ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАНА ФРАНКА

Монтицька Анна Михайлівна

УДК 330.4:621.311:332.012.23(477)

ОПТИМІЗАЦІЯ ФУНКЦІОНУВАННЯ

ЕНЕРГОГЕНЕРУЮЧИХ ПІДПРИЄМСТВ

В УМОВАХ РИНКУ

Спеціальність 08.03.02 – Економіко-математичне моделювання

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата економічних наук

Львів – 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі економічної кібернетики Львівського національного університету імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник | доктор економічних наук, професор

Вовк Володимир Михайлович,

Львівський національний університет імені Івана Франка, завідувач кафедрою економічної кібернетики.

Офіційні опоненти: | доктор економічних наук, професор

Недін Ігор Валентинович,

Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, професор кафедри автоматизацiї проектування енергетичних процесiв i систем;

кандидат економічних наук, доцент

Бліщук Катерина Михайлівна,

Львівський регіональний інститут державного управління Української Академії державного управління при Президентові України, доцент кафедри економіки та фінансів.

Провідна установа | Київський національний економічний університет Міністерства освіти і науки України, кафедра економіко-математичних методів.

Захист відбудеться “25” листопада 2003 р. о 1330 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д35.051.01 у Львівському національному університеті імені Івана Франка за адресою: 79000, м. Львів, пр. Свободи, 18, ауд. 115.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Львівського національного університету імені Івана Франка за адресою: м. Львів, вул. Драгоманова, 5.

Автореферат розісланий “24” жовтня 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради ______________________ Панчишин С.М.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Енергетичний комплекс України на даний час перебуває в процесі складного переходу від повністю централізованого управління галуззю до роботи в ринкових умовах. У сучасних умовах управління енергетичним комплексом різних країн світу має комплексний характер, що поєднує державне регулювання і ринкову конкуренцію. Останнім часом у пошуках стимулів для подальшого розвитку енергетики та оптимізації загальної схеми енергоспоживання все частіше в світовій практиці звертаються до стимулюючих можливостей саме переходу до ринкових відносин в енергетичній галузі. Останні десятиліття характеризуються процесами структурної перебудови енергетики, що широко розгорнулися в багатьох країнах світу, через приватизацію енергетичних об’єктів, дерегулювання і введення конкурентного ринку електроенергії з метою підвищення конкурентоспроможності виробленої продукції на світових ринках.

В якості інструменту ринкових перетворень в енергетиці України зараз використовується так званий “Оптовий ринок електроенергії” (ОРЕ). Правовою базою функціонування українського оптового ринку електричної енергії став прийнятий 16 жовтня 1997 року Верховною Радою України Закон “Про електроенергетику”. Оптовий ринок електричної енергії України – це система відносин з купівлі-продажу електроенергії, що здійснюється його суб’єктами в межах єдиної об’єднаної енергетичної системи України на підставі договору оптового ринку. Центральна частина цієї моделі сьогодні – “Державне підприємство “Енергоринок”, що було створено відповідно до Постанови Кабінету Міністрів України від 5 травня 2000 року №755 з метою впровадження ефективних механізмів організації діяльності ОРЕ і поліпшення ситуації з розрахунками за енергоресурси.

Фактично таке утворення – це проміжна тимчасова модель для відпрацювання механізмів функціонування енергокомплексу в ринкових умовах, результати роботи якої показали, що такі ринкові чинники, як зниження цін, підвищення конкурентоздатності та стимулювання розвитку виробництва, не були досягнуті в результаті використання запропонованої схеми. Енергетика є дуже капіталоємною галуззю і, відповідно, важко піддається швидкій реконструкції і модернізації. Тому в сучасних умовах у процесі енергетичного виробництва, перетворення, передачі і споживання електроенергії одночасно задіяні однотипні об’єкти з різними техніко-економічними показниками. Крім того, в процесі виробництва електроенергії беруть участь енергогенеруючі підприємства, що використовують різні енергоносії з принципово різними технологічними і економічними можливостями, серед яких найважливішими на сьогодні є атомні, теплові та гідростанції.

Відомо, що математичне моделювання в галузі ринкової економіки має певну специфіку, яка полягає в існуванні проблеми агрегації – поєднанні моделей мікро- і макроекономіки. На даний час ринкова економіка найбільш широко використовує методи математичного моделювання для оптимізації управлінських рішень саме на мікрорівні – рівні окремих підприємств, фірм з використанням сучасної комп’ютерної техніки. Значним є внесок в розвиток теорії та практичного застосування мето-дів математичного моделювання та прийняття рішень праць Л.О. Мелентьєва, В.А. Вєнікова, С.Л. Прузнера, А.А. Чернухіна, В.І. Денісова, В.Р. Окорокова, В.Й. Едельмана, Д.В. Холмського, В.М. Геєця, І.В. Недіна, В.М. Вовка, В.А. Непомнящего, В.С. Рябова, А.П. Васільєва, Ю.Б. Гука та інших авторів.

Актуальність теми даного дослідження пов’язана з необхідністю створення сучасного економіко-математичного інструментарію, що дозволить оптимізувати ринкову діяльність електрогенеруючих компаній (основу енергетики України) і, відповідно, суттєво зміцнити позицію України на світовому енергоринку.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано відповідно до тематики наукових досліджень кафедри економічної кібернетики Львівського національного університету імені Івана Франка як складову частину таких науково-дослідних держбюджетних тем:

1. Ек 375Б “Оптимальне управління фінансами в економіко-виробничих і фінансових системах”, № ДР 0198U00858;

2. Ек 78Б “Математичні методи оптимізації управління складними економіко-виробничими і фінансовими системами”, № ДР 0101U001438.

