Электровооруженность промышленности как фактор качественного скачка в росте производительности труда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электровооруженность промышленности как фактор качественного скачка в росте производительности труда

Гальперова Е.В., Мазурова О.В.

Электрификация промышленного производства зависит от закономерностей развития техники и технологий на различных этапах экономического развития. Уровень и темпы роста промышленного электропотребления определяются многими факторами: масштабами промышленного производства, его отраслевой и технологической структурой, эффективностью применения электрической энергии по сравнению с другими энергоносителями и др.

Применение электрических технологий обеспечивает значительное повышение производительности труда, способствует повышению качества продукции, позволяя получать не только новые материалы и продукты с заданными свойствами, но и экономить материальные и трудовые ресурсы и снижать вредное воздействие производства на окружающую среду. Широкое внедрение электротехнологий оказывает влияние на рост технологической электровооруженности труда - показатель, отражающий отношение потребляемой в производстве электроэнергии к живому труду.

Возникновение электротехнологий неразрывно связано с первыми открытиями в области электричества. В 1802 году русский ученый академик В.В. Петров построил уникальную батарею высокого напряжения из 2100 медно-цинковых элементов и открыл явление электрической дуги, обосновав возможность ее применения для плавки металлов, электроосвещения и восстановления металлов из окислов.

После создания в 70-80-х годах 19-го века экономичных генераторов постоянного тока и разработки инженером-электротехником М.О. Доливо-Добровольским синхронных генераторов трехфазного тока начинают быстро развиваться такие энергоемкие электротехнологические процессы, как производство алюминия, осваиваются методы получения карбида кальция для химической промышленности. Электротехнологические методы начинают применяться и для выплавки высококачественных сталей. Этому способствовало появление электрометаллургических и электрохимических производств, основанных на применении электрических печей. В то же самое время электрохимия, электрометаллургия и электротермия вошли в тесное взаимодействие. Со временем эти направления электротехники выделились в самостоятельные отрасли науки и техники.

С годами знания человека об электричестве углублялись, а сфера применения электрических и магнитных явлений непрерывно расширялась. Пионерные работы 19-го столетия указали путь проникновения электротехнических устройств и технологий в промышленность, которые обеспечивали электрификацию процессов труда и повышение ее производительности.

В настоящее время невозможно представить промышленное производство без электрической энергии, которая применяется для приведения в действие различных машин, механизмов и непосредственно в технологических процессах. Электрификация производственных процессов значительно снизила неблагоприятное действие многих производственных факторов на состояние здоровья работающих. Этому, в частности, способствовали применение мощных механизмов при работах, требующих большого физического напряжения, комплексная автоматизация производственных процессов, герметизация оборудования и применение замкнутых и оборотных технологических циклов на химических и перерабатывающих предприятиях, дистанционное управление и контроль.

Отечественная промышленность остается крупнейшим потребителем электроэнергии. За период 2000-2013 гг. среднегодовые темпы роста промышленного производства в несколько раз опережали темпы промышленного электропотребления, в результате чего электроемкость промышленности снизилась почти в 1,5 раза. За данный период электровооруженность труда в промышленности увеличилась на 23%, а производительность труда - более чем в 1,8 раза при сокращении численности занятых в производстве приблизительно на 11% (табл. 1).

Таблица 1

Динамика основных показателей в промышленности России

В последние годы во всех отраслях промышленности кроме целлюлозно-бумажной наблюдался устойчивый рост электровооруженности труда, который сопровождался увеличением производительности оборудования, автоматизацией производственных процессов, укрупнением промышленных мощностей отдельных предприятий и машин и др. Наиболее высокими темпами она росла в добывающих отраслях 6,4% в год. Самая высокая электровооруженность труда - в металлургии, низкая - в легкой промышленности (табл. 2). Электровооруженность труда неразрывно связана с энергоэффективностью технологий.

По уровню электровооруженности труда в обрабатывающей промышленности Россия отстает от стран со схожей производственной структурой более чем в 2 раза. Это объясняется, прежде всего, незавершенностью процессов электрификации особенно в химическом комплексе, машиностроении, производстве стройматериалов и др., а также низкой долей переработки вторичного сырья в производстве алюминия, черных металлов, бумаги, стекла (рециклинг).

