Тенденции и прогноз конъюнктуры мирового и российского рынков энергетического угля, энергоэффективность его использования

Л.С. Плакиткина, к.т.н., зав. лабораторией «Научных основ развития и регулирования угольной промышленности» Института энергетических исследований РАН (ИНЭИ РАН)

При производстве электроэнергии в целом в мире доля угля составляет 40,6%, газа – 21,4%, гидро – 16,2%, атомных – 13,4%, мазута – 5,1%, прочих видов топлива – 3,3% [1]. В России ситуация иная. При производстве электроэнергии доля угля составляет 16,6%, газа – 47,4%, гидро – 17,6%, атомных – 16,5%, мазута – 1,6%, прочих видов топлива – 0,3%. Чтобы понять, как будет использоваться в дальнейшем уголь в электроэнергетике, рассмотрим более детально ситуацию, которая складывается с производством, потреблением, импортом и экспортом энергетического угля в России и в основных регионах и странах мира, проанализируем объемы поставок и цены энергетического угля, поставляемого в страны АТР и ЕС.

№4 (104) 2012

Добыча энергетического угля в России

В 2010 г. в мире добыто более 6,3 млрд т энергетических углей, что составляет 87,5% от общего объема производимого угля (темп роста к уровню 2000 г. – 157,1%) [1]. Значительная часть мирового производства энергетических углей приходится на Азиатский регион – 58,2%. В 2010 г. в Азии было добыто более 3,7 млрд т энергетических углей, что в 2,3 раза больше, чем в 2000 г.

Северная Америка по производству энергетических углей по праву занимает второе место в мире, его доля в 2010 г. составила 15,3% от общемировой добычи энергетических углей. В 2010 г. в этом регионе добыто 968,2 млн т, однако это на 0,2% меньше, чем в 2000 г.

На третьем месте находятся страны Европы, которые в 2010 г. суммарно добыли 651,3 млн т энергетических углей, что на 5% меньше уровня 2000 г.

На долю стран бывшего СССР в 2010 г. пришлось 6,3% от общемировой добычи энергетических углей, в то время как в 2000 г. она равнялась 7,8%.

Основные страны – производители энергетических углей: Китай (его доля в мировом производстве – 42,9%), США (14,7%), Индия (9,0%), Индонезия (4,6%), Австралия (4,2%), Россия (4,1%) и другие (рис. 1).

Лидером по производству энергетических углей остаётся Китай, где в 2010 г. добыто более 2,7 млрд т, что в 2,5 раза больше, чем в 2000 г. (см. рис. 1).

136 1

На втором месте по объёмам добываемого энергетического угля находятся США, где объем производства за рассматриваемый период увеличился незначительно – на 1,0%, составив в 2010 г. 928,4 млн т.

В Индии производство энергетических углей увеличилось на 81,6% – с 313,5 млн т в 2000 г. до 569,4 млн т в 2010 г., а в Австралии – возросло на 32,1%, достигнув уровня 268,1 млн т. Бурно развивается угольная промышленность в Индонезии, где в 2010 г., по оценке, было добыто 290,9 млн т энергетического угля (темп роста к уровню 2000 г. – 401,2%).

Россия находится на шестом месте в мире по объему производимого энергетического угля. Добыча энергетического угля в РФ в 2010 г. составила 258,4 млн т (темп роста к уровню 2000 г. – 129,9%). Однако, доля РФ в общемировом объеме добываемого энергетического угля в 2010 г. сократилась до 4,1% по сравнению с 4,9% в 2000 г. В 2011 г. в РФ было добыто 274,5 млн т энергетических углей [2].

Добыча энергетического угля в основных бассейнах и месторождениях РФ в период 2000–2011 гг. представлена на рис. 2. Основные двенадцать управляющих компаний РФ добывают более 90% энергетического угля в стране (рис. 3).

136 3

Импорт энергетических углей

Всего в мире в 2010 году было импортировано 802,4 млн т энергетических углей (темп роста к уровню 2000 г. – 186,2%) [1].

