Modele sektora węglowego dla Polski

Development of fuels and energy systems is widely supported bymodels on different levels. Most common are global or country level as well as sectoral ones. Polish energy system depends on hard coal supplies and coal sector models are required tomake valid provisions of energy system development. The paper describes briefly three such models: of coal supplies, coal market and coal supplies for power generation. The first model is devoted to the analysis of coal mining restructuring and development, the sector facing substantial changes in transformation period. The coal market model is of spatial equilibrium type and is used for forecasting coal prices and distribution. Power sector, which produces more than 60% of electricity from hard coal, needs detailed data on supplies perspectives in order to take devoid of risk decisions on investments forced by stringent emissions regulations. The model has been worked out to provide such data.Podejmowanie decyzji w zakresie rozwoju systemów paliwowo-energetycznych jest szeroko wspierane przez modele o rożnej skali agregacji. Najbardziej popularne są modele poziomu kraju oraz sektorowe. Polski system energetyczny jest zależny od zasilania w węgiel kamienny i stąd potrzeba budowy modeli dla uzyskania wiarygodnych prognoz do optymalnego rozwoju systemu energetycznego. Artykuł opisuje trzy typy modeli dla węgla kamiennego: podaży węgla, rynku węgla i zasilania elektroenergetyki. Pierwszy z modeli podejmuje problemy restrukturyzacji i rozwoju górnictwa węgla kamiennego - sektora, który przechodził zasadnicze zmiany w okresie transformacji gospodarczej. Model rynku węgla buduje równowagę przestrzenną dla oszacowania cen węgla i jego dystrybucji. Elektroenergetyka, produkująca ponad 60% energii elektrycznej z węgla kamiennego, potrzebuje szczegółowych analiz i danych o perspektywach zasilania w węgiel dla podjęcia pozbawionych ryzyka decyzji inwestycyjnych, zwłaszcza podczas zaostrzania regulacji w zakresie emisji. Opracowano odpowiednie modele dostarczające wymaganych danych

Economic problems of modelling fuels and energy systems

W artykule poruszono wybrane problemy ekonomiczne modelowania systemów paliwowo-energetycznych. Omówiono kryteria optymalizacji dla modeli wykorzystujących metodę programowania matematycznego dla warunków rynków regulowanych i konkurencji doskonałej. Jako przykłady funkcji celu tych modeli analizowano minimalizację kosztów dostaw energii i maksymalizację sumy nadwyżki producentów i konsumentów. Poruszono problemy modelowania dla warunków rynków oligopolistycznych i podano rozwiązania dla warunków duopolu.The subjects of the paper are selected economic problems of fuel and energy systems modelling. Objective functions of the mathematical programming models for the regulated as well as perfect competition structures were discussed. These are minimization of energy supplies costs and maximization of net social surplus, i.e. sum of surpluses of producers and consumers. Problems of modelling oligopolistic structures were described and solution for duopoly demonstrated

