Opportunities for substituting natural gas with locally produced coal
The article presents a basic methodological approach to feasibility study for the substitution of natural gas with local coal products in the national economy, including assessment of consumption volumes. The proposed substitution pivots on an attainable rate of growth in production of coal of requi...
Saved in:
| Date: | 2014 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/518 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | System Research in Energy |
| Download file: |  |
Institution
System Research in Energy| _version_ | 1871103971267969024 |
|---|---|
| author | Stohniy O.V. Kaplin M.I. Makarov V.M. Bilan T.R. |
| author_facet | Stohniy O.V. Kaplin M.I. Makarov V.M. Bilan T.R. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Stohniy O.V.",
"institution": null
},
{
"author": "Kaplin M.I.",
"institution": null
},
{
"author": "Makarov V.M.",
"institution": null
},
{
"author": "Bilan T.R.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Stohniy O.V. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:41Z |
| description | The article presents a basic methodological approach to feasibility study for the substitution of natural gas with local coal products in the national economy, including assessment of consumption volumes. The proposed substitution pivots on an attainable rate of growth in production of coal of required ranks and quality, enabled by all possible growth areas for the domestic fuel bases.A rating model is proposed for gradual switching from gas to coal fuel. Ratings for replacing gas technologies are determined in a model based on ecological sustainability and cost of introduction of coal technologies.Economic reforms in Ukraine may result in increasing local coal mining up to 100.27 million tons in 2020. Benchmarking the performance of coal and gas sectors shows a potential for Ukraine to meet its natural gas demand by replacing 12.7 bcm of natural gas with coal fuel. Producing 20 bcm of its own gas, Ukraine has to import 18.3 bcm, which could come as reverse flow supplies from European countries.Assortment aspect of natural gas substitution shifts the fuel deficiency issue to the domain of increased coal imports. This offers much wider opportunities for diversification of supplies from world coal markets as compared with natural gas markets. |
| first_indexed | 2026-03-24T02:02:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
18 ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2014, вип. 2 (37)
НАУКОВІ ОСНОВИ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ
ТА ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧОЇ ПОЛІТИКИ
Непередбачувана поведінка основних гравців
світового ринку газу та викликана нею неста-
більність цін породжує перед державами
виклики щодо створення стійкої системи
забезпечення економік вуглецевмісними пали-
вами у межах міждержавних об’єднань для кон-
центрації зусиль в напрямку подолання енерге-
тичних загроз. Попри наявність чіткого бачен-
ня розвитку енергетичних секторів країн-чле-
нів Європейського співтовариства [1] в частині
співвідношення часток колективних систем
постачання паливних продуктів та їх власного
видобутку, важко переоцінити вплив чинників
надзвичайної сили, зокрема політичних,
значимість яких стрімко зростає й спричинить
потребу в коректуванні міждержавних енерге-
тичних угод. У цих умовах по суті єдиним дже-
релом енергетичної стабільності в державі та
надійним гарантом забезпечення мінімально
необхідного рівня енергетичних потреб є видо-
буток паливних продуктів з національних
паливних баз. Для української економіки енер-
гоносієм, наявних обсягів якого достатньо для
задоволення потреб найбільш енергоємних
виробництв, є вугілля. Незважаючи на складні
гірничо-геологічні умови видобутку, інколи
недостатню якість вугільної продукції, асорти-
мент марок вугілля, що видобувається в держа-
ві у повному обсязі, забезпечує енергетичний
сектор економіки та більшу частину техноло-
гічних процесів спалювання в промисловості.
Разом з тим, численні сучасні технології спо-
живання вугільних видів палива вимагають
застосування конкретних марок вугілля із
достатньо високими якісними показниками.
Тому, метою цієї роботи є дослідження можли-
востей та оцінка обсягів заміщення природного
газу вугіллям із врахуванням технічної можли-
вості впровадження заданих вугільних техноло-
гій спалювання на заміщення газових у межах
досяжного обсягу власного видобутку техноло-
гічно потрібних видів/марок вугілля.
Найбільшими споживачами газу в Україні
[2] є населення, теплокомуненерго (ТКЕ),
енергетика, в промисловості – металургія та
хімічне виробництво.
У 2005 р. частка газу в енергетичному балан-
сі країни досягала 41%. Споживання газу до
УДК 004.942:622.68
МОЖЛИВОСТІ ЗАМІЩЕННЯ ПРИРОДНОГО ГАЗУ ВУГІЛЛЯМ ВЛАСНОГО ВИДОБУТКУ
Наведено основи методичного підходу щодо оцінки доцільності та обсягів заміщення
споживання природного газу в економіці країни вугільною продукцією власного вироб-
ництва. Потенціалом пропонованого заміщення є досяжний рівень зростання видобут-
ку вугілля у необхідному асортименті марок та належної якості, що забезпечується
всіма можливими напрямками розвитку вітчизняних паливних баз. Запропоновано рей-
тингову модель поступового переведення споживачів газу на вугільне паливо. Рейтинги
заміщення газових технологій розраховуються в моделі за показниками екологічної
прийнятності, а також вартості впровадження відповідних вугільних технологій.