Главный импортёр энергетических углей – Азия, куда в 2010 г. поставлено 68% от всего объема импортируемого угля, что в 2,5 раза больше, чем в 2000 г. Европа в 2010 г. импортировала 165,4 млн т энергетического угля (темп роста к уровню 2000 г. – 115,3%). Третий по размерам потребитель энергетического угля – Северная Америка: за 10 лет её импорт возрос на 35,2%. В странах бывшего СССР импорт угля снизился с 31,8 млн т в 2000 г. до 29,8 млн т в 2010 г., или на 5,4%. К основным импортёрам энергетического угля относятся: Япония, Южная Корея, Тайвань, Китай, Индия, Великобритания, Германия, Россия, США, Испания и Франция (рис. 4).

136 4

Япония – крупнейший в мире импортёр энергетического угля, на долю которого приходится более 16% суммарных экспортных поставок энергетического угля. В 2010 г. Япония импортировала 129 млн т энергетического угля, что на 38,3% больше, чем в 2000 году. Японцы закупают уголь, в основном, в Австралии, но из соображений обеспечения экономической безопасности диверсифицируют его закупки, и в последние годы значительные объемы угля поставляются из Индонезии, Канады, Китая и России.

Стремительно вырос импорт энергетического угля в КНР: с 1,8 млн т в 2000 г. до 128,6 млн т. в 2010 г. Россия в 2010 г. поставила в Китай около 12 млн т угля, а в ближайшие 5 лет прогнозируется увеличение, как минимум, до 15 млн т. Однако, следует иметь в виду, что, несмотря на выросшие объемы импорта угля, КНР имеет огромные собственные запасы угля и вполне может обеспечить собственный спрос за счет ввода новых месторождений в своей стране и за рубежом. Кроме того, Китай активно занимается альтернативной энергетикой, масштабы которой позволяют снижать потребление импортного угля в энергетическом балансе страны.

Подтверждением этого является сокращение поставок угля в КНР из-за рубежа в январе-феврале 2011 г. в годовом исчислении на 48%.

Несмотря на предоставленный КНР кредит РФ в 6 млрд долл. США под гарантии будущих поставок российского угля в Китай, эта страна может предпочесть монгольский уголь забайкальскому или любому другому российскому. В частности, рост поставок монгольского угля в Китай в 2010 г. увеличился на 170%. Ожидается, что и в будущем объемы монгольского топлива, поставляемого в Китай, продолжат расти, чему будут способствовать: во-первых, ввод в эксплуатацию железной дороги, которую строит китайская сторона в автономном районе Внутренняя Монголия, во-вторых, более низкие цены на монгольский уголь, в-третьих, неразвитость железнодорожной инфраструктуры и мощностей портов на Дальнем Востоке, в-четвертых, разработка крупного месторождения Таван-Тонгой. Поэтому, надеяться на китайский «бум» значительного дальнейшего роста импорта угля и объема поставок российского угля, по нашему мнению, надо с осторожностью.

Поставки энергетического угля в Тайвань в период с 2000 по 2010 гг. возросли на 48% и составили в 2010 г. 58,4 млн т. Более, чем в 2 раза выросли объёмы поставляемого энергетического угля в Южную Корею: до 90,9 млн т в 2010 г. Значительный рост импорта энергетического угля в последние годы наблюдается в Индии – до 59,8 млн т в 2010 г., что в 6 раз больше, чем в 2000 г. Великобритания в 2010 г. импортировала 20,3 млн т энергетического угля, что на 35,3% больше, чем в 2000 г.

В России импорт энергетических углей за последние годы вырос на 6,3%: с 15,6 млн т в 2000 г. до 29,0 млн т в 2010 г. В 2011 г. РФ импортировала 30,3 млн т энергетических углей (темп роста к уровню 2010 г. – 104,6%), из которых 99,5% было поставлено из Казахстана. Незначительные объемы энергетического угля в 2011 г. были завезены из Украины (136,1 тыс. т) и США (20,1 тыс. т) [2].

Германия в период с 2000 по 2010 гг. увеличила импорт энергетических углей на 62,7% (до 37,9 млн т) к концу анализируемого периода. Имея в виду, что к 2018 г. запланировано закрытие шахт в Германии, тенденция увеличения импорта углей в данной стране не изменится и, скорее всего, возрастут поставки российских углей.

