Методы выбора эффективных стратегий топливоиспользования энергообъединения тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Методы выбора эффективных стратегий топливоиспользования энергообъединения"

ггз ОГ.

1 5

Ни правах рукописи

БОЛОТОВА ГАЛИНА ЭДУАРДОВНА

МГ-ТОДЫ ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНЫХ СТРАТПГИЙ ТОПЛИВОИПЮЛЫОВАНИЯ ЭНЕРГООБЪВДИНПНИЯ

Специальность 08.00.05 - Экономика и управление народным хоэяйстпом

А вторефера г диссертации на соискание ученом аепени кандидата экономических наук

Санкт-Мегербург 1996

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном техническом

мшвсрситсте.

Научный руководитель: заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор экономических наук, профессор Долгов П.П.

Официальные оппоненты: заслуженный экономист РФ, доктор экономических наук, профессор Багиев Г.Л.;

кандидит экономических наук, старший научный сотрудник Бобрышов A.M.

Ведущая организация: АО "СЕВЗАГКЗНЕРГОСЕТЬПЮЕКТ'.

'Защита состотся декабря 1996 г. в_______час. на заседании специализи-

ронанного Сонета Д 063.38.10 в Санкт-Пегербургском государственном техническим униисрсигете по адресу: 195251, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., д. 29, 3 учебный корпус, ауд. 410.

С дисссрыцпей можно ознакомиться в Фупдамсшалмюй библиогске унивср-CHieia.

Анюрсфсра! разослан"___"______________19% i.

ученый сскрсшрь

специализированного Сонеiи

каидкли I жонимических наук,

1цчк|>сссор М.В. Лопатин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ А ктупл ыIость 11сследов.чн11 я.

Энергетику можно рассматривать как совокупность взаимосвязанных энергопреобразующих установок, образующих последовательные и параллеп.-ные энергоцепи. Произволствеиное и экономическое управление этими пенями представляет сложную задачу, особенно в условиях хозяйственной автономии, когда объекты топливно-энергетического комплекса становятся акционерными обществами и должны функционировать в условиях рыночных отношений.

Переход энергсобъединеннй, являющихся составной частью энергетического комплекса, к акционерной собственности и рыночным отношениям ставит перед ними ряд новых технических и экономических задач. Одной из них является политика использования топливных ресурсов тепловыми электрическими станциями энергообъединенчя, сохраняющими свои ведущие позиции в электробалансе России. Очевидно, что эта политика должна определить пропорции потребления различных видов топлива, которые в зависимости от технических характеристик электростанций в определенной степени являются взаимозаменяемыми п конкурирующими. Широкая взаимозаменяемость основных видов топлива - газа, мазута и угля - обусловливает очень тесную взанмоувязку пен на них даже в условиях несовершенных, рыночных отношении.

Задача формирования политики топливокспользования должна базироваться на разработках стратегий использования топливных ресурсов и обеспечивать минимум текущих и долговременных затрат в процессе функционирования энергообьединений, минимум вредных воздействий на окружающие/ среду, минимум аварийных отказов и так далее с учетом экономического риска и неопределенности.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка методической основы выбора эффективных стратегий использования топливных ресурсов в энергообъединении. Достижение указанной цели потребовало решения ряда задач:

). Проведения анализа проблем функционирования энергетики в современных условиях.

2. Разработки методических подходов, построения функций топливоиспользова-ния (ФТИ), отражающих взаимосвязь объемов производства электроэнергии и потребляемых тйшивных ресурсов на основе статистических данных о работе энергообъединения.

3. Разработки методики применения Ф'ГИ при анализе и выборе эффективных стратегии использования различных видов топлива в энергообъединенин.

4. Проведения анализа методов решения в условиях риска и неопределенное! и.

5. Разработки меюдических основ выбора страктий гоплинонснользования и

оптимальных резервов топлива при неопределенности. () Анализа методов решения многокритериальных задач.

>. Построения экономико-математической модели многоцелевой оптимизации гоиливоиспользования.

11розедения комплексного анализа выбора эффективных стратегий использования топлива в эиергообьединении.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования в данной дисеер-i анионной работе является энергетическое объединение. Предметом исследования яышотся методические вопросы выбора эффективных стратегий топливо-использования в энер| ообьедипении.

Методика исследования. Методической и теоретической основой диссер-i ацношщй работы послужили труды отечественных и зарубежных экономис-'loii, математиков, энергетиков. В качестве информационного обеспечения работы использовались отчетные данные АО "Ленэнерго". При выполнении рабом,! применялись методы системного анализа, соизмерения затрат и результант. методы теории производственных функций, теории принятия решении, i сорим фирм, экономико-математические методы и модели. Расчегы проводились с использованием персональных ЭВМ.

