Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора

экономических наук

Моделирование экономической устойчивости систем энергетики

Специальность 08.00.13 - Математические

и инструментальные методы экономики

Карпович Алексей Иванович

Новосибирск - 2006

Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Викентий Георгиевич Китушин

Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор Валентин Давыдович Маршак

доктор экономических наук, профессор Лев Давидович Хабачев

доктор экономических наук, профессор Николай Васильевич Шаланов

Ведущая организация: ОАО "Научно-исследовательский институт экономики энергетики", г. Москва.

Защита состоится " 17 " февраля 2006 г. в 10 часов на заседании Диссертационного совета Д 003.001.02 при Институте экономики и организации промышленного производства СО РАН по адресу: 630090, г. Новосибирск, проспект Академика Лаврентьева, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экономики и организации промышленного производства СО РАН.

Автореферат разослан " " января 2006 г.

Учёный секретарь Диссертационного совета, кандидат экономических наук М.А. Ягольницер

Общая характеристика работы

· предложены определение экономической устойчивости применительно к экономической системе и структуризация этого понятия. Установлена связь устойчивости с адаптивными характеристиками последней. Рекомендован ряд показателей для измерения данного свойства;

· количественно оценено влияние на экономическую устойчивость структурного и параметрического разнообразия объектов управляемой системы;

· разработаны практически реализуемые подходы к построению планов экономических / энергетических систем, содержащих в себе возможности адаптации на меняющиеся внутренние и внешние условия их развития / функционирования;

· предложены модели для управленческих механизмов по обеспечению устойчивости систем энергетики, включающие:

устойчивость экономическая система энергетика

организацию планирования ремонтов оборудования энергопредприятий,

систему формирования инвестиционной программы и инвестиционного портфеля энергокомпаний,

хеджирование рисков с помощью срочных (прежде всего опционных) контрактов,

стабилизацию спотового рынка электроэнергии,

образование ассоциативных структур;

· разработана модель для исследования эффективности ассоциативного сообщества отраслей и регионов с участием энергетического сектора;

· произведена апробация предлагаемых моделей и методов на реальных объектах и системах.

Практическая ценность и реализация результатов исследования. Предложенные автором методологические и методические разработки могут быть использованы для повышении обоснованности и качества процедур принятия решений при управлении различными энергетическими системами.

Теоретические, методические и прикладные результаты диссертационной работы нашли применение в практике управления ОАО "Новосибирскэнерго" и предприятиями компании. Кроме того, на их основе подготовлены учебные пособия для студентов, магистрантов и аспирантов факультета энергетики НГТУ.

Апробация работы. Исследования, положенные в основу диссертационной работы, были поддержаны Российским гуманитарным научным фондом (РГНФ) (тема № 96-02-02133), 1996 - 1997 г. г.; нашли отражение в проекте "Разработка экономико-математического инструментария для управления ресурсами региона с целью обеспечения его устойчивого развития и энергетической безопасности" программы Минобразования РФ "Государственная поддержка региональной научно-технической политики высшей школы и развитие ее научного потенциала" (раздел 301.3, код ГРНТИ 82.15.17), 2000 - 2001 г. г.

Основные результаты докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции по современным проблемам управления рынком и рыночными отношениями "Менеджер XXI века" (г. Новосибирск, 1995 г.), на международном научном семинаре им. Ю.Н. Руденко "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики" (г. Иркутск, 1998 г.), на третьем Российско-Корейском международном симпозиуме по науке и технологиям "КОRUS' 99" (г. Новосибирск, 1999 г.), семинаре "Проблемы энергосбережения и рационального использования энергоресурсов в Сибирском регионе" (г. Новосибирск, 2002 г.), VI международной конференции АПЭП - 2002 (г. Новосибирск, 2002 г.), международном очно-заочном конгрессе "Беринговский транспортный коридор в развитии Чукотки: вчера, сегодня, завтра" (г. Новосибирск, 2003 г.), международной конференции "Информатика и проблемы телекоммуникаций" (г. Новосибирск, 2003 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 работ общим объемом 24 п. л. Из них: 1 монография,20 научных статей (среди них 8 - в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ), 6 - материалы научных конференций и симпозиумов, 3 методических пособия.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка в 222 наименований и приложений. Основной текст работы изложен на 276 страницах, включает 19 рисунков, 12 таблиц.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи, отмечены основные результаты исследования, формирующие его научную новизну.