Италия, являющаяся третьим крупным импортером угля в Европе, в 2011 г., по предварительным данным, увеличила импорт энергетических углей до 17 млн т, а коксующихся – до 7 млн т.

Экспорт энергетического угля

Благоприятная конъюнктура цен на рынке энергоресурсов, складывающаяся в последние годы, вплоть до IV квартала 2008 г. и кризисного 2009 г, способствовала росту экспортных поставок углей. В целом в мире экспорт энергетических углей в период с 2000 г. по 2010 гг. возрос на 73,4% и в конце периода составил около 738 млн т [1].

Основными регионами – экспортерами энергетических углей являются: Австралия с Новой Зеландией, Азия, Бывшие страны СССР.

Основными странами – экспортерами энергетических углей в 2010 г. были: Индонезия, Австралия, Россия, Колумбия, ЮАР, Казахстан, Китай, США, доли которых в мировом объеме экспорта угля показаны на рис. 5.

136 5

Индонезия является мировым лидером по объему экспортируемого энергетического угля: в 2010 г. она поставила, по оценкам, 214,1 млн т (темп роста к уровню 2000 г. составил 403,2%).

Австралия – вторая страна в мире по объему поставок энергетических углей на экспорт: в 2010 г. – 143,1 млн т, что на 62,9% больше, чем в 2000 г. В 2011 г. по сравнению с 2010 г. Австралия увеличила экспорт энергетического угля, по предварительным данным, на 4,4% – до 147,6 млн т. Обладая огромными запасами угля, Австралия и в будущем будет занимать ведущие позиции по экспорту углей.

В странах бывшего СССР экспортные поставки энергетических углей к 2010 г. увеличились по сравнению с 2000 г. на 100,8% – до 122,9 млн т.

Колумбия в период с 2000 по 2010 гг. почти удвоила поставки энергетических углей на экспорт – к концу периода до 68,5 млн т. Ее доля на мировом рынке энергетического угля увеличилась в 2010 г. по сравнению с 2000 г. в 1,9 раза, составив 9,3%. ЮАР в 2010 г. экспортировала 68,2 млн т энергетических углей, что не изменилось по сравнению с уровнем 2000 г. Доля ЮАР в общемировом экспорте энергетических углей в 2010 г. составила 9,4%, однако это ниже, чем в 2000 г., когда она составляла 16,1%.

В Китае и США объемы экспортируемых энергетических углей в период с 2000 до 2010 гг. снизились, составив к концу 2010 г., соответственно, 19,5 млн т и 23,0 млн т.

Объем экспортных поставок энергетических углей Казахстана в 2010 г. составил 32,5 млн т, что на 14% больше, чем в 2000 г. Доля казахского экспорта на мировом рынке энергетических углей в 2010 г. составила 4,4%, что на 34,3% ниже уровня 2000 г. Однако к 2014 г. Казахстан планирует завершить переход предприятий угольной отрасли на международные стандарты, что позволит повысить конкурентоспособность его продукции на внешних рынках и увеличить экспортные поставки угля более 32 млн т ежегодно.

В России за последние 10 лет произошел резкий рост экспортных поставок энергетических углей – в 3,0 раза к 2010 г. – до 84,8 млн т (12,9% от мирового объема экспорта энергетических углей). Это позволило РФ занять третье место в мире по объему экспорта этих улей. Следует отметить, что в течение всего периода с 2000 по 2010 гг. происходил ежегодный рост как объемов поставок энергетических углей на экспорт, так и доли России на мировом рынке энергетических ресурсов. В 2011 г. РФ экспортировала 96,6 млн т энергетических углей (темп роста к уровню 2010 г. – 114,1%) [2] (рис. 6).

136 6

Основные 11 крупных энергетических компаний РФ обеспечили порядка 90% всего объема экспорта угля в стране (рис. 7).

136 7

Объемы поставок энергетических углей в Японию и страны ЕС

Для анализа мировых цен на энергетический уголь, а также определения роли и места России на мировом рынке рассмотрены торговые отношения с Японией и странами ЕС.

136 8

Российская доля в общем объёме мировых поставок энергетических углей в Японию возросла с 4,8% в 2000 г. до 7,6% в 2010 г. (рис. 8), в страны ЕС увеличилась с 7,4% в 2000 г. до 28,7% в 2010 г. [3] (рис. 9).

