Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Практические аспекты реформирования электроэнергетики 11
1.1. Зарубежный опыт реформирования электроэнергетики 11
1.2. Реформирование российской электроэнергетики 17
1.2.1. Предпосылки реформирования российской электроэнергетики 17
1.2.2. Основные направления реформирования российской электроэнергетики 18
1.2.3. Нормативно-правовое регулирование электроэнергетики 34
1.2.4. Органы государственного регулирования электроэнергетики 38
1.2.5. Основные итоги реформирования российской электроэнергетики 42
Глава II. Содержательная постановка задачи оптимизации и ее математическое моделирование 44
2.1. Специфика расчетов за электроэнергию на розничных рынках 44
2.2. Переменные и параметры 53
2.3. Критерий оптимальности. Вид целевой функции 61
2.4. Система ограничений 64
2.5. Общий вид задачи оптимизации 66
2.6. Область применения математической модели 71
Глава III. Метод и алгоритмы решения задачи оптимизации. компьютерная реализация метода 73
3.1. Метод и алгоритмы решения задачи оптимизации 73
3.1.1. Алгоритм решения задачи оптимизации для потребителей, рассчитывающихся по одноставочным тарифам 74
3.1.2. Алгоритм решения задачи оптимизации для потребителей, рассчитывающихся по двухставочным тарифам 82
3.2. Реализация алгоритмов решения задачи оптимизации 85
Глава IV. Вычислительный эксперимент 88
4.1. Постановка эксперимента 88
4.2. Анализ полученных результатов 96
4.2.1. Расчеты по одноставочным тарифам 96
4.2.2. Расчеты по двухставочным тарифам 110
4.2.3. Основные итоги вычислительного эксперимента 124
Заключение 126
Список литературы 128
Приложение 137
- Реформирование российской электроэнергетики
- Основные итоги реформирования российской электроэнергетики
- Критерий оптимальности. Вид целевой функции
- Алгоритм решения задачи оптимизации для потребителей, рассчитывающихся по двухставочным тарифам
Введение к работе
Актуальность исследования. Происходящие качественные изменения в отечественной электроэнергетике соответствуют общемировым тенденциям. В условиях реформирования отрасли некоторые задачи становятся все более актуальными. В связи с тем, что преобразования напрямую сказываются на потребителях электроэнергии, особое значение имеют те задачи, качество решения которых существенным образом влияет на финансово-экономические результаты деятельности потребителей. Одной из них является задача оптимизации энергопотребления, которая, как правило, предполагает разработку и принятие решений по энергосбережению, требующих определенных финансовых вложений. Тем не менее, важно отметить, что даже реализация малозатратных проектов, например, организационного характера, может дать ощутимый эффект. К их числу можно отнести проекты, обеспечивающие снижение издержек на энергоресурсы без снижения уровня энергопотребления.
В настоящее время реальная практика потребления электроэнергии существенным образом влияет на расходы по ее оплате. Исследования в области оптимизации энергопотребления велись и ранее [51, 65, 67, 78, 79, 84], однако единого подхода к решению задачи по снижению издержек на энергоресурсы без снижения энергопотребления, учитывающего изменения в отрасли последних лет, пока не выработано. В связи с этим постановка задачи оптимизации расходов на оплату электроэнергии и разработка эффективного метода ее решения представляются актуальными.
Степень научной разработанности проблемы. В настоящее время существует достаточно обширный список научных трудов по вопросам, связанным с изучением отдельных сторон исследуемой области [27, 31, 33, 35, 41, 42, 43, 53, 54, 63, 71, 77 и др.].
Электроэнергетика, будучи базовой отраслью подавляющего большинства экономических систем, всегда была объектом пристального внимания исследователей. Свидетельством этого являются работы следующих авторов: Б.Е. Ратнико-
/
ва, Л.Д. Гительмана, А.А. Макарова, Л.А. Мелентьева, А.С. Некрасова, Ю.В. Синяка, Н.И. Суслова, А.И. Татаркина, В.В. Хлебникова, А.В. Хританкова, В.И. Эдельмана, С. Стофта, С.Ханта, Г. Шаттлуорта и многих других.
Вопросы, связанные с оптимизацией энергозатрат, рассматривались Б.П. Борисовым, Г.Я. Вагиным, А.Б. Лоскутовым, В.В. Михайловым, Д. Реем, С.К. Сергеевым и другими.
