные методы прогнозирования электропотребления:
• экстраполяция трендов;
• экономико-математическое моделирование;
• метод прямого счета (нормативный);
• экспертные оценки.
При прогнозировании методомэкстраполяции трендов применяются по возможности однородные статистические временные ряды показателей абсолютного потребления электроэнергии или одной из производственных относительных величин (электроемкости продукции, электровооруженности труда, душевого потребления и т.д.).
Подбор функций (моделей тренда), их использование и верификация результатов осуществляются известными методами математической статистики. Наиболее широкое применение при прогнозировании электропотребления нашли линейная, экспоненциальная и логистическая модели трендов, т.е. функции электропотребления от параметра времени. Для линейной зависимости характерны снижающиеся темпы роста электропотребления, для экспоненциальной - постоянные, а для логистической - переменные. Метод экстраполяции применяется главным образом для краткосрочного прогнозирования.
Экономико-математические модели включают однофакторную и многофакторную корреляции, а также более сложные комплексные "эконометрические" модели. При :»том требуется дополнительный анализ для выбора экзогенных показателей, подлежащих включению в регрессивные модели.
Для корреляционных моделей в качестве исходной информации берутся статистические ряды потребности в электроэнергии (или одного из производных показателей) и показателей экономического роста или эффективности производства (продукция, численность снятых, численность населения, основные фонды, производительность труда).
Корреляционные методы, особенно многофакторные модели, представляют собой более высокую ступень прогнозирования по сравнению с простой экстраполяцией планов. Опыт их использования показывает, что они в ряде случаев с успехом могут применяться для прогнозирования на 5- 10 и даже более-до 20 лет. Однако с увеличением периода упреждения прогноза зона его неопределенности увеличивается.
Эконометрические модели - это система регрессионных зависимостей и тождеств, с помощью которой делается попытка учесть большее количество факторов, влияющих на электропотребление. При этом, задавая различные комбинации экзогенных показателей, удается моделировать множество вариантов развития электропотребляющего комплекса в отраслевом и региональном аспектах, что сужает зону неопределенности прогноза. При этом экзогенные показатели определяются на основе сценариев экономического роста; при разработке последних используется сочетание формальных процедур и экспертных оценок.
Метод прямого счета (нормативный) предполагает прогнозирование удельных расходов электроэнергии, исчисленных на единицу продукции в натуральном или стоимостном выражении, единицу работы, одного жителя и т.д., и соответствующего объема продукции, работ, населения. Определение удельных расходов электроэнергии может основываться на выборе технологий, а в ряде случаев и на экстраполяции. Поэтому при использовании методов прямого счета для оценки сопоставимости прогнозов необходимо давать информацию о том, каким образом были получены удельные расходы электроэнергии: экстраполяционными методами или путем оптимизации технологий.
В общем случае по методу прямого счета расчет электропотребления W в народном хозяйстве региона на перспективу для года t производится по выражению
(10.3.1)
где еВt - удельный расход электроэнергии (норма расхода) на производство продукции (услуги) вида i; Вi- объем выпуска продукции (услуги) i-го вида; Wэн - ненормируемая часть электропотребления; eLj - удельный расход электроэнергии (норма) на 1 жителя в процессе j-го вида (освещение, приготовление пищи, силовые нужды, горячее водоснабжение и т.д.); L - численность населения региона; п - число видов продукции (услуг) в сфере материального производства; т - число электропотребляющих процессов в быту и сфере услуг для населения.
Очевидно, что при использовании метода прямого счета потребуются весьма значительные объемы самой разнообразной информации, в том числе сведения
• о потреблении электроэнергии в производстве важнейших видов продукции и услуг по отраслям народного хозяйства;
• ожидаемых масштабах производства основных видов продукции в отдельных отраслях промышленности - наиболее крупных потребителях энергии;
• динамике удельного электропотребления для выбранных процессов с учетом влияния технологического прогресса;
• развитии различных систем транспорта, их производительности, а также технико-экономические характеристики;
• развитии сельскохозяйственного производства;
• росте населения;
• динамике жилищного строительства;
• развитии сферы услуг.
Обычно в практических целях в расчеты включают только основных потребителей, на которых в перспективе будет приходиться 60 - 70 % общего потребления электроэнергии, что, как показывает опыт, дает неплохой результат.
Методы экспертных оценок более применимы в долгосрочном прогнозировании, когда статистические методы работают плохо. Однако их целесообразно использовать и для кратко- и среднесрочных прогнозов, в дополнение к формальным процедурам при нестабильном спросе, характерном для кризисных и переходных периодов в экономике страны.
Опыт показывает целесообразность применения экспертных методов для сравнительной оценки роли различных факторов, определяющих динамику спроса на электроэнергию в обозримой перспективе. Экспертные оценки незаменимы при разработке многовариантных сценариев развития экономики региона, являющихся источником информации для формирования экономико-математических моделей, на основе которых осуществляется собственно прогноз будущего спроса на электроэнергию.
В качестве иллюстрации применения экономико-математических методов прогнозирования приведем вариант модели электропотребления в промышленном производстве региона. При рассмотрении вопросов электрификации большое значение имеет исследование процессов потребления энергии высокого потенциала, особенно в районах, располагающих энергоемким промышленным производством. Эти процессы отличаются широким кругом энергоносителей, возможных для использования, что создает потенциальные условия для разработки гибкой стратегии энергоснабжения. Дальнейшее существенное повышение уровня электрификации материальной сферы народного хозяйства возможно только при внедрении электроэнергии прежде всего в области использования тепловой
энергии высокого потенциала, большая часть которой в настоящее время потребляется промышленностью.
При разработке экономико-математической модели энергопотребления в промышленном производстве были приняты следующие условия.
1. В модель включены только основные энергоносители, широко используемые в промышленности и допускающие в определенных пределах взаимозамену при удовлетворении заданных производственных потребностей: электроэнергии, природного газа, топочного мазута, угля и металлургического кокса.
2. Расширение сферы использования электроэнергии и природного газа в технологических высокотемпературных процессах, а также при электрификации силовых процессов является важным фактором повышения производительности труда и экономии трудовых ресурсов в промышленности.
3. Постепенное вытеснение топочного мазута природным газом и электроэнергией, угля -электроэнергией и природным газом, сокращение расходов доменного кокса за счет более широкого применения природного газа - одна из главных тенденций энергопотребления в обозримой перспективе.
4. Потребление в промышленности (главным образом при переработке нефти, производстве чугуна и строительных материалов, в основном цемента) подавляющей доли тепловой энергии высокого потенциала. Надо учитывать, что эти производства, по некоторым оценкам, в совокупности используют около 70 % общего полезного расхода высокопотенциальной энергии в промышленности.
5. Рост масштабов высокоэлектроемких производств, где в соответствии с применяемым технологическим процессом электроэнергия - единственно возможный энергоноситель, оказывает влияние на увеличение технологического энергопотребления. Среди таких производств можно указать получение алюминия, электростали, химических волокон, синтетического каучука. Рост силового электропотребления во многом зависит от развития прокатного производства и топливной промышленности (главным образом добычи угля и нефти).
Следует подчеркнуть, что включение в региональную модель объемных показателей выпуска продукции тех или иных отраслей определяется специализацией промышленного производства в данном регионе. В каждом отдельном случае круг рассматриваемых энергоемких производств может отличаться от приведенных выше.