Моделювання розвитку оптового ринку електроенергії

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ВАДИМА ГЕТЬМАНА»

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата економічних наук

Спеціальність 08.00.11 -- Математичні методи, моделі та інформаційні технології в економіці

Моделювання розвитку оптового ринку електроенергії

Чернявський Микола Олександрович

Київ 2011

 Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі економічної кібернетики Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України, м. Івано-Франківськ.

Науковий керівник: доктор економічних наук, професор, Благун Іван Семенович, Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, завідувач кафедри економічної кібернетики

Офіційні опоненти: доктор економічних наук, професор, Ляшенко Олена Ігорівна, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри економічної кібернетики

кандидат економічних наук, доцент, Лобань Олена Валеріївна, Класичний приватний університет (м. Запоріжжя), доцент кафедри економічної кібернетики

Захист відбудеться “ 6 ” червня 2011 року о 14.00 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.006.07 ДВНЗ «Київського національного економічного університету ім. Вадима Гетьмана» Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України за адресою: 03680, м. Київ, проспект Перемоги 54/1, ауд. 203.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ДВНЗ «Київського національного економічного університету ім. Вадима Гетьмана» Міністерства освіти і науки України за адресою: 03113, м. Київ, вул. Дегтярівська 49-Г, ауд. 601.

Автореферат розісланий “ 6 ” травня 2011 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

кандидат технічних наук, професор О.Д. Шарапов

1. Загальна характеристика роботи

оптовий електроенергія ціноутворення прогнозування

Актуальність теми. Реструктуризація природних монополій, виділення бізнесу в самостійні системи, їх подальша горизонтальна інтеграція істотно змінили природу взаємовідносин між суб'єктами електроенергетики.

Оптовий ринок електричної енергії (ОРЕ) перестав функціонувати за адміністративними принципами, а основним принципом його функціонування стає мінімізація вартості електричної енергії, що відпускається покупцям. Тобто, запрацювали реальні конкурентні механізми, а ОРЕ став інститутом, без якого немислимо здійснення торгових операцій електричною енергією.

Найважливішим елементом дерегулювання природних монополій є потенційна конкурентна область, в якій для зростання суспільного добробуту доцільне впровадження ринкових відносин.

Класичним прикладом природної монополії є електроенергетика, запровадження інституту конкуренції в якій наштовхується на низку перешкод. Однак, розпочаті в багатьох країнах процеси розмежування функцій виробництва, транспортування та постачання електроенергії (енергетична реформа) доводять те, що адаптація елементів конкурентного середовища може стимулювати галузь як до саморозвитку, так і сприяти нарощуванню економічних вигод.

Вітчизняні та зарубіжні науковці приділяють значну увагу дослідженню методологічних, науково-теоретичних і прикладних проблем формування ОРЕ, що знайшли відображення у багатьох наукових працях. Теоретичні засади оцінювання і розвитку обґрунтовано в роботах І.С. Благуна, А. Борисенка, З. Борукаєва, В.М. Геєця, В.Е. Ліра, О.В. Лобань, О.І. Ляшенко, І.В. Недіна, К. Остапенко, С. Сауха, О.П. Суслова, В.О. Точиліна та інших.

Незважаючи на еволюцію поглядів, спрямованих на зміну акцентів напрямку дослідження ОРЕ в умовах фінансових відносин, варто зауважити, що як в теорії, так і на практиці дана проблема залишається неповністю вирішеною. В зв'язку із викладеним і виникла проблема в розробці методів і моделей оцінювання розвитку ОРЕ в умовах невизначеності і швидкої зміни зовнішнього середовища, що зумовило вибір теми дисертаційної роботи, мету, перелік і зміст завдань для ґрунтовного її розкриття.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відповідності з планом науково-дослідних робіт Прикарпатського національного університету ім. Василя Стефаника і є частиною комплексної теми «Моделювання соціально-економічного розвитку економіко-виробничих структур в ринкових умовах» (ДР 0102U004510) кафедри економічної кібернетики. Особисто автором розроблено моделі оцінювання діяльності ОРЕ.

Мета та завдання дослідження. Мета дослідження полягає у подальшому розвитку системи функціонування оптового ринку електроенергії на засадах теорії та інструментарію економіко-математичного моделювання та інформаційних технологій.

Відповідно до сформульованої мети були поставлені та виконані такі завдання:

досліджено особливості розвитку ОРЕ;

визначено методологічні засади аналізу та моделювання ОРЕ;

обґрунтовано комплекс задач, спрямованих на вирішення проблем функціонування конкурентного ринку електроенергії;

розроблено модель оцінювання ефективності договірних відносин в енергетичних асоціаціях;

розроблено інформаційну систему забезпечення функціонування суб'єктів ОРЕ;

розроблено модель визначення раціональних стратегій поведінки суб'єктів ОРЕ;

побудовано моделі прогнозування параметрів функціонування ринку ОРЕ.

Об'єктом дослідження є оптовий ринок електроенергії.

Предметом дослідження є теоретичні і науково-методологічні засади та інструментарій формування системи моделей розвитку ОРЕ.

Методи дослідження. Теоретичними та методологічними засадами дослідження є наукові праці вітчизняних та зарубіжних вчених у галузі економіко-математичного моделювання. У процесі дослідження використовувались такі методи: статистичного, порівняльного аналізу - для аналізу динаміки розвитку ОРЕ; економіко-математичного моделювання, прогнозування - при розробці моделей розвитку ОРЕ, прогнозування параметрів його функціонування; теорії ігор - при визначенні раціональних стратегій поведінки суб'єктів ОРЕ.

