Подход к организации бенчмаркинга энергопотребления в бюджетной сфере региона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Подход к организации бенчмаркинга энергопотребления в бюджетной сфере региона

И.Д. Ратманова, О.М. Гурфова ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина»

Аннотация

Состояние вопроса: В настоящее время законодательно регламентирован мониторинг энергопотребления. Функционирует Государственная информационная система в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности (ГИС «Энергоэффективность»). В соответствии с приказом Минэнерго России № 401 от 30 июня 2014 г. в рамках ГИС собираются энергетические декларации организаций. Для принятия обоснованных решений, направленных на повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) и воды, необходима комплексная аналитическая обработка ретроспективной информации. Одним из возможных видов такой обработки на региональном уровне может служить использование бенчмаркинга. Этот подход целесообразно применить в качестве одного из инструментов непрерывного повышения эффективности потребления энергоресурсов

Материалы и методы: Использовались ретроспективные данные показателей энергопотребления организаций бюджетной сферы ряда регионов Российской Федерации. Посредством методов кластеризации определены средние нормативы потребления для кластеров бюджетных потребителей. С применением нечеткой логики разработана методика оценки уровня энергопотребления. Корректность предложенной методики оценки подтверждена одним из методов анализа свертки данных метода Data Envelopment Analysis (DEA).

Результаты: Предложен подход к организации бенчмаркинга энергопотребления в бюджетной сфере, включающий: мониторинг целевых показателей энергетической эффективности организаций; аналитическую обработку ретроспективной информации с определением средних нормативов потребления ТЭР и воды для выделенных кластеров потребителей; многокритериальную оценку уровня энергопотребления организациями бюджетной сферы с ранжированием и сравнительным анализом однотипных организаций.

Выводы: Установлено, что предложенный подход к оценке и сопоставлению организаций бюджетной сферы по эффективности потребления ТЭР и воды может быть использован в региональной практике энергосбережения. Исследование объективности оценки посредством применения метода DEA подтверждает возможность применения предложенных критериев.

Ключевые слова: бенчмаркинг энергопотребления, метод DEA, методы оценки, кластеризация, целевой показатель энергоэффективности, нечеткие множества

Abstract

Background. Currently power consumption monitoring has been brought under legislative regulation. «Energoeffektivnost» state informational system (SIS) operates in power-saving and power efficiency increasing field. According to the order by the RF Ministry of Energy # 401 from the 2014/06/30 within the SIS power statements are collected from organizations. Complex look back study of the accumulated data is necessary to assure well-founded decision making for energy resources and water consumption. Benchmarking analysis is one of the probable approach to such study held by the regional authorities. This method is an appropriate instrument for the persistent growth of energy resources consumption efficiency.

Materials and methods. The material we use is power consumption history data by the public sector organizations from a number of regions of the RF. Average normatives for state-financed energy consumers clusters are calculated through clustering. Power consumption evaluation method based on fuzzy logic has been developed. The abovesaid method consistency has been verified by Data Envelopment Analysis (DEA) method based on linear programming.

Results. The article gives an approach to benchmarking analysis of power consumption in public field of regional economy which includes the following issues: performance targets monitoring of enterprises energy-efficiency; complex analytical processing of history data including energy resources and water consumption average normatives calculation for the specified clusters of power consumers; state-financed organizations power consumption multicriterial assessment with organizations of similar type ranking and comparison.

Conclusions. The article displays that the proposed approach to state-financed enterprises ranking and assessment by power consumption efficiency can be used in regional energy-saving practice. Assessment credibility verification with the DEA method confirms the proposed power-consumption evaluation criteria reasonability.

Keywords: power consumption benchmarking analysis, DEA method, assessment methods, clustering, energy efficiency target, fuzzy sets

кластер бюджетный энергопотребление

Энергоэффективность и энергосбережение входят в перечень приоритетных направлений модернизации и технологического развития экономики России. При этом экономия энергоресурсов в бюджетных организациях имеет большое государственное значение, поскольку средства, сэкономленные на потреблении топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) и воды, могут быть непосредственно использованы при решении социальных проблем. Бюджетные организации включают в себя учреждения здравоохранения и образования, учреждения, входящие в систему Министерства обороны и МВД, органы социального обеспечения, административно-производственные учреждения, пожарные части, МЧС, «Почту России», внебюджетные фонды (Пенсионный фонд, Фонд социального страхования, Фонд обязательного медицинского страхования) и др., финансирование которых производится за счет бюджетов различных уровней [1].