К л ю ч о в і с л о в а: природний газ, вугілля, заміщення, власний видобуток, рейтинго-
ва модель.
© О.В. СТОГНІЙ, М.І. КАПЛІН, В.М. МАКАРОВ, Т.Р. БІЛАН,
2014
О.В. СТОГНІЙ, канд. техн. наук, М.І. КАПЛІН, В.М. МАКАРОВ, Т.Р. БІЛАН
Інститут загальної енергетики НАН України, м. Київ
Можливості заміщення природного газу вугіллям власного видобутку
ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2014, вип. 2 (37) 19
цього часу значно скоротилося в порівнянні з
майже 120 млрд м3 на рік на початку 90-х років
внаслідок демонтажу частини промислових
потужностей.
За даними «Нафтогазу України», у 2005 р. в
країні було використано 78 млрд м3 газу, з яких
60 млрд м3 – імпортований. У 2006–2008 рр.
різке підвищення цін, як зовнішніх (купівлі, в
тому числі імпортованого газу), так і внутрі-
шніх – для промислових і комерційних спожи-
вачів, позначилося на обсягах споживання. У
2007 р. споживання газу становило вже
69,8 млрд м3, з яких 49,1 млрд м3 припадало на
імпорт. Подальше зниження газових показни-
ків в економіці України відбулося вже внаслі-
док кризи.
У 2009 р. різко скоротилися обсяги вироб-
ництва найбільших промислових споживачів
газу – металургійних та хімічних підприємств.
Зменшення виробництва електроенергії внас-
лідок зниження її споживання дозволило прак-
тично відмовитися від використання газу і в цій
галузі. Всього, за даними «Нафтогазу», в 2009 р.
споживання газу знизилось до 51,9 млрд м3 –
більш ніж на третину порівняно з 2005 р. З них
26,8 млрд м3 становив імпорт при власному
видобутку 21,2 млрд м3.
У розрахунковому балансі газу, підготовле-
ному Кабінетом Міністрів у грудні 2009 р., спо-
живання газу в 2010 р. оцінювалося в
57,1млрд м3. Задовольнити ці потреби перед-
бачалося за рахунок 20,7 млрд м3 власного
видобутку та імпортування 27,0 млрд м3 (як і в
2009 р.). У 2011 р., згідно з газовими контракта-
ми, очікувалось збільшення обсягів споживан-
ня до дещо більше 62 млрд м3.
Зростання обсягів споживання природного
газу спричинювалось також збільшенням кіль-
кості споживачів, зокрема, до 2010 р. спожи-
вання газу газифікованими квартирами стано-
вило 17,05 млрд м3. Зменшенню споживання
природного газу населенням сприяють декіль-
ка факторів: встановлення газових лічильників,
використання електричних приладів для обігрі-
ву та приготування їжі.
Існує декілька можливих шляхів економії
газу в житловому секторі: оснащення всіх гази-
фікованих квартир та приватних будинків
лічильниками при значному підвищенні цін на
газ для населення. За рахунок цього викори-
стання газу домогосподарствами можна буде
скоротити на 30%, тобто до близько 12 млрд м3
на рік. Іншим напрямком економії газу в цій
галузі є ремонт і модернізація розподільчих
мереж, зокрема, заміна застарілих труб, що
дають витоки.
Одним з основних джерел заощадження газу
в Україні є енергетичний сектор. За даними
Мінпаливенерго, в 2009 р. ТЕС використовува-
ли 0,4 млрд м3 газу порівняно з 1,6 млрд м3 в
2008 р., всього споживання газу на енергетич-
них об’єктах міністерства знизилося до
3,7 млрд м3. В 2007 р. цей показник перевищу-
вав 8,4 млрд м3.
Незважаючи на те, що споживання електро-
енергії в Україні зростає при пожвавленні еко-
номіки, згідно з очікуваними тенденціями ско-
рочення кількості споживачів у галузі необхід-
но передбачати, що в майбутньому збільшення
вироблення електроенергії можна буде забез-
печити без залучення додаткових обсягів газу.
Цьому сприятимуть модернізація енергоблоків
ТЕС із збільшенням їх продуктивності, а також
введення в роботу нових блоків Дністровської
ГАЕС, а в перспективі – і атомних. В осяжному
майбутньому велика енергетика потребуватиме
3–4 млрд м3 газу на рік.