Поставлені завдання виконувалися із застосуванням комп'ютерних програм аналізу даних StatSoft Statistica 6.0, Microsoft Excel, Maple 7, мови програмування прикладного рівня Visual Basic for Applications (VBA).

Інформаційну базу дослідження сформували офіційні статистичні матеріали, законодавчі та нормативні документи, що регламентують діяльність НКРЕ, науково-аналітичні статті вітчизняних і зарубіжних авторів.

Наукова новизна одержаних результатів. У дисертаційній роботі викладено наукові положення, висновки і рекомендації, які спрямовані на виконання конкретного науково-практичного завдання щодо економіко-математичного моделювання розвитку ОРЕ. Основні результати проведеного дослідження розкривають логіку дисертації та особистий внесок автора і полягають у наступному:

вперше:

розроблено комплекс моделей функціонування ОРЕ, побудований на засадах раціональних договірних відносин в енергетичних асоціаціях, який дає змогу зменшити рівень структурної невизначеності, а також спрогнозувати тенденції його розвитку;

удосконалено:

моделі планування ресурсів в умовах неповної інформації, які, на відміну від існуючих, дають змогу в багатосекторіальній моделі ринку врахувати питому вагу участі суб'єктів ОРЕ;

одержали подальший розвиток:

комплекс моделей операційної, фінансової та інвестиційної діяльності конкуруючих суб'єктів ринку з використанням інструментарію теорії ігор, реалізація якого дає змогу визначити раціональні стратегії поведінки суб'єктів ОРЕ;

моделі розвитку асоціативних структур на основі формалізованого опису умов їх утворення з врахуванням асоціативного критерію ефективності, які, на відміну від існуючих, дають змогу відобразити деякий компроміс між цілями окремих суб'єктів;

моделі прогнозування параметрів ОРЕ, потенційні учасники якого функціонують в рамках вертикально-інтегрованої компанії, які, на відміну від існуючих, враховують техніко-економічні, зокрема, комерційні можливості кожного із них.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати та розроблені рекомендації являють собою методичну базу для формування прогнозів розвитку ОРЕ.

Практичні результати дисертаційної роботи використані в роботі Головного управління економіки Івано-Франківської обласної державної адміністрації (довідка № 02/12-112 від 16.02.2011 року), в НКРЕ України (довідка №494/09/17-11 від 25.01.2011).

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійно виконаною науковою працею, в якій викладено авторський підхід щодо економіко-математичного моделювання конкурентних відносин та розвитку ОРЕ.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи, висновки та пропозиції апробовані та обговорювались: на проблемно-науковій міжгалузевій конференції «Інформаційні проблеми комп'ютерних систем, юриспруденції, економіки та моделювання» (ПНМК-2009) (м. Бучач, 2009 р.); IІІ Міжнародній науково-практичній конференції «Регіональні аспекти розвитку в умовах європейського вибору» (м. Алушта, 2009 р.); V Всеукраїнській науково-практичній конференції «Системний аналіз. Інформатика. Управління» (м. Запоріжжя, 2010 р.); ІІ Міжнародній науково-практичній конференції «Сучасні проблеми моделювання соціально-економічних систем» (м. Харків, 2010 р.).

Публікації. Основні результати роботи опубліковано у 9 наукових працях загальним обсягом 3,11 друк. арк., з них 5 статей - у наукових фахових виданнях, 4 - в інших виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків, додатків та списку використаних джерел. Загальний обсяг дисертації викладений на 162 сторінках. Робота містить 9 рисунків на 4 сторінках, 4 таблиці на 3 сторінках, 10 додатків, які розміщено на 23 сторінках. Список використаних джерел налічує 166 найменувань.

2. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, ступінь її розробленості в економічній літературі, зв'язок роботи з науковими програмами і темами, сформульовані мета та задачі дослідження, визначені предмет, об'єкт та методи дослідження, викладені наукова новизна, практичне значення і апробація одержаних результатів дослідження.

У розділі 1 “Теоретичні основи моделювання оптового ринку електроенергії” встановлено що система відносин, яка властива ОРЕ, постійно розвивається в напрямі вдосконалення регулятивних чинників, саморегуляції ринку, забезпечення прозорості його діяльності та балансу інтересів усіх його учасників.

Встановлено, що сучасний технічний і економічний стан української електроенергетики вимагає проведення реформування галузі, принципи організації економічних відносин в якій, а також основи державної політики в ній відображені в Законі України «Про енергетику», який в руслі головних світових тенденцій вимагає децентралізації електроенергетичної галузі.

Обґрунтовано, що процес реформування оптового ринку електроенергії передбачає подальше запровадження конкурентних відносин на цьому ринку. Для цього необхідно вирішити комплекс проблем, зокрема: забезпечити повну оплату за спожиту електричну енергію споживачами і відповідно 100% оплату товарної продукції виробників; вирішити проблеми заборгованості за відпущену електричну енергію на оптовому ринку по всьому ланцюгу від споживача до генерації; знизити рівень втрат в електричних мережах; ліквідувати перехресне субсидіювання тарифу для населення через завищення тарифів промисловим споживачам; розвивати об'єднану енергетичну систему України та інтегрувати її з суміжними енергосистемами, включаючи європейську; удосконалити тарифну та інвестиційну політику тощо.