В первой главе - "Подходы к исследованию категории устойчивости в сложных системах. Анализ ситуаций в российской экономике" - содержится критический обзор взглядов на категорию устойчивости и сопутствующие ей понятия применительно к сложным, в том числе экономическим системам; обсуждаются факторы социально-экономической неустойчивости в экономике РФ, проблемы её энергетической безопасности; формулируются основные факторы риска, которые потенциально могут привести к возникновению проблем в достижении программных установок реформирования российской электроэнергетики.

Наиболее употребительно понятие устойчивости в различных направлениях науки и техники, где рассматриваются устойчивости упругих систем, движения жидкостей, сооружений, систем автоматического управления, транспортных машин, электроэнергетических систем, термодинамическая устойчивость и т.д. Их определения в свою очередь опираются на математическую теорию устойчивости, в которой последняя характеризуется как термин, не имеющий четко определенного содержания и применяемый к движению, к геометрическим или иным объектам, зависящим от параметров, например, статистикам (статистическая устойчивость). При этом подчеркивается, что указанные направления применения термина "устойчивость" тем не менее не исчерпывают его содержания. Среди различных понятий устойчивости движения наиболее известны устойчивость по С. Пуассону, Ж. Лагранжу, А.А. Андронову и Л.С. Понтрягину, а также А.М. Ляпунову. Видимое разнообразие определений устойчивости включает на наш взгляд то общее, что характеризует сущность этой категории, а именно - представление о ней относительно некоего объекта, как об атрибуте данного объекта в неопределенных условиях своего существования сохранять (возможно с некоторыми деформациями) приданные ему определенные качества, признаки или характеристики. В рамках такого понимания равновесие и гомеостазис являются частными случаями устойчивого состояния. Кроме того, жизнеспособность также представляется проявлением свойства устойчивости для автономных систем.

В экономической литературе аналогичным образом сам по себе термин "устойчивость" весьма относителен и допускает различные трактовки в зависимости от сочетаний с разными экономическими объектами или категориями: устойчивость рынка, экономическая устойчивость вообще (предприятия, экономической системы, хозяйствующего субъекта и т.п.), устойчивость развития, технологическая (производственная) устойчивость, финансовая, денежного обращения, ценовая, ресурсная, экологическая и некоторые другие.

В главе рассматриваются основные трактовки устойчивости с точки зрения отражения в них специфических черт именно социально-экономической среды.

Базовым, вбирающим различные аспекты и хронологически наиболее ранним, является понятие устойчивости рынка, которая допускает следующие интерпретации:

1) У. р. как свойство рыночной системы в процессе саморегулирования в конце концов достигать некоторого ценового равновесия / сбалансированности (устойчивость по Л. Вальрасу).

2) Как равновесие экономических интересов взаимодействующих субъектов рынка, понимаемое в смысле

a) устойчивости по Дж. Нэшу: такое состояние рынка (ситуация на нем), которое невыгодно самостоятельно изменять ни одному из участников (рыночных игроков);

b) устойчивости по Ф. Эджворту: неблокируемое состояние рыночного сообщества экономических агентов (игроков), при котором ни одной из коалиций данного сообщества будет невыгодно отделяться от других игроков и распределять между собой коалиционный выигрыш. Множество таких состояний (недоминируемых систем контрактов, дележей) образует "ядро экономики" или С - ядро кооперативной игры (последнее, вообще говоря, может отсутствовать - быть пустым).

В современной обществоведческой и общеэкономической литературе по отношению к экономической устойчивости чаще всего применяется её классическая равновесная интерпретация, "когда характеризующие хозяйствующий субъект социально-экономические параметры при любых возмущениях внешней и внутренней сред, сохраняют положение экономического равновесия на том или ином его уровне". Однако, об устойчивости состояния или траектории функционирования / развития хозяйствующего субъекта можно и нужно говорить независимо от того, равновесны они или нет.

Ряд авторов трактуют экономическую устойчивость как гомеостазис или жизнеспособность. Финансовая, технологическая, ценовая, ресурсная У. представляются составными частями устойчивости экономической.

Важно отметить, что экономическая У. энергетических систем, факторы и предпосылки её определяющие, формируют и энергетическую безопасность (ЭнБ) как "состояние защищённости граждан, общества, государства, экономики … от угроз нарушений бесперебойности энергоснабжения".