У промисловості найбільшими споживача-
ми газу є металургійні та хімічні підприєм-
ства, які в докризовому 2007 р. сукупно вико-
ристовували більше 18,3 млрд м3 газу, що ста-
новило більше 70% від обсягу його споживан-
ня в промисловому секторі і понад 26% – від
загальнонаціонального показника. Після
кризи в 2009 р. хімічна галузь використовувала
4,7 млрд м3 проти 8,3–8,6 млрд м3 в 2006–2007 рр.
Металургійні підприємства використали
близько 5 млрд м3 газу, тоді як до кризи спожи-
вали близько 9,5–9,7 млрд м3 на рік.
У металургійній галузі економія газу досяга-
ється, в основному, за трьома напрямками:
встановлення установок із вдування пилову-
гільного палива; заміна природного газу кок-
сівним або доменним; зменшення споживання
газу за рахунок заміни мартенівських печей
електричними або кисневими конвертерами.
Проекти встановлення конвертерів вимагають
значних інвестицій і до кризи повністю реалі-
зувати їх не вдалося жодному підприємству, де
використовуються мартенівські технології. За
рахунок впровадження в металургії установок із
вдування ПВП споживання газу в масштабах
галузі може скоротитися більш ніж на
2,5 млрд м3 на рік. Повна заміна мартенів кон-
О.В. СТОГНІЙ, М.І. КАПЛІН, В.М. МАКАРОВ, Т.Р. БІЛАН
ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2014, вип. 2 (37)20
вертерами дасть ще близько 1,4 млрд м3, близь-
ко 0,5–1 млрд м3 в рік може забезпечити вико-
ристання коксового, доменного та інших від-
хідних газів. У післякризовому періоді металур-
гійна галузь зможе обмежити споживання газу
до 5–5,5 млрд м3 на рік. Після завершення реа-
лізації модернізаційних проектів обсяг спожи-
вання становитиме 7,5–8,5 млрд м3 на рік.
У хімічній галузі економія пов’язана з
модернізацією потужностей. За умови повного
завантаження потужностей і проведення
повної реконструкції, використання газу під-
приємствами хімічної галузі становитиме
6,8–7,2 млрд м3 на рік.
Можливості для скорочення споживання
газу є і в інших галузях, наприклад, при вироб-
ництві цегли або цементу. У 2007 р. промислові
споживачі (без металургії та хімічної промисло-
вості) використали майже 7,5 млрд м3 газу. Цей
показник в найближчому майбутньому може
бути знижений до 6–6,5 млрд м3 на рік.
Споживання технічного газу за останні роки
скоротилося завдяки модернізації потужностей
«Укртрансгазу» по перекачуванню, встанов-
ленню нових газових турбін, зниженню втрат.
На 2010 р. в балансі газу було передбачено 6,6
млрд м3 технологічного газу. У найближчі роки
цей показник навряд чи зазнає суттєвих змін.
Таким чином, орієнтовний обсяг споживан-
ня газу в Україні при прогнозованому обсязі
43 млрд м3 на рік у 2012 році фактично стано-
вив 54 млрд м3, і в найближчій перспективі,
враховуючи основні показники динаміки еко-
номіки, становитиме 50–53 млрд м3 на рік з
тенденцією до скорочення.
Описані вище зміни обсягів споживання
газу були викликані, зокрема, й значними
коливаннями цін на імпортований газ. Для
періоду 2004–2014 рр. ці коливання зображені
на рисунку поквартально.
Як видно, ціна на природний газ демонструє
стійку тенденцію до зростання, спричинену як
станом світових ринків, так і монополізацією
постачання ресурсу до країни. Особливо чітко
вплив монопольних чинників виявився впро-
довж 2013–2014 рр., що характеризує стан
постачання природного газу як небезпечний
для паливозабезпечення країни. Очевидно, що
в різких коливаннях цін останнього часу
необхідно вбачати вплив передусім політичних
чинників, який важко передбачити і в май-
бутньому.
Зміни ціни на російський газ
Можливості заміщення природного газу вугіллям власного видобутку
ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2014, вип. 2 (37) 21
Тому, для зміцнення енергетичної безпеки та
стабілізації ціноутворення на внутрішньому
ринку енергоносіїв державна політика паливо-
забезпечення має орієнтуватися переважно на
палива власного видобутку, основним із яких
для України є вугілля. У цьому контексті
дослідження обсягів та шляхів переходу еконо-
міки на споживання вітчизняних видів палива
вбачається складною науково-технічною про-
блемою, складність якої пов’язана, в першу
чергу, з багатоваріантністю можливих заміщень
технологій спалювання, достатньо широким
асортиментом вугільних паливних продуктів [3,
4], економічними (вартісними) та технологіч-
ними аспектами їх впровадження. Проте, пер-
винним для вирішення даної проблеми є
питання оцінки досяжних обсягів власного
виробництва вугільного палива в країні. Нижче
наведемо огляд поточних можливостей та пер-
спектив розвитку вітчизняного вуглевидобу-
вання.
