Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Экономико-математические модели и методы в электроэнергетике 16
1.1 Электроэнергетика как высокотехнологическая экономическая система обеспечения жизнедеятельности страны 16
1.2 Параметрические математические модели электроэнергетики 47
1.3 Оптимизационные модели экономических процессов в электроэнергетике 65
Глава 2 Оценка состояния и тенденций развития электроэнергетики региона известными моделями и методами 70
2.1 Ранговый анализ электроэнергетики Ставропольского края 70
2.2 Анализ тенденции развития электроэнергетики России и Ставропольского края 85
2.3 Оценка состояния рынка электроэнергии и мощности Старопольского края 92
Глава 3 Развитие математических моделей анализа региональной электроэнергетики 100
3.1 Постановка экономической проблемы и ее качественный анализ 100
3.2 Совершенствование математической модели электроэнергетики региона 123
3.3 Анализ численных результатов моделирования электроэнергетики региона и их применение 134
Заключение 146
Список использованной литературы 149
Приложение 166
- Параметрические математические модели электроэнергетики
- Оптимизационные модели экономических процессов в электроэнергетике
- Анализ тенденции развития электроэнергетики России и Ставропольского края
- Совершенствование математической модели электроэнергетики региона
Введение к работе
В современном мире социально-экономические условия проживания населения в значительной мере определяются уровнем электропотребления. Электрическая энергия обеспечивает не только комфортность в быту (освещение, тепло, радио, телевидение, музыка), но и является ключевым фактором при реализации жизненно необходимых условий существования населения (водопровод, канализация, центральное отопление, лифты, электрический транспорт и т.д.)
Без электрической энергии невозможна работа промышленности и сферы обслуживания, обеспечивающих занятость, оплату труда и оздоровление населения. Стабильное, качественное снабжение энергией населения и промышленности - неотъемлемое условие экономического развития страны. Электроэнергетика является одним из основополагающих секторов российской экономики и имеет непосредственное влияние на промышленное развитие страны, а также играет значительную роль в обеспечении социального благополучия населения.
При этом российская электроэнергетика на протяжении длительного периода времени испытывает значительные трудности в своем развитии и поддержании потенциала нормального функционирования в дальнейшем. Финансовые трудности организаций электроэнергетики связаны с тем, что, выступая в роли одного из факторов, поддерживавших экономический потенциал страны в период экономического спада 90-х годов, электроэнергетика продолжает и по сей день оставаться «донором» развития всего комплекса отраслей промышленности. Предоставляя энергию по заниженным, не отражающим реальных издержек производства тарифам, электроэнергетический сектор поддерживает конкурентоспособность товаров российских промышленных предприятий в краткосрочном периоде (особенно производств, характеризующихся повышенной энергоемкостью), как на внутреннем, так и на внешнем рынках, участвует в социальной защите населения (через установление заниженных тарифов; законодательно установленную возможность отключения потребителя за неоплату электрической энергии исключительно в судебном порядке), а также вы-
ступает кредитором федерального и региональных бюджетов посредством предоставления отсрочек по оплате энергии организациями, финансируемыми из бюджетов различных уровней. Результатом таких отношений стало стимулирование чрезмерного потребления энергии: при общем спаде в 90-е годы XX века промышленного производства примерно на 40%, спад потребления промышленностью (в том числе при осуществлении теневого производства) электроэнергии составил только около 24% [4], что выражается в завышенной по мировым меркам энергоемкости российского промышленного сектора в целом, а также нерационального ее использования в социальной сфере [60].
В итоге в системе принятия хозяйственных решений укрепилось отношение к электрической энергии как неотъемлемому, гарантированному, и не требующему особых затрат благу для каждого. Так, на фоне расточительного отношения к данному источнику энергии со стороны потребителей электроэнергетика попала в сложное финансовое положение.
Технико-экономические проблемы электроэнергетики выражаются в прогрессирующем процессе устаревания парка генерирующего оборудования. Состояние электроэнергетики после длительного периода недоинвестирования характеризуется серьезным износом как генерирующих мощностей, так и сетевого оборудования. По данным Государственного комитета статистики Российской Федерации, основные фонды электроэнергетики России изношены на 50,6%, причем активная часть основных фондов (машины и оборудование) изношена почти на две трети [22]. При этом фонды устаревают не только физически, но и морально, что приводит к нерациональному использованию ресурсов предприятиями отрасли, характеризующимися низким КПД, и является причиной снижения факторной производительности в российской электроэнергетике [20, 27, 28, 29]. Ценовая политика государства в сфере электроэнергетики по сути стимулировала неэффективное использование электрической энергии, а также недостаточный размер инвестиций (внутренних и внешних) в отрасль. Внутреннее инвестирование недостаточно в силу отсутствия у самих предприятий достаточного размера внутренних финансовых резервов на его осуществление. Инвестиционная составляющая является частью утверждаемой регулирующим органом величины тарифа каждому поставщику электрической
энергии и не отражает реальной потребности субъектов электроэнергетики в инвестиционных вложениях. Непривлекательность отрасли для внешних инвесторов связана с отсутствием предсказуемого поведения регулирующих органов, устанавливающих тарифы на электрическую энергию.
