A balance-optimization model for determining the volume of coal production and import with regard for the influence of reconstruction and modernization on the technical and economic characteristics of functioning of coal mining enterprises
We have developed the structure of a balance-optimization model for determining the volumes of coal production and import with regard for the increase in industry's competitiveness by reducing the prime cost of coal mining at state-owned enterprises after carrying out their reconstruction and m...
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2017
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/639 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System Research in Energy| _version_ | 1871104155187150848 |
|---|---|
| author | Bilan T.R. |
| author_facet | Bilan T.R. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Bilan T.R.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Bilan T.R. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:43Z |
| description | We have developed the structure of a balance-optimization model for determining the volumes of coal production and import with regard for the increase in industry's competitiveness by reducing the prime cost of coal mining at state-owned enterprises after carrying out their reconstruction and modernization. The developed model takes into account the simultaneous consumption of separate coal grades under conditions of the limited possibilities of domestic coal mining and limited capacity of Ukrainian seaports. The implementations of balance of the supply and consumption of coal products is carried out through its import. |
| doi_str_mv | 10.15407/pge2017.04.015 |
| first_indexed | 2026-03-24T02:02:28Z |
| format | Article |
| fulltext |
15
Постановка задачі. Зміни в структурі
видобувного сектору паливно-енергетичного
комплексу, викликані причинами політичного
та економічного характеру, призвели до суттє-
вого, а для деяких марок вугілля і повного,
скорочення видобутку. Територіальна відо-
кремленість шахтопідприємств, що видобу-
вають антрацитову групу вугілля на даний час
унеможливлює надійне та безперебійне
постачання цього виду палива до споживачів
з джерел власного видобутку. За такого стану
галузі забезпечення потреби споживачів у
вугіллі антрацитової групи можливе лише за
рахунок імпортування.
З точки зору вимог енергетичної безпеки
прийнятним є такий стан системи вуглезабез-
печення, за якого постачання з власних дже-
рел країни превалює над обсягами імпорту.
Такого стану можливо досягти при проведен-
ні заходів з модернізації або реконструкції
діючих шахтопідприємств, які мають потенці-
ал збільшення виробничої потужності з
метою підвищення рівня власного видобутку.
Виклад основного матеріалу. Метою
системи вуглезабезпечення країни є задово-
лення потреби споживачів вугільної продукції
різних типів, досягнення якої можливе шля-
хом видобутку, переробки та збагачення
вугілля на підприємствах країни, а також його
імпортування з-за кордону морськими та
залізничними шляхами. Потреба у вугіллі, у
свою чергу, має бути розподілена на окремі
частки – споживання коксівного та енергетич-
ного вугілля. Система вуглезабезпечення
країни являє собою сукупність економічних
та технологічних ланок постачання всіх
марок вугілля в економіку країни як з джерел
власного видобутку, так і з джерел імпорту-
вання. Технологічні процеси забезпечення
потреби з покладів шахтопідприємств країни
включають у себе процеси видобутку, збага-
чення та транспортування вугілля від місця
УДК 620.9:004.942 Т.Р. БІЛАН, канд. техн. наук,
Інститут загальної енергетики НАН України,
вул. Антоновича, 172, м. Київ, 03150, України
БАЛАНСОВО-ОПТИМІЗАЦІЙНА МОДЕЛЬ ВИЗНАЧЕННЯ ОБСЯГІВ ВЛАСНОГО
ВИДОБУТКУ ВУГІЛЛЯ ТА ЙОГО ІМПОРТУВАННЯ З УРАХУВАННЯМ ВПЛИВУ
ЗАХОДІВ З МОДЕРНІЗАЦІЇ ТА РЕКОНСТРУКЦІЇ НА ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ
ПОКАЗНИКИ ФУНКЦІОНУВАННЯ ВУГЛЕВИДОБУВНИХ ПІДПРИЄМСТВ
© Т.Р. БІЛАН, 2017
НАУКОВІ ОСНОВИ ФОРМУВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ
ПАЛИВНО-ЕНЕРГЕТИЧНИХ БАЛАНСІВ
ISSN 2522-4344 (Online), ISSN 1562-8965 (Prіnt). The problems of general energy. 2017, 4(51): 15-22
doi: https://doi.org/10.15407/pge2017.04.015
Запропоновано розроблену структуру балансово-оптимізаційної моделі визначення
обсягів власного видобутку та імпортування вугілля з урахуванням підвищення конку-
рентоспроможності галузі, яке здійснюється шляхом зменшення собівартості видобут-
ку вугілля на підприємствах державної форми власності за рахунок проведення заходів
з реконструкції та модернізації виробничих ділянок. Розроблена модель враховує
одночасне споживання окремих марок вугілля в умовах обмежених можливостей
постачання з національної ресурсної бази та обмежених обсягів пропускної здатності
морських портів країни. Виконання балансу надходження та споживання вугільної про-
дукції виконується за рахунок її імпортування.