Источником возникновения проблемы устойчивости отраслевых, в т. ч. энергетических систем являются факторы неопределенности, проявляющиеся в процессах развития и функционирования последних. Они же в сочетании с инерционностью данных процессов требуют изучения аспектов стратегической и тактической адаптации. Широкий круг вопросов, касающихся внутреннего механизма адаптации, ее предпосылок, нашел отражение в работах Л.А. Мелентьева, В.А. Смирнова, В.Г. Соколова, посвященных изучению важного класса свойств развития больших систем энергетики - гибкости, адаптивности, надежности и других. Они знаменуют по существу определенный подход, во многом качественно модифицирующий существующие методы выбора решений, делающий их пригодными для применения в сложных управленческих ситуациях при наличии изменчивости условий развития экономических объектов. Однако в данных работах главное внимание обращено на принципиальную сторону вопросов и на анализ конкретных ситуаций применительно к объектам подсистемы энергетики - газовой промышленности (добыча и транспорт газа) и только в некоторых случаях к энергетике в целом. В силу различия в трактовках некоторых понятий в рамках означенного подхода, по большей части вербального характера их описаний, представляется важным уточнение и систематизация понятийного аппарата, расширение круга количественных показателей оценки адаптивных характеристик, построение и обоснование на операциональном уровне корректных процедур принятия решений в области адаптивного управления энергетическими системами. Кроме того, в указанных работах адаптивные и надежностные характеристики рассматриваются вне связи с категорией экономической устойчивости и практически отсутствуют рыночные аспекты управления устойчивостью хозяйствующих субъектов энергетического рынка - возможности страхования (хеджирования) рисков, использование тарифной политики, задействование механизма формирования ассоциативных образований, как форм рыночной самоорганизации.

Важность постановки и разработки вопросов экономической устойчивости определяется положением дел в экономике России, характеризующимся наличием ряда неблагоприятно складывающихся обстоятельств (факторов риска), формирующих социально-экономическую неустойчивость и создающих угрозы её ЭнБ:

всё более закрепляется неэффективная структура экономики, ориентированная на производство и экспорт продукции с низкой добавленной стоимостью (сырья, энергоресурсов), что является одной из главных причин высокой капиталоёмкости и энергоёмкости валового продукта. Преобладание в экономике России природоэксплуатирующих отраслей не вписывает ее в концепцию устойчивого развития ни со стороны наличия защищенности от невосполнимого истощения и разрушения окружающей природной среды, ни со стороны обеспечения ресурсной устойчивости в смысле неубывания природных ресурсных возможностей для последующих поколений российского общества. Энергосырьевая ориентированность экспорта делает зависимым экономическое положение и благосостояние страны от возможных весьма существенных конъюнктурных колебаний на мировых сырьевых рынках;

существует "скатывание" РФ к моногазовой структуре топливно-энергетического баланса: в европейской части и на Урале газ занимает 80% котельно-печного топлива. Одновременно происходит усложнение природно-климатических, горно-геологических условий и ухудшение ресурсной базы нефте-, газодобывающих отраслей (глубокое разведочное бурение на нефть и газ в 1990 году составляло 5286 тыс. метров, а в 2003 г. - 1080 тыс. метров);

имеет место значительное отставание из-за недоинвестирования темпов замены выработавшего свой проектный ресурс энергетического оборудования от темпов его старения;

по состоянию на 2002 г. около 60% энергокомпаний (ОАО-энерго) в той или иной степени являлись финансово неустойчивыми, то есть не обладали в достаточной мере инвестиционным потенциалом, возможностью маневра собственными финансовыми ресурсами и ощущали нехватку ликвидных оборотных средств для покрытия своих обязательств;

недостаточно развитие инфраструктуры, необходимой для нормального функционирования экономики, в том числе энергетического рынка. Так, существующие возможности линий электропередачи (ЛЭП) могут значительно сдерживать не только передачу электроэнергии из энергоизбыточных регионов в энергодефицитные, но и перетоки электроэнергии в пределах регионов;

процесс реструктуризации российской электроэнергетики сопровождается в целом ряде крупнейших регионов (ЯНАО, московский, уральский, дальневосточный) потерей резервов мощности и надвигающимся (или уже ставшим реальностью) её дефицитом.

Общий вывод заключается в необходимости продолжения и углубления исследований по развитию электроэнергетики в условиях рынка, анализу компенсационных возможностей экономических систем разных уровней, включая и системы энергетики, разработке механизмов адаптации, стабилизации и согласования интересов при управлении ими в обстановке неопределенности рыночной среды.

Во второй главе - "Системные свойства устойчивости, гибкости, адаптивности" - формулируется авторское понимание экономической устойчивости и связанных с ней характеристик, произведено количественное измерение и описание последних введением некоторых показателей и зависимостей, рассматриваются принципиальные возможности управления экономической устойчивостью в электроэнергетике.

В диссертации под системами энергетики понимаются такие объекты исследования как: современная вертикально интегрированная региональная энергокомпания - ОАО-энерго, энергетическое предприятие, будущие субъекты оптового электроэнергетического рынка - поставщики электрической энергии (генерирующие компании), покупатели (энергосбытовые организации), ассоциации предприятий топливно-энергетического комплекса (ТЭК), отрасли ТЭК в системе межотраслевых и межрегиональных связей.

