автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование влияния энергетических факторов на устойчивое развитие регионов

Самков Тимур Леонидович

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ РЕГИОНОВ

Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ (в энергетике)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Новосибирск - 2004

Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете, г. Новосибирск.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Китушин Викентий Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Зоркальцев Валерий Иванович кандидат технических наук, доцент Тимофеев Владимир Семенович

Ведущая организация: Сибирский филиал ООО

«Институт «МежрегионЭСП», г. Новосибирск

Защита состоится: «23.» ноября 2004 г. в «Ц» часов на заседании Диссертационного совета Д 003.017.01 при Институте систем энергетики им. Мелентьева СО РАН по адресу: 664033, Иркутск - 33, ул. Лермонтова, 130.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института систем энергетики им. Мелентьева СО РАН.

Автореферат разослан «_» октября 2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета 003.017.01

Доктор технических наук, профессор Клер A.M.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Согласно концепции устойчивого развития, разработанной Римским клубом, для страны или региона в длительной перспективе должно быть обеспечено воспроизводство трех основных видов ресурсов - природных, индустриальных и людских. Особенности многих регионов страны - энергоемкая промышленность, транспортные и бытовые издержки, обусловленные расстояниями и климатом - делают важнейшим условием воспроизводства индустриальных и людских ресурсов обеспечение положительного топливно-энергетического баланса. В рыночных условиях регион должен зарабатывать средства на покупку топливно-энергетических ресурсов. Однако переходный характер экономики страны и неотлаженность экономических механизмов фактически привели к нарушению указанных условий в ряде регионов Сибири и Дальнего Востока.

Исследованная нами литература по моделям топливно-энергетического комплекса (ТЭК) не отражает в постановках задач учета новых реалий, прежде всего его децентрализации и неопределенности, проистекающей вследствие независимости субъектов рыночных отношений в рамках ТЭК. В литературе отсутствуют требования соблюдения, наряду с финансовым, также энергетического баланса, обеспечивающего физические условия существования регионов в суровых климатических условиях.

В связи с этим возникает актуальная проблема определения условий сбалансированности материально-энергетических балансов самостоятельно хозяйствующих регионов, обеспечивающих их устойчивое существование и развитие на длительный период и призванных служить ориентирами для государственного и регионального управления.

Цель и задачи работы. Цель выполнения диссертационного исследования - математическое моделирование влияния энергетических факторов на устойчивое развитие регионов для определения ресурсных условий их устойчивого развития. Для этого решаются задачи:

1. Построение межрегиональной межотраслевой модели энергетических факторов устойчивого развития системы регионов.

2. Разработка методов исследования модели для поиска значений параметров управления для системы регионов, обеспечивающих ее устойчивое функционирование и развитие.

3. Проведение экспериментальных расчетов для иллюстрации работоспособности и практической значимости разработанных методов.

Объектом исследования является совокупность регионов, рассматриваемая как сложная социально-экономическая и народнохозяйственная система

Методы исследований. При проведении исследований использовались системный подход, концепция устойчивого развития, методы моделирования межотраслевых и межрегиональных балансов, а также развития регионов, методы управления ТЭК, теория игр, модели совместного функционирования, современные методы создания программных систем.

Научная новизна. Основные положения, выносимые на защиту:

1. Построена модель энергетических факторов устойчивого развития, отличающаяся от имеющихся межотраслевых моделей региональной экономики наличием условий устойчивости, блоков однородной структуры и баланса полных1 энергетических затрат.

2. Для поиска значений переменных модели, соответствующих состоянию устойчивости - устойчивых решений, разработан пошаговый алгоритм их нахождения, использующий функции-индикаторы для согласования действий субъектов рыночных отношений. Каждый шаг состоит из однородных этапов

3. Определены условия существования устойчивых решений на основе анализа матриц коэффициентов межотраслевого и межрегионального обменов, а также коэффициентов макроэкономических параметров.

4. Допустимые области переменных модели образованы как пересечения частных областей определения, в частности энергетических.