136 9

Для прогнозирования спроса на энергетические угли в Японии и ЕС большую роль приобретает анализ экспортных цен на них.

Цены на энергетические угли, поставляемые в Японию и в страны ЕС

Наблюдавшийся в последние годы рост цен на нефть и газ происходил на фоне роста спроса на уголь и, соответственно, экспортных цен на уголь.

Среднемировые экспортные цены энергетического угля (CIF), поставляемого в Японию, в период с 2000 по 2010 гг. возросли в 3,2 раза: с 34,6 долл. США на тонну до 110,4 долл. США на тонну. Причем, по сравнению с уровнем 2008 г., когда были высокие цены на нефть, среднемировые экспортные цены энергетических углей, поставляемых в Японию, взлетели до максимального за 10-летие значения – 125,4 долл. США на тонну (темп роста к уровню 2007 г. – 176,8%), а затем в 2009 г., вслед за падением цен на нефть – снизились до 111,1 долл. США на тонну (–11,4% к уровню 2008 г.).

При этом средние экспортные цены энергетических углей (CIF), поставляемых из России в Японию, в период с 2000 по 2010 гг. увеличились с 30,7 долл. США на тонну до 106,4 долл. США на тонну, и хотя российские экспортные цены энергетического угля, поставляемого в Японию, были в 2008 г. на 4,1 долл. США на тонну меньше среднемировых, они также отреагировали на рост нефтяных цен: возросли в 2008 г. (по сравнению с 2000 г.) почти в 4 раза – до 121,3 долл. США на тонну, а затем в 2009 г. вслед за падением цен на нефть – снизились до 101,6 долл. США на тонну (–15,3% к уровню 2008 г.) (рис. 10).

136 10

Среднемировые экспортные цены энергетического угля (CIF), поставляемого в страны ЕС, в период с 2000 по 2010 гг. возросли с 35,2 долл. США на тонну до 104,1 долл. США на тонну, однако по сравнению с уровнем 2008 г. (137,8 долл. США на тонну) – упали на 24,4% (рис. 11).

136 11

Таким образом, с 2008 по 2010 гг. поставки российских энергетических углей в Японию осуществлялись по ценам, в среднем на 3,3–8,5% ниже среднемировых, а в страны ЕС – на 4,8–7,8% ниже среднемировых. Поэтому, при заключении контрактов на экспорт угля необходимо более тщательно изучать конъюнктуру цен на мировом рынке, предусматривая возможность их корректировки, в зависимости от колебаний мировых цен на нефть.

Прогноз цен на российские энергетические угли, поставляемые в Японию и ЕС в период до 2030 г.

Мировые цены на уголь зависят от мировой цены на нефть [4–6]. Сценарные варианты цен на нефть марки «Urals» Минэконразвития России приведены на рис.12.

136 12

Прогноз цен на российские энергетические угли, поставляемые в страны ЕС и АТР (Японию) в период до 2030 г., выполненный в ИНЭИ РАН в номинальных ценах каждого года, в зависимости от сценарных вариантов Минэконразвития России (февраль 2011 г., долл. за баррель), показан на рис. 13.

136 13

Цены на энергетические угли зависят от спроса, на который существенным образом влияют цены на нефть и газ. Прогнозы потенциальных возможностей развития добычи энергетических углей в России до 2030 г. и предусмотренных в «Долгосрочной программе развития угольной промышленности на период до 2030 г.»

136 14

Прогнозы потенциальных возможностей развития энергетических углей в России до 2030 г. и предусмотренных в «Долгосрочной программе развития угольной промышленности России на период до 2030 г.» показаны на рисунках 14 и 15.

136 15

Таким образом, в случае благоприятной конъюнктуры цен на энергоресурсы на мировом и российском рынках к 2030 г. возможен рост объемов добычи энергетических углей в РФ до 572 млн т и больше, или в 2,9 раза по сравнению с уровнем 2000 г., в том числе в СевероЗападном ФО – в 1,3 раза, Сибирском ФО – в 2,6 раза, Дальневосточном ФО – в 4,8 раза за счет освоения новых месторождений энергетических углей, а также за счет интенсификации объемов добычи в действующих угольных бассейнах («максимальный» вариант). В противном случае объемы добычи энергетических углей могут снизиться до 231,7 млн т и ниже («минимальный» вариант) (см. рис. 14).