Design and use of models in the fuel and energy economy

Złożoność problemów gospodarki paliwami i energią powoduje, że modele komputerowe są obecnie podstawowym narzędziem dla ich analiz. Żadna decyzja o wprowadzeniu regulacji w zakresie polityki energetycznej i ekologicznej nie obejdzie się bez wcześniejszych badań skutków, które można oszacować właśnie za pomocą modeli. Mimo dekad doświadczeń istnieje jednak w niektórych środowiskach pewna rezerwa, co do racjonalności ich stosowania. Najczęściej wynika to z niezrozumienia czym jest modelowanie i niedowierzania, że można modelować złożone procesy gospodarcze. Artykuł jest próbą wyjaśnienia tych wątpliwości i uzasadnienia stosowania modeli w gospodarce, zwłaszcza paliwowo-energetycznej. Artykuł rozpoczyna dyskusja o roli modeli jako narzędzia dla wspomagania podejmowania decyzji, bo jest to ich podstawowa rola. Wskazano na dynamikę procesów decyzyjnych i konieczność posiadania narzędzi dla zmniejszenia poziomu niepewności decyzji. Modele są jedynym narzędziem dostarczającym wskazówek ilościowych, niezależnie od stopnia skomplikowania samego modelu. W dalszej części artykułu omówiono podstawowe metody modelowania wykorzystywane w gospodarce paliwami i energią, to jest programowanie matematyczne, dynamikę systemową i ekonometrię. Kolejno omówiono proces budowy modeli, wskazując na rolę wiedzy teoretycznej i praktycznej jako podstawy formułowania modeli, przy czym pewne limity stanowi także dostęp do wymaganych danych. Konstruowanie scenariuszy dla obliczeń modelowanych jest ważne ze względu na takie ich dobranie, aby wyznaczyć granice obszaru zawierającego możliwe trajektorie rozwoju systemu. Przez to określa się względny zakres niepewności, uświadamiając stopień ryzyka podejmowania decyzji. W ostatniej części podano przykłady wykorzystania wyników ze zwróceniem uwagi na ich praktyczne znaczenie dla decyzji o budowie systemów regulacji czy wykorzystanie wyników wprost jako działań optymalnych. Artykuł podkreśla dużą rolę modeli w przygotowaniu racjonalnych decyzji gospodarczych, które przy stale narastającej złożoności i dynamice warunków ich podejmowania wymagają odpowiedniego wsparcia.The complexity of fuels and energy systems development makes mathematical modelling the basic tool for their analyses. Decisions on energy or environmental policy regulation are always preceded by impact assessment, which is an analysis performed using a variety of models. Despite decades of the application of models, they are still questioned as a reliable tool for such research. The doubts come mainly from the perceived impossibility of modeling such complex relationships. This paper is an attempt to clarify the doubts and justify the application of models, especially in fuels and energy systems. The first section of this analysis is a description of the role of models as a tool for decision making support. The dynamics of the decision making processes are underlined as well as the necessity of support systems to lower the level of uncertainty. Models are a unique tool which can deliver quantitative assessment, irrespective of the complexity of the model. Even simple models which consider basic relationships in systems are useful. In the second part of the analysis, three methods of modelling of fuels and energy systems are briefly described mathematical programming, systems dynamics, and econometrics. The analysis then characterizes the process of model building as the merger of theoretical knowledge, experiences, and access to required data. The formation of scenarios for the models' calculations are important, as their proper selection can provide boundaries for the area of possible trajectories of system development. In this way, the relative level of uncertainty as well as the level of decision risk are determined. The last part presents examples of using the results of the models with emphasis on their relevance for the decisions necessary to develop regulatory systems and their direct use for choosing optimal actions. The paper underlines the role of models in decision making which requires support, especially under the present circumstances of the increasing complexity and dynamics of relations relevant for systems' development

Typical elements and models of fuels and energy systems

Podstawowym narzędziem analizy systemowej są modele, a ich konstrukcja jest uwarunkowana szeregiem czynników - w tym subiektywnych. Nie można zatem przedstawić jednego modelu określonego systemu, zawsze będzie on budowany pod kątem znalezienia rozwiązania pewnego problemu. Niemniej jednak w modelach systemów paliwowo-energetycznych można wyróżnić pewne typowe elementy i ich relacje, które znajdą się niemal w każdym modelu. Artykuł poświęcono jednemu z możliwych ujęć elementów i równań modelu będącemu do pewnego stopnia ujęciem typowym.Models are the basic tools of the systems analysis, but their construction is warranted by many factors some of subjective character. The is no one model of a certain system, it is always constructed for a specific purpose - task of the system research. However, in the fuels and energy systems it is possible to diversify certain typical elements and their relations, which could be found nearly in each model. The paper is devoted to presentation of one of feasible sets of elements and model's equations which is to some extent typical for fuels and energy systems