Экономико-математическому моделированию отдельных аспектов деятельности предприятий посвящены работы таких авторов как К.А. Брагинский, В.Н. Бурков, Ю.В.Косачев, СМ. Гуриев, И.Е. Кричевский, Н.Н. Куницына, Д.А. Новикова, Д.А. Поспелов, И.Г. Поспелов, Т.К. Сиразетдинов, А.А. Шананин и другие.
Однако, несмотря на наличие значительного количества работ по отдельным разделам исследуемой предметной области, необходимо отметить недостаточную изученность поставленной проблемы в целом и на стыках отдельных задач. В условиях либерализации рынков электроэнергии это обусловлено, прежде всего, существенными изменениями, происходящими в отечественной электроэнергетике в последние годы, которые вынуждают потребителей электроэнергии оптимизировать свои расходы на ее оплату. В связи с этим возникла научная и практическая необходимость проведения настоящего диссертационного исследования.
Цели и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является создание оптимизационной модели расходов предприятия на оплату электроэнергии, разработка и реализация алгоритмов решения задачи оптимизации. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
На основе анализа существующих тенденций в отечественной электроэнергетике осуществить содержательную постановку задачи оптимизации расходов промышленного предприятия на оплату электроэнергии.
Разработать экономико-математическую модель расходов на оплату электроэнергии и на ее основе осуществить постановку соответствующей задачи оптимизации.
Разработать метод и алгоритмы решения задачи оптимизации расходов на
оплату электроэнергии.
Разработать инструментарий, реализующий метод и алгоритмы решения поставленной задачи и позволяющий проводить вычислительные эксперименты.
В ходе проведения вычислительного эксперимента показать адекватность модели, возможность ее практического применения и положительный эффект от оптимизации расходов на оплату электроэнергии без снижения уровня энергопотребления.
Объектом настоящего исследования являются принципы и механизмы ценообразования на розничных рынках электроэнергии и их учет в деятельности промышленного предприятия.
Предполагается, что предприятие является субъектом розничного рынка электроэнергии и имеет относительно гибкий технологический процесс, позволяющий с заданной периодичностью варьировать режим работы и уровень загрузки оборудования с целью снижения расходов на оплату электроэнергии.
Предметом исследования являются экономико-математические модели расходов промышленного предприятия на оплату электроэнергии, основанные на этих моделях метод и алгоритмы оптимизации таких расходов и компьютерная реализация разработанных алгоритмов.
Теоретической и методологической базой исследования являются работы ученых в области электроэнергетики, экономико-математического моделирования отдельных аспектов деятельности предприятий, теории оптимизационных задач, практического применения систем компьютерной алгебры. В процессе написания работы использовались нормативно-правовые акты федерального и регионального значения, публикации известных экспертов в сфере электроэнергетики.
Основными методами исследования являются методы системного анализа, теории оптимизационных задач, методы экономико-математического моделирования и приемы программирования в системах компьютерной алгебры.
Информационно-эмпирическая база исследования. Информационной базой для определения значений параметров модели послужила ежемесячная стати-
етика по гарантирующим поставщикам и энергоснабжающим организациям ОАО «АТС» за 2007-2008 годы. В частности, в ходе вычислительного эксперимента использовались данные о нерегулируемых ценах на электроэнергию (мощность) для потребителей ОАО «Пермэнергосбыт».
Диссертационная работа выполнена в рамках паспорта научных специальностей ВАК 08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики, п. 1.2. «Теория и методология экономико-математического моделирования, исследование его возможностей и диапазонов применения: теоретические и методологические вопросы отображения социально-экономических процессов и систем в виде математических, информационных и компьютерных моделей», п. 1.4. «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», п. 2.1. «Развитие теории, методологии и практики компьютерного эксперимента в социально-экономических исследованиях и задачах управления», п. 2.3. «Разработка систем поддержки принятия решений для рационализации организационных структур и оптимизации управления экономикой на всех уровнях».
Наиболее существенными результатами, имеющими научную новизну и разработанными лично автором, являются:
Исследованы и обоснованы основные принципы и механизмы ценообразования на розничных рынках электроэнергии, существенные с точки зрения экономико-математического моделирования расходов на оплату электроэнергии.