Научная новизна. В диссертационной работе осуществлен анализ различных методических подходов для формирования стратегий топливоисиользо-нання в элерюобьедштснии. 11редложсиные методы и модели позволяют формирован), оценивать и обосновывать выбор для практической реализации вариантов арат-дин использования различных видов топливных ресурсов энер-I ообьединенисм с позиций спиемною анализа: множество целей и способов их доинженпи; офаниченноегь топливных ресурсов; разнообразие информационных сшуаций (учет риска и неопределенности).

Па защщ\ выносятся:

• ,\ieiодические подходы к поп роению ФТП, отражающих взаимосвя )ь объема ирошводства электроэнергии эпертообьедипеипем и используемых топливных ресурсов;

• рафаботлнпая на бате использования ФТИ экономико-математическая модель определения ошнмальнмл пропорций использования различных видов юн шва ирн заданных пенах им юн.тннные ресурсы;

• методы выбора страюпи юн.тноиснолыования в энертообьедннении в человнях неопределенности;

• методы аналта и припиши решений в мноткриюриальных задачах тпливоисиолыопаиия на ocimr.c применения ФП1 niepi ообьедннении.

11рак1ическая шачимооь раСнмы так иочаеия в следующем.

Построенные по ирс.пожепнои меюдш с Ф11! эперюобьедчиення, в т о?

торых отражается условие взаимозаменяемости топливных ресурсов, могу г быть использованы для стратегического планирования. Кроме того, на их основе может быть проведен анализ использования различных видов топлива в эмергообъединешш. Очевидно, что вопросы эффективности их использования приобретают особое значение при переходе к рыночным отношениям.

Предложенные теоретические подходы находят практическое применение при обосновании стратегий топливоиспользования п энергообъединенин при вариации технико-экономических показателей потребителей и поставщиков.

Рассмотренные подходы к решению многокритериальных задач топливо-использования позволяют не только определить оптимальную в смысле выбранного критерия структуру используемых топливных ресурсов для производства электроэнергии энергообъеднненнсм, но к возможный уровень целевых функций, что является важным условием для стратегического планирования. Кроме того, рассмотренный класс многокритериальных моделей дает возможность принимать решения не только в условиях определенности, но и в условия* неопределенности и риска.

Реализация работы. Результаты и теоретические исследования прошлг опытную проверку и были внедрены в АО "Ленэнерго". Результаты диссертационной работы используются в учебных целях.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы бьин доложены на Российской научно-технической конференции "Инновационны« наукоемкие технологии для России" (Санкт-Петербург, 25-27 апреля 1995 г.).

Публикации, По результатам исследования опубликовано 3 печатные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, изложенных на 108 страницах основного текста, содержит 20 таблиц, 4 рисунка, списка литературы из 135 наименовании, двух приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследования, раскрывается научная новизна и практическая значимость рабош. излагается структура диссертации.

В I главе "Характеристика проблем функционирования энергетики п со временных условиях" рассмотрены сложные и глубокие связи топлипно энергетического комплекса со всеми отраслями народного хозяйства. Дана ха рактеристнка современных проблем развития и функционирования экономик России в целом и обусловленных ими проблемами энергетик». Предстаппеш цели, стоящие перед энергетикой, и пути их достижения.

/lana характеристика производственно-хозяйственной деятельности в о временных условиях, принципиально новые подходы к организации которо

ызваны новой экономической реальностью, с которой сталкиваются предприя-L 1я (объединения) страны, переходящей ог централизованного планирования к ■>; точной системе ведения хозяйства.

Рассмотрены проблемы топливоиспользования энергетических объедине-.шй, их экономические взаимоотношения с поставщиками энергоресурсов, про-юмы энергосбережения, надежности топливо- и энергоснабжения, снижения П'хногеннохо воздействия на окружающую среду, во многом зависящие от оп-I имизацпи топливно-энергетического баланса.

В главе 2 "Разработка методики построения и применения функций топ-пивоиспользования" после рассмотрения основных подходов к планированию производственных систем, базирующихся на применении теории экономических измерений затрат и результатов предложены методические подходы к построению функциональных зависимостей и прежде всего подходы для построения энергетических характеристик и Ф'ГИ энергообъединения на основе статис-IIIческой информации о работе электростанций и энергообъединения.

Методика построения ФТИ состоит в следующем.

Пусть для электростанций, использующих i=l,...,m видов топлива за определенный период времени с_разбнвкой по годам t=t,...,T, известны объемы потребления топлива Ih н объемы производства элекгроэнергзш W».