У межах даної теми автором досліджено проблеми оптимізації функціонування енергогенеруючих підприємств, зокрема, процесу тарифоутворення та оптимізації добового графіка навантаження генеруючих потужностей енергетичних компаній.

Мета та задачі дослідження. Метою роботи є дослідження функціонування енергогенеруючих підприємств в умовах становлення ринкових відносин на основі використання економетричних та економіко-математичних моделей.

Для досягнення мети в дисертації поставлено та розв’язано такі основні задачі:

- проаналізувати структуру та основні техніко-економічні показники енергетики України;

- визначити основні напрями розвитку енергоринку України та проаналізувати принципи функціонування енергоринків інших країн;

- проаналізувати економіко-математичні методи і моделі, їх використання для дослідження функціонування енергогенеруючих підприємств в умовах становлення ринкових відносин;

- застосувати факторні моделі для визначення напрямів оптимізації функціонування енергогенеруючих підприємств;

- розробити економетричні моделі для аналізу часового ряду оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній за добовими графіками навантаження на енергоринку України;

- застосувати методи регресійного аналізу для прогнозування добових графіків навантаження енергогенеруючих компаній;

- оптимізувати добові графіки навантаження генеруючих потужностей енергокомпанії;

- розробити програму та провести числову апробацію можливостей використання побудованих економіко-математичних моделей.

Об’єктом дослідження є фукціонування підприємств на енергоринку України.

Предметом дослідження є методологія та інструментарій економіко-математичного моделювання діяльності енергогенеруючих підприємств на енергоринку України.

Методи дослідження. Теоретичною та методологічною основою досліджень стали роботи провідних вітчизняних та іноземних вчених, в яких розглянуті сучасні наукові підходи на проблеми функціонування енергоринків, а також діалектичний метод пізнання, системний підхід до вивчення економічних явищ, закони функціонування економіки ринкового типу. При проведенні дисертаційного дослідження методологічним підґрунтям стали комплексні підходи, що базуються на поєднанні фінансово-економічних та економіко-математичних методів.

При вирішенні поставлених завдань використовувалися такі методи дослідження як детермінований факторний аналіз, економетричні методи, економіко-математичні методи.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що в процесі комплексного дослідження енергоринку України засобами, які ґрунтуються на сучасних економічних та математичних теоріях, були отримані такі наукові результати:

- узагальнено дослідження динаміки розвитку і функціонування енергоринку України та світового досвіду реструктуризації енергетичної галузі;

- за допомогою детермінованого факторного аналізу виявлено, що основними для енергогенеруючого підприємства є проблеми в основній діяльності, пов'язані з керуванням витратами і ціноутворенням;

- для аналізу часового ряду оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній за добовими графіками навантаження на енергоринку України вперше були застосовані методи авторегресії;

- створена математична модель, яка дозволяє проводити економічний аналіз і прогнозувати тарифоутворення для енергогенеруючих компаній в умовах сучасного енергоринку;

- за допомогою регресійного аналізу виявлені основні чинники, що визначають добовий графік навантаження енергогенеруючих компаній, проаналізований вплив цих чинників;

- розроблено економіко-математичну модель задачі оптимізації добового графіка навантаження генеруючих потужностей компанії та програмне забезпечення для здійснення її розв’язання.

Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці економіко-математичного апарату, програмних реалізацій та практичних рекомендацій щодо прогнозування рівня тарифів енергогенеруючих компаній та побудові моделі оптимізації добового графіка навантаження генеруючих потужностей компанії. На основі цих розробок у виробничу діяльність енергогенеруючої компанії ВАТ “Західенерго” впроваджені методика і прикладні комп’ютерні програми аналізу конкретних економічних показників роботи підприємств компанії на енергоринку України, що дозволило суттєво покращити загальні економічні показники роботи компанії.

Основні теоретичні та аналітичні результати дисертаційної роботи, побудовані економіко-математичні моделі прогнозування тарифоутворення для енергогенеруючих компаній на енергоринку України та оптимізації добового графіка навантаження енергогенеруючих компанії були впроваджені в роботу ВАТ “Західенерго” (акт про впровадження від 03.10.2002 № 101-1283 ).

Апробація результатів. Основні результати дисертаційного дослідження доповідались і обговорювались на: Четвертій міжнародній науковій конференції “Проблеми економічної інтеграції України в Європейський Союз: інвестиційні аспекти” (Ялта-Форос, 13-15 вересня 1999 р.); звітній науковій конференції Львівського національного університету імені Івана Франка за 1999 рік (м. Львів, 8 лютого 2000 р.); міжнародній науковій студентсько-аспірантській конференції “Економічна система України: європейський вибір” (м. Львів, 3-5 травня 2000 р.); звітній науковій конференції Львівського національного університету імені Івана Франка за 2000 рік (м. Львів, 15 лютого 2001 р.); міжнародній науковій студентсько-аспірантській конференції “Україна в ХХІ столітті: формування економічної системи” (м. Львів, 3-5 травня 2001 р.); звітній науковій конференції Львівського національного університету імені Івана Франка за 2001 рік (м. Львів, 11-12 лютого 2002 р.); міжнародній науковій студентсько-аспірантській конференції “Актуальні проблеми формування економічної системи України” (м. Львів, 16-17 травня 2002 р.); міжнародній науково-практичній конференції “Фінансово-кредитне регулювання ділової активності господарюючих суб’єктів” (м. Львів, 26-27 вересня 2002 р.); IV-ій Міжнародній науково-практичній конференції “Маркетинг та логістика в системі менеджменту” (м. Львів, 7-9 листопада 2002 р.). Результати та висновки обговорювалися також на наукових семінарах кафедри економічної кібернетики Львівського національного університету імені Івана Франка.