Создана экономико-математическая модель расходов промышленного предприятия на оплату электроэнергии, учитывающая ключевые изменения, произошедшие в период реформирования отечественной электроэнергетики (формирование новой инфраструктуры отрасли, либерализацию рынков и т.д.).
Разработаны метод и алгоритмы решения задачи оптимизации расходов на оплату электроэнергии, подразумевающие ее редукцию к серии задач линейного
программирования.
Создан инструментарий, реализующий разработанные метод и алгоритмы решения задачи оптимизации расходов на оплату электроэнергии с помощью систем компьютерной алгебры.
В ходе вычислительного эксперимента показана адекватность разработанной модели, возможность ее практического применения и положительный эффект от оптимизации расходов на оплату электроэнергии без снижения уровня энергопотребления.
Теоретическая и практическая значимость исследования. Теоретическая значимость исследования состоит в создании теоретической и методологической основы для математического моделирования процессов, связанных с расчетами за электроэнергию. Кроме того, предложенные алгоритмы решения задачи оптимизации достаточно универсальны и могут использоваться для решения оптимизационных задач этого же класса.
Практическая значимость настоящего исследования состоит в возможности использования его результатов для оптимизации расходов промышленных предприятий на оплату электроэнергии. В частности, модель может применяться потребителями электроэнергии при заключении и исполнении договоров энергоснабжения, а также позволяет определять оптимальные с точки зрения минимизации расходов на оплату электроэнергии часы для пиковых нагрузок, режим работы, уровень загрузки оборудования и т.д. Таким образом, в части компьютерной реализации инструмента исследования разработанная модель имеет прикладной характер. Кроме этого, результаты исследования могут быть использованы при обосновании инвестиционных проектов по строительству производственных мощностей.
Апробация работы. Основные идеи и результаты исследования докладывались и обсуждались на Региональной научно-практической конференции молодых ученых «Экономика и управление: актуальные проблемы и поиск путей решения» (Пермь, 2004 г.), на IV Международной научно-практической конференции «Современный финансовый рынок РФ» (Пермь, 2006 г.), на Международной конфе-
ренции «Колмогоровские чтения. Общие проблемы управления и их приложения. Проблемы преподавания математики» (Тамбов, 2007 г.), на научных семинарах Международной лаборатории конструктивных методов исследования динамических моделей под руководством профессора В.П. Максимова (Пермь, 2005-2008 г.).
Результаты исследования апробированы на данных ОАО «Очерский машиностроительный завод». В дальнейшем предложенные в исследовании подходы по оптимизации расходов на оплату электроэнергии планируется использовать при составлении производственных планов, что подтверждается актом о внедрении. Кроме этого, результаты исследования одобрены гарантирующим поставщиком электроэнергии на территории Пермского края (ОАО «Пермэнергосбыт») и в дальнейшем будут использоваться в качестве основы для оказания услуг по оптимизации расходов промышленных предприятий на оплату электроэнергии.
Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в 8 работах [40, 44-50]. Три работы [44, 47, 48] опубликованы в изданиях, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений. Основное содержание работы без учета приложений изложено на 136 страницах. В работе содержатся 15 таблиц и 91 рисунок. Список использованной литературы включает 85 источников.
Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, приводится цель и задачи исследования, формулируется научная новизна, характеризуются используемые методы, кратко описывается содержание работы, отмечается ее практическая и теоретическая значимость.
В первой главе приводится обзор практических аспектов реформирования электроэнергетики. В частности, рассматриваются общие предпосылки, пути и цели реформирования зарубежных энергосистем, дается обзор основных моделей структурирования электроэнергетики. Существенная часть главы посвящена реформированию отечественной энергосистемы.
Во второй главе осуществляется постановка задачи оптимизации расходов
на оплату электроэнергии, приводится обзор основных предпосылок ее возникновения, рассматриваются используемые на практике варианты расчетов за электроэнергию.
В третьей главе предлагаются метод и алгоритмы решения задачи оптимизации. При этом отдельно рассматриваются случаи осуществления расчетов по одноставочным и двухставочным тарифам. Кроме этого в главе описывается реализация алгоритма решения в системе компьютерной алгебры.
В четвертой главе осуществляется постановка вычислительного эксперимента и анализ полученных результатов. В ходе вычислительного эксперимента используются исходные данные и числовые значения параметров, близкие к реальным и охватывающие конкретные условия, в которых работают предприятия Пермского края.