К л ю ч о в і с л о в а: балансово-оптимізаційна модель, вугілля, імпортування, видобу-
ток, реконструкція, модернізація.
16 ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 4(51)
Т.Р. БІЛАН
видобутку до кінцевого споживача. Ланцюги
імпортування є поєднанням ланок закупівлі
вугілля у необхідних обсягах, його транспор-
тування міждержавними шляхами, а також
перевезення в межах країни.
З метою врахування цих технологічних
процесів у межах вирішення однієї задачі
визначення оптимальних обсягів та напрямків
постачання вугілля у конкурентному середо-
вищі пропонується балансово-оптимізаційна
модель вуглезабезпечення країни, яка врахо-
вує диференціацію вугільної продукції за мар-
ками та технологічним призначенням, а також
підвищення конкурентоспроможності галузі
шляхом здійснення заходів з модернізації та
реконструкції. Модель розроблено у вигляді
економіко-математичної моделі, цільовою
функцією якої є затрати на постачання вугілля
всіх марок як з джерел імпортування, так і з
джерел власного видобутку, функціонування
яких можливе в одному із двох варіантів – без
проведення заходів з модернізації та рекон-
струкції [1], та, відповідно, функціонування із
встановленою потужністю, що має місце на
даний момент часу.
Обмеженнями моделі є вимоги щодо задо-
волення потреби у кожній марці вугілля, про-
пускна здатність морського шляху імпорту-
вання, обсяги власного видобутку на підпри-
ємстві, що визначаються варіантом його
функціонування, а також виконання вимог
енергетичної безпеки за обсяговими критерія-
ми «Частка власних джерел у балансі палив-
но-енергетичних ресурсів держави» та
«Частка імпорту палива з однієї країни (ком-
панії) у загальному обсязі його імпорту».
Розроблена балансово-оптимізаційна
модель подається такими співвідношеннями:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
У моделі постачання вугілля в країну за
марками за вимогами енергетичної безпеки
коефіцієнти цільової функції являють собою
вартості надходження вугілля в країну:
17ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 4(51)
Балансово-оптимізаційна модель визначення обсягів власного видобутку вугілля та його імпортування з урахуванням впливу заходів
з модернізації та реконструкції на техніко-економічні показники функціонування вуглевидобувних підприємств
(9)
(10)
У співвідношеннях (1) – (10) введено такі
позначення:
З – сукупні затрати на постачання всіх
марок з джерел власного видобутку та імпор-
тування;
– вартість вугілля власного видобут-
ку марки і на підприємстві к у варіанті його
функціонування s протягом розрахункового
періоду;
– граничний обсяг власного видобут-
ку вугілля марки і з джерела власного видо-
бутку к у варіанті його функціонування s про-
тягом розрахункового періоду;
θi,k,s – бінарна змінна, що визначає варіант
функціонування підприємства k, що видобу-
ває вугілля марки і,
– вартість постачання вугілля марки і
з джерела імпортування д;
– обсяг імпортування вугілля марки і
з джерела імпортування д;
І – множина всіх марок вугілля – енерге-
тичного та коксівного;
– технологічний коефіцієнт збагачен-
ня вугілля марки і, що видобувається на під-
приємстві k у варіанті його функціонування s
протягом розрахункового періоду;
Xi,max – сукупна потреба споживачів у
вугіллі марки і;
N – кількість джерел власного видобутку;
M – кількість джерел імпортування;
Xпзп, max – пропускна здатність морського
шляху імпортування (сукупна пропускна
здатність морських портів);
– сукупний обсяг власного видобутку
вугілля марки і всіма підприємствами галузі,
що розглядаються;
– сукупний обсяг імпортування
вугілля марки і з усіх джерел;
ei – вирівнювальна змінна, що визначає
величину небалансу, утвореного при поста-
чанні вугілля марки i при порушенні умови
енергетичної безпеки «Частка власних джерел
у загальному надходженні палива в систему»;
γ – значення індикатора енергетичної без-
пеки, що визначає частку власних джерел у
балансі паливно-енергетичних ресурсів дер-
жави;
– сукупне надходження вугілля мар-
ки і в країну;
γmin, γmax – відповідно мінімально- та мак-
симально-допустима частка власних джерел у
загальному надходженні палива в систему,
допустима згідно з вимогами енергетичної
безпеки;
∆i – вирівнювальна змінна, що визначає