Публікації. Основні положення, результати та висновки дисертаційного дослідження висвітлено у 9 публікаціях загальним обсягом 2,24 друк. арк., з них 5 статей в наукових фахових виданнях, 4 тези доповідей на наукових конференціях.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків та списку використаних джерел. Основний зміст роботи викладено на 207 сторінках друкованого тексту. Матеріали дисертації містять 20 таблиць, 26 рисунків та 12 додатків. Список використаних джерел містить 145 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІйної роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, визначена мета, задачі та методологічна основа дослідження, розкриті наукова новизна і практична важливість роботи.

У першому розділі “Енергоринок України: світовий досвід, основні принципи функціонування, етапи розвитку та сучасний стан” з’ясовуються структура та основні техніко-економічні показники електроенергетичної промисловості України, наводяться принципи функціонування енергетичних ринків, аналізується світовий досвід у цій галузі та досліджуються особливості оптового ринку електричної енергії України.

Як відомо, енергокомплекс України з часу проголошення суверенітету, тобто вже понад десять років, перебуває в стані глибокої системної кризи. Усі ці роки суттєво порушуються дві основні принципові вимоги, яким повинна відповідати енергетика:

- надійне, стабільне енергозабезпечення;

- ефективне використання енергоресурсів.

У результаті невиконання цих визначальних вимог підривається економіка країни, її національна безпека, життєвий рівень громадян України. Останнім часом з’явилися виразні ознаки стабілізації економіки і навіть її розвитку, і постало питання напрямів розвитку енергетики, що є базовою системоутворюючою галуззю економіки.

На основі проведеного аналізу структури та основних техніко-економічних показників енергетики України можна зробити висновок про те, що ефективне функціонування електроенергетики як базової галузі національної економіки є необхідною умовою стабілізації, структурних перетворень економіки, задоволення потреб населення та виробництва у електричній енергії.

Інтереси забезпечення енергетичної безпеки України потребують вирішення на державному рівні основної проблеми – фінансової ситуації в електроенергетиці, що зумовлена економічною кризою в державі. По-перше, для проведення реконструкції, ремонтів, технологічного обслуговування та модернізації енергетичного обладнання, яке виробило свій ресурс, та для нового будівництва. По-друге, для забезпечення в достатній кількості паливом теплових та атомних електростанцій.

Аналіз літератури з проблем розробки оптимальних структур управління енергетикою показав, що останнім часом ведеться активна дискусія щодо вибору моделі оптового ринку електричної енергії, в ході якої пропонується багато варіантів організації енергоринку з посиланням на практику різних країн. Як показав аналіз, у кожній країні була реалізована своя власна модель оптового ринку. При виборі моделі враховувалися специфічні для даної країни проблеми, а саме:

- види, структура і територіальне розміщення генеруючих потужностей, енергозбалансованість окремих регіонів;

- ступінь централізації диспетчерського регулювання енергосистеми;

- державна політика щодо формування оптових і роздрібних тарифів;

- технічна оснащеність суб’єктів оптового ринку електричної енергії засобами обліку, ступінь автоматизації комерційного обліку та ін.

Таким чином, можна зробити висновок, що модель оптового ринку електричної енергії – це узагальнення проведеного комплексного різнобічного дослідження всіх чинників як на макроекономічному, так і на мікроекономічному рівнях, що визначають проблеми технічної, економічної та соціальної сторін розвитку енергетики країни. При цьому, оскільки кожна модель відбиває не тільки специфіку енергетики, але й рівень розвитку економіки країни в цілому, повне копіювання моделі якоїсь країни є недоцільним.

За короткий період функціонування Оптового ринку електричної енергії України в умовах вкрай важкої економічної ситуації в державі було закладено основу запровадження ринкових відносин в електроенергетиці та набуто значного досвіду. Проблеми, що заважають ефективному функціонуванню ОРЕ, здебільшого пов’язані між собою, часто мають спільні причини виникнення, які переважно стосуються не стільки процесів функціонування ОРЕ, скільки опосередковано стосуються макроекономічного рівня, зокрема, недоліків системи державного фінансування пільгового споживання електроенергії, податкової політики щодо електроенергетичної галузі, намагання вирішити проблеми промисловості, сільського господарства та соціальні проблеми за рахунок електроенергетики.

Підсумовуючи вищевикладене, слід відзначити, що ОРЕ України фактично був сформований та, поступово розвиваючись, функціонує в теперішньому вигляді декілька років. Система відносин ОРЕ, побудована на принципах, закладених Договором, постійно розвивається в напрямі вдосконалення регулятивних чинників, саморегуляції ринку, забезпечення прозорості діяльності ОРЕ та балансу інтересів усіх його учасників.