В заключении приводятся основные выводы и результаты диссертационного исследования.
В приложениях приводится листинг программ, реализующих разработанный метод решения задачи оптимизации расходов на оплату электроэнергии.
Реформирование российской электроэнергетики
К началу 80-х годов XX века Советский Союз по энерговооруженности был равносилен всей остальной Европе и уступал только США [64]. Однако, позже на фоне общего спада экономики, электроэнергетика фактически стала донором для других отраслей промышленности, обеспечивая поддержку реального сектора экономики и значительно смягчив экономический кризис переходного периода.
В 1992 году было создано РАО «ЕЭС России». Холдинг объединил генерирующие станции, магистральные линии электропередачи, систему диспетчерского управления, региональные энергетические компании. К тому времени на фоне сокращения собственных средств энергокомпаний, резко уменьшился объем инвестиций, не хватало средств на поддержание и модернизацию оборудования. Износ основных производственных фондов стал приближаться к значениям, при которых ремонт оборудования обходится дороже его замены. В силу этих и других причин удельная энергоемкость экономики России (расход энергии на единицу ВВП) в 2-3 раза превысила соответствующий показатель развитых стран [64]. К 2000 году к проблеме износа оборудования добавился еще один фактор - устойчивый рост потребления электроэнергии. Стало очевидным, что для удовлетворения потребности в электроэнергии требуются масштабные инвестиции в отрасль, которые государство обеспечить не могло.
Все это определило неизбежность разработки и внедрения рыночных механизмов функционирования отечественной электроэнергетики. При этом основными задачами являлись, прежде всего, полная реструктуризация и либерализация энергетической отрасли, привлечение масштабных частных инвестиций.
Основные направления реформирования российской электроэнергетики были определены в Постановлении Правительства РФ от 11.07.2001 г. № 526 «О реформировании электроэнергетики Российской Федерации» (далее по тексту Постановление «О реформировании электроэнергетики») [17] и раскрыты в иных нормативно-правовых документах, разработанных в более поздние периоды [11, 13-15, 18-19 и др.]. В соответствии с ними в основе реформирования отечественной электроэнергетики лежали следующие принципы: - отнесение передачи, распределения электрической энергии и диспетчеризации к исключительным видам деятельности, осуществление которых возможно только на основании специальных разрешений (лицензий); - демонополизация и развитие конкуренции в сфере производства, сбыта и оказания услуг (ремонт, наладка, проектирование и т.д.); - обеспечение всем производителям и потребителям электроэнергии равного доступа к инфраструктуре рынка; - единство стандартов безопасности, технических норм и правил, действующих в электроэнергетической отрасли; - обеспечение финансовой прозрачности рынков электроэнергии и деятельности организаций регулируемых секторов электроэнергетики; - обеспечение прав инвесторов, кредиторов и акционеров при проведении структурных преобразований.
Позже с учетом изменений в нормативно-правовой базе цели и задачи реформы были конкретизированы в «Концепции стратегии ОАО РАО «ЕЭС России на 2003-2008г.г.» «5 + 5» (далее по тексту - Концепция стратегии) [39]. В течение первых 5 лет - с 1998 по 2002 год - разрабатывалась суть будущих преобразований и методы их проведения, совершались первые шаги по созданию элементов будущего конкурентного рынка. Далее, в течение следующих 5 лет - осуществлялись масштабные преобразования, связанные с полным изменением кон Требование об обособлении основных видов деятельности существующих АО-энерго1 закреплено Постановлением «О реформировании электроэнергетики». В соответствии с этим постановлением был одобрен «базовый» вариант реформирования АО-энерго. «Базовый» вариант предусматривал реорганизацию АО-энерго в форме выделения новых обществ по видам деятельности - производства, передачи и сбыта электроэнергии (рис. 6) - с пропорциональным разделением акций создаваемых компаний среди акционеров реорганизуемых АО-энерго. Кроме этого, был утвержден также ряд проектов реформирования АО-энерго в индивидуальном порядке по схемам, отличным от «базового» варианта [57]. Под АО-энерго понимаются вертикально-интегрированные электроэнергетические компании, например. ОАО «Пермэнерго», ОАО «Свердловэнсрго» и т.д.
