Электроэнергия - это особый продукт. Он является единственным продуктом, который потребители потребляют непрерывно (Стофт, 2002). Его потребление происходит за одну десятую долю секунды после того, как электроэнергия произведена. Однако только то количество электроэнергии, которое было произведено в течение менее одной десятой доли секунды, может быть запасено в системе, остальное не может быть запасено. Такие физические свойства становятся причиной быстро изменяющихся затрат на производство данного товара, поэтому его стоимость для конечного потребителя также быстро меняется. Можно сказать, что ни один другой продукт не имеет свойств к такому быстрому изменению стоимости поставки.

Исследователи в области электроэнергии являются "и счастливыми, и несчастными" (Taylor, 1975). С одной стороны, они обладают обширным массивом данных, который, зачастую, является качественным, если сравнивать с теми данными, которые исследователи имеют при выявлении спроса в каких-либо других сферах жизни общества. С другой стороны, спрос на электричество содержит такие элементы, которые необыкновенно сложно смоделировать и оценить. В частности, спрос на электричество нужно рассматривать в краткосрочной и долгосрочной перспективах: в первом случае домохозяйства и предприятия реагируют на изменение тарифов на электричество путем снижения использования приборов, при этом практически отсутствуют изменения в уровне обеспеченности жилья такими приборами. Во втором же случае изменение спроса на электроэнергию связано с изменением самих моделей в потреблении, то есть путем изменения качества оборудования, потребляющего электричество, а также с развитием способов сбережения электроэнергии. Кроме того, спрос на электроэнергию бывает трех типов: спрос со стороны населения (жилой), со стороны предприятий (производственный) и со стороны организаций (коммерческий). Также необходимо учитывать времена пика и спада, поскольку электричество, в большинстве случаев, является ресурсом в процессах производства и потребления.

Стоит отметить, что потребление электроэнергии также зависит и от привычек самих людей (Marйchal, 2009). Люди, пытаясь справиться с наплывом постоянно поступающей информации, склонны выбирать немедленные и, зачастую, бессознательные модели поведения. Идея заключается в том, что они не всегда поступают полностью осознанно, выполняя те или иные рутинные действия. Таким образом, домохозяйства редко контролируют потребление электроэнергии, однако ее потребление в большей степени контролируется в производственной и коммерческой сферах деятельности.

В связи с тем, что спрос на электроэнергию зависит от множества факторов, перечисленных выше, необходимо рассмотреть влияние каждого их них более детально, чтобы выявить общие закономерности в потреблении электричества.

При рассмотрении роли метеорологических и сезонных факторов, влияющих на спрос на электроэнергию, авторами (Afees, Taofeek, 2016) были выявлены следующие особенности. Значение данных показателей особенно сильно во время отопительного сезона, на который, в свою очередь, влияют температура воздуха, скорость ветра и влажность. Аналогично, потребление электричества в будние дни выше, чем в выходные, праздники или каникулы. К тому же, спрос может находиться под влиянием суточного цикла с низкими температурами в ночные часы и с различными колебаниями температур в течение дня.

Рассматривая сезонный показатель более детально, авторы (De Cian et al, 2007) делают вывод, что на потребление влияют температуры в летний и весенний периоды, причем наблюдается "двойной эффект". С одной стороны, спрос на электроэнергию в жарких странах в летний период увеличивается, в большей степени из-за использования приборов для охлаждения воздуха. С другой стороны, спрос на нее в холодных странах в весенний период уменьшается: вследствие повышения температуры воздуха требуется меньше электричества для отопления помещений. Можно сказать, что жаркие страны находятся под влиянием охладительного эффекта, в то время как холодные - под влиянием теплового эффекта. К аналогичному выводу приходят Лиллард и Актон (1981), в своей работе они выявили, что увеличение показателей повышает среднее потребление на 6,1% в жаркую погоду и на 2,5% в холодную погоду. Уровень потребления, а также реакция домохозяйства на изменение погоды в значительной степени связаны с характеристиками самого домохозяйства. Например, с количеством электроприборов в доме, размером дома и количеством человек в семье.