При значительной корреляции между объемами производства элек-троэнерпш W и тепла Q, можно использовать зависимости для каждого вида юплива В, (W,), \V,(B,).

Ixvni принять I itnoieiy о пропорциональности кират и результатов, как jю делаемся в задачах межотраслевого баланса и линейного программирования, to ФТИ можно представить в виде соотношения

\V,(B,) = a, В„

где а, - удельная производительность топливного ресурса с номером i.

Используя мстод наименьших квадратов для статистического ряда, по-.т>чим значения удельных производительностей. При этом производственную функцию энергообьединения можно предстаешь:

\V„, = La, В,, (I)

где \V„, - вырабс)|ка тепловых ьюкфооанций.

Ксли вырабо1ка \\'„, по опюшеппю к производству энергии в обьедннении W имеет устойчивый удельный вес, ю приняв fi ■= W/W,„получим ФТИ

W - Xi ас В,, i де аи, = f) a,. (2)

Применение кршерии минимальное! и осiточной днснерсин п показатели средней ошибки аппроксимации являстся достатчно надежным способом oi-бора адекватных мак'машчеекпх моделей. При больших шаченпях средне!!

ошибки аппроксимации ФТИ можно построить на основе уравнении множе ственной регрессии

Lai Ви - Wt = Д,. (.4)

Обращаясь к методу наименьших квадратов получим систему линейны-уравнений вида

I. Д. В„ = 0, (4)

из которой находим неизвестные оценки а,.

Линейные модели наиболее широко применяются на практике. В эконо мнческом анализе больших производственных систем широкое применен» также получили дифференцируемые функции, дающие зависимость между обь емами выпуска продукции и затратами ресурсов. Для энергетического объели нения такую функцию можно представить в следующем виде:

W (Bi,..., Вт) = А П| В,а'. (5)

Для получения параметров А, oti, преобразуем зависимость к виду у = а +■ X, aiyi, где In W = у, In А = а, In В.= у.. (6)

Параметры (6) можно определить на основе метода наименьших квадра тов. Так как он не гарантирует получение неотрицательных значений, то мож но воспользоваться методом линейного программирования. Для этого сооипш систему уравнений

а + Ei a., y,i s yi. (7)

Если в (7) ввести ослабляющие переменные ии и и», то получим ограничения

а+ a, y,i + uu - ua = у, Для решения задачи используем целевую функцию min u = Zt uh +Zt U2i.

Следует отметить, что если отчетная статистика содержит достаючн длинные временные ряды, то при построении ФТИ можно воспользоваэьс принципом скользящего планирования.

В главе представлена экономико-математическая модель, позволяюща выбрать оптимальные соотношения топливных ресурсов для энергообьедннс нкя на основе ФТИ.

Будем считать, Что цены на топливо заданы на уровнях pi. При заданно] объеме производства электроэнергии энергообъединением W, оптимальная iu литика топливоиспользования определяется на основе функции Лагранжа itiin Ф,. = I, р, х, (\v - ..............

Беря от этой функции частные производные по В, и приравнивая их к m лю получим

л

Р, - и---=0.

1 а в,

Обозначив предельные производительности по топливу различных видов через получим условие оптимальности

Эш условие можно интерпретировать следующим образом: при заданном объеме выработки электроэнергии V затраты на топливные ресурсы будут минимальными, если показатели предельной производительности факторов В, пропорциональны ценам этих ресурсов. При этом коэффициент пропорциональности равен 1/|Д . Очевидно, что множитель ц определяется из соотношения: дЪ

и =----

' 5 \У

где /. - общие затраты на топливные ресурсы.

Условие оптимальности можно записать в более общем виде

(9) означает, что для достижения минимума затрат ля топливо в объединении oí ношение покупной цепы к предельной производительности должно быть равно |Д по всем видам топлива.

При использовании степенной ФТИ (5) предельные производительности равны:

Л В, ' в,

п имоние ошпмалыюеш можно записать:

В, =м"' W(B,.....B,J.

Р,

Кели ta базу шям, первый вид тплива, ю соотношения по использованию ;ipvi их видов топлива должны oí вечап, условию В, _ и ,р, В, и,р,'

При нснолыонании линейных Ф'ГП (2) для юю, чюбы получить В|>0 можно примени п. целевую функцию

minf -Ц.р.В,2 ■ Соаавив функцию Лафанжа

min Ф| = f + 2ц (\V - L,a, ВЛ

и беря производные по переменным управления, получим условия они мальности

р, В, - р а, = 0. Из этого следует

Р,

Подставив эти значения в балансовое ограничение находим численно значение множителя XV

£,а1 Р.