Проблема реализации проектов строительства электроэнергетических объектов как требующих долговременных вложений усугубляется тем, что устанавливаемые тарифы не базируются на обеспечении нормальной доходности вложенных средств, а сама процедура их установления и пересмотра не является в достаточной мере прозрачной и предсказуемой для потенциальных инвесторов. Это приводит к отсутствию определенности в отношении окупаемости инвестиционных проектов и увеличению инвестиционных рисков. Отсутствие четко определенных критериев будущего уровня тарифа, позволяющих потенциальным инвесторам прогнозировать его изменение, приводит к низкому уровню инвестиций в производственные фонды, а значит, и низкой капитализации компаний.
Кризис в отрасли вызван, в том числе, - отсутствием стимулов у предприятий повышать внутреннюю эффективность своей деятельности, увеличивать прибыль за счет снижения издержек и улучшения технико-экономических показателей. Снижение издержек производства может быть достигнуто путем модернизации оборудования и технологии производства, что требует постоянных финансовых вложений. В условиях действующей системы функционирования отрасли (отсутствие конкуренции производителей на рынке электрической энергии и административное определение величины тарифа) компании не имеют адекватных стимулов снижать свои издержки за счет более рационального ведения производственной деятельности. Вот почему в силу объективных условий энергокомпании не заинтересованы в целенаправленном вложении внутренних финансовых ресурсов в мероприятия по модернизации оборудования и технологии. Тем более что высока степень риска изъятия полученного эффекта, так как снижение издержек ведет к снижению величины регулируемого тарифа и не гарантирует увеличения прибыли энергопредприятий.
Начавшиеся в 90-х годах преобразования в отрасли не были последовательными и полноценными. Созданная система оптовой торговли электриче-
ской энергией и мощностью является полностью регулируемой ФЭК России, устанавливающей индивидуальные тарифы для каждой электростанции ФО-РЭМ, оптовые тарифы покупателей (которые на самом деле должны формироваться как средневзвешенные тарифы поставщиков, но на деле не синхронизированы с ними, в результате чего возникает финансовая разбалансировка рынка), а также размеры платы за оказание общесистемных услуг. В силу того, что значительная часть генерирующего оборудования не была переведена в режим оптовой торговли и осталась работать в рамках региональных энергосистем, возникшие разногласия в интересах ФОРЭМ как совокупности его субъектов и АО-энерго стали причиной отказа от принципов экономически обоснованного распределения нагрузки. Загрузка наименее эффективных мощностей, вызванная в большей степени региональными интересами, способствует росту себестоимости производимой продукции, увеличению потребления топлива и расходованию электроэнергии генерирующими организациями. Особо следует отметить такую негативную тенденцию как увеличение потерь при транспортировке и передаче электроэнергии по сетям энергоснабжающих компаний. Имеющиеся данные показывают, что за последние 12 лет отношение доли потерь электроэнергии в сетях общего пользования к общему объему потребления увеличилось более чем на половину [41].
Серьезной проблемой также является сетевое ограничение межсистемных перетоков. В этой связи избыток установленной мощности в России является «запертым» на территории одного региона и не может рассматриваться в качестве потенциально возможного для использования в дефицитных звеньях энергосистемы.
Характерной особенностью электроэнергетики, определяющей специфику ее работы, является неразрывность процесса производства, передачи и потребления электроэнергии, поскольку электроэнергия используется непосредственно в момент ее производства и не может быть запасена впрок, как другие энергоносители (уголь, нефть, газ). Производство электроэнергии является высокотехнологичным, полностью автоматизированным процессом, при котором в Единой энергетической системе России строго синхронно работают сотни мощных генераторов электрических станций страны. Вырабатываемая
электроэнергия непрерывно преобразуется к электрическому напряжению разных уровней, необходимому для передачи, распределения и потребления энергии различными приемниками. Распределенные системы преобразования и передачи электроэнергии (трансформаторные подстанции и линии электропередачи) по мощности в несколько раз превышают суммарную мощность генерирующих источников и также должны работать строго согласованно по многим электрическим параметрам.
Продолжение регулирования отношений в отрасли административными методами, доказавшими на практике свою несостоятельность, приведет к истощению электроэнергетического комплекса. Потеря потенциала электроэнергетики не может гарантировать бесперебойное снабжение потребителей в конечном итоге может стать причиной необратимых последствий в экономике, промышленности и социальной сфере, которые выльются в масштабный внут-ристрановой кризис. Осознание данной угрозы стало решающим аргументом в пользу необходимости проведения структурных преобразований в отрасли. Процесс реформирования охватывает Российское акционерное общество энергетики и электрификации «ЕЭС России», его дочерние и зависимые общества, предприятия коммунальной энергетики и иные организации, являющиеся владельцами электрических сетей и оказывающие услуги по передаче и распределению электроэнергии, включая федеральные, государственные унитарные предприятия атомной энергетики.