Реорганизация АО-энерго в форме выделения компаний по видам деятельности была завершена в 2007 году. Вторым этапом реформирования стало межрегиональное укрупнение монопрофильных компаний.
В ходе реализации этапа по реструктуризации вертикально-интегрированных компаний была решена одна из основополагающих задач реформы, а именно, созданы предпосылки для конкуренции в сфере производства и сбыта электроэнергии.
В процессе реорганизации ОАО РАО «ЕЭС России» на базе генерирующих компаний были сформированы два класса укрупненных компаний: оптовые и территориальные генерирующие компании (рис. 7).
Первый класс - оптовые генерирующие компании (далее по тексту - ОГК) или генерирующие компании оптового рынка электроэнергии2. Всего было сформировано семь ОГК, в том числе шесть тепловых и ГидроОГК. Базой для формирования тепловых ОГК послужила ГРЭС-генерация и частично станции, выде 2 Под оптовым рынком электроэнергии и мощности будем понимать с еру обращения особых товаров -электрической энергии и мощности в рамках Единой энергетической системы России в границах единого экономического пространства РФ с участием крупных производителей и крупных покупателей электроэнергии и мощности, а также иных лиц. получивших статус субъекта оптового рынка и действующих на основе правил оптового рынка. Критерии отнесения производителей и покупателей электрической энергии к категории крупных производителей и крупных покупателей устанавливаются Прішительством РФ [4].
Основные итоги реформирования российской электроэнергетики
Главной целью реформы, по мнению ее идеологов, было привлечение частного капитала в отрасль. Уже сейчас можно сказать, что инвесторы позитивно оценили преобразования. Эксперты [29] отмечают значительный приток денежных средств в отрасль за последние годы. Достижение поставленной цели было бы невозможно без решения ряда основополагающих задач, среди которых необходимо выделить следующие: разделение энергокомпаний по видам деятельности: к монопольным были отнесены диспетчеризация, передача и распределение электроэнергии, к конкурентным - производство и сбыт электроэнергии; создание новых субъектов отрасли со значительной капитализацией на базе выделенных монопрофильных компаний; создание новой инфраструктуры рынков электроэнергии; введение конкурентных оптового и розничного рынков электроэнергии; создание новой нормативно-правовой базы, необходимой для функционирования отрасли в новых условиях; разработка новой специализированной системы регулирования отрасли. Тем не менее, наряду с позитивными изменениями в отрасли существуют и проблемы, объективно возникающие после реформирования отрасли. В частности, инвесторами обсуждается возможность отказа Правительства РФ от полной либерализации рынка электроэнергии к 2011 году, который может негативно сказаться на инвестиционном климате в отрасли. Кроме того, высказываются опасения, связанные с приходом в отрасль ОАО «Газпром», которое в перспективе могло бы занять монопольное положение. К числу обсуждаемых проблем также можно отнести риск потери управляемости отрасли в связи с завершением работы ОАО РАО «ЕЭС России» и неисполнение инвестиционных программ. Поэтому, несмотря на происходящую в настоящее время либерализацию российской электроэнергетики, ключевая роль по регулированию и контролю отрасли продолжает принадлежать государству. В этом свете особую актуальность принимают слова одного из идеологов реформы А.Б. Чубайса: «Следующая задача - выстроить систему правления постреформенной энергетикой, не теряя тех фундаментальных преимуществ, которые мы уже получили».
В настоящей главе осуществляется постановка задачи оптимизации расходов на оплату электроэнергии. Параграф 2.1. посвящен обзору используемых на практике вариантов расчета за электроэнергию. На основании проведенного анализа предметной области в параграфах 2.2.-2.4. вводятся необходимые для постановки задачи переменные и параметры, целевые функции, система ограничений. Общий вид задачи оптимизации приводится в параграфе 2.5. В параграфе 2.6. описывается область применения разработанной модели.
Оптимизация расходов на оплату электроэнергии подразумевает под собой выбор оптимальных тарифа, способа учета электроэнергии, режима работы и профиля нагрузки предприятия. Под профилем нагрузки потребителя электроэнергии будем понимать распределение по часам суток его объемов потребления электрической энергии. Приведем в качестве примера возможные варианты профиля нагрузки различных предприятий, представленные на рис. 11-13, где по горизонтали указано время суток в часах, по вертикали - объем потребляемой электроэнергии в кВтч (по данным ОАО «Пермэнергосбыт»).
