Методы оценки экономической эффективности МГЭС в условиях неопределенности тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Методы оценки экономической эффективности МГЭС в условиях неопределенности"

Нижегородский Государственный Технический Университет

На правах рукописи

П /

1 ПЛЕХАНОВА Анна Феликсовна Ак>1 / ч

\ ^у V и и

метош сценки экономической эффективности мгэс в условиях неопределенности

Специалъность^ОЗ). 00.05 - Экономика и управление народным

/ хозяйством С промышленность)

^ Автореферат :

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Н. Новгород 1995

Работа выполнена на кафедре "Экономики и предпринимательства" Нижегородского Государственного Технического Университета

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Ф. Ф. Юрлов; доктор экономических наук, профессор, член-корр.РАН Удалов Ф. Е.

Официальные оппоненты:

доктор экономических наук, профессор Трифонов Ю.В. кандидат экономических наук Большаков М. Г. ([ <¿/44 *

Ведущая организация - Российский научно-исследовательский институт ресурсосбережения С Нижегородское отделение).

Защита состоится "12"_дека5ря_1995 г. в

14-00, на заседании спациализированного совета К 063.85.11 при Нижегородском Техническом Университете по адресу: г.Н.Новгород, ул. Минина, 24, ауд.1258

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского Государственного Технического Университета.

Автореферат разослан "_"_ 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат экономических наук —. Е.А.Зайцева

I. ОБ!Ш ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы исследования. В настоящее время практически все страны, включая Россию ереживают топливно-энергетический кризис. Особенно тяжелые оследствия этого кризиса испытывают крупные регионы, в кото-ых сосредоточены мощные энергетические производства. Это в элной мере относится к Нижегородской области, э которой леФи-•лт энергии составил з 1994 году около 50% от общего потреблена. В условиях значительной политической и экономической нес-абильности. разобщенности различных регионов, нарушенных хозяйственных связях возникает насущная необходимость поиска ис-зчкиксв знергии, отвечаюдих следующим требованиям: обеспече-региона собственными знергосесурсами, экологическая чисто-з источников энергии, приближение указанных источников к. пот-гбителю.

Одним из путей решения данной проблемы является развитие ¡традиционных и местных источников энергии, и, в частности, той гидроэнергетики. Проблемам строительства и экономической юнки объектов малой гидроэнергетики посвящены научные иссле-»вания российских и зарубежных ученых. Анализ энергетических и :ономических вопросов построения и оценки МГЭС нашел отраже-ie в работах Балацкого О.Ф., Воскресенского К.П. .Гвоздева С..Золлнера Д. Р., Миронова Б. М., Юрлова Ф. £>., Бойл Д. и др. ¡нако, большая часть проблем оценки эффективности малых ГЭС не лучила достаточной научной проработки.

Необходимость разработки экономических подходов при выборе тимальных вариантов строительства МГЭС обусловлена и тем, что 70-х гг. было прекращено строительство МГЭС и заброшены уже шествующие. Соответственно, были утеряны и методы лроектиро-

вания и строительства малых ГЭС, а теория оптимизации указанных систем в условиях централизованной экономики не применялась и не развивалась. В настоящее время требуется разработка новых подходов к выбору наиболее экономичных вариантов построения малых ГЭС с учетом рыночных отношений.

Кроме того, большая подверженность функционирования ИГЗС часто изменяющимся природным и рыночным условиям ведет к тому, что точные расчеты при проектировании объектов малой гидроэнергетики затруднены или практически невозможны. Это определяет необходимость разработки методов оптимизации МГЗС с учетом фактора риска. Необходимость решения данных проблем определила выбор теш диссертационной работы. Цель и основные направления исследования. Целью исследования является разработка принципов и методов оценки эффективности МГЗС и выбор наиболее экономичных решений на начальных этапах их проектирования. Поставленная цель определила необходимость решен иг следующих задач: -анализ отечественного и зарубежного опыта построения объектов малой гидроэнергетики:

-формулировка принципов Формирования критериев эффективности для выбора наиболее экономичного варианта построения МГЗС: -разработка методов выбора наиболее предпочтительных МГЭС с учетом энергетических и экономических показателей: -разработка алгоритма выбора экономически оптимального уровня установленной мощности малой ГЭС:

-определение подходов к выбору предпочтительных решений при наличии противоречивых показателей на основе теории многокритериальной оптимизации с учетом специфики объектов малой гидроэнергетики;

-определение подхода и разработка метода оптимизации установленной мощности МГЭС с учетом Фактора неопределенности:

-применение результатов исследований, полученных в диссертации при проектировании малых ГЭС. оценке их эффективности и выборе оптимальных решений.