Визначення потенціалу видобутку енерге-
тичного та коксівного вугілля в Україні на
період до 2030 року. Наразі, виробничі потуж-
ності державних шахт використовуються лише
на 60%. Тільки за попереднє десятиліття обсяг
видобутку зменшився з 82,0 до найнижчого
рівня 72,0 млн т (2009 р.).
Із врахуванням зростання попиту на україн-
ську вугільну продукцію за прогнозований
період (до 2030 р.) попередній розподіл обсягів
цього попиту між діючими шахтами України
наведено в [5]. Загальна виробнича потужність
шахт, визначених для забезпечення паливо-
енергетичного балансу енергетичного сектору
держави, на 1 січня 2013 р. становить
66,5 млн т/рік. Вже до 2015 р. виробнича
потужність українських шахт з видобутку вугіл-
ля енергетичного призначення зросте на
17,5 млн т, до 2020 р. ще на 7,6 млн т. За остан-
нє прогнозоване десятиріччя сумарна виробни-
ча потужність шахт, поступово зростаючи,
досягне рівня 96,9 млн т (за умови введення в
експлуатацію шахт новобудов), перевищивши
рівень 2013 р. на 30,4 млн т (73%).
У секторі енергетичного вугілля значні
виробничі потужності зберігатимуться у ком-
панії ДТЕК. При цьому вона планує потужно-
сті з видобутку вугілля газової групи збільшити
до 2030 р. на 5,8 млн т (32,0%), а вугілля антра-
цитової групи (П+А) – на 3,7 млн т (27,3%).
На шахтах державної форми власності, що
видобувають енергетичне вугілля, виробничі
потужності можуть бути значно збільшені. Ці
шахти мають забезпечити вугіллям не лише
теплову енергетику, а й потреби заводів із гази-
фікації вугілля, що будуть побудовані в май-
бутньому. Тому виробничі потужності тут треба
збільшити в 1,7 раза. Фактичні за 2013 р. та
прогнозні (2015–2030 рр.) обсяги видобутку
енергетичного вугілля за марками наведено в
табл. 1.
За прогнозований період у балансі коксівно-
го вугілля будуть мати місце зміни марочного
складу, пов’язані з необхідністю значного під-
вищення якості коксу, що виробляється з
шихти українського вугілля. Експерти передба-
чають збільшення частки марки Ж з 33,5% у
2010 р. до 40,0% у 2030 р. За той самий період
частка марки П зросте з 9,9 до 15%. Натомість
частка марки Г буде зменшуватись з 24,5 до
15,0% і її потреба буде задовольнятись тільки за
рахунок імпорту низькосірчистого вугілля.
Вугілля марки ДГ вміщуватись у баланс коксів-
Таблиця 1 – Прогноз видобутку енергетичного вугілля в Україні за марками
на період 2013–2030 рр., тис. т
ного вугілля не буде вже з 2015 р.
Збільшення виробничої потужності шахт,
що перебувають у державній формі власності і
видобувають коксівне вугілля, в наявних нині
умовах може відбуватися тільки в межах потре-
би для досягнення обсягів видобутку вугілля,
які дозволяють шахті працювати беззбитково
(без державного субсидіювання) та забезпечу-
вати при цьому просте відтворення
виробництва.
Фактичні за 2013 р. та прогнозні
(2015–2030 рр.) обсяги видобутку коксівного
вугілля за марками наведено в табл. 2.
У табл. 3 наведено приріст виробничої
потужності та необхідні інвестиції у розвиток
вугільних шахт на 2013–2030 рр.
22 ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2014, вип. 2 (37)
О.В. СТОГНІЙ, М.І. КАПЛІН, В.М. МАКАРОВ, Т.Р. БІЛАН
Таблиця 2 – Прогноз видобутку коксівного вугілля в Україні за марками
на період 2013–2030 рр., тис. т
Таблиця 3 – Приріст потужності та інвестиції у розвиток вугільних шахт України
на 2013–2030 рр.
У зв’язку з політичною та економічною кризою
в Україні необхідно також розглянути песимістич-
ний варіант розвитку вугільної промисловості на
період до 2030 р., який передбачає: до 2015 р. –
підтримання продуктивності діючих шахт на рівні
90,3 млн т, в т. ч. 65,8 млн т енергетичного вугілля;
до 2020 р. – модернізація діючих шахт, із сумарним
прогнозованим видобутком на рівні 100,3 млн т, в
т. ч. 74,1 млн т енергетичного вугілля; до 2030 р. –
прогнозований видобуток на рівні 115,6 млн т,
в т. ч. 82,1 млн т енергетичного вугілля.