На базе электростанций Российского акционерного общества «ЕЭС России» создаются крупные генерирующие компании, являющиеся самостоятельными участниками оптового рынка электроэнергии. Такие генерирующие компании исключает монополизм в сфере производства электроэнергии и обеспечивают максимально возможное выравнивание стартовых условий хозяйствования этих компаний (в первую очередь в отношении себестоимости генерации электроэнергии), а также прозрачность процесса формирования генерирующих компаний.
Гидроэлектростанции, обеспечивающие регулирование показателей качества электроэнергии в Единой энергетической системе России, включаются в состав генерирующих компаний на основе каскадного принципа, в соответст-
вий с которым гидроэлектростанции одного каскада (при условии их существенной технологической зависимости друг от друга) принадлежат одной генерирующей компании.
На начальном этапе реформирования отрасли генерирующие компании создаются Российским акционерным обществом «БЭС России» в качестве дочерних обществ со 100-процентным участием в их уставных капиталах. Порядок формирования генерирующих компаний определяется Правительством Российской Федерации и обеспечивается через представителей государства в совете директоров Российского акционерного общества «ЕЭС России». Указанные генерирующие компании могут приобретать в соответствии с законодательством Российской Федерации электростанции, преобладающим видом деятельности которых является производство электроэнергии.
Таким образом осуществляется демонополизация сферы производства электроэнергии путем постепенного выделения генерирующих компаний из Российского акционерного общества «ЕЭС России» с пропорциональным распределением их акций (долей) между акционерами этого акционерного общества.
Для стимулирования конкуренции реализуются механизмы, ограничивающие доминирующее положение генерирующих компаний на оптовом рынке электроэнергии. В случае превышения устанавливаемого предела выработки электроэнергии генерирующая компания обязана либо продать избыточные мощности, либо разделиться на несколько компаний, либо в отношении этой компании будет применяться государственное регулирование цен, объемов производства и т.д.
Создаваемые генерирующие компании несут предусмотренную законодательством Российской Федерации ответственность за сохранение, использование, реконструкцию, модернизацию или вывод из эксплуатации генерирующих мощностей.
Неэффективные с коммерческой точки зрения генерирующие мощности под влиянием рыночных факторов будут выведены из эксплуатации с дальнейшей консервацией или реконструкцией в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации или уполномоченным им органом.
Реформирование акционерных обществ энергетики и электрификации будет направлено на повышение прозрачности и эффективности их деятельности, условием чего является разделенный финансовый учет деятельности по производству и сбыту электрической энергии и по создаваемым дочерним сетевым компаниям, в собственность которых передаются сетевые активы (линии электропередачи, подстанции и т.п.). Разделение деятельности явится одним из факторов формирования условий для равного доступа к сетевой инфраструктуре в соответствии с законодательством Российской Федерации.
Под влиянием рыночных условий допускается укрупнение акционерных обществ энергетики и электрификации в соответствии с законодательством Российской Федерации, потому уже на первом этапе реформ будут сформированы финансово устойчивые и инвестиционно привлекательные региональные организации в сфере энергетики с высокой степенью прозрачности их деятельности.
По мере становления рынка статус гарантирующего поставщика может быть присвоен любой сбытовой компании на конкурсной основе. Допускается укрупнение гарантирующих поставщиков на межрегиональной основе.
Актуальность темы диссертации обусловлена реформированием электроэнергетики в условиях трансформации всего общества, и, соответственно - необходимостью теоретических разработок проблем эффективного преобразования отрасли и ее последующего развития.
Важность данной проблемы, недостаточная изученность отдельных теоретических и прикладных аспектов применительно к современным условиям определили выбор темы диссертационной работы и рассматриваемый в ней круг вопросов.
Состояние изученности проблемы. Проблемы формирования и развития электроэнергетики как отрасли экономики успешно исследовались большим кругом специалистов. Среди отечественных ученых, которые внесли большой вклад в решение данной проблемы, можно выделить Г.М. Кржижановского, А.П. Васильева, Г.П. Кутового, Б.К. Максимова, А.Б. Чубайса, Ю. Шафраника, А. Яковлева, A.M. Лукацкого, В.А. Малахова, В.А. Семенова, Г.Ф.
Федорова, В.В. Хлебникова, Ю.Б. Гука, А.Ф. Дьякова [18, 41, 42, 88, 89, 90, 128, 170, 171, 173, 181] и других.
В зарубежной литературе проблема формирования и развития электроэнергетики представлена исследованиями таких специалистов, как: Баумоль В., Саллей К, Стрэттон У.Р., Шэффрин А.У. [182-193] и многих других.
Среди современных ученых, занимающихся различными теоретическими и методическими проблемами электроэнергетики, следует отметить, Г.В. Меркурьева, С.С. Слепакова, Ю.Я. Чукреева, Д.В Шапота., В.А. Кардаша, B.C. Катренко [63, 65, 174-176].
Отечественными и зарубежными учеными раскрыта сущность электроэнергетики как базовой отрасли экономки, выявлены ее особенности как естественной монополии, даны оценки ее современного состояния: места и роли в экономике России, охарактеризованы тенденции развития, показана объективная необходимость конкурентно-рыночного реформирования с целью повышения экономической и социальной эффективности.