В соответствии с Федеральным законом от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении эффективности …», к полномочиям органов государственной власти субъектов Российской Федерации, в частности, относится координация мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности и контроль за их проведением бюджетными учреждениями, государственными унитарными предприятиями соответствующего субъекта Российской Федерации. В качестве одного из подходов к управлению энергосбережением представляется целесообразным внедрение бенчмаркинга энергопотребления.

Бенчмаркинг (от англ. Benchmarking) - это сопоставительный анализ на основе эталонных показателей. Он в равной степени включает в себя два процесса: оценивание и сопоставление. Предполагается сравнение с другими организациями и извлечение полезного опыта, присутствующего в практике каждой из этих организаций.

Следует заметить, что «эталонные» значения могут существенно различаться в зависимости от экономической, климатической и прочей специфики региона. Поэтому представляется целесообразным исследовать региональный опыт энергопотребления. Ретроспективный анализ накопленных данных в рамках региональной информационно-аналитической системы позволяет выполнить типизацию бюджетных потребителей на основе кластерного анализа показателей энергопотребления. В пределах кластера критерии эффективности энергопотребления приблизительно близки, в результате чего становится возможным выделение норматива по кластеру, т.е. усредненного значения энергопотребления. При этом аномальные значения исключаются из рассмотрения во избежание неоправданного завышения норматива. Установленные средние нормативы потребления дают возможность выполнения оценки уровня энергопотребления бюджетных организаций, сравнения между собой однотипных по виду деятельности организаций, расчета обоснованных лимитов энергопотребления. Таким образом, процесс бенчмаркинга энергопотребления включает следующие основные этапы:

1. Организация регионального мониторинга энергопотребления в бюджетной сфере с определением средних нормативов показателей энергетической эффективности в соответствующих кластеров потребителей.

2. Оценка уровня энергопотребления бюджетных организаций, а также соответствующих организационных структур, включая муниципальные районы, городские округа, департаменты, министерства и т.п.

3. Ретроспективный сравнительный анализ показателей энергоэффективности организаций в целях выявления лидеров и аутсайдеров с подготовкой ежегодных аналитических отчетов. Определение проблемных зон для принятия обоснованных программных решений в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Рассмотрим подробнее содержательную часть перечисленных этапов.

Организация регионального мониторинга энергопотребления в бюджетной сфере региона

В рамках разработанной в ИГЭУ региональной информационно-аналитической системы ведения топливно-энергетических балансов (ИАС ТЭБ) отработана технология мониторинга энергопотребления в бюджетной сфере (включая государственный и муниципальный сектор) на основе паспортизации субъектов и принадлежащих им объектов (зданий и сооружений). Система успешно функционирует в ряде регионов России. На основе информации, накопленной в региональном хранилище данных ИАС ТЭБ, выполняется исследование типологии энергопотребления с формированием кластеров потребителей энергоресурсов. При этом в государственном и муниципальном секторе выделены следующие кластеры:

? органы управления (офисы);

? школы;

? дошкольные образовательные учреждения;

? учебные заведения (ПТУ, колледжи);

? учебные заведения с общежитиями;

? центры детского творчества;

? интернаты учебные;

? интернаты социальные (психоневрологические, дома-интернаты для престарелых);

? социально-реабилитационные центры;

? стационары;

? поликлиники;

? культурно-просветительные учреждения;

? спортивные сооружения;

? пожарные депо;

? службы благоустройства;

? базы отдыха;

? дорожные службы;

? автотранспортные предприятия.

В качестве целевых показателей энергетической эффективности бюджетных учреждений были использованы удельные расходы тепловой и электрической энергии, а также удельное водопотребление и водоотведение. При определении удельных показателей общая численность потребителей включает численность сотрудников и численность прочих потребителей с учетом времени их пребывания в помещении.

Для каждой группы организаций методами кластерного анализа определены средние нормативы потребления энергетических ресурсов. В основу принятия решений положено исследование скользящего среднего объема фактического потребления за три прошедших года с учетом планируемых изменений в текущем году. При этом в случае выявления кластера, охватывающего основную группу организаций (более 60-70 %), в качестве среднего норматива потребления берется значение соответствующего центра кластера (рис. 1). В случае большого разброса показателей энергопотребления в качестве среднего норматива берется среднее значение показателя. Организации с аномальными показателями энергопотребления исключаются из исследования. Принятые решения по средним нормативам сведены в табл. 1. Следует заметить, что средние нормативы регулярно обновляются в процессе жизненного цикла организаций.