Прогнозні показники видобутку за марками
енергетичного та коксівного вугілля на період
до 2030 р. за песимістичним сценарієм наведе-
но в табл. 4.
Розглядаючи можливості збільшення обся-
гів видобутку енергетичного та коксівного
вугілля до 2020 р. порівняно з 2013 роком,
можна надати оцінку гранично-можливого
обсягу заміщення споживання природного газу
вугільним паливом. За середньою теплотвор-
ною здатністю вугілля та газового палива пере-
вищення обсягу видобутку вугілля в 2020 р. над
2013 р. – 16,7726 млн т, згідно з табл. 4, еквіва-
лентно 12,781 млрд м3 природного газу.
Водночас, беручи за базове значення обсягу
споживання газу 51,1 млрд м3 відповідно до
наведених вище прогнозних даних, можна очі-
кувати можливе його скорочення у 2020 р. до
38,32 млрд м3. Враховуючи приблизно стабіль-
ний обсяг власного видобутку у межах
20–21 млрд м3 за рік, отримуємо приблизну
оцінку необхідного імпорту на рівні
18,3 млрд м3. Цю величину, очевидно, необхід-
но розглядати як допустиму, враховуючи пер-
спективи реверсного постачання природного
газу з країн Європи, обсягом до 20 млрд м3.
Такий обсяг наразі вважається загальною тех-
нічною можливістю за напрямками постачання
через Словаччину, Угорщину, Польщу та
Румунію. Разом з тим, враховуючи збільшення
обсягів споживання вугілля, пов’язане із зро-
станням економіки, за даними Енергетичної
стратегії України (у редакції 2012 р.) до
41,2 млн т готової вугільної продукції, необхід-
но зменшити потенціал заміщення вугіллям
природного газу на 4,68 млн т. Проте, ця
величина отримана розробниками Стратегії у
припущенні прогнозованого переведення еко-
номіки країни на споживання вугільного пали-
ва. Тому, для отримання граничного потенціалу
заміщення динаміку попиту на вугільну про-
дукцію, спричинену загальним економічним
зростанням, враховувати недоцільно. У підсум-
ку отримуємо за найбільш грубими оцінками
можливого збільшення обсягу власного видо-
бутку вугілля, забезпечення здатності економі-
ки країни скоротити споживання природного
газу у 2020 р. до 38,32 млрд м3 за сукупного
обсягу власного видобутку та надходження за
імпортом (20–21)+20=40–41 млрд м3. Таким
чином, виходячи з оцінок обсягів заміщення на
основі теплотворної здатності палив, потенціал
вугільної галузі є достатнім для задоволення
потреб економіки при вимушеному скороченні
споживання природного газу.
Проте, зроблені висновки щодо можливо-
стей заміщення палив можуть виявитися хиб-
ними, а загальний обсяг – недостатнім у зв’яз-
ку з наявністю продуктових – асортиментних,
технологічних, інвестиційних, екологічних –
обмежень, що виникають при диференційова-
ному за парами взаємозаміщуваних технологій
розгляді процесу переорієнтування всієї еко-
номіки країни на споживання палива переваж-
но власного видобутку. Врахування цих особ-
ливостей на найбільш деталізованому рівні
вимагає вивчення всієї сукупності можливих
проектів заміщення устаткування спалювання
природного газу на відповідне вугільне з
подальшою оцінкою проектів за згаданими
показниками для умов окремих споживачів
природного газу (див., наприклад, табл. 5, а
також [6]).
Проект впровадження технології та облад-
нання для вдування пиловугільного палива
(ПВП) [7] у доменні печі на середньому мета-
лургійному підприємстві, рівня Єнакіївського
МЗ, експерти оцінюють в 120–150 млн дол.
США з терміном окупності 1,5–2 роки.
23ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2014, вип. 2 (37)
Можливості заміщення природного газу вугіллям власного видобутку
Таблиця 4 – Прогнозні обсяги видобутку вугілля за песимістичним сценарієм розвитку
вугільної промисловості України на період до 2030 р.
Типовий проект реконструкції котельні з
заміщенням природного газу на вугілля, що
спалюється за технологією ЦКШ, передба-
чає два варіанти реконструкції: поетапне
переведення котлів на спалювання твердого
палива, та повну заміну котлоагрегатів з
великим терміном напрацювання.
Наприклад, для котельні [8], устаткованої
водогрійними та паровими котлами, загальною
тепловою потужністю 55 Гкал/год, що спожи-
ває природний газ з нижчою теплотою згорян-
ня 8100 ккал/нм3, затрати на реконструкцію
наведено у табл. 6.