Научная новизна.

Основные результаты работы, определяющее ее научную новизну, заключаются в следующем:

-сформулированы принципы, на которых должны базироваться подходы к выбору наиболее экономичных МГЗС',

-предложены методы оценки эффективности выбора предпочтительных решений при проектировании об-ьектов малой гидроэнергетики, базирующиеся на современных теориях многокритериальной оптимизации и теории игр:

-разработана методика выбора оптимальных решений при комплексном анализе эффективности МГЗС с учетом энергетических и экономических показателей С установленной мощности, количества вырабатываемой электроэнергии, эффективного времени работы оборудования , капитальных вложений, себестоимости электроэнергии, срока окупаемости капитальных вложений и др.): -разработана методика определения экономически оптимального уровня установленной мощности МГЗС:

-сформулированы и обоснованы критерии оптимизации анализируемых систем при наличии неконтролируемых факторов. Практическая

значимость работы и реализация результатов исследования.

Практическая значимость работы заключается в том, что ее результаты могут бьггь использованы при Формировании Концепций и Программ развития малой гидроэнергетики на федеральном и региональном уровнях, а также при проектировании и строительстве объектов малой гидроэнергетики. Это позволяет обеспечить экономическую целесообразность принимаемых решений в малой гидроэнергетике. Многие положения диссертации нашли применение при

разработке "Концепции топливно-энергетической политики Нижегородской области" и "Программы развития малой гидроэнергетики Нижегородской области".

Разработанные методы и методики оценки экономической эффективности объектов малой гидроэнергетики использованы при выборе предпочтительных решений при выполнении различных этапов восстановления Ичалковской МГЗС: -технико-экономического обоснования: -рабочего проектирования:

-строительства гидроузла. С помощью указанных методов и методик осуществлялся выбор наиболее экономичных решений при технико-экономическом обосновании вновь проектируемых Анненковской и Сурадеевской МГЗС Нижегородской области.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались на конференциях и семинарах, проводимых Нижегородским Государственным Университетом С НПО и Нижегородским Государственным Техническим Университетом С НГТУ), а также опубликованы в трудах Н ТУ. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на заседаниях кафедры "Экономики и предпринимательства" НГТУ и "Экономики и организации машиностроения" НГТУ.

Структура и объем работа.

Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 13 рисунков, состоит из предисловия, введения, 4 глав, заключения, списка литературы.

II. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении определена актуальность темы исследования, показано состояние ее разработки на сегодняшний день. Установлены научная новизна и практическая значимость работы.

Первая глава посвящена исследованию зарубежного и отечественного опыта создания малой гидроэнергетики. Дается анализ причин и характерных особенностей развития малой гидроэнергетики в странах Европы и Азии. Определены направления, которые целесообразно развивать в отечественной практике: -разработка концепции создания малой гидроэнергетики: -разработка долгосрочных программ развития малой гидроэнергетики на Федеральном и региональном уровнях:

-проведение экономических исследований обоснования целесообразности создания систем МГЭС:

-использование многообразия организационно-правовых структур и Форм собственности при создании МГЭС:

-стандартизация и унификация турбинного и генераторного оборудования:

-широкое использование местных ресурсов:

-разработка систем автоматизированного управления работой МГЭС.

При анализе отечественного опыта создания МГЭС выделены три этапа развития малой гидроэнергетики. Определены положительные элементы и отрицательные стороны опыта строительства электростанций на малым реках. Самым печальным итогом развития малой гидро нергетики можно считать уничтожение системы малых ГЭС, их зданий и оборудования. Практически невозможным оказалось и найти техническую документацию на строительство малых ГЭС в области. Определены основные направления исследований, проводимых в диссертации.