5. Выполнены расчеты матриц коэффициентов межотраслевого и межрегионального обменов, коэффициентов макроэкономических параметров, а также устойчивых решений для выбранного территориального объекта.

6. Проведен анализ результатов расчетов.

Практическая ценность. Основные результаты данной работы могут использоваться экономическими управлениями регионов, органами региональных объединений, например Ассоциации «Сибирское Соглашение», федеральных округов и ведомств РФ для выработки управленческих решений, направленных на установление оптимальной структуры выпуска продукции, в том числе продукции ТЭК, межрегиональных отношений и внешнеэкономической деятельности, топливно-энергетического баланса, обеспечивающих устойчивое развитие для данного региона, а также ряда экономических характеристик, соответствующих данной структуре.

Апробация работы. Положения диссертации излагались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии. ИСТ-2000» (Новосибирск, 2000 г.), на конференции молодых ученых «Региональная экономика России» (Москва, 2000 г.), на международной научно-технической конференции «Новые информационные технологии: достижения, проблемы, перспективы: Междунар. форум» (Новосибирск, 2003), научных семинарах кафедры систем управления и экономики энергетики НГТУ. Результаты работы использовались при выполнении работ по проекту «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».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем 232 страниц. Основной текст диссертации изложен на 188 страницах, включает 10 рисунков, 45 таблиц. Список литературы содержит 85 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Вопросы моделирования устойчивого развития

Концепция устойчивого развития, сформулированная Римским Клубом, и ставшая общепризнанной после двух конференций ООН по устойчивому развитию (1992 и 1997 гг.), состоит в требовании воспроизводства основных ресурсов - природных, индустриальных и людских.

Классификация различных аспектов устойчивости объекта исходит из рассмотрения его свойств в понятиях «входа», «структуры» и «выхода» («поведения»), то есть вводятся следующие аспекты.

Ресурсная устойчивость (по входу) - воспроизводство расходуемых ресурсов системы на уровне, достаточном для ее функционирования в нормальном (штатном) режиме. Ресурсную устойчивость можно подразделить, в свою очередь, на:

- статическую ресурсную устойчивость - наличие в системе запаса ресурсов, достаточного для ее функционирования в нормальном режиме;

- динамическую ресурсную устойчивость - наличие входного потока ресурсов, обеспечивающих неубывание выше указанного запаса (в противном случае рано или поздно нарушится статическая ресурсная устойчивость).

Структурная устойчивость — сохранение целостности системы (в нашем случае - системы региональных экономических субъектов), с учетом разных интересов субъектов, входящих в систему.

Функциональная устойчивость (по выходу) - способность сохранять заданные выходные характеристики системы при вариациях (возмущениях) входных воздействий. Функциональную устойчивость, в свою очередь, можно подразделить, в зависимости от характера возмущений на:

-локальную функциональную устойчивость (устойчивость в малом) -способность вариаций выходных параметров не превышать допустимых пределов при малых возмущениях входных параметров;

- глобальную функциональную устойчивость (устойчивость в большом) -способность системы при больших возмущениях входных параметров восстанавливать исходное или близкое к исходному состояние, в котором выполняется локальная функциональная устойчивость.

Если ресурсный аспект не соблюдается, другие аспекты теряют смысл. Поэтому в данной работе в основном рассматривается ресурсная устойчивость.

Цены на материальные ресурсы, в том числе энергетические еще не определяются механизмами конкурентного рынка. Поэтому, наряду с денежной, для учета вклада различных ресурсов применяется энергетическая шкала на основе баланса полных энергетических затрат, подобно тому, как денежная шкала основана на балансе полных финансовых затрат.