Однако исследования (Fan, Hyndman, 2011; Hyng, Huan, 2015; Filippini, Pachauri, 2004), проведенные на данных Южной Австралии, Тайване и Индии соответственно, говорят о другом: потребители более чувствительны к изменению цены зимой, нежели летом. Это может быть связано с тем, что у потребителей существует больше вариантов к противостоянию холода зимой, а использование кондиционеров и вентиляторов в летнее время необходимо, что, в свою очередь, подразумевает потребление электроэнергии. Но при экстремальных погодных условиях и летом, и зимой, чувствительность потребителей к цене становится относительно слабой, несмотря на высокий уровень потребления электроэнергии в такие периоды.

Примечательно, что, если говорить об изменениях климата в целом и глобальном потеплении, прослеживается непрерывная тенденция к увеличению средней температуры поверхности Земли, а также содержанию углекислого газа в атмосфере, что, в свою очередь, повлияет на спрос на электроэнергию, начиная с потребления электричества для отопления и охлаждения и заканчивая стоимостью его потребления. Было выявлено, что в течение последующих 100 лет изменения в климате приведут к 20%-ому понижению спроса на электроэнергию, потребляемую для отопления в Северной Европе, и к 20%-ому увеличению спроса на нее в целях охлаждения в Южной Европе.

Потребление электрической энергии варьируется в течение суток: в каждый отдельный час количество потребленной электроэнергии различно, причем схема потребления примерно одинакова для каждого дня в году. Аналогично, различными являются и значения эластичностей по цене в каждый отдельно взятый час.

Каргилл и Майер (1971) исследовали изменение спроса на электрическую энергию в зависимости от времени суток. Цель работы состояла в исследовании факторов, определяющих спрос на электричество, в течение 24 часов. Авторы выявили, что спрос на электроэнергию зависит от цены и от интенсивности производственной деятельности, в то время как влияние дохода на душу населения проявлялось слабо и являлось не значимым.

Симона Бигерна (2014), рассматривая итальянский оптовый рынок, приходит к любопытным и не получаемым ранее в Италии результатам. Во-первых, день является бимодальным с пиком в утренние часы (11: 00-12: 00) и вечерние (19: 00-20: 00), что особенно проявляется летом; зимой такой вывод не совсем очевиден. Во-вторых, наблюдается увеличение средних рыночных цен, о чем говорит тренд цены на электроэнергию, в то время как разница между минимальной и максимальной ценой достаточно велика, диапазон минимальной цены колеблется в диапазоне 20-25 евро за мегаватт, а максимальная цена достигает 170-200 евро за МВт. В-третьих, зональные цены выше на островах: цены там на 25% выше, чем средние по Италии, а цены в южных регионах выше, чем в северных, за период с 2004 по 2008 годы.

С помощью теоретической модели была оценена эластичность спроса на электричество на каждый час с 2009 по 2011 годы. Эластичность варьируется от - 0,03 до - 0,10, она значительно зависит от времени суток. Автор отмечает, что во время пиковых часов эластичности выше и составляют - 0,06 - 0,08, а в непиковые часы значения ниже. Однако в работе Филиппини (2011), где рассматриваются краткосрочные и долгосрочные ценовые эластичности в период пиковых и непиковых часов в Швейцарии, было выявлено, что оцененные ценовые эластичности варьируются в пределах от - 0,80 до - 0,89 в период пика и от - 0,90 до - 0,95 в непиковый период. Кроме того, положительные величины кросс-ценовой эластичности показывают, что потребление электричества в пиковые и непиковые часы является субститутами.

Оцененные ценовые эластичности в динамической модели варьируются от - 1,60 до - 2,26 в пиковый период и от - 1,27 до - 1,65 в непиковый. Это значит, что с ростом цены потребление электроэнергии, согласно результатам модели, снижается.