Досягнення таких цілей реформування є можливим на базі створення в електроенергетиці різних організаційних структур залежно від рівня і ступеня конкуренції. Зокрема, остання може бути організована між підприємствами-виробниками електроенергії при наявності єдиного її покупця. Альтернативою вказаній моделі є використання непрямих механізмів, що знижують бюрократизацію керування ними і одночасно дозволяють зберігати державний контроль над генерацією. До них відноситься, в першу чергу, широко поширена система партнерства держави і приватного сектору (Public-Private-Partnerships): контрактні відносини, концесійні угоди (як форма залучення приватного капіталу в енергетику), при яких генеруючі підприємства залишаються в державній або муніципальній власності, а приватний сектор одержує їх у довгострокове користування.

У зв'язку з інституціоналізацією ринку електричної енергії в Україні у всіх його потенційних учасників виникла потреба у вирішенні низки нагальних проблем, які диференційовані в наступних напрямках:

технічні;

економічні, зокрема комерційні;

техніко-економічні.

Відповідно до проведеної структуризації проблем розроблена класифікація задач.

Особливий клас техніко-економічних задач виникає у зв'язку з технічною складністю як самої галузі, так і ринку в цілому. Тому, як правило, розв'язання економічних проблем неможливе без урахування технічних параметрів системи і об'єктивних фізичних законів, в рамках яких функціонує конкретна фірма і електроенергетика в цілому.

В зв'язку з тим, що ці суб'єкти ринку залишились природними монополіями, а їх принципи господарювання істотно не змінились, впровадження конкурентних відносин в електроенергетиці істотним чином не вплинуло на інфраструктурні підприємства галузі, які реалізують диспетчерські функції, передають і розподіляють електричну енергію. В той же час, цей вид бізнесу виділився в самостійні компанії, які для досягнення прибутку повинні вибудовувати свої відносини не тільки між собою, але і з конкурентними учасниками ринку - енергозбутовими організаціями, споживачами електричної енергії і генеруючими компаніями.

У розділі 2 “Розробка моделей розвитку оптового ринку електроенергії” на основі проведеного аналізу функціонування та перспектив розвитку ОРЕ виявлено основні його проблеми, зокрема: забезпечення повної і своєчасної оплати вартості спожитої електроенергії, у тому числі збалансування термінів платежів і вирішення проблеми накопиченої заборгованості; необхідність оновлення енергетичного обладнання; прискорення впровадження системи комерційного обліку та інформаційної системи ОРЕ; урегулювання проблеми взаємної відповідальності за якість електроенергії виробника, оптового постачальника, ДП "НЕК "Укренерго", енергопостачальника, передавача місцевими локальними електромережами та споживача; урегулювання коректного застосування норм податкового законодавства та корпоративно-дивідендної політики держави в електроенергетиці в частині забезпечення інвестування розвитку галузі через механізми, пов'язані зі збільшенням тарифів і цін на електричну енергію; поступового скорочення практики перехресного субсидіювання в електроенергетиці аж до повного її уникнення тощо.

Уточнено розуміння стійкості енергетичних систем, під якою ми розуміємо їх здатність (властивість) в умовах флуктуації ринкової кон'юнктури, непередбачуваності поведінки партнерів, виробничо-технологічних збоїв, ненадійності ресурсних поставок та інших можливих збурень забезпечувати реалізацію, підтримку на певних рівнях своїх цільових установок. Проаналізовано можливості кількісного вимірювання і опису характеристик енергетичних систем введенням показників надійності, оцінки ступеня гнучкості та маневреності. Зокрема, для характеристики надійності розвитку (функціонування) системи запропоновано наступний вираз:

, ,

де - нормована випадкова величина недовиконання (втрат) -го планового завдання; М - оператор математичного сподівання; D - оператор дисперсії; А - оператор другого початкового моменту.

у випадку виродження в невипадкову величину, рівну одиниці. Показник (1) може використовуватись при . При , маємо інший вираз для :

, ,

де - деякий ваговий множник ().

З метою підвищення ефективності функціонування ОРЕ запропоновано підхід до структуризації поняття асоціації, в рамках якого зроблений формалізований опис умов утворення асоціативних структур. Визначено заходи, які сприяють зменшенню небезпеки сепаративних дій і забезпечують рівновагу економічних інтересів окремих суб'єктів, а саме: страхування відповідальності учасників; введення часткових апріорних побічних платежів (початкової маржі, застави), заснованих на прогнозі майбутніх результатів дії асоціації; обмеження об'єднання ресурсів з метою забезпечення власних гарантованих результатів; створення консультативного арбітражного органу.

Запропоновано критерій ефективного розвитку асоціації:

, (1)

де - асоціативний цільовий показник;

- деякі значення цільових показників суб'єктів, перевищення яких в рамках даної асоціативної організації може спровокувати у останніх зацікавленість до об'єднання (вказані значення можна інтерпретувати як гарантовані цільові виграші потенційних учасників у випадку, якщо вони не дійдуть даної угоди);

критерій оптимальності, відповідно до якого М незалежних суб'єктів - учасників ринкових відносин (і = 1,...,М) - здійснюють вибір того або іншого варіанту (стратегії) свого функціонування (розвитку)

.

Відповідно до критерію (1) необхідна умова створення асоціації записується у вигляді

, .

