Использование пеллет в муниципальной энергетике

Для максимального эффекта производства пеллет из древесных отходов можно рассмотреть определенную территорию, например, Архангельскую обл., где имеются как крупные предприятия, являющиеся источниками отходов лесопиления, так и потенциальные потребители. В разных местах области постоянно образуется определенное количество древесных отходов. Пронумеруем их i = 1…n. В этих пунктах можно создать производство пеллет с производственной мощностью Qi и себестоимостью производства 1 т Ci . На производимые пеллеты имеется потенциальный спрос в пунктах с номерами j = 1…m. В каждом из них есть потребность в традиционном топливе Sj. Стоимость 1 т традиционно используемого топлива в пункте j – Pj . Стоимость доставки 1 т пеллет из пункта i в пункт j – rij .

Если rij = 0, то это означает, что место производства пеллет совпадает с местом их потребления. Тогда суммарная выгода от использования пеллет (народнохозяйственный эффект), которую следует максимизировать, будет равна Формуле 1, где qij – объем поставок из пункта i в пункт j; а kj – коэффициент перевода массы пеллет в соответствующую по теплоте сгорания массу традиционного топлива. После преобразований получим Формулу 2, при следующих ограничениях, указанных в Формуле 3.

Ограничения означают, что на конкретном рынке нельзя продать больше, чем позволяет его емкость, а от конкретного предприятия нельзя получить больше, чем его производственная мощность. Задача максимизации линейной функции при заданных ограничениях – это задача линейного программирования (ЗЛП). Ее решение даст оптимальные объемы производства и поставок, обеспечивающие максимальный народнохозяйственный эффект, и может стать основой для рекомендаций по месту расположения и производственной мощности вновь создаваемых предприятий по выпуску пеллет из древесных отходов.

В качестве примера можно рассмотреть ситуацию в Архангельской обл., где количество доступных древесных отходов рассчитано на основании информации по объемам существующих в регионе лесозаготовок, предоставленной региональным министерством природных ресурсов и лесопромышленного комплекса. При этом сырьевая база для производства была скорректирована с учетом действующих пеллетных производств.

Так, в Приморском р-не и г. Архангельске действующие производства потребляют не только весь объем доступных древесных отходов на данном участке, но и влияют на сокращение их в соседних районах. Возможное годовое производство пеллет рассчитано исходя из объема доступных древесных отходов муниципальных образований Архангельской обл. и показателя расхода отходов в объеме 2,5 м3 на 1 т пеллет. Себестоимость производства 1 т топливных гранул для каждого района найдена с помощью алгоритма расчета, представленного на сайте компании «Экоросс». Все полученные показатели, характеризующие потенциально возможное производство пеллет в регионе, в разрезе муниципальных образований представлены в табл. 1.

Использование пеллет в Архангельской обл. призвано заменить в коммунальной энергетике применение традиционных видов топлива – каменный уголь, мазут и дизельное топливо – при сохранении использования природного газа. Для решения задачи линейного программирования необходимо выяснить величину потребления данного топлива и его стоимость для каждого муниципального образования региона. Эти показатели представлены в табл. 3. Для решения задачи линейного программирования выберем 10 самых крупных потребителей из табл. 3 и 10 самых крупных возможных производителей пеллет из табл. 1.

Транспортные расходы для выбранных поставщиков и получателей, учитывающие самые доступные виды транспорта и необходимые перегрузки с одного вида транспорта на другой, приведены в табл. 4. Результат, который дает решение задачи при значении kj = 0,877 для угля и kj = 0,417 для мазута при всех значениях j, представлен в табл. 5. Значение целевой функции для полученного решения (народнохозяйственный эффект) 365 732 тыс. руб. Рекомендуемые места производства и потребления пеллет показаны на рис. 1.

Решение задачи показывает, что из 1245 тыс. т древесных отходов, ежегодно образующихся на территории Архангельской обл., только 290 тыс. т может быть эффективно использовано в коммунальной энергетике. Причина этого – значительные транспортные расходы. Но даже это количество позволит перевести почти всю коммунальную энергетику на пеллеты (кроме 87 тыс. т угля в г. Архангельске), получить 365 млн руб. народнохозяйственного эффекта и снизить зависимость области от внешних поставщиков энергоресурсов, создать рабочие места в некоторых районах области, снизить экологическую нагрузку на природу Севера.

Вместе с тем устойчивая тенденция роста стоимости углеводородных видов топлива, а также тарифов на их транспортировку позволяет прогнозировать соразмерный рост производства древесных пеллет, а также расширение географии их потребления в границах Архангельской обл.