Многие исследователи анализировали закономерности в потреблении электроэнергии в различных странах. Потребление может варьироваться в зависимости от развитости страны, а также от ее географического местоположения. Перечисленные выше факторы (температура воздуха, время суток и т.д.), влияющие на потребление электричества, не являются исчерпывающими. Потребление электроэнергии во многом зависит от цены на нее и от доходов экономических субъектов.

Спрос на электроэнергию оказался эластичным по доходу во всех исследованиях, которые были рассмотрены. Эластичности по доходу показывают, на сколько процентов изменится спрос на электроэнергию при изменении дохода на 1%. Hondroyiannis (2004), Ramsey and Hultman (1977), Filippini and Pachauri (2004) пришли к выводу, что с ростом доходов домохозяйств потребление электроэнергии также увеличивается. Из этого можно сделать вывод, что электричество - это необходимый товар и что увеличение доходов вызывает увеличение уровня потребления этого блага.

Авторы (Ramsey, Hultman, 1977; Hondroyiannis, 2004) в своих работах подробно описали взаимосвязь между ценой и объемом потребляемой электроэнергии. Было выявлено, что ценовая эластичность является отрицательной величиной. Это значит, что если цена на электричество возрастет, то спрос на него упадет. Таким образом, можно сказать, что оцененные коэффициенты показывают, что потребители чувствительны к изменению цены на электроэнергию. В исследовании автор (Hondroyiannis, 2004) отмечает, что полученные результаты могут быть использованы для политических целей, так как данные показатели стабильны на протяжении исследуемого периода, а в данных не наблюдаются какие-либо структурные сдвиги.

Рассматривая эластичность спроса на электроэнергию в США более детально, Хаком и Дином (1982) был выбран штат Виргиния, а именно та его часть, на которой электричество распределялось компанией Vepco Virginia Electric and Power Co. Обслуживает штат Виргиния (почти полностью), малую часть западной Виргинии и несколько округов в северной Каролине. . Конкретнее, авторы задались вопросом, касающимся эластичности спроса по цене в зимние и летние месяцы. В этой части Соединенных Штатов обогрев домов обязателен в зимние месяцы, а охлаждение помещения в летнее время хоть и желаемо, но не обязательно, так как это не нанесет особого вреда людям и их имуществу. Это свидетельствует о том, что чувствительность цены к потреблению электричества в зимнее время должна быть меньше, чем в летнее.

Результаты исследования показали, что чувствительность потребления электроэнергии намного выше в третьем квартале года (летние месяцы), чем в первый квартал (зимние месяцы) на протяжении трех лет исследования (1970, 1975, 1980). В каждом случае, эластичность спроса по цене была наименьшей в первом квартале и наибольшей в третьем. Ежегодная ценовая эластичность спроса на электричество изменилась с - 0,12 в 1970 году до - 0,40 в 1980. Увеличение было особо сильным в зимние месяцы. Например, эластичность спроса по цене в первый квартал изменилась с - 0,198 до - 0,050 относительно трех годов. Этому есть два объяснения. Первое, это то, что чем выше цена на товар, тем выше чувствительность спроса на него. Второе, в последнее десятилетие из-за высоких текущих цен и неопределенности будущей цены, а также доступности топочного мазута, люди перешли на электричество для обогрева своих домов. В то же самое время, ввиду увеличения доходов населения и растущей популярности нагревательных насосов в качестве обогревателя для дома, увеличилось количество жителей, приобретавших кондиционеры. В связи с этим за последние 10 лет количество электроэнергии, потребляемой с помощью базы, увеличилось. Это дало возможность потребителям корректировать свое потребление в ответ на изменение цен на электроэнергию.

Исследование эластичности спроса на электроэнергию стало популярной темой и в азиатских странах. Примером может послужить статья Хунга и Хуана (2015). В своем исследовании авторы оценивали спрос на электричество со стороны жителей острова Тайвань, где импортируется 98% энергии. Оцененная эластичность по цене в долгосрочном периоде равна - 1,149 в летние месяцы и - 1,318 в остальные месяцы. Для летних месяцев ценовая эластичность оказалась меньше, чем для остальных. То, что эластичность по цене на электричество является отрицательной величиной, подтверждается выводами исследователей из Китая (Sun and Ouyang, 2016): увеличение цен на электроэнергию приведет к снижению в потреблении при условии, если цены на другие источники энергии останутся прежними. Потребление электричества жителями уменьшится на 3,9%, если цена на электричество увеличится на 10%.