а затем неизвестные объемы В,. При эгом можно заметить аналог и/о

предыдущей задачей. =

В, а,р, '

Проведен анализ динамики показателей производственно-хозяйственно деятельности АО "Ленэнерго", ни основе отчетных данных о работе энерг ообг единения за последние 8 лет получены линейные и степенные ФТН в абсолкн пых величинах и п базисных темпах роста, проведена оценка точности гк лученных функциональных зависимостей.

Для численного анализа применения ФТИ АО "Ленэнерго" иснолькж лась степенная зависимость, поскольку для нее эластичность замены факторо равна 1, что отражает умеренную возможность замены факторов, свойствепнм для промышленных объединений.

На основе полученной ФТИ

\У = 5,036 в^В^В'Г40, (10)

где - отпуск электроэнерги энергообъединения [млн. к Вт ч], Ви В;, В? - ра< ход газа, мазута и угля соответственно [тыс. т ул], определены оптимальные а отношения газа, мазута и угля для АО "Ленэнерго" при ценах 1995 года (р| 163097 руб/т у.т., р: = 161529 руб/т у.т., р3 = 172476 руб/г у.т.):

а | = 1; а, = -2- = 0,587: ¿, = ^- = о,062.

" В, В,

о

Пропорции использования различных видов юплина в значительной ре зависят от значимости того или иного вида топлива в Ф'ГИ (о которой моя но судить по коэффициентам рег рессии, или коэффициентам эластичной и степенной ФТИ) и цены на топливные ресурсы.

В 3 главе "Выбор эффективных стратегий тоилнвоиспользовання с учет о неопределенности" методические положения расширены за счет учета услови

определенности при функционировании энергообьединения.

Дана общая характеристика задач и методов решения при неопределен-К1И. Поскольку при планировании и регулировании нроизводственно-| и I'ют венной деятельности энергообъедннения также возникает множество за-Г1. в которых необходим учет неопределенности и риска при принятии реше-и., при выборе стратегий топлнвоиспользования можно поставить и решить 1. ;ачу, когда цены на топливо имеют случайные вариации. В простейшем случае ;и каждого вида топлива эти вариации можно принять на двух уровнях, т. е. ттаи, интервал их изменения от минимального до максимальною значения (р,<", |;>). При использовании т видов топлива число возможных комбинаций целе-,)й функции системы будет равно 21П, они будут характеризовать состояния объ-

шнения 5 = 1.....к. Далее необходимо решить к задач при в=г следующего вида

1ПИ1 Г/ЛВь.....В,„>)

ри заданном обьеме производства электроэнергии ЫВ|,.....В,„,)=Л\'

ри условии дифферениирусмостн функций Г-, и IV составим функцию Лагранжа

Ф> = Гл - (ц Д'л - \У) найдем условие ошнмальности

)ю условие определяет оптимальные cipaieinn использования топлива при со-юянии г = i. При г * s будут иметь место случайные вариации затрат, котрые водя1Ся в платежную мафицу "cipa кчип-соетянпя" Z = (Z,0. на основе кото->ой ныонраа ся он i н.ма тыкш а рта ни.

1ак как верой i носш появления состояний s, как правило, являются ненз-юсшымн величинами, ю данную задачу надо решить в условиях полной неоп-le.ie lemiocui, используя дли мою специальные критерии (недостаточного осно-laniin, минимакса taipai, минимакса noiepb и др.). В реальных задачах обосно->ання решения но ¡можны случаи, ко!да критерии приводят к выбору различных ípaiemii, чю опя1ь нрпводш к ситуации неопределенности. Для ее преодоления ложно восиолыова1ься следующим способом.

Строшся усеченная маipim.i, в которой столбцы состоят из векторов но :оо|иетсзвующим критериям, а прок» содержа! ноказа1ели, коюрые являются ииимальными по эжм же критериям. ')iy матрицу можно представить в ин-текенон форме. Для эюю ктсменш каждою сюлбц.1 следует pal дет и и, на наименьшее число. В результате получим мафик\ с - (е„). i,че индекс i укашнает iiOMep стратегии, а индекс) - номер кршерии. Д iíi сжашя ион м.ирнцы в одни

столбец используем общий индекс е., который получается путем умиожс! частных индексов. На их основе можно построить сметанную стратегию, ко рая указывает, с какой частотой следует применять чистые crparei ни

• 0 „ 1

а, = 0- -------.

