Введение к работе
Актуальность работы. В связи с тенденцией роста добычи и потребления угля, а также рядом международных инициатив в области повышения энергоэффективности возрастающую значимость приобретает рациональное распределение продукции угледобывающих и углеперерабатывающих предприятий между потребителями с учетом рисков и конъюнктуры рынка Интерес представляет повышение эффективности проектов совместного осуществления (ПСО) в соответствии с Киотским протоколом, в рамках которого предполагается торговля квотами приобретение инвестором единиц сокращенных выбросов (ЕСВ) парниковых газов, с последующей регистрацией в стране покупателя и в России Формируемый по таким проектам ЕСВ могут продаваться на международных углеродных биржах с заключением фьючерсных контрактов
Оценивание риска проекта сопряжено с задачей формирования системы рейтингов инвесторов, а также прогнозированием цен на углеродные единицы Распределение долей продаж ЕСВ между потенциальными инвесторами можно рассматривать как оптимизационную задачу линейного программирования построения портфеля в модели ценообразования активов капитала, где в качестве ограничений целевой функции используется прибыль угледобывающего предприятия не ниже заданного уровня Ожидаемую прибыль целесообразно определить через будущее значение цен сокращенных выбросов на основе исследования тенденций углеродного рынка, которые проявляются в наборе стохастических процессов (динамики котировок биржевых индексов в топливно-энергетическом комплексе) Прогнозирование изменения цен ЕСВ на рынке торговли квотами в рамках Киотского протокола, основанное на экстраполяции общего тренда временного ряда и наложении шумов, не эффективно при внешних воздействиях, не проявлявшихся ранее При этом существующие подходы, объединяющие методы прогнозирования и управления (форсайтинг), а также оптимизации инвестиционных портфелей, не достаточно развиты для решения подобных задач В этой связи оптимизационное моделирование инвестиционной политики с учетом рисков инновационных проектов угледобывающих предприятий на основе форсайтинга конъюнктуры углеродного рынка является актуальной научной задачей
Работа выполнена в соответствии с проектом ПРООН/ГЭФ "Российская Федерация устранение барьеров изменения и утилизации шахтного метана" RUS/03/G31 и договором № 06001/05 "Составление углеродной документации в рамках оптимизации системы дегазации ОАО "Воркутауголь" и утилизации каптированного метана", выполненного по заданию ЗАО "Северсталь-Ресурс" концерном АНО "Углеметан"/Институт угля и углехимии СО PAH/Wardell Armstrong (Великобритания)ЛТ Power (Великобритания)
Целью работы является разработка подхода к оптимизации рисков при принятии решений о выборе инвестора для ПСО на основе прогностических моделей цен ЕСВ, базирующихся на диагностике видов состояния рынка
Идея работы состоит том, что изменение цен углеродных единиц прогнозируется в характерных для рынка ситуациях на основе обнаружения тенденций изменения набора биржевых индексов по особенностям их фазовых траекторий
Задачи исследования:
разработать и исследовать оптимизационную модель формирования портфеля ПСО для угледобывающего предприятия при распределении долей продаж углеродных единиц,
разработать способ анализа структуры временных рядов произвольного типа в пространстве состояний, отличающийся возможностью связи в форме фазовых траекторий многомерных выборочных реализаций случайных процессов различной размерности для обоснования корректности гипотез о связи цен ЕСВ и стохастических процессов изменения биржевых индексов,
создать способ анализа набора временных рядов различного типа и размерности, включающий прием практического повышения достоверности моделей связи для увеличения вероятности обнаружения особенностей состояния углеродного рынка,
разработать правила форсайтинга котировок цен на углеродном рынке по поведению биржевых индексов, определенных в качестве диагностических (мажорирующих) признаков состояния рынка
Методы исследования. В работе использовались метод множителей Лагранжа для решения оптимизационной задачи минимизации дисперсии инвестиционного портфеля, численные методы линейной алгебры для нахождения рисковой характеристики потенциальных партнеров, метод энтропийного анализа состояния уникальных объектов, позволяющий получить заключения о видах состояния рынка, корреляционный анализ при разработке линейного фильтра передаточных функций, описывающих изменения цен углеродных единиц
Научные положения, выносимые на защиту
оптимизационная модель распределения долей продаж единиц сокращенных выбросов для угледобывающего предприятия позволяет минимизировать риски при выборе инвестора по ПСО,
аналоги фазовых траекторий биржевых индексов, построенные на энтропийных моделях, за счет упорядоченности во времени приобретают избыточную (по отношению к фазовым портретам и диаграммам) информацию и становятся строгими характеристиками связи произвольного числа и вида временных рядов, адекватными задаче анализа состояния и прогноза структуры случайных процессов,