Scale economies and efficiency of coal export

Artykuł podejmuje problem wpływu skali produkcji na efektywność eksportu węgla i zwiększania poziomu produkcji. Z efektem skali powiązano postacie funkcji kosztów, stanowiąc formalną podstawę do ich estymowania na podstawie danych kopalń. Oszacowano funkcje liniowe, jako że postać wielomianu trzeciego stopnia, wskazywania w teorii mikroekonomii, nie jest możliwa do oszacowania z powodu braku danych o silnie zróżnicowanym poziomie produkcji. W celu estymacji równań kosztów dla poszczególnych kopalń posłużono się danymi historycznymi z lat 1991-1994, co było podyktowane dostępnością odpowiedniego materiału statystycznego. Uzyskane parametry funkcji posłużyły do oszacowania kosztu krańcowego. Jego porównanie z cenami jest podstawą do dyskusji o zakresie opłacalności eksportu węgla i zwiększania poziomu produkcji.The paper discusses the problem of economies of scale in Polish coal mining. Forms of scale economies and respective costs functions were described as a base for the form of costs' function. Four years data were used to estimate linear costs models. In microeconomics analyses third level polynomial functions is a typical for the costs function, but lack of data for large differences in production level makes estimation impossible. Linear function gave estimate of fixed marginal costs. Relevance of their levels compared to coal export prices is discussed as a criteria for export efficiency

Directions of energy efficiency improvements in Poland

Eksperci zwracają uwagę na większe znaczenie redukcji zużycia energii w systemach energetycznych. Oszczędzona energia jest najczystszą i nieniosącą negatywnych skutków ekologicznych metodą obniżania emisji. Jej potencjał jest ogromny i wielokrotnie przekraczający możliwości innych alternatywnych źródeł energii, w tym OŹE oraz obecnych technologii energetyki jądrowej. Obecnie największe zużycie energii zaobserwowaæ możemy w sektorze budowlanym, transporcie oraz przemyśle. Właśnie tam istnieje największy potencjal redukcji zużycia energii. Przez okres od 1990 do 2008 roku łączny produkt krajowy brutto w państwach UE-27 wzrósł średnio o 2,1% w skali roku. Finalne zużycie energii z kolei jedynie o 0,5%. W konsekwencji energochłonność obniżyła się o 1,6%. Na przestrzeni ostatnich 20 lat efektywność energetyczna w 27 państwach Unii zwiększyła się o 19%, ze średnią roczną wartością na poziomie 1,1%. Zużycie energii w sektorze budowlanym wzrosło o około 13%, ze średnią roczną na poziomie 0,7%. W sektorze przemysłu przez ostatnie dwie dekady w krajach UE-27 zużycie energii zmniejszyło się o 30%, ze średnią roczną na poziomie 1,9%. Branża transportowa na przestrzeni ostatnich 20 lat zwiększyla efektywność energetyczną o około 15%, średnio 0,9% rocznie. Efektywność energetyczna w Polsce w ciągu ostatnich 20 lat znacznie się zwiększyła, jadnak potencjał w branży produkcji i przesyłu energii, budownictwie i przemyśle jest nadal ogromny.Experts point out the increasing importance of reducing energy consumption in energy systems. Saved energy is the cleanest energy, limiting negative ecological impacts by reducing emissions. Its potential is substantial, exceeding the capabilities of alternative energy sources including renewables and current nuclear power technologies. At present, the largest consumption of energy can be observed in the construction sector, transport, and industry. The greatest potential for reducing energy consumption therefore lies in these sectors. Over the period from 1990 to 2008, the total gross domestic product in the EU-27 increased by an average of 2.1% per year. Final energy consumption, however, increased only 0.5%. Consequently, the energy consumption decreased by 1.6%. During the past 20 years, energy efficiency in the EU-27 increased by 19%, with an average annual value of 1.1%. Energy consumption in the building sector increased by about 13%, with an annual average increase of 0.7%. In the industrial sector in the EU-27, energy consumption decreased by 30% over the last two decades, with an annual average decrease of 1.9%. The transport sector improved energy efficiency by about 15% over the past 20 years, averaging 0.9% per year. Energy efficiency in Poland over the past 20 years has increased significantly, but the potential for improvements in the production and transmission of energy, building sector and industry is still significant