В работах, представленных выше, авторы делали одинаковый вывод: спрос населения на электроэнергию чувствителен к изменению цены на нее. Однако существует ряд работ, в которых показано, что в определенных странах, располагая определенными данными, спрос может оставаться нечувствительным к изменению цены. Необходимо рассмотреть некоторые из таких исследований и выявить их особенности.

Для этого рассмотрим такую большую и густонаселенную страну, как Индия. Обращаясь к истории, общее количество потребляемой электроэнергии в Индии выросло с 44 ТВт-час в 1971 году до 314 в 1999 с ежегодным приростом около 7,4% (Filippini and Pachauri, 2004). Учитывая существующие тенденции в росте населения, ожидается, что потребление электричества будет только расти.

Для выявления эластичности спроса в городских индийских домохозяйствах была использована выборка, которая была предоставлена организацией NSS National Sample Survey - организация при Министерстве Статистики правительства Индии. Является самой крупной организацией в стране, проводящей регулярные социо-экономические исследования. Основана в 1950 году. . На основе имеющихся данных были сделаны следующие выводы. Эластичность по цене на электричество была значительна во всех трех моделях: во время зимних месяцев, муссонов и летних месяцев. В первом случае она составила - 0,42, во втором - 0,51 и в третьем случае - 0,29. это говорит о том, что при увеличении цены на электричество на 1% (при прочих равных условиях), произойдет снижение уровня потребления электроэнергии на 0,4-0,5% в первых двух случаях, а для летних месяцев этот показатель будет равен 0,3%.

Помимо этого авторы (Filippini and Pachauri, 2004) выяснили, что размер домохозяйства также имеет значение. Например, однопроцентное увеличение в количестве квадратных метров при прочих равных условиях приводит к 0,2% увеличению в количестве потребляемой электроэнергии. Кроме этого было выявлено, что домохозяйства, располагающиеся в северном, южном, западном и восточном районах, имели более высокую эластичность в потреблении электричества, нежели те, что находились на северо-востоке. Такая разница может быть обусловлена уровнем развития районов и их социо-культурными привычками. Более того, граждане, живущие в больших городах, показывают значительно более интенсивное потребление электричества относительно тех, кто живет в населенных пунктах, где проживают менее 1 миллиона человек. Это можно объяснить тем, что, обычно, большие города характеризуются более развитыми рынками и системами распределения электричества. Следовательно, жители имеют продолжительный доступ к электричеству и часто пользуются электрическими приборами.

К выводу о том, что жилой спрос на электроэнергию может быть неэластичен, приходят и другие ученые (Blбzquez, Filippini, 2013; Pourazarm, Cooray, 2013). Было выявлено, что оцененная краткосрочная ценовая эластичность низка. Это говорит о том, что спрос населения на электроэнергию в краткосрочном периоде совершенно неэластичен. Это можно объяснить тем, что тарифы в данном секторе были невысоки за исследуемый период, таким образом, процентный показатель, показывающий долю расходов домохозяйств на электричество, мал. Кроме того, на потребление электроэнергии в краткосрочном периоде в основном влияют темпы роста расходов домохозяйств и изменение погодных условий. Также домашним хозяйствам необходимо время, чтобы приспособиться к изменениям цены и дохода, предпочтений и привычек, и заменить старые электроприборы на более современные и энергосберегающие.

Этого нельзя сказать о долгосрочном показателе эластичности по цене в Испании: он выше и составляет - 0,19 (Blбzquez, Filippini, 2013). Это говорит о том, что дальнейшее увеличение доходов испанских домохозяйств на душу населения приведет к значительному инвестированию денежных средств в электроприборы, а также в электросберегающее оборудование. Однако в работе иранских ученых (Pourazarm, Cooray, 2013) данных изменений не наблюдается.