Данные варианты разработаны с использованием имитационных моделей, разработанных в ИНЭИ РАН [6]. «Максимальный» вариант предполагает освоение новых бассейнов и месторождений, строительство новых шахт и разрезов в период до 2030 г., согласно намерениям угольных компаний (по состоянию на начало 2012 г.), в полном объеме. По «минимальному» варианту добыча энергетических углей будет производиться, в основном, в действующих угольных бассейнах и месторождениях.

Конкретный вариант развития добычи энергетических углей будет зависеть от спроса, который будет определяться складывающейся конъюнктурой на энергоресурсы на мировом и российском рынках.

В «Долгосрочной программе развития угольной промышленности России на период до 2030 г.», утвержденной на заседании Правительства РФ 24 января 2012 г. в г. Кемерово, разработаны варианты, предусматривающие рост объемов добычи энергетических углей к 2010 г. до 264,8 млн т («максимальный» вариант) и до 226,7 млн т («минимальный» вариант). Следует отметить, что данные варианты входят в «коридор» потенциальных возможностей развития добычи энергетических углей в России в период до 2030 г. (см. рис. 14).

Энергоэффективность использования каменного угля Прогноз энергоемкости (углеемкости) в целом по миру и основным странам мира

Для определения энергоэффективности использования каменного угля рассмотрим энергоемкость (углеемкость) ВВП мира. Расчеты выполнены как в целом по миру, так и по отдельным ведущим странам мира в области производства и потребления каменного угля (рис. 16).

136 16

Как видно на рис.16, в период до 2020 г. наметилась тенденция снижения энергоемкости (углеемкости) как в целом по миру, так и в США, Китае, Индии, Японии, России.

Мировое потребление пылеугольного топлива в основных странах мира Одной из технологий, поддерживающих переход к снижению энергоемкости, может быть технология «пылеугольного топлива» PCI (Pulverized Coal Injection), а также другие технологии (преобразование угля в газ – «снтезгаз»). Использование этих технологий может повысить КПД парогазовых установок до 50%. Пылеугольное топливо – это измельчённый уголь. Его получают путём измельчения в пыль больших фракций угля в специальных аппаратах (мельницах). Крупные фракции угля поступают в мельницу, где происходит его измельчение до пылевидного состояния. Самой распространенной является шаробарабанная мельница, которая представляет собой цилиндрический барабан, в котором находятся металлические шары. Кусковой уголь поступает в крутящийся барабан, где за счёт ударной силы шаров происходит измельчение угля до фракции 0,05–0,07 мм.

В настоящее время на многих ТЭЦ, ГРЭС и отопительных котельных в основных странах мира всё большее применение находит пылеугольное отопление. Работа котлов на пылеугольном топливе по характеру производства тепловой энергии можно приравнять к работе на мазуте.

Преимущества сжигания пылевидного топлива по сравнению с обычным слоевым сжиганием углей на колосниковой решетке с ручным обслуживанием заключаются в следующем: - угольная пыль, как мазут или газ, сжигается в рабочем пространстве котла, поэтому высокая температура по всему пространству экранных поверхностей топки способствует более быстрому нагреву теплоносителя. При сжигании кускового угля температура от продуктов сжигания распределятся неравномерно;

- при сжигании пылеугольного топлива стенки поверхностей нагрева нагреваются непосредственно горящим факелом. Нагревание теплоносителя происходит лучше и быстрее, чем от горячих газов при слоевом сжигании;

- в котлах с колосниковой решеткой и слоевым сжиганием при ручном обслуживании очень большое количество (до 10% потерь) топлива теряется вместе со шлаком. При пылевидном сжигании со шлаком теряется меньше (1–2%). Это даёт ощутимую экономию топлива, потребляемое на нагрев теплоносителя;

- при пылеугольном использовании топлива исключается тяжелый, напряжённый и вредный труд кочегара и зольщика. Нет необходимости доставлять уголь в котельную и очищать котлы от золы. Отсутствует необходимости обеспечивать котельную большими площадями для организации склада угля. Пыль в топку котла подается по специальным пылепроводам с помощью вентилятора;