Если для возможных состояний системы можно использовать вероягнос ные характеристики, то задача выбора решений сводится к задаче выбора ( шений в форме риска, В диссертации рассматриваются методы вероятностно анализа, которые можно использовать в задаче выбора объемов потреблен топлива, когда цены имеют случайные вариации на двух уровнях:

(p.<'>,...,pm(3>), <р:<".....рш<3»).

При этом на основе статистических данных или экспертных оценок з даются вероятности появления уровней цен

......... plm), ......... Р 2т).

Эти вероятностные оценки образуют полные события. Оценки верояпюа появления возможных состояний s:

Р,= П. P.S.

Получив платежнуюой матрицу es- состояниями иг- стратегиями, оп| деляются математические ожидания затрат

¿т - Ls Zrs Ps, г = 1.....k.

Па основе полученного вектора затрат выбираем решение но критерию

min (zi, z:, zj,

Применение вероятностных показателей в работе рассмотрено и в зада экономического обоснования запасов топлива для обеспечения надежною ик госнабжения потребителей энергетического объединения.

В процессе организации поставок топлива различных видов необхо; мо считаться с появлением случайных отклонений от запланированных 061 мов. Обозначим эти отклонения через приращения А = В - Вп, где В и Во - со* ветственно фактические и запланированные объемы потребления тонлш Поскольку А является случайной величиной, то для ее компенсации необходн создавать резервы. Установление величины резерва R должно основываться задании вероятности р того, что отклонения А не превысят величину резер! Задача определения резерва является экономической, поскольку требует y4i затрат при различных состояниях системы. При R > А появляются допол! тельные затраты по созданию и содержанию резерва

Zi = z, (Fi - А),

1е /I - удельные затраты в единицу резерва. При Я < Л появляется дефицит ронзводственных возможностей, который приводит к экономическим потерям рцерб) в размере

Ъ-1 = г: (Д - Я),

и- удельный ущерб при появлении в системе дефицита.

Поскольку Л является случайной величиной, то для обоснования резерва •.обходимо минимизировать математическое ожидание затрат Ъ

в

= (Я - Л) Г(Л) с1Л + г 21 (Л-К)ДД)(1Л (II)

в

Математическое ожидание затрат состоит из двух слагаемых: первое со-пиекпвует случаю бездефицитен работы, второе - появлению дефицита. Не-|бходимо найти влнчину резерва обеспечивающую минимальные суммарные атраты (II). Для решения задачи необходимо взять производную по Я и приравнять ее нулю, используя теорему математического анализа о днфференциро-анни иод знаком интеграла. Эти производные будут включать верояшост-и,1С оценки я

р = | ДА) с1л, с] = - ] Г(Д) ал.

и

учетом полученных соо)ношений условие онгимальноеш для определения «езерва можно получить из выражения

11М(/) = (/.|р - (1К. = О Гак как пмее1 месю равенство р + Ц = I, то оптимальный уровень надежности шределяечся соотношением г,

I',. = " .

1ри и шестой функции распределения вероятностей, находим точку Г(К)-р» , которая и определяет величину ошммалышго резерва.

Поскольку не всегда можно задать функцию распределения вероятностей, о задачу обоснования резерва следует решать в условиях полной неопределен-юсIп. Для этою необходимо построит ь платежную матрицу, в которой строки жределяют стратегии резервирования, а столбцы • состояния системы к прилепить критерий мшшмакса дополнительных затрат, стоящих на пересечении лрок и столбцов матрицы. Для построения матрицы следует использовать сле-тующне правила расчета.

г,(Я-Д), если Я > Л; г2(Д-Ю, еслиК<Д;

О, ее л н = Д.

Следует отметить, что характер явленна, с которыми приходите* встречаться в экономике и управлении энергообъединениями, требует применения методов стохастического моделирования. Их использование для стратегических разработок осуществляется на базе обширной статистической информации и экспертных прогнозов, это создает большие трудности, но их приме нение может обеспечить надежную и эффективную работу объединений. I: связи с этим в диссертации рассмотрена задача стохастического анализа npi формировании топливно-энергетического баланса, когда выбор решений зави сит от состояний природной среды, которые могут оказывать существенно! влияние на стратегии гопливоиспользовання и обоснования топливных заиа сов. В работе даются основные методические положения.

Выделяются два состояния работы эиергообъединения: без дефицита и < дефицитом топлива. Переход от одного состояния к другому является нероят постным процессом и может быть описан стохастической матрицей.