Экономические, в том числе энергетические системы являются социотехническими, организационными системами, в которых реализовано целенаправленное управление действиями коллективов людей. Им в наибольшей степени присуща не только организация, но и самоорганизация. В силу наличия указанной специфики под экономической устойчивостью различных экономических систем понимается их способность (свойство) в условиях флуктуаций рыночной конъюнктуры, непредсказуемости поведения партнеров, производственно-технологических сбоев, ненадежности ресурсных поставок и других возможных возмущений обеспечивать реализацию, поддержание на определённых уровнях своих целевых установок. Такие затронутые в обзоре аспекты устойчивости, как ресурсный, технологический, ценовой, финансовый отражают проявления свойства устойчивости в отношении либо отдельных параметров, либо определенных функциональных областей объекта хозяйствования - производства, логистики, финансов. Экономическая устойчивость классифицируется на структурную и функционально-параметрическую.

Структурная устойчивость - это способность экономической системы как сообщества хозяйствующих субъектов к самосохранению и самовоспроизводству; к сохранению своей целостности, организационного единства при наличии разных (не вполне совпадающих) интересов субъектов, входящих в систему. Она предполагает сохранение структуры, как совокупности некоторых взаимосвязей самостоятельных составных частей целого, определяющего указанную систему. Структурная устойчивость является по сути необходимым условием обеспечения экономической устойчивости такой системы, воплощением структурного аспекта данной устойчивости. Действительно, если целевые установки системы реализуются, то можно говорить, что уж по крайней мере она сохраняет свою целостность. Если же система разрушается (распадается), то вопрос о достижении ее целевых установок снимается вообще. Более подробному рассмотрению структурной устойчивости посвящена пятая глава диссертации.

Функционально-параметрическая устойчивость подразделяется на устойчивость к малым возмущениям (устойчивость "в малом") и устойчивость к большим, глубоким возмущающим воздействиям, которая формируется за счёт управляемости и адаптивности. Устойчивость в малом означает, что малые изменения условий развития (функционирования) экономического объекта приводят и к малым отклонениям фактических значений его целевых показателей от плановых. Управляемость - свойство системы адекватно реагировать на управляющие воздействия. Адаптивность есть свойство приспосабливаться (пассивно или активно), адекватно реагировать на изменения внешней и внутренней среды. Сам процесс такого приспособления есть процесс адаптации, который в широком смысле предполагает как приспособление к изменениям условий, так и изменение их самих. В нём можно выделить два разреза. Первый - надёжностный - связан со способностью экономической системы при "отрицательных" возмущениях противодействовать снижению качества ее целевых установок (экономическая надёжность). Заметим, что категория экономической надёжности мыслится нами как взаимообратная известной в литературе категории риска. Второй - с освоением дополнительных возможностей в условиях "положительных" возмущений и повышением на этой основе своей эффективности. Оба разреза тесно связаны и определяются гибкостью и маневренностью. Гибкость экономической системы - способность адаптироваться без структурных изменений. Маневренность - способность системы к маневрированию, т.е. реализации целенаправленных мероприятий, внесению активных изменений, структурному перестраиванию в ответ на возмущения. Содержательно данные мероприятия могут выливаться в изменение состава объектов планируемой системы, их переразмещение, в изменение направлений НТП, организационно-экономических характеристик объектов, топологии связей между ними, направлений распределения возмущений и т.д.

В диссертации рассмотрен вопрос о предпосылках адаптации. Выделяется группа структурных факторов, определяющих различие в маневренных качествах развития / функционирования любой экономической системы - уровни стандартизации, унификации оборудования и материалов, специализации производства и комбинирования процессов, возможности взаимозамен; наличие разнообразия структуры и состава элементов системы; доля условно-постоянных издержек в себестоимости продукции; факторы целостности и другие. Анализируются значение и формы "избыточности".

Возможности повышения экономической надёжности, а следовательно и устойчивости в рамках электроэнергетики связываются прежде всего с сохранением и развитием единой национальной электрической сети и единой иерархической системы оперативно-диспетчерского управления. Широко применяемым средством формирования надежности функционирования электроэнергетических систем является резервирование генерирующих мощностей и пропускной способности электрических сетей. Помимо технологической составляющей для сохранения и укрепления экономической устойчивости необходимо поддержание баланса прав и обязанностей на всех уровнях управления электроэнергетикой. В условиях реструктуризации обеспечивать указанный баланс призваны рынки и срочные контракты. Последние позволяют управлять устойчивостью не только функционирования, но и развития систем энергетики. Проблема обеспечения их экономической устойчивости не может быть решена без опережающего развития генерирующих мощностей и электросетей, осуществляемого прежде всего на базе инноваций; без жесткого контроля собственника за старением основных средств и их обновлением. Направлениями повышения устойчивости, живучести электроэнергетических систем являются осуществление диверсификации сферы их деятельности, а также проведение политики активного воздействия на режим электропотребления - реализация функции управления спросом на энергию.