Розроблено модель управління балансом електроенергії генеруючої компанії за наявності можливого дефіциту активних потужностей і енергії. У цих умовах компанія укладає опційну угоду «колл» з виробником електроенергії, тобто отримує згоду на покупку права отримання електроенергії за певною ціною або відповідно - на її продаж, зобов'язуючись при цьому підтримувати в готовності свої генеруючі потужності, нести навантаження протягом встановленого угодою терміну в наперед обумовлених межах.

Модель задачі адаптивного управління електроспоживанням енергокомпанії, має наступний вигляд:

де - програмна змінна величина потужності, яку потрібно вказати в опційному контракті на поставку електроенергії (МВт);

- ціна опціону (грн./МВт за період Т). При цьому є плановими витратами для енергокомпанії;

T - термін опційного контракту (у годинах);

- оператор математичного сподівання;

- множина невизначених чинників;

- кількісний еквівалент технічних обмежень на передачу потужності;

Функція задається алгоритмічно на основі розв'язків такої задачі:

,

, ,

де ;

- електроенергія, що відпускається з енергопідприємств компанії за час Т;

- електроенергія, що поступає (МВт-год);

- ціна виконання опційного контракту (грн./МВт-год);

- технічний мінімум -го власного споживача енергокомпанії на відрізку часу t (МВт);

- потужність відключення власних споживачів на відрізку часу t (МВт);

- випадкова величина сукупного навантаження на t-му проміжку часу графіка навантаження енергокомпанії;

- тривалість проміжку часу t (у годинах);

- час відключення власних споживачів на інтервалі t;

- випадкова величина втрат електроенергії в мережах енергокомпанії;

- ціна втрат енергокомпанії через відключення споживачів (грн. / МВт-г).

Проведений аналіз моделі адаптивного управління електроспоживанням енергокомпанії показав, що розвиток конкуренції на електроенергетичному ринку і підвищення на цій основі відповідальності енергетичних компаній перед споживачами проявляється в збільшенні штрафних санкцій за перерви в електропостачанні, недотриманні показників якості електричної енергії, тощо. Принциповий висновок полягає в наступному: підміна невідомих величин детермінованими часто приводить до спотворення суті модельованих процесів, оскільки за допомогою детермінованих моделей не можна описати такі важливі аспекти планування в умовах невизначеності (тобто реальних умовах), як можливість маневрування, коректування спочатку прийнятого плану, обліку додаткових витрат у разі дефіциту/перевиробництва продукції, цінність інформації. Звідси - втрата ефективності при використовуванні останніх в управлінні.

У межах дослідження особливостей ухвалення рішень на ринку електричної енергії проведено аналіз моделей оцінки економічних аспектів прогнозування параметрів функціонування ОРЕ, а саме: моделей оцінювання цінових заявок за обсягами генерації, конкурентоспроможності цінових заявок відносно попиту, а також розрахунку вигоди, отриманої споживачами при використанні системи генераторів з різною швидкістю набору потужності до синхронізації з системою в піковий час; моделі оптимізації стратегії формування цінових заявок в умовах дерегульованого ринку за допомогою двохступеневої оптимізації - на рівні системного оператора і на підставі своїх параметрів операційної сторони; моделі гнучких контрактів на поставку електроенергії на ОРЕ; формування раціональних стратегій поведінки генерації в умовах недосконалої інформації про погоду; моделей оцінки вартості контрактів, що укладаються, на поставку електричної енергії в умовах конкурентного ринку; моделей оптимізації засобів, що залучаються в основне виробництво в умовах конкурентного ринку, оцінки можливості стійкого і ефективного розвитку компанії в стратегічній перспективі за умови реалізації певної схеми управління активами і пасивами.

Проведений аналіз моделей ціноутворення в електроенергетиці в умовах ринку, моделей оцінювання економічних аспектів прогнозування параметрів функціонування ринку, управління ризиками дозволив виявити проблемні аспекти стратегій формування цінових заявок у реальному часі і для участі на ринку «на добу вперед», проблеми формування коаліцій на ринку електричної енергії, формування довгострокових двосторонніх контрактів і оцінювання їх ефективності, ціноутворення на ринку системних послуг. Крім цього, у контексті моделювання розвитку ОРЕ проблемними залишаються оцінювання стабільності цінових параметрів ринку, прогнозування ціни ринку на найближчу перспективу, прогнозування об'ємів попиту на електричну енергію і формування прогнозів завантаження енергетичного устаткування.

У розділі 3 “Реалізація моделей розвитку конкурентних відносин на ОРЕ” в рамках цільової моделі ОРЕ, під якою розуміємо повну лібералізацію ОРЕ, припинення функціонування регульованого сектору і повний перехід до вільних цін, розроблено структуру бази даних про функціонування суб'єктів ОРЕ з точки зору адаптивності збереженої в ній інформації.

Сформульовані цілі інформаційного забезпечення суб'єктів ринку електричної енергії. Інформація, яку можуть розташовувати учасники в умовах цільової моделі оптового ринку, розділена на декілька типів по її значущості для прийняття рішень і відкритості. Наявність комерційної інформації відносно структури витрат і стану генеруючого устаткування сприятиме побудові ефективних стратегій участі суб'єктів в ринку. Регіональним підприємствам енергетики і електрифікації необхідно скласти інформаційну базу даних по технічних, технологічних і економічних параметрах майбутніх прямих конкурентів.