Decomposition of sulphur dioxide emissions reduction in Polish power plants, 1995-2008

Celem niniejszego artykułu jest określenie jakie czynniki wpływają na zmianę emisji końcowej SO2 w elektrowniach w latach 1995-2008. Aby to osiągnąć utworzono model dekompozycyjny, wyszczególniający wielkości kształtujące emisję. Model zakłada zależność między czynnikami: procesowym, paliwowym, sprawności oraz popytu. Dzięki przedstawionym metodom możliwe było określenie efektów pochodzących od wymienionych czynników. Uzyskane wyniki wskazują, iż największy wpływ na zmianę emisji końcowej SO2 miały dwa pierwsze efekty: procesowy i paliwowy. Natomiast efekt sprawności oraz popytu nie wpłynął znacząco na wynik końcowy. Dwie z trzech zastosowanych metod dają porównywalne wyniki, zaś metoda dekompozycji niedoskonałej charakteryzuje się nieco zawyżonymi wartościami.The purpose of the paper was to identify quantitatively factors influencing reduction of sulphur dioxide emission in Polish power stations between 1995 and 2008. A decomposition model was built and analyses dependences between the following factors: process - reduction due to desulphurization units; fuel - result of fuel switch or use of better quality fuel; efficiency - improvements of electricity production technologies; and demand - effect of electricity consumption variations. Various methods of effects evaluation were applied. Results of the study prove that the biggest influence on final emission of SO2 had process and fuel effects. Two out of three applied methods gave similar results, while method which does not perform perfect decomposition had residual

Energia i wskaźniki środowiskowe jako źródło informacji dla decydentów

In this paper is to analyse and discuss the energy and environmental indicators, taking into account their comprehensiveness and usefulness for decision makers at the national level. The paper, partially, presents the results of research carried out for the European Environmental Agency by the Division of Energy and Environmental Policy of the Mineral and Energy Economy Research Institute of the Polish Academy of Sciences.Jednym z kluczowych sposobów zmniejszających ryzyko podjęcia złych decyzji w obszarze energii i ochrony środowiska jest jakość informacji. Nie istnieje w Polsce kompleksowy zestaw wskaźników energetyczno-środowiskowych, gromadzonych na poziomie krajowym podobnych do tych, które publikowane są przez Europejską Agencję Środowiska (EEA). Niemniej jednak istniejące wskaźniki, zbierane przede wszystkim przez Główny Urząd Statystyczny (GUS), opisują różne obszary działania krajowego sektora energetycznego, w tym związane z jego wpływem na środowisko. Celem niniejszego artykułu jest analiza porównawcza istniejących wskaźników energetyczno-środowiskowych, biorąc pod uwagę ich wszechstronność i przydatność dla decydentów. Omówiono dane zawarte w krajowych dokumentach, takich jak Gospodarka paliwowo-energetyczna, Efektywność wykorzystania energii, Ochrona Środowiska i Energia ze źródeł odnawialnych oraz porównano je ze wskaźnikami publikowanymi przez EEA. Zwrócono uwagę, że zakres publikowanych danych wynika przede wszystkim z celów krajowej polityki energetycznej, a krajowe dokumenty spełniają to zadanie w sposób zadowalający. Niemniej jednak konieczna jest ich weryfikacja, przede wszystkim w związku z nowymi wyzwaniami stojącymi przed polską energetyką