В настоящее время указанные факторы существенным образом влияет на величину расходов предприятия на оплату электроэнергии. Рассмотрим данный вопрос подробнее.
Как было сказано ранее, на розничных рынках электроэнергии действует механизм, обеспечивающий трансляцию цен оптового рынка в цены на электроэнергию и мощность для розничных потребителей. Часть объемов поставляется по регулируемой цене (тарифу), а часть - по цене, отражающей стоимость электрической энергии и мощности на конкурентном оптовом рынке в рамках предельного уровня нерегулируемых цен.
Критерий оптимальности. Вид целевой функции
В качестве критерия оптимальности рассматривается критерий расходов на оплату электроэнергии, решается задача минимизации этого показателя. Оптимизация расходов на оплату электроэнергии предполагает проведение комплекса мероприятий, целью которых является нахождение баланса между «выравниванием» профиля нагрузки и смещением пиков потребления на часы с наименьшей ценой на электроэнергию. Очевидно, что смещение пиков нагрузок имеет смысл при наличии приборов учета, имеющих возможность фиксировать профиль нагрузки. Кроме этого, тарифное меню предполагает возможность выбора оптимального для потребителя тарифа.
В связи с этим перед потребителем встает задача по выбору такого тарифа и способа учета электроэнергии, при которых эффект от оптимизации расходов на ее оплату максимален. Для этого необходимо проанализировать все возможные варианты режимов работы предприятия и способов расчета за электроэнергию. Будем исходить из того, что предприятие производит расчеты за весь объем электроэнергии по одному уровню напряжения. Введем целевые функции, описывающие расходы на оплату электроэнергии, для некоторых вариантов тарифов и способов учета электроэнергии. В случае одноставочного тарифа, дифференцированного по ЧЧИ, при интегральном учете целевая функция Fx имеет вид: В случае одноставочного тарифа, дифференцированного по ЧЧИ, при интервальном учете целевая функция F, имеет вид: В случае одноставочного тарифа, дифференцированного по ЧЧИ и зонам суток, при учете по зонам суток целевая функция F3 имеет вид: 5 случае двухставочного тарифа при интегральном учете целевая функция целевая функция F4 имеет вид: В случае двухставочного тарифа при интервальном учете целевая функция F5 имеет вид: В случае двухставочного тарифа, дифференцированного по зонам суток, при учете по зонам суток целевая функция F6 имеет вид: Представленный перечень вариантов целевой функции не является полным. Так, при наличии и правильной настройке соответствующей системы учета возможно осуществление расчетов на основе тарифов, дифференцированных по зонам суток, и почасовых нерегулируемых цен.
Существуют и иные варианты рас В некоторых регионах РФ (например, в Башкирии и Удмуртии) используются одноставочные тарифы, дифференцированные по зонам суток. Дифференциация может осуществляться по двум, трем зонам суток, а также наряду с дифференциацией по ЧЧИ. четов, не приведенные в перечне. Тем не менее, с нашей точки зрения, перечень охватывает все наиболее часто используемые на практике варианты. Кроме этого, необходимо отметить, что при решении практической задачи выбираются и анализируются те варианты расчетов за электроэнергию, которые соответствуют тарифному меню региона, в котором находится конкретное предприятие. Оптимальный профиль нагрузки предприятия должен удовлетворять ряду ограничений, обусловленных спецификой процесса энергоснабжения. Процесс энергоснабжения предполагает наличие как минимум трех групп ограничений: - ограничения, обусловленные положениями договора энергоснабжения; - ограничения, обусловленные особенностями технологического процесса и состава производственного оборудования; - ограничения, вызванные запланированными ремонтными работами производственного оборудования, режимом работы или иными организационными моментами. При заключении договоров энергоснабжения потребители вынуждены планировать объемы потребления электроэнергии с помесячной разбивкой на достаточно отдаленную перспективу (на год). Учитывая сложность данной задачи, в существующем законодательстве [11] был предусмотрен механизм корректировки договорных объемов потребления. Ограничения, обусловленные положениями договора энергоснабжения, позволяют учесть необходимость потребления электроэнергии в размере запланированных договорных объемов и записываются следующим образом:
Под ограничениями, обусловленными особенностями технологического процесса и составом производственного оборудования, в настоящей работе понимаются следующие: - ограничения на скорость набора (снижения) потребляемой мощности; - ограничения на допустимые значения потребляемой мощности. Ограничения на скорость набора (снижения) потребляемой мощности запи сываются следующим образом