Сучасні електроенергетичні системи мають специфічні властивості, які притаманні складним кібернетичним системам: великі розміри системи, складність поведінки, багатоцільовість, неперервний розвиток у часі і просторі, велика кількість та дискретність нелінійних залежностей, імовірнісний характер параметрів та взаємодій, самоорганізованість (включаючи адаптацію), наявність механізмів зворотних зв’язків, вимоги надійності та стійкості функціонування. Управління енергосистемами відноситься до класу задач, для розв’язання яких необхідно розглядати проблеми більш чи менш дальньої перспективи, враховувати дуже складні внутрішні та зовнішні зв’язки, використовувати якісні характеристики частини параметрів через неможливість їх кількісного вираження, приймати рішення в умовах часткової чи майже повної невизначеності. Усе це, а також складність і взаємопов’язаність технічних, організаційних, економічних, соціальних та інших аспектів управління енергетичним виробництвом зумовлює необхідність широко застосовувати в управлінні математичне моделювання.

Другий розділ “Економіко-математичне моделювання в аналізі процесів, що відбуваються на енергоринку України” присвячений завданням, проблемам та доцільності застосування економіко-математичного моделювання в аналізі процесів, що відбуваються на енергоринку України, зокрема більш детально розглянуто оптимізаційні моделі функціонування енергогенеруючих підприємств.

Період після створення ОРЕ України слід розглядати як становлення нових форм організації енерговиробництва, що вимагає нового інформаційно-технологічного обслуговування суб’єктів ОРЕ, а також нового методичного та програмного забезпечення. У нашому дослідженні за допомогою комплексу економіко-математичних моделей ми описали сучасну схему функціонування ОРЕ та виявили шляхи оптимізації функціонування енергетичних підприємств в рамках цієї схеми.

Оптимізація функціонування енергетичної системи включає такі задачі:

- вибір структури (складу) працюючого обладнання енергосистеми;

- вибір методів, засобів та організаційних форм управління енергосистемою;

- планування експлуатації енергосистеми в різних інтервалах часу;

- аналіз можливих умов експлуатації енергосистеми в цих інтервалах часу;

- коректування плану експлуатації за результатами цього аналізу;

- визначення та створення для розв’язку перерахованих задач інформаційних потоків;

- визначення методів розв’язання задач оптимізації;

- аналіз відповідності та достовірності вхідної інформації.

Системна модель забезпечення якості та ефективності господарської діяльності енергетичних підприємств повинна адекватно відтворювати систему господарських процесів, а також створювати реальні можливості для постановки сучасних задач її оптимізації. Ураховуючи, що господарська діяльність енергогенеруючого підприємства є складним та багатоаспектним процесом, модель її вдосконалення повинна бути ієрархічною та системно комбінованою.

Ринок електроенергії в Україні знаходиться в стані змін та розвитку. У зв’язку з розробкою Закону “Про основи функціонування оптового ринку електроенергії України” можлива зміна структури енергоринку. Розвиток законодавства та скасування державного контролю поряд із більш складними технологіями виміру й обліку дають можливість для укладення різних нових типів контрактів з електроенергії та методів торгівлі на ринку. Успішне функціонування енергогенеруючих підприємств у цьому новому, більш мінливому ринку вимагає складних методів для визначення нових ринкових можливостей і керування збільшеними ризиками.

Нами розглянуто нові можливі умови розвитку українського енергоринку з погляду енергогенеруючих компаній і енергетичних пулів. Проаналізовано комерційні можливості та рентабельність різних видів енергетичних пулів, коли спотовий ринок та інші типи контрактів будуть існувати на практиці. Порівнюються різні підходи до розподілу загального прибутку пула між його членами і вводиться алгоритм подачі заявок для розрахунку балансу.

Для аналізу роботи різних видів пулів, таких як пул довгострокового постачання, пул короткострокового постачання, пул ринку наявного товару з біржовим ринком для закупівлі електроенергії, та різних типів контрактів, зокрема, відкритих довгострокових багатотарифних контрактів із границями потужності й окремими платами за потужність та енергію, фіксованих та коректованих двосторонніх контрактів з фіксованою контрактною ціною і погодинною енергетичною платою, динамічних контрактів, нами було використано методи оптимізації та моделювання.

Наведені економіко-математичні моделі контрактів, що існують у світовій практиці, можуть бути використані для оптимізації роботи енергогенеруючих компаній, бо на конкурентному ринку структура контракту повинна відбивати погодинні зміни ціни і попиту на електроенергію більш точно, ніж у монополізованому і регульованому ринку, що в умовах реформування української енергетики є актуальною проблемою для енергогенеруючих компаній.

У розділі також детально розглянуто особливості задачі оптимізації структури генеруючих потужностей у лінійній постановці, а також оптимізації добового графіка навантаження генеруючих потужностей енергогенеруючої компанії.

Зокрема, при побудові моделі оптимізації розподілу навантаження між електростанціями нами були враховані технологічні особливості електростанцій різного типу, особлива увага при цьому приділялась деталізації особливостей теплових електростанцій.

У даній роботі для оптимізації добового графіка навантаження енергогенеруючих компаній з урахуванням балансу між виробництвом і споживанням електроенергії та зміни добового навантаження споживачів використовуються методи кусково-лінійного цілочислового програмування.

Відповідно до Правил Оптового ринку електричної енергії України добовий графік споживання можна представити як:

S = {st}, t=1,T.