2. Построение модели устойчивого развития системы регионов

Ресурсная устойчивость учитывается неотрицательными балансами населения (рождаемость - смертность), притока и оттока капитала, факторами технического прогресса. Одним из необходимых условий обеспечения

неотрицательного баланса рождаемости и смертности является степень удовлетворения населения товарами и услугами Этот показатель в нашей модели выражается как соответствующая невязка материально-энергетического баланса. Аналогичным образом определяется критерий баланса капитала через невязку баланса полных финансовых затрат. Внедрение технического прогресса отражается в балансе полных энергетических затрат - чем меньше энергоемкость продукции, тем экономней используются ресурсы, индикатором чего служит невязка баланса полных энергетических затрат. Указанные выше невязки выражают запас устойчивости (статическая ресурсная устойчивость), и не выше порога, с которого начинается «проедание» ресурсов (динамическая ресурсная устойчивость).

Описание модели. Блоки модели структурно однородны, и имеют единообразные условия устойчивости. Данные блоки состоят из подобных элементов, число которых во всех блоках одинаково, а выполняемые функции -аналогичны. Первые три блока строятся для выпуска отраслей каждого из т регионов, четвертый - для торговли регионов каждого из отраслей. Блок межотраслевого материально-энергетического баланса:

к+ 1(!-А)-н\х +• [{¡-С)-н\хг = у +гг+и.

Блок межотраслевого баланса полных финансовых затрат:

Блок межотраслевого баланса полных энергетических затрат:

Ле+Х,[(/-^)-Яе]тРе+Хг,[(/-(7 )-1/е]тРе~1УУе + ге+ ие. Блок межрегионального материально-энергетического баланса:

К1-0)-нг]гг + [(1-о)-нг]г = е +хг + иг.

Вектора и матрицы, используемые в модели: К = {гг)п — отраслевых запасов материальных ресурсов; А = {ау}п,п —технологических коэффициентов; X — - выпуска продукции;

&~{£и}пп ~ коэффициентов обеспечения ввоза; г т'

X = }п — ввоза продукции в регион (может иметь размерность т);

" диагональная коэффициентов региональных госзакупок; У = — конечного потребления продукции;

X — {г, }л - вывоза продукции из региона (может иметь размерность т); У? {И|}и. - невязки межотраслевого материально-энергетического баланса, И = {г, }п — объемов финансовых ресурсов на начало планового периода; Р ^ {Р>)гу — средних цен на продукцию отраслей; Н — {Иу }п>п —диагональная коэффициентов налоговых отчислений;

}П;И — коэффициентов обеспечения ввоза с учетом цен в регионах; {у()и " среднегодовых величин заработной платы работников,

- диагональная количества занятых в отраслях;

2 = {г, }п — объемов финансовых ресурсов по отраслям на конец планового

, " , периода;

11 = {«, }л - невязки баланса полных финансовых затрат; <? б

= {Г1 }п - объемов энергетических резервов;

2,005-4 -15621

р'={Р; не= '

= ^

V -{V, ь,

2е = {г,е}„

л -К)

т

- полной удельной энергоемкости продукции; , - диагональная коэффициентов экономии электроэнергии;

GJ~{g|J^'}nn - коэффициентов обеспечения ввоза с учетом энергозатрат в регионах;

■- энергоэквивалента необходимого продукта для воспроизводства

рабочей силы персонала отраслей; --слагаемых условно-чистой продукции отраслей в энергетическом стоимостном выражении;

- невязки межотраслевого баланса полных финансовых затрат; •- региональных государственных запасов продукции;

(2 = {ду}т>т •- коэффициентов распределения вывоза; О = {о^яуя - коэффициентов распределения импорта;

2 = {г1)гр ~ импорта продукции из-за рубежа;

Н ~ ~ диагональная коэффициентов федеральных поставок;

Е— \fii\tp ~ экспорта продукции за рубеж;

V ~ {и, }т - невязки межрегионального материально-энергетического баланса.