Спрос на электроэнергию бывает не только со стороны населения (жилой спрос), но и со стороны фирм (коммерческий спрос) и производственных предприятий (промышленный спрос). Результаты, полученные авторами при рассмотрении данных секторов, представлены ниже.

Спрос на электроэнергию оказался эластичным по цене в Южной Африке (Pouris, 1987) и по доходу в Гане (Adom, 2017). Обобщая выводы исследователей, можно сказать, что в долгосрочном периоде эластичность промышленного спроса упадет и будет находиться в пределах от - 0,5 до - 1,0 в Южной Африке, а в Гане однопроцентное увеличение доходов повысит потребление электричества в промышленном секторе на 1,418%. Можно сделать вывод о том, что эффект дохода является эластичным для промышленного сектора, поскольку для промышленности электричество - это товар высшего качества. Аналогичное исследование было проведено в Турции (Arisoy, Ozturk, 2014), результатом проведения которого стало выявление эластичности спроса по цене и доходу в промышленном секторе. Было выявлено, что спрос по цене неэластичен: показатель эластичности составил - 0,014. Это подразумевает то, что электроэнергия - необходимое благо для такого сектора.

Японские исследователи, взяв период с 1989 года по 2014 и построив модель с параметром, изменяющимся во времени, также определили эластичность по цене в промышленном секторе (Wang, Mogi, 2017). Эластичность по доходу в промышленном секторе составила 1,024 в 2014 году и практически не менялась в течение исследуемого периода. Однако, говоря о ценовой эластичности, можно сделать вывод, что она изменяется. С 1989 по 1994 гг. происходят колебания в эластичности по цене: она сильно снижается с - 0,797 в 1995 году до - 0,289 в 2007. После кризиса 2008 года эластичность по цене продолжает снижаться, падая до - 0,020 в 2010. Данный показатель оказался самым низким за исследуемый период. После кризиса Фукусима Дайити эластичность восстанавливается и достигает - 0,160 в 2014.

Примечательным исследованием в данной области можно назвать исследование немецких ученых (Bernstein, Madlener, 2015), которые оценивали эластичности спроса на электроэнергию для восьми подотраслей немецкой обрабатывающей промышленности, используя ежегодные данные с 1970 по 2007 годы. Показатель эластичности в краткосрочном периоде взаимосвязан с соответствующим показателем эластичности в долгосрочном: если долгосрочная эластичность относительно высока в каком-либо секторе, то эластичность в краткосрочном периоде также будет высокой. Эластичность по цене в краткосрочном периоде оказалась значимой в отраслях нерудной промышленности и транспортного оборудования, коэффициенты равны - 0,57 и - 0,31 соответственно. Это говорит о том, что с увеличением цены на электроэнергию спрос на нее со стороны некоторых подотраслей промышленности будет падать. Можно сделать вывод, что модель реагирования промышленного сектора Германии на изменение цены на электричество совпадает с моделью в Японии, однако не соответствует результатам, полученным для Турции и Ганы.

Относительно небольшое количество работ посвящено исследованию особенностей потребления электроэнергии как в производственном, так и в коммерческом секторах. Одной из таких является работа Хосоэ и Акиямы (2009), где авторы ставят перед собой цель оценить ценовые эластичности в девяти районах обслуживания Японии, чтобы понять особенности потребления электроэнергии в них.

Построив функции энергопотребления для каждой зоны, авторы приходят к следующим результатам. Коэффициенты ценовой эластичности в краткосрочном периоде получились значимыми и отрицательными во всех регионах. Полученные значения варьируются в пределах от - 0,086 (Токио) и - 0,297 (Сикоку). Если говорить о долгосрочной эластичности, то там значения составили - 0,120 (Кансай) и - 0,564 (Хоккайдо).