Позначимо невідомий добовий графік виробітку електроенергії кожною j-oю електростанцією, що входить до енергогенеруючої компанії як:

Pj = {ptj}, t=1,T, j=1,J.

Тоді необхідний баланс між споживанням та виробництвом енергії у момент t можна записати як:

, t=1,T, (1)

де Rt – необхідний резерв потужностей в момент часу t.

Обмеження на зміну потужності запишемо як:

, t=1,T, j=1,J, (2)

де Pjmin та Pjmax – відповідно мінімально та максимально допустима потужність j-ї станції в момент часу t.

Додаючи до рівнянь (1), (2) критерій, в якості використаємо мінімізацію сумарних витрат на виробництво електроенергії електростанціями, які вхо-дять до складу енергогенеруючої компанії (3), отримаємо задачу оптимізації розподілу навантаження між електростанціями:

, (3)

де Ftj(ptj) – функція залежності витрат для станції j від потужності в момент часу t, для якої Ftj(ptj)=0, коли ptj=0 і яка є неперервною та опуклою для навантаження станції в робочій області;

ctj – витрати станції j в момент часу t, що не залежать від потужності.

Наступним етапом побудови моделі оптимізації розподілу навантаження між електростанціями є врахування технологічних особливостей електростанцій різного типу.

На даний час енергосистема України складається з електростанцій таких типів: атомні електростанції (АЕС), гідроелектростанції (ГЕС), теплові електростанції (ТЕС), причому графік виробітку енергії електростанціями кожного типу та їх маневрові можливості різні і залежать від їх природи та конструктивних особливостей.

АЕС України можуть працювати тільки в базових режимах, тому практично потужність АЕС України протягом доби можна вважати сталою:

ptjА = pjA = const, (4)

де ptjA – потужність j-ї атомної станції в момент часу t.

ГЕС мають високі маневрові можливості та незначні витрати на запуск, тобто потуж-ність ГЕС може доволі швидко змінюватися. При цьому сумарна кількість виробленої енергії залежить від запасів води у водосховищі. Це зумовлює доцільність використання ГЕС для згладжування піків навантаження:

; (5)

, (6)

де рtjГ – потужність j-ї ГЕС в момент часу t;

Pjmin та Pjmax – мінімальна та максимальна потужності j-ї ГЕС;

WtjГ – витрати води j-ю ГЕС в момент часу t;

W0jГ – задана величина витрат води j-ю ГЕС за добу.

Урахування особливостей ТЕС являє собою найбільшу складність при розподілі навантаження добового графіка енергогенеруючої компанії, бо ТЕС дозволяють тільки плавно змінювати навантаження у часі. Оскільки ТЕС мають декілька незалежних блоків, то ми будемо розглядати кожний блок окремо. Обмеження на генеруючу потужність блока ТЕС запишемо таким чином:

. (7)

Також врахуємо, що плавність зміни потужності блока обмежується деякою величиною РДjТ, а саме регуляційним діапазоном блока ТЕС:

. (8)

Для розрахунку залежності витрат ТЕС від потужності можна використати нормативні характеристики устаткування енергоблока. Згідно з ними та Правилами Оптового ринку електричної енергії України залежність приведених годинних витрат від електричного навантаження енергоблока може бути подана в спрощеному (апроксимованому) вигляді як ламана лінія, що має в заявленому інтервалі навантажень не більше трьох прямих ділянок, що узгоджується з думкою про доцільність представлення характеристик відносних приростів у вигляді кусково-лінійної функції.

Враховуючи вищезазначене сформулюємо нашу модель для енергогенеруючої компанії, що має у своєму складі ТЕС, у вигляді задачі цілочислового кусково-лінійного програмування. Додатково введемо такі позначення:

atj – тривалість простою j-го блока ТЕС в момент часу t;

btj – тривалість пуску j-го блока ТЕС з моменту часу t;

Ftj – витрати j-го блока в момент часу t;

ctj – витрати на пуск блока j в момент часу t;

rtj – бінарна змінна (0,1), що характеризує стан роботи j-го блока ТЕС в момент часу t;

vtj – бінарна змінна (0,1), що характеризує стан включення в роботу j-го блока ТЕС в момент часу t;

wtj – бінарна змінна (0,1), що характеризує стан виведення з роботи j-го блока ТЕС в момент часу t;

otj – бінарна змінна (0,1), що характеризує стан простою j-го блока ТЕС в момент часу t.

Тоді задача розподілу навантаження добового графіка енергогенеруючої компанії запишеться таким чином:

; (9)

; (10)

; (11)

; (12)

; (13)

; (14)

; (15)

; (16)

; (17)

. (18)

Також в розділі досліджуються можливості врахування невизначеності ситуації прийняття рішення з метою їх використання при подальших удосконаленнях постановки задачі оптимізації добового графіка навантаження енергогенеруючих компаній.

У третьому розділі “Оптимізація роботи енергогенеруючих підприємств на енергоринку України” визначаються та обґрунтовуються напрями оптимізації функціонування енергогенеруючих підприємств за допомогою факторних моделей, здійснюється аналіз часового ряду оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній за добовими графіками навантаження, аналіз та прогнозування добових графіків навантаження енергогенеруючих компаній, описується програмна реалізація оптимізації добового графіка навантаження генеруючих потужностей компанії та проводиться аналіз результатів модельних експериментів.