Системний аналіз цього процесу, натомість,
передбачає узагальнення – формалізацію
опису заміщень палив з позицій загально-
економічних критеріїв доцільності та/чи ефек-
тивності.
Метою системного підходу та формалізації
заміщення палив є зниження витрат, зокрема
питомих капітальних вкладень, оптимальне
впорядкування цього процесу в часі, враху-
вання екологічних вимог у напрямку дотри-
мання умов сталого розвитку країни.
Відповідно до цих критеріїв математична
модель заміщення газових технологій енерго-
забезпечення функціонування секторів еко-
номіки вугільними може бути подана у вигля-
ді задачі лінійного програмування такою
системою співвідношень:
24 ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2014, вип. 2 (37)
О.В. СТОГНІЙ, М.І. КАПЛІН, В.М. МАКАРОВ, Т.Р. БІЛАН
Таблиця 5 – Вартісні та екологічні показники деяких технологій спалювання вугілля
для заміщення природного газу
Таблиця 6 – Витрати на переведення котельні на спалювання вугілля
(1)
(1’)
(2)
(3)
(4)
(4’)
(5)
де xi – обсяг споживання газу в i-й технології,
що заміщується вугільною технологією на оди-
ницю продукції споживача;
ri – рейтинг i-ї технології споживання газу, що
заміщується вугільною технологією;
N – загальна кількість технологій споживання
газу, що допускають заміщення вугільними тех-
нологіями;
– загальний обсяг природного газу, який
можна замістити вугільними технологіями спа-
лювання вугілля марки m;
– загальний обсяг вугілля, марки m,
необхідний для заміщення відповідних газових
технологій, пов’язаний з загальним обсягом
заміщуваного природного газу технологічним
коефіцієнтом співвідношення теплотвірних
gгв,т – технологічний коефіцієнт заміщення
природного газу вугіллям марки m, розрахова-
ний за вищою теплотою згоряння;
ρij – продуктова ефективність заміщення i-ї
газової технології j-ю вугільною, м3 /т;
yi – обсяг споживання вугілля при заміщенні
i-ї газової технології j-ю вугільною;
– максимально досяжний обсяг природ-
ного газу, який можна замістити вугіллям у i-й
технології споживання;
– показник екологічної прийнятності
заміщення i-ї технології споживання природ-
ного газу вугільною технологією; може набува-
ти двох значень, що характеризують допусти-
мість заміщення: 0 – ні, 1 – так;
– середня вартість заміни i-ї газової тех-
нології вугільною для різних споживачів;
zi – питомі затрати на переоснащення i-ї газо-
вої технології на споживання вугілля,
у.о./(м3/од. прод.);
Kp – річний допустимий обсяг капіталовкла-
день у переоснащення споживачів вугільними
технологіями спалювання.
Формулами (1) та (1’) задаються два альтер-
нативних підходи до проблеми заміщення.
Критерій оптимізації в (1) засновано на показ-
никах рейтингів заміщуваних газових техноло-
гій. У цій постановці доцільність переоснащен-
ня вважається залежною від екологічної при-
йнятності та вартості. У випадку відсутності
інформації про вартісні оцінки варіантів пере-
оснащення замість рейтингового показника (4)
можна використати відносний обсяг скорочен-
ня споживання газу при заміщенні i-ї техноло-
гії (4’). У цьому випадку, критерій (1’) являє
собою сукупну продуктову ефективність пере-
оснащення, що виражається сумарним обсягом
вугільної продукції, необхідної для забезпечен-
ня потреб споживачів природного газу.
Загальними обмеженнями оптимізаційної
задачі, незалежними від вибраного критерію, є
об’єктивні граничні значення обсягів переве-
дення на вугілля (3), та обсягу інвестицій у
реконструкцію об’єктів заміщення (5). Крім
того, сумарний обсяг природного газу (2), який
може бути заміщений вугільною продукцією,
не перевищує граничного значення, що відпо-
відає можливому обсягу зростання видобутку
вугілля з вітчизняних паливних баз за тепло-
творними здатностями цих видів палива.
ВИСНОВКИ
1. Обґрунтовано можливість задоволення
енергетичних потреб країни в природному газі
на рівні 51,1 млрд м3 шляхом заміщення вже в
2020 р. 12,7 млрд м3 газу вугільним паливом,
скоротивши фактичний обсяг споживання газу
до 38,3 млрд м3. Із врахуванням власного видо-
бутку на рівні 20 млрд м3 це визначає потребу
імпортування в обсязі 18,3 млрд м3, що може
бути задоволено сукупним обсягом реверсного
постачання з країн Європи, технічна можли-
вість якого наразі становить 20 млрд м3.