Во второй главе предложен комплексный, системный подход к экономической оценке эффективности МГЭС. При этом указанные эб.ъекты рассматриваются как сложные системы, обладающие значительной спецификой функционирования, а также имеющие большое -шродно-яо яйственное значение для всего региона. Для обеспече-

ния такого подхода сформулированы принципы оценки эффективности принимаемых решений в малой гидроэнергетике. В качестве таких принципов выступают:

-принцип Формирования модели полезного результата: -принцип Формирования модели затрат: - -принцип Формирования модели эффекта: -принцип определения модели ограниченных ресурсов; -принцип Формирования модели эффективности МГЗС: -принцип вариантности: -принцип учета частного и общего: -принцип учета неопределенности:

-принцип многоцелевой оптимизации. Сформулированные принципы наши применение в диссертации при формировании критериев и разработке методов оценки экономической эффективности объектов малой гидроэнергетики.

На основе проведенного анализа процесса функционирования малой ГЭС были определены ключевые технические показатели МГЗС, обуславливающие экономические показатели ее работы . В качестве таких показателей определены установленная мощность оборудования СЫу) и нормальный подпорный уровень СИПУ). Показано, что в существующих методиках по водно-энергетическим расчета}/ выбор оптимального значения установленной мощности осуществляется исходя из технических соображений С например» условия обеспечения максимума энергетического показателя МГЗС). При этом не учитываются экономические показатели МГЭС. Во многих случаях использование такого подхода может привести к значительным экономическим потерям С увеличению капитальных затрат. эксплуатационных расходов, недополучению прибыли и т.д.). В соответствии с сформулированными принципами оценки малых ГЭС предлагается методика определения оптимального значения уста-

ювленной мощности МГЗС на основе сопоставления полезного ре- !

¡ультата от функционирования МГЭС и затрат, необходимых для его ¡остижения. Если в качестве затрат принять эксплуатационные исходы, а в качестве полезного результата - валовый доход от !родажи электроэнергии, то в соответствии с сформированными мо-;елями в качестве эффекта выступает прибыль МГЗС.

В качестве исходных данных для определения экономически ФФективного значения установленной мошнеста принимаются:

.Ряд значений расходов воды в заданном створе 01,02.....0п за

пределенный интервал времени Т С например, летние месяцы, зим-ий период, год).

.Ряд значении уровней воды в реке У1.У2____Уп эа указанный ин-

ервал Т.

.Стоимость Сцена) электроэнергии Р за 1 кВт/час. .Зависимость экономических затрат С капитальных вложений, эк-плуатационных расходов и др.) от установленной мощности.

Алгоритм выбора оптимальной величины установленной мощнос-и заключается в следующем: •

. На основе исходных данных определяется зависимость мощности г

еки в заданном створе от времени МСО=8*ОСОхНСО, где Н (О - |

апор воды в створе МГЗС в момент I. Величина напора опреде- „ !

яется как нсо= ус о - нпу. |

.Выбирается ряд значений установленной мощности >

!

у1, №у2,.., Муп. При этом выполняется условие №п1п<=Ыу1<=№пах. -1, п.

.Производится упорядочение величин Ыу, т.е. Му1<Му2<.. <К'п-1<Мп. .Для каждого значения установленной мощности Ыу1 определяется эличество вырабатываемой энергии УК К'у).

5.Для каждого .значения установленной мощности Ыу1 определяет; время эффективной работы МГЭС Тэ1

6. Рассчитываются величины полезного экономического результат; соответствующего вычисленным значениям энергии, т.е. опред! ляюгся величины Рэ1 = ТСЛ). В качестве Рэ1 может выступать в;

-ловой доход.

7. Для каждого значения Ну! рассчитываются экономические затр< ' ты 31=оС№у1). В качестве указанных затрат могут выступать: в<

?

ловые издержки,приведенные годовые затраты и т.п.

8.Выбирается критерий эффективности анализируемых альтерната! В качестве указанных критериев могут быть: прибыль Фирмы, эк( номический эффект, приведенные годовые затраты и т.п.

9. Определяется функция эффективности сравниваемых вариантов

|| Е= К Рэ1,31)

! ;

| \ 10. Выбирается решение, эффективное с экономической точки зр<

| I ния, путем.оптимизации Функции эффективности. Если в качесп

: 1 критерия эффективности выбран показатель прибыли П=Г(Ыу),

| ' возникает необходимость максимизации указанной функции.