Розроблено метод розрахунку орієнтовного рівня ціни для учасників ОРЕ в цінових заявках, використання якого дозволяє розрахувати такі прогнозні параметри: обсяг електричної енергії, заявленої в ціновій заявці, та рівень цінової заявки, що сформована конкурентом на основі принципу адаптації показників бази даних про участь суб'єкта в регульованому секторі моделі ОРЕ.

Запропоновано постановку і розв'язано економічну задачу оптимізації стратегій ціноутворення суб'єктів оптового ринку електроенергії.

Кожен учасник оптового ринку k має певний об'єм генерації перед певною трансакцією. Збільшення витрат у зв'язку із зміною об'єму генерації може бути розраховано за формулою:

. (2)

Якщо , то граничні витрати можуть бути розраховані як:

. (3)

Через те, що у формулах (2) і (3) маржинальні і приростні витрати генераторів є лінійними функціями від об'єму генерації, можна припустити, що цінові заявки учасників є також лінійними функціями від обсягу генерації:

, (4)

де - ціна, яка вказана в ціновій заявці за об'єм в 1 МВтг при заявленому об'ємі , - граничні витрати генератора при об'ємі .

Якщо ціна на ринку складається нижче, ніж , то генератор знижує обсяг власної генерації, і навпаки, якщо ціна ринку вища , то генератор збільшить обсяги виробленої електричної енергії, - кут нахилу функції цінової заявки.

Системний оператор отримує цінові заявки, складені учасниками за формулою (4) і розв'язує задачу завантаження енергетичного устаткування, починаючи з найменшої ціни. Обсяг операцій на ринку для учасника розраховується за формулою:

,

де величина кореспондує з генератором і після задовольняє об'єми операцій, визначених сектором відхилень.

Для ціни ринку, тобто мінімальної ціни , яка задовольняє обсяги споживання і пропозицій, прибуток учасника визначається за формулою:

.

Мета учасника - максимізувати показник . Використовуючи формулу (2), одержимо умову для досягнення максимального прибутку:

тобто, учасник розраховує обсяг генерації виходячи з відсутності системи обмежень:

(5)

Згідно з формулою (5), для заданої ринкової ціни учасник прагне привести у відповідність з даною ціною маржинальні витрати за допомогою зміни обсягів генерації в ціновій заявці.

Доведено, що в умовах недосконалої конкуренції функціонування ринку електричної енергії можливо моделювати безпосередньо за допомогою безкоаліційної теорії ігор, в якій учасники ринку конкурують між собою за досягнення більш високих фінансових результатів. У цьому зв'язку розглянуто проблеми, які виникають при формувані цін на електричну енергію в умовах дерегульованного ринку. Побудовано модель з двома учасниками А і В, які конкурують між собою за поставку електричної енергії. Величина прибутку, одержана кожним із яких, залежить від поданих ними цінових заявок. Прибуток кожного учасника є функцією від виробничих витрат, операцій, визначених системним оператором і ціною, що встановлена на ринку. Припустимо, що гравці А і В з високим ступенем випадковості мають стани на ринку, позначені відповідно і . Індекси q=l,...,Q і r=l,...,R означають відповідно стан гравця. Гравець А знає власний стан q в грі, але не знає стан конкурента r (його функцію витрат). Так само гравець В знає власні витрати (стан r), але не знає стан q гравця А.

Розподіл ймовірності в грі може бути записаний у вигляді матриці таким чином, що кожен її елемент показує ймовірність того, що гравець А має стан q, а гравець В - стан r.

Учасники визначають функцію розподілу ймовірності розвитку гри з використанням загальнодоступної інформації, яка розсилається системним оператором всім суб'єктам ринку. Для оцінки ймовірності розвитку гри кожний з гравців використовує загальнодоступну інформацію.

Умовна ймовірність - це ймовірність того, що гравець А грає проти гравця B в стані r, за умови, що учасник А має стан q:

,

.

Цінова заявка гравця залежить від його стану. Нехай є вектор стратегій учасника А, що має стан q. Прибуток гравця А залежатиме не тільки від його стратегій, але і від стратегій опонентів; . Гравець А повинен максимізувати умовний виграш:

,

де залежить від потенційних стратегій його опонента . Таким же чином можна визначити формулу і для гравця В:

.

Для кожного визначається залежність ціни від обсягу генерації

,

.

Системний оператор визначає ринкову ціну з умов

,

.

При цьому використовуємо квадратичну фіктивну функцію ринкової ціни

.

Учасники можуть визначити F сценаріїв участі станції на ринку двосторонніх договорів. Функція розподілу ймовірності відповідно демонструє варіативність участі станції в даному секторі ринку. Розподіли ймовірностей моделюють варіативність витрат кожного з учасників.

Використовуючи умовну ймовірність , очікувана величина того, що гравець А в стані q в той час, коли гравець B в стані r, розраховується таким чином:

.

Для практичної реалізації побудованої моделі розроблено програмне забезпечення з використанням прикладної програми Maple 7. Отримані результати дозволяють формувати раціональні стратегії поведінки суб'єктів оптового ринку електричної енергії, що визначаються, зокрема, матрицями умовних прибутків:

, .