Principles of optimization of supplies for mineral and energy industries

Warunki rynkowe funkcjonowania przedsiębiorstw sprawiają, że coraz większą uwagę poświecą się obniżeniu kosztów procesów technologicznych. w kosztach procesów przetwórstwa surowców i nośników energii pierwotnej największy udział mają zazwyczaj koszty przetwarzanego surowca, stąd też ich obniżanie jest decydujące dla ekonomicznej efektywności i konkurencyjności tych procesów. artykuł podejmuje problem konstrukcji systemów optymalizacji dostaw surowców dla przedsiębiorstw przetwarzających surowce, w tym dla wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej. omówiono założenia dla takiej optymalizacji, to jest zasady reprezentacji producentów, konsumentów i surowców. Te ostatnie powinny być dzielone na klasy jakościowe, tak aby można było uwzględnić dopasowanie dostaw do wymagań odbiorów. Producenci i konsumenci mogą być reprezentowani przez technologie reprezentujące uśrednione cechy przedsiębiorstw stosujących te same lub podobne procesy produkcyjne, lub obiekty o właściwościach indywidualnych przedsiębiorstw. Podano także zasady formułowania warunków - ograniczeń dla odpowiedniego modelu oraz jego funkcję celu - kryterium minimalizacji kosztów. Najważniejsze formuły modelu dotyczą bilansu gatunków surowców, ilości dostaw do poszczególnych odbiorców oraz wymagań jakościowych w stosunku do dostaw. Te mogą być sformułowane jako lista gatunków dopuszczonych do dostaw dla każdego z odbiorców lub jako średnie parametry jakościowe dostarczanych surowców. W części końcowej omówiono przykład systemu optymalizacji dostaw węgla kamiennego zrealizowanego dla potrzeb badań rozwoju podsystemu wytwarzania energii elektrycznej w Polsce. System ten bazował na dwu modelach: podaży węgla i bilansowania dostaw. Rozdzielenie takie wynikało z konieczności dostosowania do koniecznych zmian w dostawach gatunków węgli. Jeżeli popyt na surowce ulega zasadniczym zmianom, struktura i potencjał dostawców muszą być odpowiednio dostosowane np. poprzez zwiększenie mocy produkcyjnych lub wprowadzenie procesów technologicznych dla poprawy jakości dostarczanych surowców. System dotychczas wykorzystywany dla celów prac nad rozwojem energetyki może być przystosowany do optymalizacji wyborów krótkoterminowych przyczyniając się do zmniejszenia kosztów operacyjnych wytwórców.The market conditions of the functioning of companies make it so that more and greater attention should be devoted to reducing the costs of technological processes. within the costs of the mineral and energy transformation processes, the largest share was cost of raw materials supplied, hence reduction of their costs will be decisive for the economic efficiency and competitiveness of these processes. The paper undertakes the problem of optimization of raw materials supply systems for the transformation processes, mainly production of electricity and heat in the national power generation system. Discussed are foundations for such an optimization, which are representations of suppliers and raw materials delivered. The latter must be divided into grades - quality classes, to allow for taking into account the necessary match of supplies to qualitative requirements of the transformation processes. Producers and consumers may be represented as technologies representing the average characteristics of installations using the same or similar production processes, or plants with individual installations properties. The rules for the formulation of the equations and constraints for the model and its objective function - the criterion of minimizing costs are discussed. The most important formulas relate to materials balances, limits on the amounts of production and deliveries to the individual customers as well as quality requirements in relation to the supplies. These may be expressed as a list of the grades or classes authorized to supply each of the users or as a medium of quality parameters for supplied materials. The final section discusses the example of an optimization system for coal supplies made for the needs of the research on development of the production of electricity in Poland. This system was based on two models: coal supply and balancing of supplies. Such separation was due to the need to adapt to the necessary changes in the supply of coal grades. if the demand for raw material is substantially altered, the structure and potential suppliers must be adjusted accordingly by increasing the capacity or the introduction of technological processes for the improvement of the quality of products. The system has been used as a coal supply data generator for the modelling activities in the development of the power industry and can be adapted to optimize short-term choices contributing to a reduction of the operating costs of transformation processes