Внешним проявлением гибкости и маневренности выступает эластичность как способность экономической системы нейтрализовывать, демпфировать возмущения, испытывая при этом определённые "деформации" (потери) в достижении целевых установок, минуя, однако, полного их невыполнения. Величина потерь характеризует при прочих равных условиях и уровень эластичности - он тем выше, чем ниже потери и наоборот. Последние являются своеобразной "платой" за неопределенность используемой в управлении информации. Эластичность какого-либо объекта планирования при заданном плане его развития / функционирования может быть описана с помощью некоей платёжной вектор-функции или её специального вида - функции эластичности, аппроксимирующей связь между входными возмущениями и отклонениями от плановых (программных) ориентиров. Определение и измерение эластичности в данном контексте представляется зеркальным переносом (распространением) этого понятия из разреза формирования продуктивности экономической системы (производственная функция) на разрез адаптации. В диссертации приведены конкретные примеры функций эластичности, полученные соответствующим преобразованием из известных типовых производственных функций. Свойство эластичности непосредственно "примыкает" к надежности, ибо последняя определяется эластичностью и уровнем возможных возмущений, соответствующих оцениваемому варианту развития / функционирования экономической системы.

Ниже представлены некоторые из предлагаемых в диссертационной работе показателей экономической надёжности по выпуску продукции (услуг) и затратам:

Н₁ = 1 - М ₍),

H₂ = 1 - ,

Н₃ = 1 - (М () + kМ/ - М () /),

Н^co =,

где М и А - операторы 1-го и 2-го начальных моментов; 0 ? k ? 1; - нормированная случайная величина недовыполнения (потерь) в отношении некоторого планового ориентира; Z - с. в. относительного против плана превышения затрат.

Данные показатели подробно проанализированы и служат своего рода индикаторами в процедурах формирования адаптивных планов различных объектов управления.

Третья глава - "Постановки и анализ задач формирования адаптивных планов развития (функционирования) экономических систем" - посвящена моделированию составляющих адаптивности (маневренности, эластичности), являющейся важнейшим атрибутом, обеспечивающим экономическую устойчивость, а также исследованию её предпосылок - разнообразия и избыточности.

Для выбора и построения потенциально адаптивных планов экономических / энергетических систем разработаны два подхода.

Первый основан на использовании специальной адаптивной модели (или её разновидности - модели стабилизации) вариантов плана (программы) функционирования / развития сложной экономической системы из некоторого множества (зоны неопределённости), являющегося, вообще говоря, результатом выполнения предшествующих процедур в общей схеме формирования окончательного планового (программного) решения. Она относится к классу оптимизационных статистических моделей, включает в явном виде платёжные функции объектов планирования и строится как задача математического программирования на графе эластичности , отражающем структуру связей системы при известном варианте плана (программы): I - множество вершин (объектов планирования); дуги характеризуют наличие связи в смысле эластичности недовыполнения k - го целевого показателя от относительных возмущений со стороны i - го ресурса-фактора; переменные , определяют поток возмущений в системе. Модель имитирует целенаправленное поведение - реакцию сложной экономической системы при заданном плане (программе, проекте) ее развития в ответ на некоторый набор возмущений с точки зрения необходимости наиболее полного выполнения (перевыполнения) с учетом заданного приоритета первоначальных плановых установок. Она исследована как в общем случае (включая возможности управления резервами), так и в частных - для некоторых конкретных функций эластичности. Показатели надежности, рассчитываемые на основе данной модели, рассматриваются как дополнительные критерии отбора вариантов из зоны их неопределенности. Самостоятельный интерес адаптивная модель представляет в связи с вопросами, касающимися изучения закономерностей распределения возмущений.

Отметим также, что с её помощью формально проанализировано влияние параметрического разнообразия объектов планирования на компенсирующую способность системы в целом.

Второй подход предполагает построение моделей формирования адаптивного или эластичного для всего диапазона предполагаемых условий развития системы плана, оперируя выбранными показателями надежности и непосредственно способами маневрирования, набор которых, в свою очередь, определяется в зависимости от общей постановки задачи планирования. Суть его состоит в следующем.