Кожен рядок в є номером стратегії гравця А при його стані, що характеризується низькими витратами. Відповідно кожен стовпець показує вибрану стратегію гравця В при його стані, що характеризується низькими витратами. Наприклад, елемент в третьому рядку і другій колонці показує умовний прибуток (187,51 грн./год.) гравця А у випадку, якщо його стан характеризується низькими витратами, і він вибирає стратегію ціноутворення на рівні вище граничних витрат, коли грає проти гравця В при його стані, що характеризується низькими витратами, і який в своїй ціновій заявці вказав ціну на рівні граничних витрат. Аналіз матриць очікуваних виплат показав, що незалежно від того, яку із стратегій вибере гравець А, гравець В буде одержувати вищі виграші при значенні параметра ціни в ціновій заявці на рівні вище граничних витрат при будь-яких інших стратегіях. Таким чином, раціональний гравець В завжди вибиратиме стратегію ціноутворення вище своїх граничних витрат, не дивлячись на його стан на ринку. Складання оптимальних цінових заявок приводять до рівноважної точки в грі. Гравець А, борючись з варіативністю параметрів гравця В, вибирає стратегію формування ціни в ціновій заявці вище за граничні витрати у випадку, якщо його витрати низькі, і на рівні вище граничних витрат, його витрати високі.

Висновки

У дисертаційній роботі запропоновано нове вирішення наукової задачі побудови і реалізації моделей розвитку ОРЕ. Результати проведеного наукового дослідження дають можливість зробити такі висновки.

Розвиток ринкових відносин між суб'єктами енергетичної галузі, тобто між виробниками, постачальниками і споживачами електроенергії обумовили необхідність створення ОРЕ, який з позиції Європейського вектору розвитку України відповідає вимогам норм Європейського права, однак потребує подальших вдосконалень. Встановлено, що недостатній його розвиток, в першу чергу, спричинений відсутністю двохсторонніх договірних контрактів, а також відсутністю ефективного механізму ціноутворення на основі взаємодії попиту і пропозиції, які сприяли б підвищенню урегульованості і збереженні прозорості процесу функціонування цього сегменту ринку.

На основі дослідження генезису моделей розвитку світового ринку електроенергії встановлено особливості його розвитку, проаналізовано можливості їх адаптації і застосування у вітчизняній практиці. Проведене в роботі оцінювання методологічних засад моделювання свідчить про необхідність використання системного підходу, який є найбільш дієвим інструментом пізнання розвитку таких суб'єктів господарської діяльності. З цих міркувань в роботі вказано на напрямки пошуку універсальних принципів оцінки еволюції розвитку ОРЕ, розробка яких є суттєвою для моделювання реальних економічних процесів.

Враховуючи моделі розвитку ОРЕ, а також різну його організацію, обґрунтовано комплекс задач вирішення технічно-економічних проблем, які виникають у зв'язку з технічною складністю як самої галузі, так і ринку електроенергії в цілому, економічних проблем, які виникають в операційній, фінансовій та інвестиційній діяльності конкурентних суб'єктів ринку, а також задач, що виникають у зв'язку з інституціалізацією ринку електричної енергії.

Розроблено модель розвитку асоціативних структур, яка дає змогу в умовах флуктації ринкової кон'юнктури, непередбачуваної поведінки партнерів, виробничо-технічних збоїв надійності ресурсних поставок та інших можливих збурень забезпечувати реалізацію та підтримку на певних рівнях своїх цільових установок.

Розроблено інформаційну систему функціонування суб'єктів ринків та інформаційного обміну на ринку електричної енергії, в тому числі зі створення та впровадження систем комерційного обліку електричної енергії, регламентації повноважень та зобов'язань всіх учасників ринку, що дає змогу врегулювати питання щодо побудови точок обліку інформації різних рівнів з метою визначення параметрів цінової заявки суб'єктів ринку.

Розроблена економіко - математична модель процесу прогнозування цінових заявок за допомогою механізму перерахунку і включення постійних витрат в ціну з урахуванням добової і тижневої динаміки спотового ринку. Обґрунтоване включення в систему розрахунків змінних параметрів сформульованої оптимізаційної задачі участі суб'єкта ОРЕ в секторі двосторонніх контактів. Здійснена постановка і розв'язок економічної задачі з використанням теорії ігор для визначення раціональних стратегій поведінки суб'єктів оптового ринку електричної енергії.

Подальше дослідження процесу діяльності ОРЕ пов'язане з побудовою моделей, на основі яких можна формувати раціональні стратегії його розвитку, що здатні забезпечити вирішення як оперативних, так і перспективних завдань забезпечення стабільності і стійкості функціонування ОРЕ.

Список опублікованих праць за темою дисертації

У наукових фахових виданнях:

Чернявський М.О. Системні властивості стійкості енергетичних систем / М.О.Чернявський // Моделювання регіональної економіки - 2008. - №1(11). - С. 136-145. - (0,44 д.а.).

Чернявський М.О. Оптимізація планування договірних відносин в управлінні електроспоживанням / М.О.Чернявський // Вісник Хмельницького національного університету. - Хмельницький. - №4, Т.3, 2009. - С.51-54. - (0,45 д.а.).

Чернявський М.О. Модель дослідження стійкості створення енергетичних асоціацій / М.О.Чернявський //Галицький вісник. - Тернопіль. - №3 (24), Т.2, 2009. - С.62-66. - (0,6 д.а.).

Чернявський М.О. Світовий досвід розвитку оптових ринків електричної енергії / М.О.Чернявський, І.С.Благун // Моделювання регіональної економіки - 2010. - №2(16). - С. 167-179. - (0,75 д.а., особисто автору - 0,6 д.а., проаналізовано світовий досвід розвитку ОРЕ).