Таблица 1. Средние нормативы потребления по кластерам потребителей

Рис. 1. Фрагмент отчета по кластеризации учебных заведений (установлен средний норматив потребления холодной воды 8,42 куб. м/чел)

В целях организации оценки вводится функция полезности целевого показателя эффективности использования i-го ресурса, которая определяется по формуле:

, (1)

Где - средний норматив потребления i-го ресурса для соответствующего кластера (i=1,2, …, n, где n - количество измеренных показателей, соответствующих потребленным ресурсам);

- значение измеренного i-го показателя.

Таким образом, относя значение среднего норматива к удельному потреблению каждой организации, можно выявить отклонение целевого показателя энергоэффективности от принятого нормированного значения. В данном случае применяется функция полезности типа «чем меньше значение целевого показателя, тем лучше (выше оценка)», так как целесообразна минимизация потребления ресурсов. Используя полученные значения функции полезности можно выполнять ранжирование организаций в рамках кластера с последующим сравнением их по эффективности энергопотребления и определением причин отклонений.

Оценка уровня энергопотребления организациями бюджетной сферы

Простой количественной оценки недостаточно для оценки уровня энергопотребления организации. Показатели энергопотребления различных ресурсов часто изменяются разнонаправленно. Для лица, принимающего решения, важно знать, приемлемы ли полученные значения, хороши ли они и в какой степени. Возникает необходимость установления логической связи количественных значений показателей выделенной группы с некоторым комплексным показателем, характеризующим уровень потребления топливно-энергетических ресурсов и воды.

Учитывая сложность однозначной и четкой формулировки состояния уровня энергопотребления, предлагается использовать лингвистические переменные для данной оценки. Это заключение подтверждают исследования ряда авторов [2-4]. Представляют интерес работы А.О. Недосекина, предложившего на основе нечетких представлений метод комплексного финансового анализа предприятий [5]. В настоящее время этот метод широко применяется как в практике экономического анализа, так и в других сферах для организации многокритериальной оценки эффективности.

В данной работе сделана попытка применения метода, основанного на нечетких описаниях, к оценке уровня потребления топливно-энергетических ресурсов и воды в организационных структурах бюджетной сферы, включая муниципальные районы, городские округа, органы исполнительной власти и т. п. При этом связь между количественными значениями целевых показателей энергоэффективности с их качественным лингвистическим описанием задается некоторой функцией, определяющей принадлежность определенного уровня потребления нечеткому множеству. Так для i-го ресурса предлагается ввести лингвистическое множество уровней энергопотребления , которое разбито на пять подмножеств с соответствующим значением уровня энергопотребления (табл. 2).

Таблица 2. Подмножества состояний уровня потребления ТЭР и воды организационной структурой

Таким образом, множество лингвистических значений переменной «Состояние уровня энергопотребления» исследуемой организационной структуры состоит из пяти компонентов. Каждому из подмножеств E1 … E5_i соответствуют значения функции, определяющие уровень потребления i-го ресурса.

Для оценки уровня потребления i-го ресурса конкретной организацией производится классификация значений нормированных показателей эффективности. Определяется лингвистическая переменная оценки уровня полезности целевого показателя X_i. Полное множество его значений L_i разбивается на четыре подмножества:

L_i1 - завышенный уровень потребления i- го ресурса (L_i<0,4);

L_i2 - повышенный уровень потребления i- го ресурса (0,4?L_i<0,8);

L_i3 - средний уровень потребления i- го ресурса (0,8?L_i<1,2);

L_i4 - пониженный уровень потребления i- го ресурса (L_i1,2)

Теперь непосредственно перейдем к оценке уровня потребления. Пусть проведены мониторинг и анализ потребления ТЭР и воды бюджетными организациями соответствующей организационной структуры, при которых получены удельные показатели X_{i, j} (где j=1, 2, …, m, где m - количество бюджетных организаций в исследуемой структуре). На основе полученных значений удельных показателей определяются значения функций полезности U_{i, j} (1). В табл. 3 показан принцип классификации полученных значений U_{i, j} по ранее сформулированным критериям. При этом _ij =1, если U_{i, j} (L_ik), и _ij =0, когда оценка U_{i, j} не попадает в выбранный интервал классификации.