величину небалансу, утвореного при поста-
чанні вугілля марки i при порушенні умови
енергетичної безпеки «Частка імпорту палива
з однієї країни (компанії) у загальному обсязі
його імпорту»;
λ – значення індикатора енергетичної без-
пеки, що визначає частку імпорту палива з
однієї країни (компанії) у загальному обсязі
його імпорту;
λmin, λmax – відповідно мінімально- та мак-
симально-допустима частка обсягу імпорту-
вання з одного джерела, допустима згідно з
вимогами енергетичної безпеки;
Ci,k,s видоб – вартість видобутку вугілля
марки і на к-му підприємстві у варіантах його
функціонування s;
Ci,k переробка – вартість переробки вугілля
марки і, що видобувається на k-му підприєм-
стві;
Cтрансп, внутр – вартість внутрішнього пере-
везення вугілля;
Ci,д імп – закупівельна вартість вугілля
марки і у джерелі імпортування д;
18 ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 4(51)
Т.Р. БІЛАН
Таблиця 1 – Розрахункова ціна готової вугільної продукції підприємств
до та після реконструкції/модернізації
Таблиця 2 – Розрахункові значення ціни готової вугільної продукції
на прогнозований період
19ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 4(51)
Балансово-оптимізаційна модель визначення обсягів власного видобутку вугілля та його імпортування з урахуванням впливу заходів
з модернізації та реконструкції на техніко-економічні показники функціонування вуглевидобувних підприємств
Ci,д трансп, зовн – вартість зовнішнього пере-
везення вугілля марки і з джерела імпортуван-
ня д.
На підприємствах вугільної галузі України,
що розташовані на території, що наразі конт-
ролюється державною владою, лише частина
шахт та лав може бути реконструйована чи
модернізована. Інші підприємства мають
практично вичерпані запаси, а тому проведен-
ня високовитратних заходів вважається недо-
цільним. Варто відзначити, що питання
реконструкції підприємств, що знаходяться у
приватній власності, у даній роботі не розгля-
дається з огляду на те, що держава не має
суттєвих важелів для проведення інвестицій-
них заходів для збільшення їх виробничої
потужності.
Економічна ефективність технологічного
оновлення шахт формується як за рахунок
підвищення енергетичної та екологічної ефек-
тивності (у вартісному виразі) [1], так і покра-
щення основних техніко-економічних показ-
ників – збільшення обсягів видобутку вугілля
(і, відповідно, обсягів випуску товарної
вугільної продукції), зменшення витрат мате-
ріальних і трудових ресурсів завдяки концент-
рації виробництва (як результат – зменшення
собівартості видобутку вугілля), покращення
якості вугільної продукції, зокрема зменшен-
ня її зольності (як результат – збільшення
ціни вугілля). Розрахункова ціна готової
вугільної продукції на підприємствах держав-
ної форми власності, що є доцільними для
проведення на них заходів з реконструкції та
модернізації, за показниками 2015 р. та на
першому етапі реконструкції (2020 р.), наве-
дена у табл. 1.
Розрахункові значення цін готової вугіль-
ної продукції на прогнозований період (до
2035 р.) у цінах 2015 р. за умови проведення
заходів з реконструкції та модернізації (І) та
без них (ІІ), наведено у табл. 2.
Економічні показники функціонування
приватних підприємств наведено у табл. 3.
Основою для розрахунків вугільних балан-
сів країни за допомогою розробленої балансо-
во-оптимізаційної моделі є оперування обся-
гами споживання різних типів вугільної про-
дукції, збалансованих із обсягами постачання
з різних джерел та шляхів.
Таблиця 3 – Розрахункові значення собівартості та розрахункової ціни
готової вугільної продукції на прогнозований період
20 ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 4(51)
Т.Р. БІЛАН
Таблиця 4 – Результати розрахунків вугільних балансів на період до 2035 р.
21ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 4(51)
Балансово-оптимізаційна модель визначення обсягів власного видобутку вугілля та його імпортування з урахуванням впливу заходів
з модернізації та реконструкції на техніко-економічні показники функціонування вуглевидобувних підприємств
Продовження табл. 4
* – тут і далі в таблиці жирним виділено варіант функціонування шахтопідприємства, що потребує
проведення заходів з реконструкції/модернізації.