У результаті застосування факторних моделей було визначено множину задач, яка потребує комплексного розв’язання. Проведене дослідження показало, що основними для енергогенеруючого підприємства є проблеми в основній діяльності, пов’язані з керуванням витратами і ціноутворенням. Це дозволило зосередити подальше дослідження шляхів оптимізації роботи енергогенеруючих підприємств на енергоринку України на аналізі оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній за добовими графіками навантаження та оптимізації добового графіка навантаження генеруючих потужностей компанії.

На першому етапі було охарактеризовано властивості часового ряду оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній за добовими графіками навантаження, визначено характеристики динаміки їхнього розвитку, виявлено закономірності минулого розвитку та оцінено можливість перенесення цих закономірностей на майбутнє. Був проведений ґрунтовний аналіз конкретної ситуації в енергогенеруючих компаніях України, запропоновані моделі для прогнозування оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній за добовими графіками навантаження, а саме модель авторегресії восьмого порядку та модель векторної авторегресії восьмого порядку.

Для вирішення цих задач було:

- оброблено необхідний для виявлення статистичних закономірностей обсяг даних;

- забезпечено методологічну зіставленість даних;

- за допомогою тестів Діккі-Фуллера та Філліпса-Перрона проведено перевірку даних на стаціонарність;

- на основі змістовного аналізу досліджуваних показників обґрунтовано можливість переносу закономірностей минулого для прогнозування;

- отримано адекватні математичні моделі та на їх основі побудовано точкові та інтервальні прогнози.

Отримані в результаті авторегресійні моделі для прогнозування оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній можуть бути використані для оптимізації роботи енергогенеруючих компаній.

На другому етапі було досліджено зв’язок між добовими графіками навантаження енергогенеруючої компанії та днем тижня, місяцем і годиною доби та максимумом і мінімумом заявлених потужностей енергогенеруючою компанією та побудовано рівняння множинної регресії для кількісного виміру впливу незалежних змінних на результуючу:

Y = 137,5151 – 4,739X1 + 2,617X2 + 3,803X3 – 3,599X4 + 4,481X5,

де Y – добові графіки навантаження енергогенеруючої компанії за днем тижня, місяцем і годиною доби (залежна змінна);

X1 – день тижня (незалежна змінна);

X2 – місяць (незалежна змінна);

X3 – година доби (незалежна змінна);

X4 – максимум заявленої потужності енергогенеруючою компанією (незалежна змінна);

X5 – мінімум заявленої потужності енергогенеруючою компанією (незалежна змінна).

За допомогою алгоритму Фаррара-Глобера проведено дослідження масиву незалежних змінних на мультиколінеарність, за результатами якого було застосовано, так звану рідж-регресію. Для отриманої регресійної моделі здійснено аналіз одержаних оцінок параметрів, перевірку їх значущості та ефективності, зроблено перевірку наявності автокореляції залишків і гетероскедастичності, проведено аналіз вірогідності моделі, виконано економіко-математичний аналіз моделі і показано методи прийняття рішень на ба-зі моделі.

Аналіз статистичних оцінок регресійної моделі дозволяє зробити ряд висновків. Стандартні похибки оцінок параметрів моделей свідчать про їх незміщеність. Перевірка наявності гетероскедастичності залишків показала, що гетероскедастичність відсутня, тобто оцінки параметрів є ефективними. За допомогою критерію Дарбіна-Уотсона здійснено перевірку наявності автокореляції залишків. З метою уникнення автокорельованості залишків застосовано метод Ейткена та метод Дарбіна для уточнення оцінок параметрів моделі.

Обчислені характеристики, які були використані для оцінювання достовірності моделі, вказують на те, що побудована нами модель відображає тісний зв’язок між добовими графіками навантаження енергогенеруючої компанії та чинниками, що впливають на них, тобто підтверджується гіпотеза про те, що кількісні оцінки зв’язку між залежною і незалежними змінними в моделях є істотними.

У результаті можна зробити висновок про те, що регресійна модель добового графіка навантаження енергогенеруючої компанії має великі прогнозні можливості та може бути основою для прийняття рішень стосовно щоденної зміни цього показника.

Наступним етапом нашого дослідження є оптимізація добового графіка навантаження генеруючих потужностей енергогенеруючої компанії. У рамках побудованої у другому розділі моделі була розроблена процедура та складена програма для визначення точки зламу для функції залежності витрат для енергоблока ТЕС від потужності в певний момент часу. Оскільки розроблена економіко-математична модель є задачею цілочислового кусочно-лінійного програмування великої розмірності, для її розв’язання були запропоновані підходи з використанням наближених методів та було розроблене відповідне програмне забезпечення.