Однако, несмотря на достаточно глубокую разработанность многих теоретико-методологических аспектов данной проблемы, в большинстве исследований мало внимания уделяется вопросам математического моделирования электроэнергетики.
Все вышеизложенное послужило основанием для выбора направления исследования, определения целей и задач диссертационной работы. Тема диссертации соответствует пункту 1.4 Паспорта специальности 08.00.13 (экономические науки) - «Разработка и исследование моделей и математических методов анализа микроэкономических процессов и систем: отраслей народного хозяйства, фирм и предприятий, домашних хозяйств, рынков, механизмов формирования спроса и потребления, способов количественной оценки предпринимательских рисков и обоснования инвестиционных решений».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является разработка математической модели функционирования региональной электроэнергетики и анализ на ее основе сценариев развития электроэнергетики. В соответствии с целью были поставлены следующие основные задачи:
- раскрыть теоретические и методические основы динамики развития
электроэнергетики как отрасли экономики, ее реструктуризации с позиций сис
темного подхода и определить современную роль и влияние на все отрасли эко
номики;
выполнить анализ современных подходов к математическому моделированию экономических процессов в электроэнергетике и на основе полученных результатов выявить эффективность их использования;
разработать математическую модель функционирования электроэнергетики, учитывающую влияние на нее обобщенного воздействия комплекса факторов: капитал, труд, природные ресурсы, предпринимательские способности, цикличность производства, реструктуризацию;
апробировать основные методические положения диссертационного исследования оценкой показателей функционирования электроэнергетики Ставропольского края.
Предметом исследования являются процессы функционирования электроэнергетики региона как сектора экономики в условиях трансформации.
Объектом исследования выступают энергетические ресурсы, вырабатываемые и потребляемые на территории региона.
Теоретической и методологической основой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых-экономистов, а также практиков в области электрификации. В качестве исходных источников эмпирической информации использовались материалы государственных статистических органов, банков Ставропольского края, их годовые отчеты, материалы личных обследований, анкетирования и наблюдений автора, опубликованные монографии, статьи, авторефераты.
Для достижения поставленных в диссертационной работе цели и задач применялись апробированные отечественным и мировым опытом экономических исследований принципы, методологические подходы, связанные с использованием системного анализа и частных методов математических и экономических наук: абстрактно-логического, аналитического, монографического, рас-четно-конструктивного, экономико-статистического, аналитического и числен-
ных методов на основе использования программных средств и информационных технологий.
Научная новизна исследования заключается в разработке и реализации методических подходов к развитию экономико-математических моделей и методов электроэнергетики региона. В диссертационной работе получены следующие теоретические и практические результаты, определяющие научную новизну и являющиеся предметом защиты:
раскрыты теоретические и методические основы динамических процессов в электроэнергетике как отрасли экономики, ее реструктуризации с позиций системного подхода и определена современная роль и влияние на другие отрасли экономики и социальные процессы в обществе;
выполнен анализ современных подходов к математическому моделированию экономических процессов в электроэнергетике, их достоинств, недостатков, эффективности использования;
- разработана обобщенная математическая модель функционирования
электроэнергетики, учитывающая влияние на нее комплекса таких факторов,
как: капитал, труд, природные ресурсы, предпринимательские способности,
цикличность производства, реструктуризация;
- основные методические положения диссертационного исследования ап
робированы путем математического моделирования показателей функциониро
вания электроэнергетики Ставропольского края.
Практическая значимость диссертации состоит в том, что разработанные в ней положения создают теоретическую, методическую и практическую основу для построения эффективно функционирующей электроэнергетики региона. Непосредственное практическое значение имеют следующие разработки, представленные в диссертации: математическая модель функционирования электроэнергетики региона, рекомендации и инструментальные средства по определению работы отрасли. Перечисленные разработки внедрены в учебный процесс на экономическом факультете Ставропольского государственного университета при обучении студентов специальности «Прикладная информатика в экономике».
Отдельные положения, выводы и рекомендации, полученные в процессе исследования, носят универсальный характер и могут быть распространены в другие регионы Российской Федерации.
Апробация проведенных исследований. Теоретические результаты исследований и основанные на них практические рекомендации докладывались и получили одобрение на Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экономики России» (2003 г., г. Воронеж), международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2004» (12-15 апреля 2004 г., г. Москва), международной научно-практической конференции «Та-тищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» (21-24 апреля 2004 г., г. Тольятти), Всероссийской научно-практической конференции «Экономическое прогнозирование: модели и методы», (2004 г. г. Воронеж), 49 научно-методической конференции преподавателей и студентов Ставропольского государственного университета «Университетская наука - региону» (21 апреля 2004 г., г. Ставрополь), Всероссийской научной конференции «Новая экономика: реалии XXI века, проблемы и перспективы» (18-27 ноября 2004 г., г. Ставрополь), а также на научно-методических семинарах экономического факультета Ставропольского государственного университета.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательской работы Ставропольского государственного университета по направлению «Экономика и управление Ставропольским краем (регионом)».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ общим объемом 1,55 п.л.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и предложений, списка использованной литературы из 193 наименований и приложений. Работа изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 7 приложений.
Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, дается характеристика ее общей изученности, сформулирована цель и задачи, определены объект и предмет исследования, научная новизна, практическая значимость и основные направления апробации выполненной работы.
В первой главе «Экономико-математические модели и методы в электроэнергетике» изложены основы функционирования электроэнергетики как отрасли экономики, а также современные подходы к математическому описанию и моделированию экономических процессов в отрасли, выполнен анализ достижений отечественных и зарубежных ученых, обобщение различных точек зрения на проблему математического моделирования экономических процессов в электроэнергетике, раскрыты методы исследования отрасли как на основе балансовых моделей, так и на основе прогнозных, имитационных, оптимизационных и корреляционно-регрессионных моделей.
Во второй главе «Оценка состояния и тенденций развития электроэнергетики региона известными моделями и методами» рассмотрены оценки современного состояния электроэнергетики на основе математического моделирования известными моделями и методами, выполнено сопоставление их с реальным состоянием отрасли и происходящих в ней изменений, проведен анализ динамики показателей функционирования электроэнергетики региона как эмпирической базы развития экономико-математических моделей и методов.
В третьей главе «Развитие математических моделей анализа региональной электроэнергетики» получена математическая модель электроэнергетики региона, позволяющая не только имитировать ее производственный процесс в части получения объемов производимой электроэнергии, но и определить влияние циклических социально-экономических процессов на функционирование отрасли, а также влияние внешних управляющих воздействий, каковыми в настоящее время являются процессы реструктуризации.
В заключении обобщены результаты исследований, приведены количественные показатели моделей развития электроэнергетики региона и сформулированы практические рекомендации по их использованию.
Параметрические математические модели электроэнергетики
Наиболее распространенным видом математического анализа электроэнергетики как отрасли экономики является ранговый анализ. Ранговый анализ - метод исследования больших технических систем (инфраструктурных объектов), имеющий целью их статистический анализ, и полагающий в качестве основного критерия форму видовых и ранговых распределений [14].
Ранговый анализ, как основной инструмент исследования больших технических систем определенного класса, базируется на трех основаниях: системном подходе к окружающей реальности, началах термодинамики; негауссовой математической статистике устойчивых безгранично делимых распределений.
Фундаментальное понятие, дополняющее описание окружающей реальности, - техноценоз (объект техноценологического типа), главной отличительной чертой которого является специфика связей между техническими элементами-особями [14]. По сущности - ограниченная в пространстве и времени взаимосвязанная совокупность далее неделимых технических изделий-особей, объединенных слабыми связями. Связи в техноценозе носят особый характер, определяемый конструктивной, а зачастую и технологической независимостью отдельных технических изделий и многообразием решаемых задач; взаимосвязанность техноценоза определяется единством конечной цели, достигаемой с помощью общих систем управления, обеспечения и др. [14,12,15,25,28].
Специфика сложных систем проявляется в методологических основаниях их исследования. Системы-техноценозы плохо поддаются описанию ни традиционными методами гауссовой математической статистики, оперирующей понятиями среднего и дисперсии как информативно насыщенными свертками больших массивов статистической информации, ни лежащими в основе редукционизма имитационными моделями. Чтобы корректно описать техноценоз, необходимо постоянно оперировать выборкой в целом, как бы велика она ни была, что предполагает построение видовых и ранговых распределений, теоретическая основа которых лежит в области негауссовой математической статистики устойчивых безгранично делимых распределений [25,36].
Как представляется, ранговый анализ, позволяя решать задачи построения систем, занимает своего рода промежуточное положение между имитационным моделированием, с помощью которого осуществляется эффективное проектирование отдельных видов техники, и методологией исследования операций, применяемой в настоящее время для решения проблем геополитического и макроэкономического планирования.
Ранговый анализ включает следующие этапы-процедуры: - Выделение системы. - Определение перечня видов в системе. - Задание видообразующих параметров. - Параметрическое описание системы. - Построение табулированного рангового распределения. - Построение графического рангового видового распределения. - Построение графических ранговых параметрических распределений. - Построение видового распределения. - Аппроксимация распределений. - Оптимизация системы.
Ранговый анализ, хотя и стал уже традиционным, предполагает ранговый анализ и синтез, так как в десяти перечисленных процедурах имеются операции как анализа, так и синтеза, то есть расширительное толкование. Рассмотрим процедуры рангового анализа.
Первая процедура трудно формализуется из-за проблем, которые в техноценологической теории называют конвенционностью границ и фрак-тальностью видообразования (в совокупности приводящими к трансцендентности техноценозов), следствием чего являются ограниченность и зависимость реально существующих техноценозов. Сформулируем ряд особенностей выделения техноценоза, которые непосредственно следуют из его определения [12,14,25].