Матрица I - единичная, X X - диагональные матрицы на основе векторовX,X .Условия устойчивости имеют вид:

Межотраслевого материально-энергетического баланса: Межотраслевого баланса полных финансовых затрат: Межотраслевого баланса полных энергетических затрат: Межрегионального материально-энергетического баланса: I

3 ~ )п ~ запас отраслевых материальных ресурсов;

- порог «проедания» отраслевых ресурсов;

- запас отраслевых финансовых ресурсов;

- порог «проедания» отраслевых финансовых ресурсов;

- запас отраслевых энергетических ресурсов;

- порог «проедания» отраслевых энергетических ресурсов; запас региональных материальных ресурсов;

- порог «проедания» региональных материальных ресурсов. Области, образованные левыми и правыми частями неравенств,

приведенных выше, и сами эти неравенства есть области и условия устойчивости соответствующих балансов. Компоненты векторов X, XII ограничены минимальными и максимальными значениями.

5 < и <К.

¿/•< [/ <йЛ

5 е' < ие<11е'. иГ <ЯГ'

я = {г, ъ,

{гПг,

п

3. Исследование модели энергетических факторов устойчивого развития

Метод решения поставленной в работе задачи состоит в проверке и

коррекции взаимосвязей субъектов систем, для чего используются параметры

1 с г

управления - элементы матриц Их значения, изменяющие

взаимовлияние субъектов системы (постоянные устойчивости) обозначаются

г»* гг./* ..С» ггГ»

как матрицы Н ,Н ,п ,Н . Они обусловливают существование таких значений векторов Х,ХГ,ЪГназываемых.хараюеристикамн-шстемы, что

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ!

ИАЦИипялчпп«!

БИБЛИОТЕКА |

, ¿ЧЁМ

они удовлетворяют условиям устойчивости. Это - устойчивые решения X, X ,7, , X . Их набор для всех отраслей и регионов системы регионов называется планом устойчивого развития, или планом.

Условия устойчивости для блоков межотраслевых балансов полных финансовых и энергетических затрат указывают на стремление предприятий отраслей быть безубыточными и иметь энергетически эффективное производство при условии обязательных выплат за потребляемую энергию. В тоже время обеспечение интересов потребителей в соответствующих регионах (условия устойчивости для материально-энергетических межотраслевого и межрегионального балансов) является не только задачей отраслевого, но и регионального управления. Поэтому в решении задачи обеспечения устойчивости заинтересованы региональные органы.

Схема поиска устойчивых решений для системы независимых субъектов. Поиск равновесной точки для системы независимых субъектов, конкурирующих за ресурсы, состоит в следующем. Для субъекта вводятся: переменная состояния с,; состояние системы с = (с\,...,сп); цель у,; целевой показатель /-(с), функция-индикатор 5,{с) = 5,Щс),у,), положение цели с*: д{с1,...,с1.1,с',сгц,...,сп) = 0, 5,(с) > 0 => с'<с„ 5,(с) < 0 => с," > с,. Состояние равновесия системы

Равновесное решение с, находится из итеративного процесса пошаговым изменением в рамках области определения [а,, 6,] значения переменной с,: если д,{с(1)) > 0 т ос, увеличивается, иначе с, уменьшается. Условие сходимости данного процесса:

О)

Полученное равновесное решение есть точка равновесия по Нэшу.

Поиск устойчивых решений по модели устойчивого развития. Для

поиска устойчивых решений разработан пошаговый алгоритм на основе выше изложенной методики. В модели выделяются два типа систем совместного функционирования или систем независимых субъектов.

Первый тип - межотраслевые комплексы для каждого региона. Субъектами систем являются отрасли региона. Система состоит из п субъектов (отраслей). Всего имеется т таких систем, по числу регионов. Целевые показатели выражаются левыми частями уравнений межотраслевого материально-энергетического баланса. Переменные состояния - переменные выпуска и ввоза, состояние системы - расширенный вектор выпуска и ввоза. Цели субъектов - достижение определенного уровня конечной продукции, сопровождающееся конкуренцией за ресурсы для выпуска и обслуживания ввоза. Функции-индикаторы есть разности целей и целевых показателей для межотраслевого материально-энергетического баланса. Положения целей субъектов - значения устойчивых решений выпуска и ввоза.