Проте, при визначенні остаточних обсягів
споживання на прогнозований період
необхідно враховувати такі чинники:
– відсутність сформованих на державному
рівні стратегій та планів розвитку промисло-
вих галузей, що унеможливлює однозначне
визначення структури та обсягів споживання
вугільного палива;
– відсутність у широкому доступі планів
реконструкції підприємств-споживачів;
– відсутність впевненості у відновленні
шахтного фонду країни та гарантованого від-
новлення видобутку дефіцитних марок вугіл-
ля, що наразі залишаються на територіях, що
не контролюються органами державної влади;
– скорочення залишкового ресурсу енерго-
блоків теплових електростанцій, що спожи-
вають вугільне паливо, а також необхідність
будування нових або докорінної реконструк-
ції існуючих генеруючих потужностей, які
будуть відповідати екологічним нормативам
європейського законодавства та будуть екс-
плуатуватись після закінчення ресурсу існую-
чих енергоблоків;
– спорудження нових генеруючих потуж-
ностей потребує можливості використання
проектного палива, проте, залишається неви-
значеним питання доступності окремих
марок вугілля на середньо- та довгострокову
перспективу.
З урахуванням викладеного вище, при про-
веденні тестових розрахунків виконане при-
пущення щодо повного припинення спожи-
вання антрацитової групи енергетичного
вугілля та переведення всіх споживачів на
газову групу після 2025 р. Споживання кок-
сівного вугілля взято як різниця між сукупни-
ми обсягами споживання [2] та обсягами спо-
живання енергетичного вугілля.
У табл. 4 наведено результати розрахунків
вугільних балансів, проведених на основі роз-
робленої балансово-оптимізаційної моделі
вуглезабезпечення країни з диференціацією за
марками і технологічним призначенням.
Наведені результати розрахунків пока-
зують, що зміни у структурі споживання
суттєво впливають на необхідність проведен-
ня заходів з реконструкції вуглевидобувних
підприємств. Повне припинення споживання
антрацитової групи енергетичного вугілля
вимагає проведення заходів з реконструкції та
модернізації вуглевидобувних підприємств до
2025 р., при цьому у 2035 р. майже всі вугле-
видобувні потужності, що наразі знаходяться
на територіях, контрольованих державною
формою, мають бути реконструйовані та
вийти на граничні значення своєї видобувної
потужності. За таких умов імпорт газової
групи вугілля буде становити 3,751 млн т у
2030 р. та 11,8 млн т у 2035 р. Обсяги імпорту
коксівного вугілля становитимуть 9,647 млн т,
5,46 млн т, 5,151 млн т та 7,377 млн т у 2020,
2025, 2030 та 2035 рр. відповідно.
ВИСНОВКИ
Таким чином, з метою дослідження опти-
мального розподілу вугільних потоків з різ-
них джерел та напрямків у системі вуглеза-
безпечення розроблено структуру моделі
забезпечення вугіллям економіки країни, що
враховує одночасне споживанням окремих
марок вугілля в умовах обмежених можливо-
стей постачання з національної ресурсної
бази, обмежених обсягів перевезення транс-
портними шляхами, а також при забезпеченні
максимально досяжного рівня енергетичної
безпеки. Забезпечення постачання недостат-
ніх обсягів необхідних видів вугільної про-
дукції забезпечується в моделі її імпортуван-
ня. У запропонованій моделі вуглезабезпечен-
ня країни оптимізація сукупних затрат здій-
снюється за рахунок зміни структури поста-
чання палива, а також проведення заходів з
реконструкції та модернізації підприємств
вугільної галузі країни.
1. Макаров В. М. Оптимізація розвитку техно-
логічних систем вуглевидобування за показни-
ками енергетичної та економічної ефективно-
сті: дис. … канд. техн. наук: 05.14.01. Макаров
Віталій Михайлович. Київ, 2017. 207 с.
2. Кулик М.М., Горбулін В.П., Кириленко О.В.
Концептуальні підходи до розвитку енергетики
України (аналітичні матеріали) . К.: Інститут
загальної енергетики НАН України, 2017. 78 с.
Надійшла до редколегії 10.11.2017.