Одержані результати модельних експериментів за погодинним навантаженням блоків електростанцій, які входять до складу енергогенеруючої компанії, доводять можливість зниження витрат енергогенеруючої компанії за рахунок оптимізації структури генеруючих потужностей. Таким чином можна стверджувати, що використання запропонованої оптимізаційної моделі робить можливим здійснювати оптимізацію пошуку параметрів генеруючих потужностей енергокомпаній, які відповідають найбільш сприятливим режимам їх експлуатації, а також за допомогою використання запропонованого оптимізаційного методу можливе обґрунтоване згідно із запропонованим критерієм і оперативне складання добового графіка навантаження електростанцій енергогенеруючої компанії.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі проведено теоретичні дослідження та практичні розробки, які стосуються оптимізації роботи енергогенеруючих підприємств на українському енергоринку. Автором розроблено нові підходи до цієї проблеми, запропоновано методологію моделювання, розроблено конкретні рекомендації та пропозиції щодо оптимізації функціонування енергогенеруючих підприємств в умовах ринку

Основні висновки, які отримані в дисертації, зводяться до такого:

1. Проведене детальне вивчення проблем існуючого механізму функціонування енергетики України, економічного значення енергетичної галузі та її впливу на стан і перспективи розвитку економіки вказує на необхідність подальшого розвитку методів та механізмів вирішення основної проблеми – фінансової ситуації в електроенергетиці, що зумовлена економічною кризою в державі. Останнім часом в електроенергетику в різних країнах вводяться конкурентні відношення, створюються електроенергетичні біржі та конкурентні оптові ринки електроенергії. Досвід цих перетворень видається винятково важливим для вибору раціональних шляхів подальшого реформування української електроенергетики і підвищення ефективності її функціонування.

2. Оскільки сучасні електроенергетичні системи мають специфічні властивості, які притаманні складним кібернетичним системам, очевидно, що на сучасному етапі розвитку енергетики України необхідним є широке використання інформаційних технологій, застосування економіко-математичних методів з метою побудови системної моделі забезпечення якості та ефективності господарської діяльності енергетичних підприємств. На конкурентному ринку структура контракту та врахування комерційних можливостей і рентабельності різних видів енергетичних пулів повинні відображати погодинні зміни ціни і попиту на електроенергію більш точно, ніж на монополізованому і регульованому ринку, для чого призначені наведені в роботі економіко-математичні моделі контрактів, що існують у світовій практиці, різні підходи до розподілу загального прибутку пула між його членами та алгоритм подачі заявок для розрахунку балансу

3. Проведене дослідження із застосуванням методів факторного аналізу для визначення напрямів оптимізації функціонування енергогенеруючих підприємств показало, що основними для енергогенеруючого підприємства є проблеми в основній діяльності, пов’язані з керуванням витратами і ціноутворенням. Обґрунтовано найбільш перспективні напрями дослідження шляхів оптимізації роботи енергогенеруючих підприємств на енергоринку України – аналіз оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній за добовими графіками навантаження та оптимізація добового графіка навантаження генеруючих потужностей компанії.

4. З метою передбачення динаміки цін, що відповідала б об’єктивним тенденціям розвитку економіки було охарактеризовано властивості часового ряду оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній за добовими графіками навантаження, визначено характеристики динаміки їхнього розвитку, виявлено закономірності минулого розвитку та оцінено можливість перенесення цих закономірностей на майбутнє. Був проведений достатньо ґрунтовний аналіз конкретної ситуації в енергогенеруючих компаніях України, запропоновані авторегресійні моделі для прогнозування оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній за добовими графіками навантаження.

5. За результатами проведеного дослідження зв’язку між добовими графіками навантаження енергогенеруючої компанії та днем тижня, місяцем і годиною доби та максимумом і мінімумом заявлених потужностей енергогенеруючою компанією побудовано рівняння множинної регресії для кількісного виміру впливу незалежних змінних на результуючу, яке має великі прогнозні можливості та може бути основою для прийняття рішень стосовно щоденної зміни цього показника.

6. Зроблено постановку та розв’язано задачу оптимізації добового графіка навантаження генеруючих потужностей енергогенеруючої компанії, яка враховує технологічні особливості електростанцій різного типу, особлива увага при цьому приділялась деталізації особливостей ТЕС. У рамках побудови моделі була розроблена процедура та складена програма для визначення точки зламу для функції залежності витрат для енергоблока ТЕС від потужності в певний момент часу. Оскільки розроблена економіко-математична модель є задачею цілочислового кусочно-лінійного програмування великої розмірності, для її розв’язання були запропоновані підходи з використанням наближених методів та було розроблено відповідне програмне забезпечення. Одержані результати обчислення модельних експериментів за погодинним навантаженням електростанцій (блоків), які входять до складу енергогенеруючої компанії, доводять можливість зниження витрат енергогенеруючої компанії за рахунок оптимізації структури генеруючих потужностей.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ зА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Монтицька А.М. Маркетингові проблеми енергогенеруючих компаній в Україні. // Менеджмент та підприємництво в Україні: етапи становлення і проблеми розвитку. Вісник Державного університету “Львівська політехніка”. – Вип. № 384. – Львів, 2000. – С. 162-167.

2. Монтицька А.М. Проблеми планування витрат в енергетиці в сучасних умовах // Вісник Технологічного університету Поділля. – Вип. №5, Ч.2, Т.1. Хмельницький, 2002. С. 62-65.

3. Монтицька А.М. Аналіз часового ряду оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній // Вісник Львівського університету. Серія економічна. – Вип. 31. – Львів, 2002. – С. 308-317.

4. Монтицька А.М. Застосування факторного аналізу для оптимізації функціонування енергогенеруючого підприємства // Формування ринкової економіки в Україні. – Вип. 12. – 2003. – С. 267-274.

5. Монтицька А.М. Математичне моделювання в аналізі дерегульованого енергетичного ринку // Логістика. Вісник Державного університету “Львівська політехніка”. – Вип. № 469. – Львів, 2003. – С. 256-260.