инвертированные модели набора временных рядов обеспечивают выделение диагностических признаков этапов функционирования рынка, приемы обобщения и комбинирования временных рядов позволяют достоверно выявить особые виды его состояния, фазовые траектории
кумулятивных процессов определяют скрытые неустойчивости, на которых основывается прогнозирование,
- использование моделей передаточных функций в зоне устойчивости
группы временных рядов, обладающих схожим набором признаков,
позволяет экстраполировать значения цен единиц сокращенных выбросов,
запаздывающих от биржевых индексов
Обоснованность и достоверность научных положений и результатов
1) подтверждается
близостью результатов имитационного моделирования и экспертных оценок в области анализа рисковых характеристик участий в ПСО,
удовлетворительной сходимостью результатов форсайтинга и фактических цен углеродных единиц (значение коэффициента корреляции при использовании передаточных функций составляет 0,85),
разносторонним тестированием способа построения фазовых траекторий временных рядов с вариацией длин реализации,
2) обеспечена
многовариантным использованием энтропийного метода для построения фазовых траекторий временных рядов,
верификацией цен ЕСВ при помощи приема «скользящих» сумм и использования комбинаций котировок биржевых индексов IBEX-New и NNC
Адекватность моделей фазовых траекторий однозначно доказывается связью положения характерных изображающих точек состояний цен углеродных единиц и котировок биржевых индексов с асимптотами границ, определенными до извлечения выборок
Научная новизна работы заключается
во введении рисковой характеристики в формирование инвестиционного портфеля для решения оптимизационной задачи распределения портфеля продаж ЕСВ угледобывающего предприятия между потенциальными инвесторами,
в развитии энтропийного подхода к совокупности котировок биржевых индексов, те переходе к упорядоченным фазовым траекториям, выбор рациональных форм которых базируется на выделении диагностических признаков (мажорирующих индексов) из всего набора инвертированных временных рядов,
в выявлении набора признаков этапов и закономерностей формирования совокупности временных рядов биржевых индексов IBEX-New, Nasd National Composite, DAX, FTSE 100, CAC 40, Ml В 30, 1GBM, SMI, BEL 20,
в разработке линейного фильтра в форме передаточной функции, адекватно описывающего поведение цен единиц сокращенных выбросов
Личный вклад автора состоит
- в разработке алгоритма распределения долей продаж ЕСВ между
потенциальными инвесторами относительно рисков реализации ПСО,
в разработке математической модели и ее компьютерной реализации для расчетов рисковых характеристик, ситуационного прогноза и построения вариантов фазовых траекторий,
в разработке способа анализа случайных процессов и выявлении индексов, играющих роль диагностических признаков состояния или изменения состояния рынка,
в обосновании наиболее информативных вариантов фазовых траекторий для набора биржевых индексов, а также ориентированных на прогнозирование цен ЕСВ,
в проведении тестирования способа построения фазовых траекторий и исследовании случайных процессов рынка сокращенных выбросов парниковых газов с учетом котировок биржевых индексов,
в разработке модели временного ряда цен углеродных единиц для прогнозирования в реальном масштабе времени
Практическая ценность.
Результаты, полученные в диссертационной работе, в последствии могут быть использованы для
оценки риска заключения контракта между угледобывающими предприятиями и потенциальными инвесторами ПСО,
прогнозирования временных рядов в условиях нестационарного поведения рассматриваемого показателя,
обнаружения характерных состояний (волатильность, чувствительность и ликвидность) углеродного рынка
Реализация работы.
Результаты исследований и разработанный алгоритм использовались для форсайтинга цен и при оценке устойчивости участников углеродного рынка для проекта ПРООН/ГЭФ "Российская Федерация устранение барьеров изменения и утилизации шахтного метана" и при рассмотрении инвестиционных предложений в рамках подготовки проекта совместного осуществления ЗАО «Северсталь-Ресурс» для угольных шахт ОАО "Воркутауголь"
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международном симпозиуме «3-rd International Conferene Methane & Nitrous Oxide Mitigation» (Китай, 2003), на международной научно-практической конференции «7th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies» (Канада, 2004), на 32 апрельской конференции студентов и молодых ученых КемГУ (Кемерово, 2005), на научной сессии молодых ученых и аспирантов ИУУ СО РАН, посвященной дню науки (Кемерово, 2006), на научных семинарах ИУУ СО РАН (Кемерово, 2005-08)
Публикации. Результаты, отражающие основные положение диссертации, опубликованы в 6 печатных работах
Структура и объем работы. Работа состоит из 4 глав на 125 страницах и содержит 35 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 80 наименований и приложения