Таблица 3. Результаты классификации значений показателей уровня потребления i-го ресурса по организационной структуре

Уровень потребления i-го ресурса в исследуемой организационной структуре определяется по формуле:

(2)

Где m - количество организаций в исследуемой организационной структуре;

=.

Далее классифицируем полученное значение уровня энергопотребления исследуемой организационной структуры на основе табл. 2 и делаем вывод в лингвистической форме. Можно также выявить проблемные зоны (организации), которые способствуют повышению уровня потребления i-го ресурса. Эта информация дает возможность обоснованно планировать программные мероприятия в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

Аналогичным образом может быть определен уровень потребления других ресурсов. Далее, имея оценку уровня потребления каждого ресурса, можно комплексно оценить уровень энергоэффективности соответствующей организационной структуры:

(3)

где w_i - весовой коэффициент равный доле стоимости i-го ресурса от общей стоимости потребленных ресурсов соответствующей организационной структуры в определенном году; е₁ - оценка уровня потребления i- ресурса.

Ретроспективный анализ динамики оценок позволяет судить об эффективности выполнения программных мероприятий в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

Пример оценки уровня энергетической эффективности

В качестве примера выполним оценку уровня энергопотребления департамента здравоохранения, который курирует 81 организацию, потребляющую топливно-энергетические ресурсы и воду. В табл. 4 приведен фрагмент результатов мониторинга целевых показателей энергетической эффективности организаций (для примера взят 2013 г.).

Таблица 4. Показатели удельного потребления ТЭР и воды организациями здравоохранения (фрагмент)

Используя средние нормативы потребления (табл. 1) вычисляем значения функций полезности U_{i, j} для указанных ресурсов по каждой организации (табл. 5).

Таблица 5. Значения функций полезности для исследуемых организаций здравоохранения

Как уже отмечалось, в рамках каждого кластера можно произвести сравнительный анализ уровня энергопотребления. Для примера на рис. 2 показано сравнение организаций, относящихся к кластеру «Поликлиники», по уровню потребления тепловой энергии.

Далее переходим к оценке уровня энергопотребления департамента здравоохранения с использованием механизма нечеткой логики. По формуле (2) выполним оценку потребления каждого ресурса. Результаты отнесения полученной оценки к элементам нечеткого множества L_i представлены в табл. 6.

Сводные результаты, представленные в табл.7, отражают отнесение показателей потребления ресурсов организациями департамента к выделенным нечетким множествам согласно имеющейся классификации.

Рис. 2. Сравнение поликлиник по уровню удельного потребления тепловой энергии

Таблица 6. Результаты классификации значений показателей уровня потребления тепловой энергии по департаменту здравоохранения (фрагмент)

Таблица 7. Результаты оценки показателей уровня потребления ресурсов организациями департамента здравоохранения (фрагмент)

Таким образом, получаются оценки по каждому использованному ресурсу. В табл. 8 сведены оценки уровня энергопотребления за три года в разрезе используемых ресурсов.

Таблица 8. Оценки потребления ТЭР и воды департаментом здравоохранения

Для получения интегральной оценки уровня энергопотребления определяются весовые коэффициенты, соответствующие стоимости ресурсов (табл. 9).

Таблица 9. Весовые коэффициенты для интегральной оценки уровня энергопотребления

В целях оценки эффективности выполнения программных мероприятий в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в исследуемой организационной структуре представляет интерес ретроспективный анализ полученных интегральных оценок (таб. 10).

Таблица 10. Динамика интегральных оценок уровня энергопотребления

Анализ результатов оценки позволяет судить о том, что в 2013 г. показатели потребления ресурсов улучшились по сравнению с 2012 г., а оценка 2014 г., наоборот, несколько снизились. Данные табл. 8 свидетельствуют о существенном ухудшение оценок потребления холодной воды. На рисунке 3 показано как изменился с 2013 г. по 2014 г. количественный состав нечетких подмножеств, соответствующих выделенным уровням потребления холодной воды.