Таблица 2

Электровооруженность труда в промышленности России, тыс. КВт-ч/занятого

В современной структуре электропотребления промышленности Японии, США и Германии преобладают высокотехнологичные отрасли машиностроение и химическая промышленность (в 2013 г. их доля составляла приблизительно 30-45%), а в Канаде, Финляндии и России доминируют такие электроемкие отрасли, как черная и цветная металлургия, целлюлозно-бумажная промышленность, добывающие отрасли (табл. 3).

В России самой электроемкой отраслью является цветная металлургия, на ее долю приходится около 30% общей электроэнергии, потребляемой в промышленности. Основное количество электроэнергии расходуется на электролиз алюминия (более 70% отраслевого потребления электроэнергии), никеля, магния и на электротермические процессы.

Сравнение российских показателей с зарубежными показывает, что электроемкость производства первичного алюминия на российских предприятиях составляет от 14,5 тыс. кВт.ч/т на предприятиях с новыми технологиями и 18,3 тыс. кВт.ч/т. - со старыми технологиями, в других странах она варьируется в интервале 14,3-15,6 тыс. кВт.ч/т., например, в США - 15,2 тыс.кВт.ч/т. Лучший зарубежный показатель электроемкости составляет 12-13 тыс. кВт.ч/т. [3,4]. Не смотря на то, что за 2000-2014 гг. технологический разрыв с лучшими зарубежными показателями несколько сократился, тем не менее, Россия еще отстает от передовых стран по использованию электролизеров с обожженными анодами и по производству цветных металлов из вторичного сырья. Доля вторичных цветных металлов в России составляет не более 5-10 % процентов от общего выпуска продукции и в основном это вторичный алюминий. Так, в 2006 г. в США 30-37% алюминия производилось из вторичного сырья, в европейских странах OЭСР Страны, входящие в Организацию стран экономического развития (ОЭСР) -- 30-33%, в Японии -- 90-97% [4].

Таблица 3

Структура потребления электроэнергии в промышленности в 2013 г., %

Черная металлургия занимает второе место по электропотреблению в промышленности России (около 25% суммарного электропотребления промышленности). Наиболее электроемкими являются производства стали и проката (около 20% от суммарного электропотребления отрасли). За период 2000-2013 г.г. отмечается положительная динамика изменения структуры производства стали в России (табл. 4). Доля стали, произведенной энергоэффективными и ресурсосберегающими технологиями возросла почти в 3 раза. В 2013 г. в России доля кислородно-конвертерной стали составляла 66,8%, мартеновской - 3,7%, электростали - 28,3%; для сравнения в США - соответственно 57%, 0%, и 43%, в Японии - 74%, 0% и 26%, Германии - 69%, 0% и 31% (2006 г.); доля стали, разлитой на машинах непрерывного литья в России - 82%, Японии - 98%, США - 97%, Германии - 96% [1,5].

Таблица 4

Изменение структуры производства стали в России, %

Химический комплекс России, занимающий третье место по потреблению электроэнергии, существенно отстает по показателям развития от мировых лидеров: по объемам производства продукции от США - почти в 8 раз, Японии - более, чем в 5 раз, Германии - в 3,5 раза; по производительности труда - почти в 7 раз от США и Японии [6]. Отечественная химическая промышленность характеризуется также энергоемкой отраслевой структурой, в которой преобладают продукты с невысокой добавленной стоимостью, а также полупродукты низкой степени обработки (до 40%), в основном идущие на экспорт в качестве сырья. Отсталые технологии и высокий износ основного оборудования ведут к нерациональному использованию электроэнергии и других энергоресурсов.

Расширение процессов электрификации труда и технологических инноваций в отраслях промышленности обеспечивают устойчивый рост электропотребления в промышленности и увеличение ее доли в структуре энергоносителей (табл. 5).

Общей мировой тенденцией является снижение электропотребления промышленности на единицу ВВП под влиянием структурных изменений, совершенствования технологических процессов, внедрения более эффективного оборудования и других факторов (рис. 1).

Согласно прогнозу, в металлургии США ожидается увеличение удельного веса вторичных металлов в общей выплавке (рециклинг), что позволит сэкономить до 90-95% первичной энергии, но приведет к повышению электроемкости сталелитейной и алюминиевой промышленности. На производство “тяжелой” нефти также потребуется дополнительный расход электроэнергии, а это вызовет повышение отраслевой электроемкости за рассматриваемый период на 12% [7]. Прогнозируемая динамика изменения электроемкости отдельных отраслей промышленности США (для базового сценария) показана на рис. 2. Повышение электроэффективности в отраслях промышленности в значительной степени обеспечивается внедрением новых технологий (табл. 6).