2. Активізація з 2010 р. економічних реформ
в Україні, надходження у вугільну промисло-
вість приватного капіталу, що супроводжували-
25ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2014, вип. 2 (37)
Можливості заміщення природного газу вугіллям власного видобутку
здатностей:
ся активним технологічним переоснащенням
вугільних підприємств видобувною технікою
нового технічного рівня, привели до збільшен-
ня видобутку українського вугілля з 72,0 млн т у
2009 р. до 83,7 млн т (в т.ч. 60 млн т енергетич-
ного вугілля) в 2013 р. та прогнозованого його
зростання до 100,270 млн т (з них 74,150 млн т
– енергетичного) у 2020 р., та 115,560 млн т
(82,060 млн т енергетичного) у 2030 р.
3. Планування щорічних обсягів заміщення
природного газу вугільним паливом має вирі-
шуватися на основі системного підходу згідно з
вибраними пріоритетами доцільності пере-
оснащення. З цією метою запропоновано
модельний підхід до визначення річних обсягів
переорієнтування галузей економіки на спожи-
вання вугільного палива з використанням вар-
тісного та обсягового критеріїв заміщення, які
можуть бути використані з метою забезпечення
енергетичної незалежності в умовах кризових
явищ на світових ринках природного газу або
різкого скорочення обсягів постачання з окре-
мих джерел.
4. Асортиментний аспект заміщення при-
родного газу може перемістити проблему дефі-
циту паливозабезпечення у площину нарощу-
вання обсягів імпортування вугілля. Перевага
такого вирішення задачі забезпечення паливом
полягає у значно ширших можливостях дивер-
сифікації постачання з світових вугільних рин-
ків у порівнянні з ринками природного газу. З
позицій енергетичної безпеки країни переорі-
єнтування галузей споживання та переробки
палив на вугілля відповідає вимогам європей-
ських енергетичних конвенцій та тенденцій
сталого розвитку.
1. Дорожня карта ЄС з енергетики
[Електронний ресурс]. – Режим доступу:
http://ec.europa.eu/energy/energy2020/roadm
ap/index_en.htm.
2. Тарнавский В. Потребление газа в
Украине: объемы, тенденции, перспективы
[Електронний ресурс] / В. Тарнавский. –
Режим доступу: http://esco-
ecosys.narod.ru/2010_8/art097.htm.
3. Чернявский Н.В. О перспективах и
особенностях использования угля в про-
мышленности и коммунальной энергетике /
Н.В. Чернявский. – Режим доступу:
http://modern.science.triacon.org/ru/issues/20
12/files/papers/1/80-88.pdf.
4. Вольчин И. Перспективы внедрения
чистых угольных технологий в теплоэнерге-
тику Украины / И.Вольчин. – Режим досту-
пу: http://www.lcoir-
ua.eu/RU/news/news1/Prez-14-15.09.11/2-1-
Volchyn.pdf.
5. Програма розвитку вугільної промисло-
вості України на період до 2030 року
[Електронний ресурс] // Офіційний сайт
Міністерства енергетики і вугільної проми-
словості. – Режим доступу:
http://mpe.kmu.gov.ua/fuel/control/uk/pub-
lish/article;jsessionid=9C10CCF1B37C036C21
70B6B7B6C272F1?art_id=229386&cat_id=20
0576.
6. Цены на газ для украинской металлур-
гии [Електронний ресурс]. – Режим досту-
пу:http://www.metalbulletin.ru/analytics/ores/
298/.
7. Реальный срок перевода основных
доменных цехов на технологию вдувания
пылеугольного топлива – не менее пяти лет
[Електронний ресурс]. – Режим доступу:
http://bin.ua/news/economics/econom-
ic/133410-realnyj-srok-perevoda-osnovnyx-
domennyx-cexov-na.html.
8. Реконструкция котельной с переводом
котельного оборудования на сжигание угля
и замещением природного газа
[Електронний ресурс]. – Режим доступу:
http://www.atit-group.ru/biblioteka/rekon-
struktsiya-kotel-noj-s-perevodom-kotel-nogo-
oborudovaniya-na-szhiganie-uglya-i-zamesh-
heniem-prirodnogo-gaza/#page19.