,=fPn М

Р22У

В этой матрице вероятность рм означает переход из состояния I, а веро ятность р2| - переход из состояния I в состояние 2. Вторая строка матрнш характеризует переходы из состояния дефицита в другие состояния. На основ этой матрицы можно построшь траекторию сгахостическото процесса. Пусть например, в год 1=0 наблюдалось состояние

<Р|(0) р2(0)) = (1,0). Для года1=1 получим вектор

(Р|(1) Р2<1» = (Р|<0) Р2(0))Р при этом значения Р|(1) и pi(') определяются из следующих выражений

Pi(l)= Р|(0) р„+ р2(0) p2|. P2(l)= Pi(0) Р|2 + Р>(0) Р22-Вероятностный вектор для шага t= п определяется в векгорно-магричло; форме следующим образом:

(р,(п), р2(п» = (р,(п-1), р2(п-1))Р

Для экономического анализа использование вероятностей перехода и одного состояния в другое является лишь первым липом. С ледующий пан з; ключается в дополнении процесса альтернативными решениями с cooreei ствующими затратами, которые отражаются в матрице

í,(r) ,<гЛ

7<о _ zn ¿I2

7U> Art ■ Vz2l ¿ll '

Очевидно, что теперь можно построить последовак'лыюсть laipai для мной

шагового процесса и сравнивать между собой альтернативные решения. Расчет затрат осуществляется не только для случая одного перехода между состояниями, но н для случая нескольких переходов. Если для этого применить известную рекуррентную формулу, то затраты для шага п будут равны

Z.W (п) = 7.л> + X, p,j Z,e> (n - 1),

z,o= Ij p„ z,y >.

Для сравнительного анализа и выбора стратегических решений необходимо использовать следующий критерий оптимальности

Z, (п + 1) = min, (z,"> + Е, p,j z,<» (n)), n = 0,1,2,...

При расчетах по данной формуле определяется вектор выбранного решения и общие затраты для оптимальной стратегии. Последовательное вычисление общих затрат заканчивается определением вектора решений, который в дальнейшем не изменяется н ведет к наименьшим затратам для системы.

Рассматриваемые методические положения охватывают широкую область принятия ранений в условиях неопределенности. Для конкретных приложений в главе рассматривается более узкая. Определены оптимальные пропорции использования газа, мазута и угля для АО "Ленэнерго" на основе ФТИ (10) при вариациях ней на газ, мазут, и уголь на двух уровнях:

¿1 : ¿2 : «з;

1,0000:0,5851:0,0621.

В 4 главе "M/ioi окригершльльш анализ и выбор стратегий топливоис-пользования в энергообъединении" рассмотрены методики анализа и принятия решений в многокритериальных задачах, дана их классификация. Для решения многокритериальных задач при построении стратегий использования энергоресурсов предлагается использование следующих аналитических подходов.

1. Метод, в котором линейная модель с несколькими целевыми функциями преобразуйся п одноиелевую па основе принципа равных отношении. В простейшей форме реализуется оптимум Парето, При этом методе одновременно учучикшмея все целевые функции системы.

Пусть энергообьедииение, использует m различных топлива. Если обошачип, объем производства элск/рической энергии через X,, то балансовое öl раничение для inepiчюбьедимения можно записать в следующем виде

I, X, = W.

Ca >;юп111 левую часть баланса на W, получим более простое выражение

V, х. = I. (12)

где х, - удельный весошутка элекфо inepi ии в общем отпуске 3iiepi ообьедине-ния за счет i-io вида ресурса.

Для решения а рук i урмоп задачи (12), а она будет онределяп, и расходы

первичных энергоресурсов В, В, = Ь,х,\У,

где Ь, - удельный расход топлива, в модель введем несколько целевых функций. Допустим, что их необходимо минимизировать. В качестве такого набора целей можно предложить следующий: минимизация ежегодных издержек, капитальных вложений, аварийных отказов, воздействий на окружающую среду. Он не может быть отнесен к области согласия и решение надо искать в области компромисса.

Итак, если задано множество 1,...,к целей-критериев тт 1', = Б 1'ы х,, (13)

где £.1 - удельные показатели целевых функций на единицу отпуска электроэнергии за счет 1-го вида топлива, то с учетом (12) получаем многокритериальную задачу линейного программирования. Отношения максимальных (минимальных) оценок По к ожидаемым значениям {, по всем целевым функциям должны быть равны

=...= 1к=0. " (14)

Г, гк

Используя условие (14) получаем следующую задачу линейного программирования

I. Г» у, < Г*„

у. = 0 = шах, где у, = О Х| - новые переменные. (15)

Решив задачу (4) относительно неизвестных у и 0 находим искомые значения х, л целевые функции II. При заданных удельных расходах юпли»а, находим общие расходы первичных ресурсов.