- регулирование температуры теплоносителя и теплового режима в котлах с пылевидным сжиганием упрощается, как и при использовании в котлах мазута или газа, так как пыль сжигается при помощи горелок с широким диапазоном регулирования производительности;

- сжигание угля в виде пыли позволяет применять низкокалорийные и низкокачественные сорта углей, которые при обычном слоевом сжигании в виде кусков не обеспечивает требуемую температуру. Кроме того, для приготовления угольной пыли могут быть использованы отсевы, т.е. угольная мелочь, которую практически невозможно и неэффективно сжигать в обычных топках с ручным обслуживанием и колосниковой решёткой.

Однако имеются некоторые ограничения при использовании технологии PCI. В частности, сжигаемый в котлах в пылевидном состоянии уголь должен иметь в своём составе золу не более 15–20%, выход летучих не менее 20%. Чем меньше уголь содержит золы, тем лучше горит пыль. Очень важным фактором, который необходимо обязательно учитывать при использовании пылеугольного топлива, является температура плавления золы. Желательно использовать уголь с тугоплавкой золой (температура плавления выше 1300°С). При сжигании пыли в топке котла, часть сухой золы в виде осадка ложится на поверхность нагреваемого металла, а часть уносится через дымовую трубу. Загрязнённая поверхность труб снижает теплоотдачу стенок экрана от факела горения к теплоносителю.

Ещё одним важным условием, определяющим качество угля, сжигаемого в пылевидном состоянии, является содержание летучих веществ в топливе. Чем больше летучих веществ содержит уголь, тем лучше воспламеняется угольная пыль; факел горения пыли получается короче. Для эффективного процесса горения содержание летучих веществ в угольной пыли должно быть не менее 17–20%.

Очень эффективно сжигать пыль с содержанием летучих более 30%. Если содержание летучих веществ менее 17%, тогда пылеугольное топливо горит неустойчиво, происходит затухание факела, котёл начинает работать с перебоями. Пыль, полученная из кокса и антрацита, непригодна для котельных агрегатов, так как содержит очень мало летучих веществ. Мировое потребление пылеугольного топлива (PCI) основными странами мира приведено на рис. 17.

136 17

Изменение энергоэффективности использования угля в мире приведет к снижению темпов прироста потребления угля. Прогноз потребления каменного угля в мире и основных странах мира приведен на рис. 18.

Как видно на рис. 18, если в период с 1990 по 2011 гг. потребление каменного угля в целом в мире росло (среднегодовой темп прироста составлял 5,6%), то в настоящее время и далее наступает период замедления, стабилизации потребления каменного угля (среднегодовой темп прироста составляет 1,2%).

136 18

В Китае среднегодовой темп прироста потребления каменного угля в период до 2020 г. может составить 0,3% в год, в Китае – 2%, в Индии – 1,9%, России – 0,2%, Японии – падать, в среднем в год – 1,5%.

Это свидетельствует о том, что мир и основные страны мира переходят к более эффективному использованию угольных ресурсов, а также к использованию альтернативных источников энергии при производстве электроэнергии и тепла.


 

ЛИТЕРАТУРА:

1. Сборники «Coal Information», International Energy Agency Statistics, OECD/IEA за 2000 –2011 годы.

2. Сборники «Производственные и горнотехнические показатели работы предпри= ятий угольной промышленности» за 2003–2012 годы. ФГУП «Центральное диспет= черское управление топливно=энергетического комплекса» (ЦДУ ТЭК).

3. Сборники «Energy Prices & Taxes», International Energy Agency Statistics, OECD/IEA за 2000–2011 годы.

4. Л.С. Плакиткина «Прогнозирование рыночных цен на уголь на внешнем и внутрен= нем рынках до 2030 г.». Журнал «Уголь», №9/2008 г., с. 45–49.

5. Л.С. Плакиткина «Уголь подорожает однозначно». Журнал «Мировая энергетика», №3 (51)/2008 г., с.52–53.

6. Л.С. Плакиткина «Имитационные модели для прогнозирования угольной промыш= ленности», М., Известия РАН. Энергетика, №3, 2010, с. 162–175.

Журнал "Горная Промышленность" №4 2012, стр.136