Во-первых, система должна быть локализована (отграничена) в пространстве и времени. Эта операция требует некоторой авторской концепции, ибо следует ясно понимать, что абсолютно ограниченного, то есть единственного способа выделения техноценоза нет. Кроме того, техноце-ноз постоянно изменяется (эволюционирует), поэтому исследовать его надо без промедления. Принципиальным является также и то, что в техноце-нозе должно быть представлено значительное количество (тысячи, десятки тысяч) отдельных технических изделий различных видов (изготовленных по разной технической документации), не связанных друг с другом сильными связями, то есть техноценоз - это не отдельное изделие, а их многочисленная совокупность.
Оптимизационные модели экономических процессов в электроэнергетике
Оценка оптимального объема производства электроэнергии конкурирующими компаниями в России с учетом эффекта экономии от масштаба выполнено в [87]. Повысить эффективность отрасли за счет конкуренции - одна и задач осуществляемой в настоящее время в России реформы электроэнергетики. Необходимым условием конкуренции является создание некоторого числа производителей электроэнергии. Задача оптимизации состоит в определении такого количества производителей, при котором каждый из них использует эффекта масштаба: когда компания может имеет более низкие издержки на единицу продукции, чем имело бы большее их количество. В электроэнергетике эффект масштаба в производстве и распределении электроэнергии настолько велик, что для получения низких издержек на единицу продукции и низкой цены необходима крупномасштабная деятельность. Однако, наступает этап увеличения объема производства, на который нет спроса. Такая зона также неоптимальна. Следовательно, имеется явно выраженный экстремум, поиск которого является задачей оптимизации функционирования электроэнергетики. Классическим исследованием экономии от масштаба является работа Christensen L.R. и W.H. Green, в которой при определении экономии от масштаба в электроэнергетике США для оценки транслогарифмической функции издержек применялся метод наименьших квадратов.
Работа [87] оценивает эффект экономии от масштаба при производстве электроэнергии в России для определения оптимального размера генерирующих компаний. В 2001-2002 году в РЭШ в рамках проекта GET была оценена экономия от масштаба в российской электроэнергетике с использование этого подхода и данных по отдельным электростанциям. Оценка экономии от масштаба осуществлялась с использованием информации о потреблении топлива. Следует отметить, что в соответствии с планами реформы отрасли самостоятельными экономическими агентами будут генерирующие компании, а не электростанции. Поэтому в работе [87] для оценки экономии от масштаба используются исходные данные по генерирующим компаниям (АО-энерго). При оценке транслогарифмической функции издержек была использована информация о трех факторах производства - топливе, рабочей силе и капитале. Кроме того, для учета сетевых активов генерирующих компаний были использованы данные о протяженности линий электропередачи различного напряжения.
В ходе исследования была обнаружена экономия от масштаба при производстве электроэнергии в России. Оценка оптимального объема генерации компании - 8 млрд. кВточ в год. При превышении этого порога экономия от масштаба становится статистически незначимой.
Экономико-математические модели оптимизации в электроэнергетике связаны большей частью с минимизацией затрат на создание или эксплуатацию технологического оборудования и процессов. Наиболее эффективные из них - минимизирующие проектную мощность источников электроэнергии, плановые резервные мощности электроэнергетической системы (В.А. Кардаш), показавшие свою эффективность при оптимизации систем в электроэнергетике, теплоснабжении. Они основаны на более детализированном подходе к описанию функционирования электроэнергетики.
Многие известные постановки задач оптимизации режимов энергосистем связаны с предположением, что система, для которой выполняется решение задачи оптимизации, находится под единым административным управлением. В рыночной экономике, когда в пределах одной энергосистемы может действовать большое число независимых предприятий, данное условие выполняется только в пределах отдельных малых частей системы. Оптимизация функционирования системы на уровне взаимодействия между независимыми компаниями может осуществляться в этих обстоятельствах только при учете взаимоотношений между ними в рыночных структурах. Для этого надо выполнить два основных требования: 1) принятый при постановке задачи критерий оптимальности должен являться объективным показателем эффективности системы в рамках решаемой задачи; 2) модель должна, с одной стороны, учитывать самостоятельность функционирующих в пределах системы предприятий, которые являются поставщиками и потребителями электроэнергии, и, с другой стороны, полностью отражать технологический процесс производства, передачи и распределения электроэнергии, определяемый характеристиками генерирующего и сетевого оборудования.
Оптимизация является одной из сложнейших проблем техноценоло-гической теории. Этому направлению исследований посвящено значительное число работ [3,4,7-18,20,22,24-31,36,38,43-45,48-53]. Рассмотрим несколько простейших оптимизационных процедур, хорошо апробированных на практике.
Первая процедура - определение направления трансформации рангового видового распределения. Она основывается на понятии об идеальном распределении. Единицей обозначено реально полученное в результате анализа отрасли экономики ранговое видовое распределение. Как показывает многолетний опыт исследования различных отраслей экономики, наилучшим является такое состояние техноценоза, при котором в аппроксимационном выражении рангового видового распределения параметр находится в пределах, определяемых заданными ограниченями. Однако это распространяется лишь на некий идеальный техноценоз, функционирующий абсолютно изолированно. Таких на практике не бывает, поэтому можно пользоваться интервальной оценкой.