Надійшла до редколегії 18.04.2014
Рецензент
Директор ІЗЕ НАН України,
академік НАН України,
д-р техн. наук
М.М. Кулик
26 ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2014, вип. 2 (37)
О.В. СТОГНІЙ, М.І. КАПЛІН, В.М. МАКАРОВ, Т.Р. БІЛАН
|
| id | systemreorg-article-518 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:16:40Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/96/ed25432db31f03188e4eb872047edd96.pdf |
| spelling | systemreorg-article-5182026-07-18T12:57:41Z Opportunities for substituting natural gas with locally produced coal Можливості заміщення природного газу вугіллям власного видобутку Stohniy O.V. Kaplin M.I. Makarov V.M. Bilan T.R. natural gas, coal, substitution, domestic production, rating model. природний газ, вугілля, заміщення, власний видобуток, рейтингова модель. The article presents a basic methodological approach to feasibility study for the substitution of natural gas with local coal products in the national economy, including assessment of consumption volumes. The proposed substitution pivots on an attainable rate of growth in production of coal of required ranks and quality, enabled by all possible growth areas for the domestic fuel bases.A rating model is proposed for gradual switching from gas to coal fuel. Ratings for replacing gas technologies are determined in a model based on ecological sustainability and cost of introduction of coal technologies.Economic reforms in Ukraine may result in increasing local coal mining up to 100.27 million tons in 2020. Benchmarking the performance of coal and gas sectors shows a potential for Ukraine to meet its natural gas demand by replacing 12.7 bcm of natural gas with coal fuel. Producing 20 bcm of its own gas, Ukraine has to import 18.3 bcm, which could come as reverse flow supplies from European countries.Assortment aspect of natural gas substitution shifts the fuel deficiency issue to the domain of increased coal imports. This offers much wider opportunities for diversification of supplies from world coal markets as compared with natural gas markets. Наведено основи методичного підходу щодо оцінки доцільності та обсягів заміщення споживання природного газу в економіці країни вугільною продукцією власного виробництва. Потенціалом пропонованого заміщення є досяжний рівень зростання видобутку вугілля у необхідному асортименті марок та належної якості, що забезпечується всіма можливими напрямками розвитку вітчизняних паливних баз.Запропоновано рейтингову модель поступового переведення споживачів газу на вугільне паливо. Рейтинги заміщення газових технологій розраховуються в моделі за показниками екологічної прийнятності, а також вартості впровадження відповідних вугільних технологій.Економічні реформи в Україні можуть привести до збільшення видобутку українського вугілля до 100,27 млн т у 2020 році. На основі аналізу функціонування вугільної галузі та газового сектору показано можливість задоволення енергетичних потреб країни в природному газі заміщенням 12,7 млрд м3 газу вугільним паливом. Із врахуванням власного видобутку на рівні 20 млрд м3 це визначає потребу імпортування в обсязі 18,3 млрд м3, що може бути задоволено сукупним обсягом реверсного постачання з країн Європи.Асортиментний аспект заміщення природного газу переміщує проблему дефіциту паливозабезпечення у площину нарощування обсягів імпортування вугілля, що надає значно ширші можливості диверсифікації постачання з світових вугільних ринків у порівнянні з ринками природного газу. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2014-04-29 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/518 System Research in Energy; No. 2 (37) (2014): The Problems of General Energy; 18-26 Системні дослідження в енергетиці; № 2 (37) (2014): Проблеми загальної енергетики; 18-26 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/518/453 Copyright (c) 2014 Stohniy O.V., Kaplin M.I., Makarov V.M., Bilan T.R. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | natural gas coal substitution domestic production rating model. Stohniy O.V. Kaplin M.I. Makarov V.M. Bilan T.R. Opportunities for substituting natural gas with locally produced coal |
| title | Opportunities for substituting natural gas with locally produced coal |
| title_alt | Можливості заміщення природного газу вугіллям власного видобутку |
| title_full | Opportunities for substituting natural gas with locally produced coal |
| title_fullStr | Opportunities for substituting natural gas with locally produced coal |
| title_full_unstemmed | Opportunities for substituting natural gas with locally produced coal |
| title_short | Opportunities for substituting natural gas with locally produced coal |
| title_sort | opportunities for substituting natural gas with locally produced coal |
| topic | natural gas coal substitution domestic production rating model. |
| topic_facet | natural gas coal substitution domestic production rating model. природний газ вугілля заміщення власний видобуток рейтингова модель. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/518 |
| work_keys_str_mv | AT stohniyov opportunitiesforsubstitutingnaturalgaswithlocallyproducedcoal AT kaplinmi opportunitiesforsubstitutingnaturalgaswithlocallyproducedcoal AT makarovvm opportunitiesforsubstitutingnaturalgaswithlocallyproducedcoal AT bilantr opportunitiesforsubstitutingnaturalgaswithlocallyproducedcoal AT stohniyov možlivostízamíŝennâprirodnogogazuvugíllâmvlasnogovidobutku AT kaplinmi možlivostízamíŝennâprirodnogogazuvugíllâmvlasnogovidobutku AT makarovvm možlivostízamíŝennâprirodnogogazuvugíllâmvlasnogovidobutku AT bilantr možlivostízamíŝennâprirodnogogazuvugíllâmvlasnogovidobutku |