Для (4) можно составить двойственную задачу, из которой получаются оценки целевых функций. С помощью этих оценок осуществляется сон шерсти эффектов ог применения различных видов топлива. Для этого составляется задача, в которой целевая функция представляет взвешенную сумму ограничении (4), а ограничения по выработке электроэнергии за счет каждою ресурса будут характеризую! эффективность использования данного ресурса в шер| ообьедн-неннн. Математически это можно записать следующим образом: гот = V, )„„ V > ).ч> I.

где - двойственные оценки для 01 раннчснни задачи (4) п ш оценки нелеиьо функций. 4

И) решения двойственной задачи слет\е|, чю, ресурсы, > коюрыч 01 ра ничення будут строю больше 1, не войдут в оптимальный баше. >то уеловтп

шястся ценным ориентиром при стратегическом планировании энергосистем.

При использовании степенной ФТИ (5) для определения оптимальной ратегии использования гошшва, если имссгся несколько целей-критериев

min F» = L fSi В,, s = I.....к,

эжно также иснолыопагь принцип равных отношений. Составим следующую дачу

.............. АЦ.В,"';

F.Ji'il, s = 2,..„к. f.o '

F1 —> min.

Для ее решения следует воспользоваться методом множителей Лагранжа

s-к

L (В,.....В„„ ц. 12,...Л к) = F, - ц (А П, ВЛ - W) + X ** (F>" F> FWF,«).

s -2

2. Метод, основанный на построении матрицы индексов ценности исполь-емых топливных ресурсов. Fro следует применять, когда необходимо исполь-1вагь все виды ресурсов для производства электроэнергии.

Для эюго случая исходная информация представляется в таблице I. Ис->льзуя эгу информацию, получим индексную матрицу e=(es,), сжатие которой в ши столбец осуществим в виде произведения частных индексов е,. к

е'=П Cs'-

s ' Таблица I

удельный от- критерий

пуск электроэнерг ии 1 . . k

за счет 1-го энергоресурса

XI f., . . fik

fml . . fmk

Приняв, чго объем производства электроэнергии за счет i-ro вида энергоре-рса записи г от индекса ценности О

х, = -с,

пучим и I балансовой) oi раннчении (12) I

(1 =

I/Cl +...-И / Cm

определим значения расходов uiepi оресурсов 14

3. Подход, заключающийся в построении матрицы индексов достнженш целей и сжатия ее в один столбец на основе весовых коэффициентов, зада ьаемых экспертным путем, или дополнительными расчетными процедурами.

Последовательно решается к задач с одной целевой функцией min F, и ба лансовым ограничением W = Г (Bj,...,Bra). Этой процедурой осуществляется ге нерирование стратегий состоящих из набора расходов различных видов гоп' дивных ресурсов. При этом при решении задач одноцелевои оптимизации некоторые цели можно записывать в виде ограничений (например, установлен!« предельнодопустимых выбросов в окружающую среду). В результате этой про цедуры получаем матрицу "стратегии-критерии" F = (Fa), где r,s = 1 ,...,k. 1: каждом столбце этой матрицы находим минимальный элемент и получаек оценки индексов достижения цели

ers = ——, min F,

которые затем сводятся в матрицу е = (с\г).

Для выбора способа действия (стратегий) в задачу необходимо ввести вес» вые коэффициенты целей, которые получаются на основе экспертных процедур отвечают условию Es а, = 1. Если эти коэффициенты заданы, то решение задач заключается в сжатии матрицы е в один столбец ei — Es ers а >,

а затем осуществляется выбор решения по критерию min er = min, (ei,...,e,).

В тех случаях, когда оценки а s не заданы, необходимо обратиться к мек дам теории игр.

При наличии седловой точки для матрицы е выбирается чистая стратегия, противном случае необходимо использовать смешанные стратегии. Для эгог решаем следующую задачу Er e,s ß, < е, Zrp, = I.

Приняв у, = р, / е получим задачу линейного npoi раммирования

Ei е,» yr<, 1,

шах у = Е. Р. = 1/е.

Зная оценки yi и е, получаем значения весовых коэффициентов (Л,, на ochi векот/орых находим взвешенную cipyniypy потребления топлива, которая буд< определять оптимальную стратегию использования эпертресурсов.

И процессе реализации аналитических подходов применялся меюд равны; отношений при исиолыопании степенной ФГП АО "Леи терто" (10) при это*

минимизировались затраты на топливо и выбросы в атмосферу окислов серы

М| и азота М; при заданных ценах на топливо и при их вариациях. Основные выводы и результаты диссертационной работы:

1. Дана характеристика проблем функционирования энергетики в современных условиях, определены проблемы и функции топливоиспользовання в энерго-обьединенин.