6. Монтицька А.М. Проблеми застосування оптимізаційних моделей у керуванні роботою енергетичних підприємств // Економічна система України: європейський вибір. Матеріали міжнародної наукової студентсько-аспірантської конференції, 3-5 травня 2000 року. – Львів, 2000. – С.88-89.

7. Монтицька А.М. Оптимізація розрахунків тарифів на електроенергію // Україна в ХХІ столітті: формування економічної системи. Матеріали міжнародної наукової студентсько-аспірантської конференції, 3-5 травня 2001 року. – Львів, 2001. – С.212-213.

8. Монтицька А.М. Застосування економетричних методів аналізу до оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній // Актуальні проблеми формування економічної системи України. Матеріали міжнародної наукової студентсько-аспірантської конференції, 16-17 травня 2002 року. – Львів, 2002. – С.197-198.

9. Монтицька А.М. Використання моделей факторного аналізу в роботі енергогенеруючого підприємства // Фінансово-кредитне регулювання ділової активності господарюючих суб’єктів. Тези міжнародної науково-практичної конференції, 26-27 вересня 2002 року. – Львів, 2002. – С.132-134.

АНОТАЦІЯ

Монтицька А.М. Оптимізація функціонування енергогенеруючих підприємств в умовах ринку. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук за спеціальністю 08.03.02 – Економіко-математичне моделювання. – Львівський національний університет імені Івана Франка. – Львів, 2003.

У дисертаційній роботі представлені теоретичні та прикладні аспекти оптимізації функціонування енергогенеруючих підприємств. Проаналізовано ситуацію на енергоринку України, в умовах якого функціонують енергогенеруючі підприємства. Обґрунтовано найбільш перспективні напрями дослідження шляхів оптимізації роботи енергогенеруючих підприємств – аналіз оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній за добовими графіками навантаження та оптимізація добового графіка навантаження генеруючих потужностей компанії. Запропоновано моделі для прогнозування оптових закупівельних цін енергогенеруючих компаній та добових графіків навантаження. Сформульована модель та запропонований алгоритм оптимізації структури генеруючих потужностей енергогенеруючих компаній.

Ключові слова: енергоринок України, енергогенеруюче підприємство, прогнозування, оптимізація.

АННОТАЦИЯ

Монтицкая А.М. Оптимизация функционирования энергогенерирующих предприятий в условиях рынка. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата экономических наук по специальности 08.03.02 – Экономико-математическое моделирование. – Львовский национальный университет имени Ивана Франко. – Львов, 2003.

В диссертации решается задача оптимизации методами математического моделирования работы энергогенерирующих компаний, которые иерархически подчинены экономическим моделям рыночного реформирования энергетической области в общем комплексе национальной экономики.

В диссертационной работе представлены теоретические и прикладные аспекты оптимизации функционирования энергогенерирующих предприятий. Проанализирована ситуация на энергорынке Украины, в условиях которого функционируют энергогенерирующие предприятия, в частности определены структура и основные технико-экономические показатели электроэнергетической промышленности Украины, приводятся принципы функционирования энергетических рынков, анализируется мировой опыт в этой области и исследуются особенности Оптового рынка электрической энергии Украины.

В диссертации рассмотрены проблемы и задачи экономико-математического моделирования в анализе процессов, которые происходят на энергорынке Украины. В работе представлены экономико-математические модели контрактов, которые существуют в мировой практике, разные подходы к распределению общей прибыли пула между ее членами и алгоритм подачи заявок для расчета баланса

Обоснованы наиболее перспективные направления исследования путей оптимизации работы энергогенерирующих предприятий – анализ оптовых закупочных цен энергогенерирующих компаний по суточным графикам нагрузки и оптимизация суточного графика нагрузки генерирующих мощностей компании.

Предложены модели для прогнозирования оптовых закупочных цен энергогенерирующих компаний и суточных графиков нагрузки. Полученные модели были протестированы на существенность количественных оценок связи, наличие гетероскедастичности и автокорреляции остатков. Согласно произведенному анализу модели оказались достоверными, адекватно отображающими исследуемые экономические явления и пригодными для экономического анализа и прогнозирования.

Сформулирована модель оптимизации суточного графика нагрузки генерирующих мощностей энергокомпании, которая учитывает технологические особенности электростанций разного типа, особое внимание при этом отводилась детализации особенностей ТЭС, и предложен алгоритм оптимизации структуры генерирующих мощностей энергогенерирующих компаний.

Ключевые слова: энергорынок Украины, энергогенерирующее предприятие, прогнозирование, оптимизация.

ANNOTATION

Montytska A.M. Optimization of functioning energy generation companies in the market conditions. – Manuscript.

The thesis applying for the scientific degree of Candidate of Economic Sciences by speciality 08.03.02 – Economic Mathematical Modelling – Ivan Franko Lviv National University. – Lviv, 2003.

In the thesis of theoretical and applied aspects of optimization of functioning of the energy generation companies are presented. The situation of the energy market of Ukraine is analysed in the conditions where the energy generation companies functionate. Explained the most perspective directions of researching ways of work optimization-analysis of the wholesale purchasing prices of the energy generation companies according to the daily graphics of loading and optimization of the daily graphics of the companies capacity. Suggested models of forecasting wholesale purchasing prices of the energy generation companies and the daily graphics of loading. Formulated model and suggested