! ■

: В диссертации предлагаются методы безусловной и условн!

| оптимизации данной функции, при условии, что аргументом оптмм)

| ' заши выступает установленная мощность оборудования МГЭ(

; ; Основными принципами повышения эффективности производства я] ляются:

; 1. Принцип максимизации прибыли путем сопоставления валов;

| го дохода и валовых издержек: ! 2. Принцип минимизации убытков:

: 3. Принцип сопоставления предельного дохода и предельк'

| . издержек.

I

' В настоящей главе рассматриваются возможности применен

; указанных принципов в энергетике с использованием аппарата ди

ференциального исчисления. В случае максимизации целевой Функции при отсутствии ограничений используется метод определения безусловного экстремума.Однако» на практике в качестве целевой функции принимают один экономический показатель»например, прибыль, а на остальные накладываются ограничения. В качестве указанных ограничений могут выступать ограничения на: величину установленной мощности» капитальные вложения. вырабатываемую энергию» срок окупаемости капитальных вложений и др. В диссертации сформирована функция экономической эффективности МГЭС при наличии ряда ограничений. Т.о. определяется безусловный экстремум функции прибыли методом множителей Лагранжа и методом оптимизации данной функции при ограничениях типа неравенств.

Однако, при выборе оптимального значения установленной мощности возможно применение и других критериев эффективности: рентабельности» срока окупаемости» годового эффекта, годовых затрат. Как правило» указанные критерии являются противоречивыми, т.е. решения, принимаемые при использовании каждого из критериев не совпадают. При этом выбор оптимального решения существенно усложняется по сравнению с ситуациями, когда применяется единственный критерий оптимизации. Поэтому для выбора предпочтительных решений по совокупности противоречивых показателей необходимо применение особых методов, отличных от классических методов определения безусловных экстремумов. Е диссертации рассматривается подход к выбору оптимальных решений, базирующийся на комплексном применении множества критериев оценки эффективности МГЭС. В качестве принципов оптимизации для решения данной многокритериальной задачи использовались следушие принципы теории многокритериальной оптимизации: -доминирования: -Парето:

-Формирования комплексных (обобщенных) показателей: -выделения главного показателя и перевода ряда показателей в разряд ограничений.

В третьей главе рассматривается применение теории игр в процессе анализа и принятия решений , формируемых при выборе экономичных вариантов проектирования и построения МГЗС. На первоначальных этапах проектирования и оценки эффективности МГЭС нет достаточной информации об условиях их функционирования, необходимых затратах, ожидаемом полезном результате и т.д. В таких ситуациях оптимизацию систем проводят в условиях "неопределенности". Основные виды неопределенности могут быть обусловлены следующими Факторами:

- "природной" неопределенностью: -рыночными условиями хозяйствования:

-недостаточной информацией об условиях эксплуатации МГЭС: -наличием несовпадающих интересов участников операций: -неопределенностью в постановке задач и выборе критериев эффективности.

Дается анализ указанных Факторов. В диссертации сформулированы задачи выбора наиболее экономичных решений при экономических оценках МГЗС." в условиях неопределенности. Даны характерные постановки задач применительно к: малой гидроэнергетике. Для-каждой ситуации определены модели эффективности и соответствующие им возможные наборы С векторы) контролируемых и неконтролируемых Факторов. Определены зависимости выбранного критерия эффективности как от контролируемых,.'так и от неконтролируемых Факторов. Наиболее предпочтительное решение определяется с помощью принципов гарантированного результата, гарантированных затрат, Сэвиджа.

Определяется механизм учета Фактора риска при проектирова-

нии объектов малой гидроэнергетики с использованием различных критериев эффективности: максимума прибыли, минимума приведенных затрат, максимума экономического эффекта, максимума экономической рентабельности, максимума нормы прибыли, минимума срока окупаемости и др. Применение каждого из этих критериев имеет свои особенности и требует учета этих особенностей и возможностей их применения. Поэтому в работе приводится краткий сравнительный анализ рассмотренных критериев. Таким образом , в общем случае выбор наилучшего варианта осуществляется с помощью нескольких критериев эффективности и с использованием нескольких принципов оптимальности С гарантированных результатов. Сэвиджа и т.п.). Вследствие этого наряду с Фактором неопределенности при определении наиболее предпочтительных решений имеет место проблема многокритериалъности. В результате проведенного анализа рекомендован подход к решению задач оптимизации в малой гидроэнергетике в условиях неопределенности на основе многокритериальной оптимизации.