Рис. 3. Количественный анализ организаций по уровню потребления холодной воды

Из рис.3 видно, что по сравнению с 2013 г. в 2014 г. увеличилось количество организаций, принадлежащих к завышенному уровню потребления ресурса. Исследуя результаты оценки (табл. 7), можно выявить проблемные зоны. На рис.4 отражены процентные соотношения в подмножестве организаций, имеющих завышенные показатели потребления холодной воды. Анализ полученных результатов позволяет обоснованно планировать технические мероприятия, направленные на повышение энергетической эффективности конкретных организаций.

Рис. 4. Состав проблемной области

Проверка объективности методики оценки уровня энергопотребления

Для проверки объективности использованных в рассмотренной методике критериев оценки применен метод свертки данных Data Envelopment Analysis (DEA). Это инструмент, с помощью которого по совокупности данных об исследуемых объектах строится граница эффективности. Авторство метода DEA принадлежит А. Чарнсу, У. Куперу и Е. Родесу, которые использовали для измерения эффективности деятельности организаций аппарат линейного программирования [6].На основе метода DEA выполнен анализ результатов оценки энергоэффективности организаций одного кластера. При этом целевая функция для оценки эффективности имеет вид:

(4)

где x₁, x₂, x₃, x₄ - удельные показатели потребления тепловой энергии, электрической энергии, холодной воды и горячей воды;

, , , - соответствующие данным показателям весовые коэффициенты, при ограничениях: 0<<1; 0<<1; 0<<1; 0<<1.

Выполним оценку уровня энергопотребления на примере кластера «Поликлиники», насчитывающего 17 организаций. Решив 17 задач линейного программирования, получаем значения целевой функции для выбранных организаций (табл. 11).

Таблица 11. Экстремальные значения целевых функций для организаций кластера

Выполнено сравнение результатов оценки с данными, полученными на основе значений функции полезности (1) для организаций исследуемого кластера. Поскольку метод DEA оперирует с равнозначными показателями, для сравнения применена аддитивная свертка невзвешенных значений функций полезности. Анализ полученных результатов сравнения показывает, что оценки достаточно хорошо коррелируют. Это подтверждает вывод о корректности принятых значений критериев оценки, используемых в рассмотренной методике (рис. 5,6).

Ретроспективный анализ рейтинговых оценок уровня энергопотребления бюджетных организаций позволяет судить об эффективности проводимой политики энергосбережения в исследуемой организационной структуре (муниципальном районе, городском округе, департаменте, министерстве).

Рис. 5. Результаты оценки эффективности энергопотребления методом DEA (пунктирной линией показана граница эффективности)

Рис. 6. Результаты оценки эффективности энергопотребления на основе аддитивной свертки значений функции полезности

Выявление проблемных зон позволяет обоснованно планировать программные мероприятия. Одновременно, обеспечение возможности каждой организации сравнивать свой уровень энергопотребления с лучшими достижениями в своей сфере мотивирует руководство на поиск решений, направленных на повышение эффективности потребления ресурсов. Таким образом, реализуются основные задачи бенчмаркинга энергопотребления.

Список литературы

1. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности: учеб. пособие для ответственных за энергосбережение/ Е.А. Борголова, Ф.Ф. Лавриненко., Ю.Ф. Тихоненко, А.В. Стежко, В.А. Брянцев, М.К. Агеев, Ю.Г. Жокин. - Москва, 2013. - 349 с.

2. Информационная поддержка мониторинга расходования средств на оплату коммунальных услуг в бюджетных отраслях/ А.В. Клименко, А.Г. Вакулко, С.П. Манчха, А.В. Бобряков. // Энергобезопасность и энергосбережение. - 2012. - Вып. 6.- С. 46-52.

3. Сендеров С.М. Методология и практика исследования проблем энергетической безопасности России с выделением роли газовой отрасли: автореф. дис… докт. техн. наук/ Сендеров Сергей Михайлович. - Иркутск, 2008. - 43 c.: ил. - Библиогр.: с. 43.

4. Баев И.А. Индикативный анализ энергетической безопасности предприятия /И.А. Баев, Т.Г. Каримова // Вестник ЮУрГУ: Серия Экономика и менеджмент. - 2009. - Вып. 8 (141). - С. 53-58.

5. Метод комплексного финансового анализа на основе нечетких представлений

6. Measuring the efficiency of decision making units/ A. Charnes, W.W. Cooper, E. Rhodes // European Journal of Operational Research. - 1978. - № 2 (6) . - P. 429-444.

Размещено на Allbest.ru