22 ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2017, issue 4(51)
Т.Р. БІЛАН
|
| id | systemreorg-article-639 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:19:36Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/60/3460fa1c3997c6446c6423a76f112660.pdf |
| spelling | systemreorg-article-6392026-07-18T12:57:43Z A balance-optimization model for determining the volume of coal production and import with regard for the influence of reconstruction and modernization on the technical and economic characteristics of functioning of coal mining enterprises Балансово-оптимізаційна модель визначення обсягів власного видобутку вугілля та його імпортування з урахуванням впливу заходів з модернізації та реконструкції на техніко-економічні показники функціонування вуглевидобувних підприємств Bilan T.R. balance-optimization model, coal, import, production, reconstruction, modernization. балансово-оптимізаційна модель, вугілля, імпортування, видобуток, реконструкція, модернізація We have developed the structure of a balance-optimization model for determining the volumes of coal production and import with regard for the increase in industry's competitiveness by reducing the prime cost of coal mining at state-owned enterprises after carrying out their reconstruction and modernization. The developed model takes into account the simultaneous consumption of separate coal grades under conditions of the limited possibilities of domestic coal mining and limited capacity of Ukrainian seaports. The implementations of balance of the supply and consumption of coal products is carried out through its import. Запропоновано розроблену структуру балансово-оптимізаційної моделі визначення обсягів власного видобутку та імпортування вугілля з урахуванням підвищення конкурентоспроможності галузі за рахунок зменшення собівартості видобутку вугілля на підприємствах державної форми власності після проведення заходів з їх реконструкції та модернізації. Розроблена модель враховує одночасне споживанням окремих марок вугілля в умовах обмежених можливостей власного видобутку та обмеженої пропускної здатності морських портів країни. Виконання балансу надходження та споживання вугільної продукції виконується за рахунок її імпортування. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2017-12-21 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/639 10.15407/pge2017.04.015 System Research in Energy; No. 4 (51) (2017): The Problems of General Energy; 15-22 Системні дослідження в енергетиці; № 4 (51) (2017): Проблеми загальної енергетики; 15-22 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/639/555 Copyright (c) 2017 Bilan T.R. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | balance-optimization model coal import production reconstruction modernization. Bilan T.R. A balance-optimization model for determining the volume of coal production and import with regard for the influence of reconstruction and modernization on the technical and economic characteristics of functioning of coal mining enterprises |
| title | A balance-optimization model for determining the volume of coal production and import with regard for the influence of reconstruction and modernization on the technical and economic characteristics of functioning of coal mining enterprises |
| title_alt | Балансово-оптимізаційна модель визначення обсягів власного видобутку вугілля та його імпортування з урахуванням впливу заходів з модернізації та реконструкції на техніко-економічні показники функціонування вуглевидобувних підприємств |
| title_full | A balance-optimization model for determining the volume of coal production and import with regard for the influence of reconstruction and modernization on the technical and economic characteristics of functioning of coal mining enterprises |
| title_fullStr | A balance-optimization model for determining the volume of coal production and import with regard for the influence of reconstruction and modernization on the technical and economic characteristics of functioning of coal mining enterprises |
| title_full_unstemmed | A balance-optimization model for determining the volume of coal production and import with regard for the influence of reconstruction and modernization on the technical and economic characteristics of functioning of coal mining enterprises |
| title_short | A balance-optimization model for determining the volume of coal production and import with regard for the influence of reconstruction and modernization on the technical and economic characteristics of functioning of coal mining enterprises |
| title_sort | balance-optimization model for determining the volume of coal production and import with regard for the influence of reconstruction and modernization on the technical and economic characteristics of functioning of coal mining enterprises |
| topic | balance-optimization model coal import production reconstruction modernization. |
| topic_facet | balance-optimization model coal import production reconstruction modernization. балансово-оптимізаційна модель вугілля імпортування видобуток реконструкція модернізація |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/639 |
| work_keys_str_mv | AT bilantr abalanceoptimizationmodelfordeterminingthevolumeofcoalproductionandimportwithregardfortheinfluenceofreconstructionandmodernizationonthetechnicalandeconomiccharacteristicsoffunctioningofcoalminingenterprises AT bilantr balansovooptimízacíjnamodelʹviznačennâobsâgívvlasnogovidobutkuvugíllâtajogoímportuvannâzurahuvannâmvplivuzahodívzmodernízacíítarekonstrukcíínatehníkoekonomíčnípokaznikifunkcíonuvannâvuglevidobuvnihpídpriêmstv AT bilantr balanceoptimizationmodelfordeterminingthevolumeofcoalproductionandimportwithregardfortheinfluenceofreconstructionandmodernizationonthetechnicalandeconomiccharacteristicsoffunctioningofcoalminingenterprises |