В четвертой главе нашли практическое применение предложенные подходы и методы оценки эффективности объектов малой гидроэнергетики. Практическая задача по выбору оптимального решения рассмотрена на примере оптимизации значения установленной мощности Анненковской МГЭС. Показано, что оптимальные решения, полученные с использованием энергетического и экономических критериев существенно различакггся. Так, максимум энергетического показателя МГЭС достигается при величине установленной мощности оборудования, равной 100 кВт. А максимальное значение прибыли получено при величине №у, равном 250 кВт. В то же время при использовании и других критериев эффективности- рентабельности, срока окупаемости, экономического эффекта , годовых затрат оптимальные значения Ыу различны. Единственное решение

выбирается с помощью подходов многокритериальной оптимизации.

В соответствии с сформулированными во второй главе принципами оценки эффективности в малой гидроэнергетике для определения оптимального уровня установленной мощности использовался предложенный механизм учета фактора риска. Показано, что на экономические показатели результата и затрат существенное влияние оказывают цены на электроэнергию, вырабатываемую МГЭС , выступающие в качестве неуправляемого вектора. В качестве управляемых параметров выступает- значения установленной мощности оборудования МГЭС.Формируются матрицы результата, затрат, прибыли, рентабельности, срока окупаемости, годового эффекта. Выбор эффективных альтернатив производится с помощью различных принципов оптимальности и критериев эффективности. Показано, что использование различных критериев приводит в конечном счете к различным решениям, к получению Парето-оптимального множества решений. Выбор оптимального решения требует в данном случае дополнительных исследований. Практически установленная мощность оборудования определялась на основе выделения главного показателя-прибыли с переводом остальных в разряд ограничений. Таким образом практически была подтверждена адекватность предлагаемых моделей и методов реальным условиям проектирования и функционирования МГЭС.

В заключении диссертации сформулированы следующие выводы.

1.Анализ зарубежного и отечественного опыта показал необходимость развитая малой гидроэнергетики в условиях топливно-энергетического кризиса и перехода страны к рыночным методам хозяйствования.

2.Ввиду того, что строительство МГЭС в нашей стране в 60-е

гг. было практически прекращено и утерян значительный опыт создания объектов малой гидроэнергетики в настоящее время является актуальной проблема разработки методов выбора экономичных решений при проектировании указанных объектов.

3. Разработанная в диссертации методика выбора оптимального уровня установленной мощности МГЭС с использованием экономических критериев позволяет существенно повысить объективность принимаемых решений по сравнению с подходами, базирующимися на технических показателях С например, энергетических).

4. Принципы выбора экономичных решений, сформулированные в диссертации, базируются на системном подходе и позволяют анализировать широкий класс энергетических систем, а также учитывать специфику МГЭС.

5. Предложенные в работе методы оценки экономической эФек-тивности объектов малой гидроэнергетики позволяют учесть фактор неопределенности С риска) при выборе предпочтительных альтернатив.

6. Анализ проблемы оптимизации МГЭС показал необходимость применения многокритериального подхода для определения оптимальных решений. В диссертации в качестве критериев оптимальности было осуществлено комплексное использование показателей: прибыли, рентабельности, срока окупаемости, экономического эффекта, годовых затрат.

7. Применение разработанных в диссертации методов при проектировании Анненковской МГЭС , а также при восстановлении Ичалковской МГЭС Нижегородской области показало целесообразность строительства данных гидростанций с экономической и экологической точек зрения.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Плеханова А. Ф-, Пиотровский А. Л. Постановка задачи оценки эффективности инвестиционных проектов в условиях неопреде-ленности//В сб. Малый и средний бизнес в системе предпринимательства: Межвузовский сборник, Н. Новгород, изд.ИНГУ , 1995.

с. 183-186

2. Плеханова А. Ф. Критерии преобразования собственности//В сб. Совершенствование организации производства и управления в переходный период: Межвузовский сборник, Н.Новгород. изд. ННГУ,1993.- с.143-146