2. Рассмотрены необходимые для прогнозирования и планирования в больших системах производства основные подходы к планированию производственных систем, базирующиеся на применении теории экономических измерений затрат и результатов.

3. Предложены методические подходы для построения функций топливоиспользовання (ФТИ) на основе статистической информации о работе электростанций и энергообъединения, отражающих взаимосвязь объемов производства электроэнергии и потребляемых топливных ресурсов.

4. Разработана экономико-математическая модель, позволяющая определять оптимальные пропорции использования различных видов топлива в энергообъединении на основе линейной и степенной ФТИ при заданных уровнях цен на топливные ресурсы.

5. На основе статистических данных о работе АО "Ленэнерго за последние 8 лет получены линейные и степенные ФТИ для АО "Ленэнерго" в абсолютных и индексных показателях, проведена оценка точности полученных функциональных зависимостей.

6. Проведен численный анализ применения ФТИ для АО "Ленэнерго". При заданном объеме производства электроэнергии и ценах на топливо определены оптимальные пропорции и объемы потребления газа, мазута и угля, позволяющие снизить затраты на топливные ресурсы на 3,6 % по сравнению с фактическими. При этом предполагалось, что ТЭС энергообъединения могут использовать любой вид топлива и изменение их соотношения в целом для энер! ообъединения не повлечет за собой дополнительных капитальных вложений. Оптимальные пропорции использования различных видов топлива в значительной мере зависят от н.\ цены и значимости в ФТИ.

7. Дана общая характеристика задач и методов решения при неопределенности в форме риска, когда задача состоит в выборе некоторой альтернативы, обеспечивающей лучший результат с заданной вероятностью и в качестве критерия выбора используются показатели математического ожидания или дисперсии, и в условиях полной неопределенности, в этом случае выбор решения осуществляется на основе платежной матрицы но специальным критериям,

8. Предложена модель выбора гIрант ни юплнвонспользования в чнергообь-

единении при вариациях цен на топливные ресурсы.

9. Рассмотрена задача экономического обоснования запасов топлива для обеспечения надежного энергоснабжения потребителей энергообъединения.

10. Проведен численный анализ топливонспользованпя для АО "Ленэнерго" при вариациях цен на топливо. Были приняты цены на двух уровнях - минимальном и максимальном и построена платежная матрица, на основе которой определены оптимальные соотношения газа, мазута и угля энергообъ-едннения. При выборе решения на основе платежной матрицы различные критерии привели к принятию одной и той же стратерин, что позволяет говорить об определенной устойчивости решения.

11. Рассмотрены методы анализа и принятия решений в многокритериальных задачах, возникающих в случаях, когда удается сформулировать в виде критериев лишь ряд отдельных требовании, предъявляемых к оптимальному решению. Задача принятия решения состоит в выборе среди множества возможных решений, которое являлось бы в определенном смысле лучшим (оптимальным). Рассмотрены различные с.емы компромисса между целями.

12. Предложены аналитические подходы для решения многокритериальных задач при построении стратегий использования энергоресурсов энергообъединением, базирующиеся на применяемых методах решения задач с множеством целевых функций.

13. Поставлена и решена задача многоцелевой оппшпзацпн гонливоиспользо-вания для АО "Ленэнерго" путем преобразования в однокритермальную задачу на основе принципа равных отношений, заключающеюся в том, что отношения максимальных (минимальных) оценок к ожидаемым значениям по всем целевым функциям должны быть равны. Получены соотношения газа, мазута и угля, позволяющие не только снизшь затраты на топливные ресурсы, но и сократить выбросы в атмосферу при заданных ценах на топливо и при их вариациях.

14. Проведен комплексный анализ полученных на основе степенной ФТП оши-мальных соотношении топливных ресурсов для АО "Ленжерго" при решении задачи одноцелевой оптимизации и многоцелевой оншмнзацнп в условиях определенности и неопределенности.

Основные положения диссерпшни отражены в следующих публикациях:

1. Построение и применение функций гопливоиспользованпя энергообьедине-ння // Сборник научных трудов "Экономика и менеджмент". - Труды СПбГТУ №450, СПб, 1994. - с. 141-147 (в соавторстве).

2. Выбор эффективных страюшн функционирования жерюобьедииения. II Тезисы докладов Российской наунныемшческой конференции "Пнова-ционные наукоемкие технологии для России". - СПб, 1995. - с. 35 (в соав-

тора не).

3. Методы решения многокритериальных задач б энергетике // Труды СП61ТУ. - СПб, 1996 (в соавторстве). В печати.

ОIмечи гано па [ччаиршп е И [Щ ( 1151 I >. Ъка 1 М> . . Тираж 100.