Процедура формирования эластичного плана должна опираться на объединение двух связанных между собой этапов: этапа выбора предварительного варианта плана с учетом его возможного в будущем изменения и этапа целенаправленного изменения (корректировки) ранее выбранного варианта в пределах заданных правил маневрирования по мере уточнения информации об условиях развития системы. При наличии неопределенности прогнозной и плановой информации наиболее полное объединение указанных этапов может быть достигнуто в рамках некоторых агрегативных стохастических моделей.

Пусть некоторая детерминированная задача оптимизации плана экономической системы имеет вид:

С (х) (3.1)

, (3.2)

i Н, (3.3)

0 x_j , j. (3.4)

Здесь С (х) - скалярная целевая функция интегральных или приведенных затрат (критерием оптимальности может являться минимизация или максимизация любых других результирующих экономических показателей системы, например, прибыли); x_{j -} интенсивность использования j-го программного способа в сплошной независимо от объектов нумерации; ограничения (3.2) устанавливают требования по плановым заданиям; (3.3) - по ресурсам.

Линейность постановки не является с принципиальной точки зрения определяющим фактором. Результаты настоящего раздела распространяются и на регулярные задачи выпуклого программирования. С учётом сказанного в терминах (3.1) - (3.4) может быть описано, по-видимому, большинство задач текущего и стратегического планирования.

Будем рассматривать параметры C_j, , , и как случайные величины. В общем случае удобно говорить, что эти параметры являются функциями элементарного события некоторого вероятностного пространства: C_j = C_{j (}), = (), a_ij = a_{ij (}), S_i = S_{i (}), P_k = P_{k (}), j , k K, i Н. Последнее равенство, в частности, означает наличие неопределенности требований к величинам плановых заданий, проистекающей от случайного характера предполагаемого спроса на продукцию и услуги. Конкретная реализация ^s случайного события определяет в целом и конкретные условия развития или функционирования управляемой системы.

Собственно под планом (вариантом плана) в терминах задачи математического программирования со случайными неконтролируемыми параметрами будем понимать детерминированный вектор интенсивностей использования программных способов, выбор которого необходимо произвести до наблюдения над состоянием природы - исчерпывающего выяснения будущих условий развития. Это понимание плана можно расширить включением в него вектора резервов производственных мощностей, а также набора каких-либо других управляемых параметров, подлежащих априорному установлению. Вектор х = х () определим как результат корректировки плана после наблюдения реализации условий развития. Аналогично трактуется и R = R ().

Запишем задачу:

= f ⁿ, ,., ,

- Z_k 0, k K,

, i Н, (3.5)

j ,

x_j 0, j, Z_k 0, k K.

P_{k (}) > 0 для всех ; f ⁿ () f (), где f () - скалярная функция-свертка; () и (, ) устанавливают пределы (возможности) маневрирования интенсивностями программных способов - компонентами вектора .

Сформулированная выше задача при фиксированных , и известном состоянии природы моделирует целенаправленное поведение экономической системы в некоторых условиях развития с точки зрения необходимости наиболее полного выполнения и перевыполнения с учетом заданного приоритета плановых ориентиров. Ее решение х* зависит от , т.е. х* = х* (). В связи со сказанным постановку (3.5) по аналогии с первым подходом будем называть адаптивной моделью плана при известном . Заметим, что Ф (, ,) является функцией "минимума" модели стабилизации.

В диссертации приводятся примеры функций (, ) и (), а также различные модификации и дополнения к (3.5). В частности, в неё могут быть включены аварийные (или подстроечные) способы с переменными, которые не "дублируются" соответствующими компонентами вектора и подчиняются своим особым условиям.

Модель (3.5) с наиболее распространенными вариантами скаляризации - ассортиментной и линейным взвешиванием - сводится (естественно, при заданных , и ) к обычной задаче математического программирования. Способы маневрирования выражаются в корректировке интенсивностей первоначально принятых программных способов (более кардинально - переходе от одного их набора к другому), в использовании резервов производственных мощностей и проведении некоторых подстроечных мероприятий. Правила маневрирования задаются функциями _i и _j, и вообще всей системой ограничений.

Может быть записано несколько постановок модели формирования эластичного плана, различающихся между собой, например, видом учитываемых затрат (средние плановые затраты или текущие затраты, сопровождающие скорректированный вариант X первоначального плана после реализации некоторых условий функционирования / развития). Ниже приводятся две из них, причём взаимные друг другу ( для простоты считается заданным):

F () =

M C₀ и Q (3.6)

F () ? Н_н и Q. (3.7)

F () - в общем случае сложная функция регрессии; C₀ - допустимый уровень затрат; Н_н и Н_н^с - нормативы по надёжности; множество Q чаще всего может быть задано ограничениями типа двусторонних неравенств.