Вторая процедура - устранение аномальных отклонений на видовом распределении. Как уже отмечалось, на видовом распределении техноценоза можно выделить области максимальных аномальных отклонений. После выявления аномалий на видовом распределении по тому же табулированному распределению определяются виды техники, «ответственные» за аномалии, и намечаются первоочередные мероприятия по их устранению. При этом отклонения вверх от аппроксимирующей кривой свидетельствуют о недостаточной унификации, а вниз - наоборот, об избыточной.
Следует заметить, что первая и вторая процедуры взаимосвязаны, причем первая показывает стратегическое направление изменения видовой структуры техноценоза в целом, а вторая - помогает локально выявить «самые больные» зоны в номенклатуре (перечне видов) техники.
Анализ тенденции развития электроэнергетики России и Ставропольского края
Определив аспекты проблем, решение которых объективно повлечет за собой оздоровление всей региональной экономики, проанализируем существующую схему взаимоотношений субъектов регионального рынка электрической энергии и мощности Ставропольского края.
Региональный рынок электрической энергии (мощности) является сферой купли-продажи электрической энергии (мощности), осуществляемой его субъектами в пределах Ставропольского края в соответствии с законодательством Российской Федерации, и функционирует как единое рыночное пространство [163].
Существующая на сегодня модель организации энергетического рынка изображена на рис. 2.5. Основными действующими нормативными актами определяющими структуру и хозяйственный механизм электроэнергетики, являются Указ Президента РФ № 922 от 15.08.92 [147] и Закон РФ № 41-ФЗ от 14.04.95 [125]. Модель рынка является двухуровневой: верхний уровень — Федеральный оптовый рынок электроэнергии и мощности; нижний уровень - Региональные рынки электрической энергии и мощности. Списки субъектов федерального и регионального рынков (реестр энер-госнабжающих организаций, в отношении которых осуществляется государственное регулирование и контроль), ежегодно рассматриваются соответствующими комиссиями (ФЭК и РЭК). Список субъектов ФОРЭМ утверждается постановлением правительства РФ. Таким образом, энергетический рынок является закрытым рынком. К субъектам ФОРЭМ относятся организатор ФОРЭМ, организатор участия атомных электростанций в работе ФОРЭМ, участники ФОРЭМ и субъекты, предоставляющие услуги на ФОРЭМ. Организатором ФОРЭМ является РАО "ЕЭС России", предоставляющее другим субъектам ФОРЭМ комплексные услуги по организации функционирования и развитию ЕЭС России и выполняющее функции реализации государственной политики по созданию конкурентного оптового рынка электрической энергии (мощности), обеспечение его функционирования и развитие системы управления ФОРЭМ в соответствии с конкретными указаниями органов государственного управления Российской Федерации. Функциональная структура регионального рынка электроэнергии и мощности приведена на рис. 2.7.
Организатором участия атомных электростанций в работе ФОРЭМ является концерн «Росэнергоатом». В рамках реализации программы Минатома России ГП "Концерн "Росэнергоатом" совместно с правительством Ставропольского края в 2002 году создал ОАО «СтавропольАтомЭнергоС-быт», главной задачей которого является в рамках «Основных направлений государственной политики реформирования электроэнергетики Российской Федерации» от 11.07.01 г. № 526 создание реального конкурентного рынка электроэнергии, внедрение прогрессивных форм организации энергосбытовой деятельности, повышение энергетической безопасности на территории Ставропольского края. До недавнего времени монополистом в этой сфере являлось РАО ЕЭС. По сути, «Росэнергоатом» создает альтернативную организацию. Кроме ОАО «СтавропольАтомЭнергоСбыт» таковые при поддержке РАО ЕЭС работают в 5 субъектах - в Иваново, Нижнем Новгороде, Ростове, Воронеже, Осетии. С первого квартала 2004 года «СтавропольАтомЭнергоСбыт» поставляет электрическую энергию генерирующих предприятий (а именно - атомных станций) на территорию Ставропольского края для всех групп потребителей, с которыми заключены договоры. регионального рынка электроэнергии и
Цель создания такой альтернативы (ОАО «СтавропольАтомЭнерго-Сбыт» состоит в том, что при двух ГРЭС, входящих в общероссийскую структуру энергоснабжения, в крае остается острым вопрос поставки электроэнергии, в разрешении которого призваны сыграть роль атомные электростанции, экономичность и эффективность которых выше, чем ТЭС. Например, только один из блоков Ростовской атомной станции за 20 дней может обеспечить Ставропольский край энергией на месяц. Так что задача -поставлять энергию в необходимых объемах - вполне выполнима. Но основная цель - обеспечение оптимального тарифа на электроэнергию. В России вся электроэнергия, вырабатываемая генерирующими компаниями, поставляется на Федеральный оптовый рынок энергии (мощности) (ФОРЭМ). При этом себестоимость атомной энергии гораздо ниже, чем энергии ГРЭС. Естественно, на ФОРЭМ энергия "разбавляется", и Федеральная энергетическая комиссия (ФЭК) утверждает средний тариф. Теперь Минатому разрешено продавать напрямую от 5 до 15 процентов вырабатываемой на АЭС энергии (в ближайшей перспективе до 100 процентов). В основе нашей работы - организация прямой поставки электроэнергии с атомных станций, что позволит снизить тариф на электрическую энергию потребителям Ставропольского края. Согласно достигнутому соглашению с РАО ЕЭС транспортировать ее будут через сети "Ставропольэнерго". Это позволит снизить тарифы на 5 - 10 процентов. Весь объем заключенных договоров заявляется в балансе «СтавропольАтомЭнергоСбыт». Утверждает баланс Федеральная энергетическая комиссия. Этот объем предприятия получают гарантированно.