Чернявський М.О. Інформаційне забезпечення функціонування економічних задач дослідження оптового ринку електричної енергії в умовах перехідного періоду / М.О.Чернявський// Інституціональний вектор економічного розвитку: Зб. наукових праць МІДМУ «КПУ». - Вип.:3(1). - Мелітополь: Вид-во КПУ, 2010. - С.40-47. - (0,47 д.а.).

В інших виданнях:

Чернявський М.О. Економічні аспекти переходу до нової моделі функціонування ринку електричної енергії в Україні / М.О.Чернявський // Матеріали проблемно-наукової міжгалузевої конференції «Інформаційні проблеми комп'ютерних систем, юриспруденції, економіки та моделювання» (ПНМК-2009) (19-22 травня 2009 року, Бучач). - Бучач, 2009. - С.277-279. - (0,1 д.а.).

Чернявський М.О. Інформаційно - методичні аспекти розвитку енергетичного комплексу в системі галузей і регіонів / М.О.Чернявський // Регіональні аспекти розвитку в умовах європейського вибору: матеріали IІІ Міжнародної науково-практичної конференції. - Сімферополь: ВіТроПринт, 2009. - С.124-125. - (0,1 друк. арк.). - (0,1 д.а.).

Чернявський М.О. Моделювання стратегії ціноутворення на ринку електричної енергії / М.О.Чернявський // Матеріали V Всеукраїнської науково-практичної конференції «Системний аналіз. Інформатика. Управління» (04-05 березня 2010 року, Запоріжжя). - С.220-222. - (0,1 д.а.).

Чернявський М.О. Особливості моделювання оптового ринку електроенергії / М.О.Чернявський // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції «Сучасні проблеми моделювання соціально-економічних систем» (08-09.04.2010 року, Харків). - С.183-185. - (0,1 д.а.).

Анотація

Чернявський М. О. Моделювання розвитку оптового ринку електроенергії. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук за спеціальністю 08.00.11 -- математичні методи, моделі та інформаційні технології в економіці. -- ДВНЗ «Київський національний економічний університет імені Вадима Гетьмана», Київ, 2011.

Дисертаційна робота присвячена розробці теоретичних і науково-методичних засад та інструментарію оцінювання процесу діяльності ОРЕ.

Досліджено особливості розвитку ОРЕ та встановлено наявні проблеми його функціонування, пов'язані, зокрема, з відсутністю двохсторонніх договірних контрактів, а також відсутністю ефективного механізму ціноутворення на основі взаємодії попиту і пропозиції.

Розроблено комплекс моделей задач вирішення технічно-економічних проблем та економічних проблем функціонування ОРЕ, які виникають в області операційної, фінансової і інвестиційної діяльності конкурентних суб'єктів ринку та пов'язані з інституціалізацією ринку електричної енергії.

Запропоновано модель розвитку асоціативних структур на основі формалізованого опису умов їх утворення з врахуванням асоціативного критерію ефективності, яка дає змогу в умовах флуктації ринкової кон'юнктури, різних збурень забезпечувати реалізацію, підтримку на певних рівнях своїх цільових установок.

Розроблено моделі операційної, фінансової й інвестиційної діяльності конкуруючих суб'єктів ринку з використанням інструментарію теорії ігор, реалізація яких дає змогу визначити раціональні стратегії поведінки суб'єктів ОРЕ.

Побудовано моделі прогнозування цінових заявок за допомогою механізму перерахунку і включення постійних витрат в ціну з урахуванням добової і тижневої динаміки спотового ринку. Обґрунтовано включення в систему розрахунків змінних параметрів оптимізаційної задачі участі суб'єкта ОРЕ в секторі двосторонніх контактів.

Ключові слова: оптовий ринок електроенергії, моделі розвитку, прогнозування, стратегії поведінки.

Аннотация

Чернявский Н. О. Моделирование развития оптового рынка электроэнергии. -- Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата економических наук по специальности 08.00.11 -- математические методы, модели и информационные технологии в экономике. -- ГВУЗ «Киевский национальный экономический университет им. Вадима Гетьмана», Киев, 2011.

Диссертационная работа посвящена разработке теоретических и научно-методических основ и инструментария оценивания процесса деятельности ОРЭ.

Исследованы особенности развития ОРЭ и установлены проблемы его функционирования, связанные, в частности, с отсутствием двухсторонних договорных контрактов, а также отсутствием эффективного механизма ценообразования на основе взаимодействия спроса и предложения. Проанализированы возможности адаптации и применения в отечественной практике моделей развития мирового рынка электроэнергии и определенно направления поиска универсальных принципов оценки развития ОРЭ, разработка которых является существенной для моделирования реальных экономических процессов.

Уточнено понимание стойкости энергетических систем, под которой понимаем их способность (свойство) в условиях флуктуации рыночной конъюнктуры, непредсказуемости поведения партнеров, производственно-технологических сбоев, ненадежности ресурсных поставок и других возможных возмущений, обеспечивать реализацию, поддержку на определенных уровнях своих целевых установок. Проанализированы возможности количественного измерения и описания характеристик энергетических систем введением показателей надежности, оценки степени гибкости и маневренности.