В моделях (3.6), (3.7) тот или иной вид функции регрессии соответствует измерению уровня надёжности плана с помощью того или иного показателя экономической надёжности.

В рамках настоящей главы указаны условия корректности всех описанных постановок модели формирования эластичного плана; доказано, что при весьма слабых требованиях к _i и _j для большинства показателей надёжности данные постановки являются задачами "перспективного" стохастического выпуклого программирования; исследованы вопросы эффективного применения для их решения прямых стохастических квазиградиентных методов; намечен путь практической реализации процедуры динамизации рассмотренных моделей.

Помимо вышесказанного в третьей главе предлагаются и анализируются модели оптимизации структуры инвестиционных вложений в финансовые активы, основанные на использовании некоторых функций от эффективности (доходности) различных направлений вложения финансовых ресурсов как случайной величины и "эксплуатирующие" разнообразие показателей доходности по данным направлениям.

В четвёртой главе - "Совершенствование управления электроэнергетическими системами как основа повышения их устойчивости и эффективности" - с использованием вышерассмотренного инструментария предлагаются некоторые направления совершенствования планирования и в целом управления системами электроэнергетики разных уровней.

Указанные направления можно определить как управленческие механизмы обеспечения устойчивости систем энергетики.

На уровне энергопредприятий предложен метод адаптивного планирования технического обслуживания и ремонтов (ТОР) энергетического оборудования, позволяющий решать взаимосвязанные задачи выбора оптимального состава ремонтируемого оборудования, объемов работ в условиях ресурсных ограничений в процессе ежегодного планирования предупредительного ТОР, и оперативного реагирования при сформированном плане на недопоставки по ресурсам в процессе проведения ТОР. Реализация первой задачи (во взаимодействии со второй) имеет целью формирование надёжного и эластичного плана ТОР. Важность решения второй задачи обусловлена возможностью ресурсных недопоставок / нехватки запасных частей, материалов, трудовых и финансовых ресурсов, усугубляющейся тем, что после проведения вскрытия и дефектации энергетического оборудования может появиться необходимость в проведении сверхплановых работ, не обеспеченных первоначально ресурсами и требующих дополнительного времени. Возникшие недопоставки (возмущения) по ресурсам надлежит оптимальным образом распределять между объектами планирования с точки зрения необходимости минимизации недовыпуска конечной продукции (например, потенциальной энергии в связи со снижением КПД агрегатов и временем их готовности) и с учётом возможной взаимозаменяемости ресурсов - факторов.

В работе произведена апробация построенной адаптивной модели для реального плана-графика ремонтов 5-ти параллельно работающих энергоагрегатов (объектов планирования) на НТЭЦ-2 ОАО "Новосибирскэнерго" (НСЭ) за 2003 год. Полученная оптимальная стратегия разгрузки возмущений (в виде недофинансирования ремонтных работ) обеспечивает ? 25-ти процентный эффект по сравнению с реально воплощённой стратегией разгрузки при реализации плана ТОР в 2003 году.

Правовой и коммерческой основой функционирования электроэнергетического рынка являются договоры (контракты), связывающие друг с другом его участников. Срочные, в частности, опционные договоры, с одной стороны, призваны служить финансовыми инструментами для снижения коммерческих и производственных рисков, с другой стороны, формирование параметров этих договоров представляет собой элемент планирования деятельности участников энергетического рынка. В диссертации рассмотрена задача управления балансом электроэнергии генерирующей компании при наличии возможного дефицита активной мощности и энергии. В этих условиях компания заключает опционный договор "колл" с независимым производителем электроэнергии (НПЭ) - соглашение на покупку права получения электроэнергии по определенной цене или соответственно - на продажу НПЭ обязательства поддерживать в готовности свои генерирующие мощности нести нагрузку в течение установленного договором срока и заранее оговоренных пределах. Договорная (плановая) величина предельной нагрузки должна определяться исходя из возможностей адаптации с наименьшими потерями и затратами к вероятным изменениям спроса на продукцию энергокомпании, потерь в ее сетях и т.п. Данные возможности включают в себя генерацию электроэнергии на собственных мощностях, поставки энергии по перетокам от НПЭ, отключение собственных потребителей в некоторые промежутки времени. Сформулирована базовая математическая модель адаптивного управления электропотреблением энергокомпании, опирающаяся на одну из постановок модели формирования эластичного плана:

,

где цена опциона, искомая программная переменная мощности, которую нужно указать в опционном контракте; - алгоритмически заданная функция минимизации затрат и потерь, связанных с компенсацией небаланса электроэнергии. На её основе выполнен укрупнённый расчёт целесообразной величины базисного актива (мощности) возможного опционного контракта между НСЭ и НПЭ (ОАО "Иркутскэнерго") за три летних месяца 2003 года, результаты которого представлены ниже:

Важнейшим фактором обеспечения устойчивости функционирования любого, в том числе и энергетического предприятия является его развитие (проявление свойства управляемости), осуществляемое посредством реализации различных инвестиционных проектов (ИП). Определяющую роль при этом играют инновационные изменения, которыми необходимо управлять, прежде всего в контексте достижения экономической устойчивости. Задача управления существенно усложняется, если в качестве экономического субъекта выступает крупная промышленная компания-реципиент (энергокомпания), в области интересов которой, как правило, находится множество неальтернативных ИП (некоторые из них могут быть взаимосвязанными). В этом случае речь должна идти о формировании инвестиционной программы (ИПр). В качестве инструмента её составления разработана динамическая многокритериальная модель ИПр, позволяющая решать подзадачи: отбора подмножества ИП для реализации; использования чистых доходов от предшествующих ИП для дополнительного финансирования последующих ИП; определения необходимых объёмов финансирования по годам срока финансирования ИПр; определения общего объёма финансовых ресурсов с учётом неточности значений параметров ИП, входящих в ИПр. По данной модели проведены вариантные расчёты по составлению инвестиционной программы для ОАО "Новосибирскэнерго" на 2003-2005г. г. Исходное множество ИП при этом включало 11 проектов, направленных на новое строительство и реконструкцию генерирующих мощностей, развитие телекоммуникационной сети, замену приборов учета электрической энергии, реализацию других организационно-технических мероприятий. Для снижения финансовых рисков применение указанной модели целесообразно производить с использованием аппарата формирования инвестиционного портфеля главы 3 настоящей диссертации.

Недостатком создаваемого в настоящее время оптового биржевого рынка электроэнергии "на сутки вперёд" представляется его ценовая неустойчивость (наличие краткосрочных скачков цен даже в течение суток), что приводит к увеличению рисков при принятии решений участниками рынка (сбытовыми компаниями, потребителями), временньй неустойчивости их планов и вообще сужению возможностей стратегического прогнозирования и планирования. Одним из способов устранения этого недостатка должно стать, по мнению автора, создание механизма стабилизации оптового биржевого спотового электроэнергетического рынка на основе модифицированных зонных тарифов, рассчитываемых с учётом системных и сетевых ограничений и строящихся с использованием специальных моделей. Особенностями предлагаемого подхода являются, во-первых, расчёт интегральных (а не точечных) стоимостных оценок за гораздо больший промежуток времени, чем сутки (по крайней мере на несколько месяцев вперёд); во-вторых, выполнение при формировании потребительских тарифов усреднения цен поставщиков (для последних при этом, вошедших в оптимальный план, неизменно гарантируется оплата по ценам, не ниже указанным в их заявках).

Ниже в рамках указанного подхода представлены результаты расчётов (по зонам характерного суточного графика электрической нагрузки) для ФОРЭМ в границах ОЭС Сибири на январь 2001года:

Соотношение замыкающих (маржинальных) и модифицированных зонных тарифов

Т1змк = 107,7 руб / МВт·ч Т1мод=47,78 руб / МВт·ч

Т2змк = 302 руб / МВт·ч Т2мод=102,064 руб / МВт·ч

Т3змк = 337,9 руб / МВт·ч Т3мод=133,493 руб / МВт·ч.

Реализация предложенной методики возможна, разумеется, лишь на организованном (биржевом) сегменте электроэнергетического рынка при наличии администратора торговой системы (АТС) и осуществлении клиринговых расчетов и платежей. Тем не менее ее применение будет способствовать увеличению привлекательности данного сегмента со стороны потребителей, росту спроса на нем, количества сделок, а, следовательно, и ликвидности, что является немаловажным также и для производителей (поставщиков). Проблема же излишков и дефицитов энергии на конкурентном электроэнергетическом рынке должна решаться с помощью организации балансирующего рынка и заключения договоров прямого платежа.

В пятой главе - "Структурная устойчивость и анализ целесообразности создания ассоциаций" - анализируется структурный аспект экономической устойчивости; предлагается методика оценки устойчивости ассоциативных структур и возможное направление обобщения их образования на межотраслевом и межрегиональном уровне; исследуется эффективность ассоциации энергетических предприятий.

Создание объединений хозяйственно самостоятельных субъектов рынка (ассоциаций) позволяет совмещать его открытость с налаживанием сотрудничества последних в таких конкретных областях, как природопользование, научно-технический прогресс, охрана окружающей среды.