Алгоритм решения задачи оптимизации для потребителей, рассчитывающихся по двухставочным тарифам
В ходе вычислительного эксперимента продемонстрировано, что существенное влияние на величину расходов на оплату электроэнергии оказывают выбранный тариф, система учета электроэнергии, режим работы и профиль нагрузки предприятия. Учитывая существующую тенденцию по либерализации рынков электроэнергии, молшо сделать вывод о том, что роль этих факторов молсет только увеличиваться. Для используемых модельных данных при наличии возможности ежемесячного изменения режима работы предприятия оптимальным является осуществление расчетов по одноставочным тарифам. При неизменном релсиме в течение года или его елсеквартальном изменении более предпочтительным является осуществление расчетов по двухставочным тарифам. Кроме этого, результаты наглядно показывали возможные преимущества использования интервальных приборов учета, требующих более точного и качественного планирования потребления электроэнергии. Для используемых модельных данных, близких к реальным, оптимальным является осуществление расчетов по одноставочным тарифам при интервальном учете потребляемой электроэнергии и наличии возможности ежемесячного изменения релсима работы.
Снижение расходов в таком случае молсет достигать 24% по сравнению с довольно распространенным случаем осуществления расчетов по одноставочным тарифам при интегральном учете и неизменном в течение года режиме работы. Существенный эффект от оптимизации расходов на оплату электроэнергии может быть достигнут в случае с предприятиями, имеющими возмолсность оперативно корректировать релсим работы. К их числу можно отнести, например, производителей строительных материалов, предприятия машиностроительного ком плекса, газоперекачивающие станции. Найденные решения могут служить основой для планирования режима работы предприятия. В случае корректировки договорных объемов потребления задачи (1 (9); (10),(2)-(9), (11)-(17) и 18,(13)-(17) могут быть решены повторно. Таким образом, полученные в ходе вычислительного эксперимента результаты свидетельствуют об адекватности модели, возможности ее практического применения и положительном эффекте от оптимизации расходов на оплату электроэнергии без снижения уровня энергопотребления.
Основные выводы и результаты исследования состоят в следующем: 1. В условиях реформирования электроэнергетики перед ее участниками возникают новые или приобретают большую актуальность существовавшие до этого задачи. Одной из таких задач является задача оптимизации расходов на оплату электроэнергии. 2. Результатом исследования данной проблемы стала содержательная детальная постановка задачи оптимизации расходов на оплату электроэнергии, пригодная для математического моделирования. 3. Создание теоретической и методологической базы для моделирования процессов, связанных с расчетами за электроэнергию, послужило основой для разработки экономико-математической модели расходов промышленного предприятия на оплату электроэнергии и постановки соответствующей задачи оптимизации. 4. Использование методов линейной оптимизации при решении поставленной задачи стало возможным благодаря применению разработанных метода и алгоритмов ее решения. 5. Разработанные метод и алгоритмы решения реализованы в системе компьютерной алгебры MAPLE с использованием встроенного пакета решения задач линейной оптимизации. 6.
Проведен вычислительный эксперимент на модельных данных, близких к реальным и охватывающих конкретные условия, в которых работают предприятия Пермского края. Результаты эксперимента наглядно продемонстрировали адекватность модели, возможность ее практического применения, положительный эффект от оптимизации расходов на оплату электроэнергии и реализуемость предложенного метода решения задачи оптимизации. Анализ результатов эксперимента показал, что для используемых модельных данных снижение расходов на оплату электроэнергии может достигать 24%. 7.
В ходе вычислительного эксперимента показано, что основными фактора ми, определяющими среднюю стоимость 1 кВт ч, на которые может влиять потребитель, являются выбранный тариф, система учета электроэнергии, режим работы и профиль нагрузки предприятия. 8. Результаты вычислительного эксперимента показали, что существенный эффект от оптимизации расходов на оплату электроэнергии может быть достигнут на предприятиях, имеющих возможность оперативно корректировать режим работы. К их числу можно отнести, например, производителей строительных материалов, предприятия машиностроительного комплекса, газоперекачивающие станции.