В целях повышения эффективности функционирования ОРЭ предложен подход к структуризации понятия ассоциации, в рамках которого дано формализованное описание условий образования ассоциационных структур. Определены мероприятия, которые способствуют уменьшению опасности сепаративных действий и обеспечивают равновесие экономических интересов отдельных субъектов.

Разработана модель управления балансом электроэнергии генерирующей компании при наличии возможного дефицита активных мощностей и энергии. Анализ результатов реализации модели показал, что развитие конкуренции на электроэнергетическом рынке и повышения на этой основе ответственности энергетических компаний перед потребителями проявляется в увеличении штрафных санкций за перерывы в электроснабжении, несоблюдении показателей качества электрической энергии и тому подобное.

В рамках исследования особенностей принятия решений на рынке электрической энергии осуществлено обобщение моделей оценки экономических аспектов прогнозирования параметров функционирования ОРЭ, в частности: моделей оценки ценовых заявок за объемами генерации, конкурентоспособности ценовых заявок относительно спроса, а также расчета выгоды, полученной потребителями при использовании системы генераторов с разной скоростью набора мощности к синхронизации с системой в пиковое время; модели гибких контрактов на поставку электроэнергии на ОРЭ; моделей оценки стоимости контрактов, заключающихся на поставку электрической энергии в условиях конкурентного рынка; моделей оптимизации средств, привлекаемых в основное производство в условиях конкурентного рынка.

Сформулированные цели информационного обеспечения субъектов рынка электрической энергии. Информация, которой могут располагать участники в условиях целевой модели оптового рынка, разделена на несколько типов по ее значимости для принятия решений и открытости. Разработана и представлена структура базы данных, которая должна быть внедрена дочерними структурами. Сформулированы цели и принципы использования информации, сохраняющейся в базах данных, в рамках предложенной методики для принятия решений субъектами ОРЭ.

Установлено, что участие субъектов ОРЭ в секторе отклонений может быть охарактеризована такими показателями как: объем отклонений, характеризирующий способность персонала рассчитать правильные параметры ценовой заявки (чем больший сектор отклонений, тем менее компетентный персонал); объем штрафных отклонений, определяющийся для расчета штрафов, которые выплачиваются субъектами рынка администратору торговой системы (объем штрафных отклонений всегда меньше от валовой величины отклонений от предыдущего диспетчерского графика в связи с тем, что существуют не штрафные отклонения).

Разработана методика адаптации и обеспечения информацией экономических задач, возникающих в связи с институализацией оптового рынка электрической энергии, в частности, прогнозирование максимальных уровней цен в ценовой заявке субъектов рынка «на сутки вперед». Методика позволяет рассчитать уровень ценовой заявки, сформированной конкурентом на основе принципа адаптации показателей базы данных об участии субъекта в регулируемом секторе модели ОРЭ, а также позволяет получить предельную стоимость электрической энергии, которую может заявлять участник оптового рынка в ценовой заявке с целью покрытия расходов на производство электрической энергии.

Установлено, что прогнозирование ожидаемого уровня цены возможно на основании формирования тарифов регулируемого сектора с учетом уровня инфляции и индекса рынка в рамках исследуемого года, а также тарифа на мощность, характерного для уровня регулируемого сектора рынка. Стоимость производства электрической энергии (учитывая валовые расходы) может быть рассчитана двумя способами: на основании тарифов регулируемого сектора, умноженного на темп инфляции; с учетом показателя топливной составляющей посредством умножения на объем генерации.

Построена модель функционирования рынка электрической энергии в условиях несовершенной конкуренции, в которой участники рынка конкурируют между собой за поставку электрической энергии. Прибыль участников зависит от поданных ими ценовых заявок и является функцией от производственных расходов, операций, определенных системным оператором и ценой, что установлена на рынке. Практическая реализация построенной модели позволяет формировать рациональные стратегии поведения субъектов оптового рынка электрической энергии.

Ключевые слова: оптовый рынок электроэнергии, модели развития, прогнозирования, стратегии поведения.

Annotation

Chernyavskiy M.O. Modeling of wholesale market development of electric power. -- Manuscript.

The dissertation is submitted for obtaining scientific degree of candidate of economics in specialty 08.00.11 -- mathematical methods, models and information technologies in economics. -- SHEE «Vadym Hetman Kyiv National Economic University», Kyiv, 2011.

Dissertation work is devoted to development of bases and tool of evaluation of process of activity theoretical and scientific-methodical wholesale market of electric power.

The features of development are explored wholesale market of electric power and the present problems of his functioning, linked, are set, in particular, with absence of two strange contractual contracts, and also absence of effective mechanism of pricing on the basis of co-operation of demand and supply.

The complex of models of tasks of decision of technical-economic problems and economic problems of functioning is developed wholesale market of electric power, which arise up in the region of activity of competition subjects of market operating, financial and investment and are linked from the institualization market of electric energy.

The model of development of association structures is offered on the basis of the formalized description of terms of their education taking into account the association criterion of efficiency which enables in the conditions of the fluctuation market state of affairs, different indignations to provide realization, support at certain level of the having a special purpose options.

By means the mechanism of count and inclusion of indirect costs in a price taking into account the dynamics of spot market a day's and a week are constructed. The inclusion in the system of calculations of in-out parameters of optimization task of participation of subject ORE in the sector of bilateral contacts is established.

Key words: wholesale market of electric power, models of development, prognostication, strategy of conduct.

Размещено на Allbest.ru

...