Таблица 5

Доля электроэнергии в структуре энергопотребления промышленности, %

Рис. 1. Изменение электроемкости промышленности на единицу ВВП (базовый сценарий)

Рис. 2. Прогноз изменения электроемкости отдельных отраслей в промышленности США, в процентах к 2010 г. (базовый сценарий)

Таблица 6

Прогноз электроемкости новых технологий в США на 2035 г.

Примечание:* сценарий 1 - базовый, сценарий 2 - с максимальным использованием высоких технологий (не зависящим от экономической целесообразности)

электровооруженность промышленность производительность труд

В ближайшем будущем можно ожидать расширения и углубления электрификация промышленного производства, связанной с развитием электронной техники, микротехники, приборостроения, робототехники, нанотехнологий, информационных технологий, средств связи и т.д.

В долгосрочной перспективе становится реальным внедрение прорывных технологий. В металлургии - это процессы прямого получения стали из руды (процессы «руда-сталь»), использование плазменной технологии для плавления лома вместо дуговых электропечей, применение электронных печей, лазерных установок, расширение производства композитных материалов, развитие порошковой металлургии, создание базовых материалов на основе «виртуальной» металлургии и др. В химическом комплексе - это развитие «нанохимии» - новой межотраслевой технологии, интегрирующей последние достижения физики, химии и биологии. Электрохимия и нанотехнологии позволят создавать новые материалы и конструкции с заданными свойствами (смарт-материалы, композиты, биметаллы, материалы в метастабильном состоянии, продукты, полученные на основе поверхностной инженерии). При этом все возможные физико-химические реакции основаны на использовании процессов преобразования одних видов электрической энергии в другие [11].

Ключевыми тенденциями в промышленности станут повышение энергоэффективности промышленных установок, использование вторичных ресурсов, внедрение технологий утилизации промышленных отходов, развитие интеллектуальных технологий.

Переход к новому «электрическому миру» означает, что конечным видом энергии практически для всех потребителей станет электроэнергия [12]. Дальнейшая электрификация процессов труда и технологий позволит увеличить производительность производственных процессов, гигиену и культуру труда, охрану окружающей среды [13].

Литература

1. Промышленность России Росстат. 2010-2014 / Росстат. М., 2015. 320 с.

2. World Electricity Information // International Energy Agency OECD/IEA, Paris, 2015.

3. Bashmakov I., Borisov K., Dzedzichek M., Gritsevich I., Lunin A. Resource of energy efficiency in Russia: scale, costs and benefits / CENEf, Developed for the World Bank. Moscow, 2008;

4. Worrel E., Neelis M., Price L., Galitsky C., Nan Z. World Best Practice Energy Intensity Values for Selected Industrial Sectors / Ernest Orlando Lawrence, Berkeley National Laboratory. USA, 2007.

5. World Trends in Energy Use and Efficiency. IEA/OECD, Paris, 2008.

6. Bashmakov I. DRIVING INDUSTRIAL ENERGY EFFICIENCY IN RUSSIA, Moscow. 2013. -142 p.

7. Annual Energy Outlook 2013 with Projections to 2040. - US Energy Information Administration, Washington, April 2013. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.eia.gov/forecasts/aeo/pdf/0383(2013).pdf

8. World Energy Outlook 2015 / International Energy Agency OECD/IEA, Paris, 2015.

9. Топливно-энергетический комплекс Финляндии: состояние и перспективы сотрудничества с Россией. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://rosenergo.gov.ru/upload/0007.pdf.

10. The National Energy Modeling System / Industrial Demand Module Washington: Energy Information Administration. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.eia.gov/forecasts/aeo/assumptions/pdf/industrial.pdf

11. Бушуев В.В., Кучеров Ю.Н. Инновационное развитие электроэнергетики России // Энергетическая политика. 2014. №6. С. 66-71.

12. Бушуев В.В., Громов А.И. Новая энергетическая цивилизация: структурный образ возможного будущего // Энергетическая политика. 2013. №1. С. 14-24.

13. Троицкий А.А. Ключевые перспективы электроэнергетики России // Энергетическая политика. 2014. №1. С. 22-27.

Размещено на Allbest.ru