Совершенствование математической модели электроэнергетики региона
Математическое моделирование развития региональной электроэнергетики имеет целью получение показателей функционирования отрасли и на их основе - выработку управленческих решений для обеспечения эффективной работу отрасли, одновременно обеспечивая оптимальный баланс межотраслевых, системных, региональных и корпоративных требований, в полной мере отражающих интересы государства, региона и бизнеса. Моделирование развития электроэнергетики региона в настоящее время должно отражать две важнейшие тенденции. Первая из них - инерционность, обусловленная масштабностью отрасли, вторая - изменчивость под воздействием проводимых в отрасли реформ. Нами предлагается новый методологический подход к математическому моделированию развития электроэнергетики региона. Он состоит в обобщении трендовых моделей, отображающих те тенденции развития отрасли, которые предопределяются материальными ресурсами, трудовыми ресурсами, капитализацией и т.п. и моделируются производственными функциями, с моделями циклов и факторного влияния. Трендовые динамические процессы изменения показателей развития электроэнергетики носят немонотонный характер - рис. 3.1 (по данным нашего исследования - табл. 2.1). Динамика производства электроэнергии в
Ставропольском крае Немонотонность обусловлена как объективными, так и субъективными причинами. К объективным относится тот факт, что социально-экономическая система сама генерирует колебания. Экономическая система постоянно находится в состоянии отклонения от равновесия. Во-первых, это отклонение спроса от предложения на непродолжительных отрезках времени. Во-вторых, это отклонения, связанные с изменениями спроса на оборудование, сооружения, строительные материалы и т.п. Эти отклонения преодолеваются в рамках промышленных циклов средней продолжительности. В-третьих, это длительные отклонения от равновесия, продолжительность которых составляет 40-60 лет. Они имеют место на рынках промышленных зданий, сооружений инфраструктуры и рабочей силы. Первый и второй типы отклонений имеют место при одном и том же технологическом способе производства, в рамках которого происходит смена ряда поколений техники и технологии. После того, как возможности повышения эффективности в рамках используемых научно-технических принципов исчерпаны, происходит переход к использованию новых научно-технических принципов, переход к новому технологическому способу производства. Этот переход занимает значительное время и дает начало новой длинной волне. Колебательный характер развития - это проявление самой сущности развития производства, его естественное свойство, способ его прогрессивного движения. Электроэнергетика, кроме того, в силу особенностей спроса на ее продукцию, потребляемую с сильными суточными и сезонными годичными колебаниями, а также ввиду технологических особенностей, исключающих запасы или складирование электроэнергии в промышленных масштабах, подвержена колебательному воздействию потребителей электроэнергии - рис. 3.2 (суточному), рис. 3.3 (недельному) и рис. 3.4 (годичному). лет, 40...60 лет, 6,5...7,5 лет, 2 года и 1 год. В фазах спада ввиду неустойчивости экономических процессов возможны и более кратковременные колебательные процессы, однако их амплитуда достаточно невелика. Точность моделирования отрасли при такой модификации повышается: погрешность составляет 15 % и менее. Важно отметить, что длинные циклы с периодом, превышающим 60 лет, раннее авторами в электроэнергетике не обнаруживались. Наша позиция по причинам появления в электроэнергетике циклов протяженностью 73-75 лет состоит в повышении инерционности отрасли ввиду увеличения капитальных вложений в нее, роста количества и мощности оборудования, стабилизации структуры производства электроэнергии электростанциями различных типов (тепловых, атомных, гидравлических, возобновляемых источников и т.д.). Каждый из перечисленных показателей не может быть изменен в настоящее время за срок, меньший длинной волны производства электроэнергии. На наш взгляд, определенную роль играет увеличение средней продолжительности жизни, а как известно, для коренных изменений в больших системах требуется смена поколений: она в настоящее время происходит с большим периодом. Для математического моделирования свойства инерционности отрасли расчет капитала выполняется с учетом предшествующего периода (if,-./) и инвестирования (її) в текущем году: Факторные модели имитируют экономические процессы, происходящие под влиянием, например, управляющих воздействий, каковыми в настоящее время являются проводимые государством меры по реструктуризации электроэнергетики. Ввиду отсутствия показателей влияния данных факторов на эффективность работы отрасли целесообразно аппроксимировать их воздействие полиномиальной зависимостью вида: где Xj управляющее воздействие или внешний фактор, Рэю(х) - модель экзогенных условий.