Если сравнивать результаты между регионами, то эластичности по цене на спрос на электроэнергию относительно низки в таких регионах, как Токио, Тюбу и Кансай, где располагается больше крупных городов, нежели в регионах, где преобладает сельская местность. Разница между регионами объясняется отсутствием либо наличием подходящих площадок для собственных электростанций. Промышленные и коммерческие потребители, чей спрос анализируется в данной статье, в большинстве своем, крупномасштабные пользователи, и некоторые из них обладают собственными электростанциями, чтобы не покупать электричество у региональных компаний. С увеличением доли используемой электроэнергии, производимой на собственных заводах, функция спроса на электричество становится более эластичной по цене.

Как можно видеть, исследования эластичности спроса по цене и доходу на электроэнергию проводились во всем мире и имели огромное прикладное значение. У России же оказался довольно скудный спектр исследований в данной области, хотя можно было бы провести исследования, имея такую обширную базу данных. Одной из тех, кто углубился в исследование данного вопроса, была А.В. Мишура.

Мишура (2011) оценивает долгосрочную эластичность спроса на электроэнергию. Она использует перекрестный анализ, куда включает регионы России. Автор получает следующие результаты. Увеличение цены на 10% приводит к снижению потребления электричества на 2,5-4%. Если увеличиваются реальные доходы населения на 10%, то это ведет к увеличению потребления на 5,5%.

Однако автор рассматривает не только долгосрочный период, но и краткосрочный. Такую эластичность она оценивает посредством временных рядов. Мишура делает вывод, что прирост потребления энергии населением в текущем году чувствителен к изменению основных факторов потребления энергии в текущем и предыдущих годах. Например, если изменяются цены на 10%, то в следующем году потребление электроэнергии снизится на 2%. А рост реальных доходов населения на 10% ведет к увеличению потребления электричества на 3,4% в этом же году.

Исследованием эластичности спроса на электроэнергию в России занимались также Федорова и Афанасьев (2015). В данной работе территория России была поделена на две ценовые зоны. В первую входили территории Европейской части страны и Урала, а во вторую - Сибирь. Авторы сделали вывод, что наблюдаются переключения режимов чувствительности цены к спросу в наблюдаемом промежутке времени. Спрос, в свою очередь, сильно зависит от состояния рынка: коэффициент чувствительности цены был наименьшим в период спада и имел большее значение в периоды подъема.

Ниже представлена сравнительная таблица, в которую занесены результаты некоторых работ, представленных в обзоре литературы. В таблице указаны значения эластичностей спроса на электроэнергию со стороны населения и промышленного сектора в долгосрочном периоде.

Таблица 1. Ценовая эластичность спроса на электроэнергию. Сравнительный анализ

Можно сделать вывод о том, что спрос на электричество в разных странах и в разных секторах может быть как эластичным по цене, так и нет. Эластичным жилой спрос оказался в таких странах, как США, Тайвань, Греция, а неэластичным - в Испании и Турции. Если говорить о промышленном спросе, то во многих странах (например, Турция) он оказался нечувствительным к цене, так как в производстве электроэнергия - необходимое благо. Особыми получились результаты в Гане: там с ростом цены объем потребления электроэнергии также растет. Авторы это объясняют усовершенствованием электрификации районов и улучшением систем энергосбережения.

Помимо цены на спрос на электричество влияют и другие параметры. Такими являются темпы экономического роста, уровень развития страны, степень электрификации и демографические характеристики страны. Можно сделать вывод о том, что очень важно исследовать ценовую эластичность спроса на электроэнергию, поскольку это позволяет устанавливать такие тарифы, которые удовлетворяли бы спрос всех участников взаимоотношений.

В данной работе будет исследовано влияние различных факторов (цены, температуры воздуха, времени суток и др.) на потребление электроэнергии в Уральском экономическом районе. Предполагается, что динамика потребления спроса в России (в частности, в Уральском экономическом районе) будет схожа с показателями таких стран, как Турция и Индия, а также, возможно, с США, поскольку данные страны имеют схожее географическое положение.

2. Постановка исследовательского вопроса