Аналогично определяются системы второго типа - межрегиональные комплексы для каждой отрасли. Субъектами являются специализированные торговые региональные структуры, имеющие определенную отраслевую

35,{суде, +£\д5{с)/дс,\ < 0,1=1,...,и.

специализацию в межрегиональном обмене. Для простоты далее будем называть их просто региональными структурами. Система состоит из т субъектов (региональных структур). Всего имеется п таких систем, по числу отраслей. Целевые показатели субъектов выражаются левыми частями уравнений межрегионального материально-энергетического баланса. Переменные состояния - переменные вывоза и импорта, состояние системы -расширенный вектор вывоза и импорта. Цели субъектов - обеспечение поставок определенного объема продукции в рамках межрегионального обмена. Этот процесс сопровождается конкуренцией за ресурсы для вывоза и импорта продукции. Функции-индикаторы есть разности целей и целевых показателей для межрегионального материально-энергетического баланса. Положения целей субъекта - значения устойчивых решений вывоза и импорта. Субъекту системы первого типа сопоставлена комбинированная переменная состояния (х„ х-, ), состоящая из переменных состояния х,- и х,, второго типа -, г/с), состоящая из переменных состояния 2к и г*, а состояние систем обоих типов соответственно - вектора (х|х) = (х{,хг,...,хп,х\ ,Х2 ,...,хп) и (г | г)= (г| ,г2 ,...,гт

Целевой показатель и цель межотраслевого комплекса (/=1,...,«):

у Г 1* ^ й

/Г (х | х ) = (1 - Л„) (х,+X; ) -11 а^-Х^уХ,-, у/ = - П+у, + + + г, )/2, (2) Целевой показатель и цель межрегионального комплекса (к=\,...,т):

2 Г Т 7" ^ ^ у ^ ^

Л (г !2) = (1-А»)(гА: + -Д^и*/, е,- = -г,+е/+х;+(.$,• +г,- )/2, (3)

Шаг алгоритма имеет четыре этапа. На первом находится равновесный объем х,-, на втором- х,-, на третьем— г* , на четвертом- гк. Этапы алгоритма унифицированы, что упрощает его вычислительную реализацию. Для удобства в алгоритме роль функций-индикаторов играют равные им по модулю и противоположные по знаку дисбалансы отраслей и региональных структур. Описание этапов алгоритма приведено в табл. 1.

На шаге 0 алгоритма за счет параметров й,,и выполняется условие (1) его сходимости, сводимое к условиям диагонального доминирования матриц А, (7, Q, О для соответствующих этапов и переменных:

1 этап (х,): (1 - Ай)х,- - Еа^ху >0, 2 этап (х/): (1 - О,

3 этап (г/): (1-/^)г/- ^адг/Х), 4 этап (гк): (1 - > 0.

Найденные на шаге /-1 значения х, х, I, г для ьой отрасли А-ого региона используются как начальные на шаге V. хда* Хц),к = Х(М);*

Чш = 2(!-\)Ы- После шага / имеются равновесные значения ЧокГ- Они в общем случае отличаются от предыдущих значений

Необходимо повторять процедуру нахождения устойчивого решения -, • Г* г*~ »ч

множества (х,*, х% , гы , г^), используя при этом наиденные на

предыдущих этапах значения переменных хц, гк1 как начальные.

По завершении процесса должно выполняться условие:

где £ - определенный порог точности, в идеальном случае равный нулю.

Если левая часть последнего условия после нескольких шагов алгоритма не уменьшается, необходимо принять г^,- = + Лг^ , и добиваться

выполнения неравенства выше только путем изменения

Таблица 1.

Схематическое описание этапов алгоритма_

Параметры алгоритма Этапы

Первый Второй Третий Четвертый

Состояние системы Х = (Х1,Х2.....хп) г г г г х =(*| ,х2 ,...,хп ) Г / г Г , '"ч 2 =(2| ,г2 ,..., ) 2=(г1,г2.....гт)

Переменная состояния субъекта г г ч Ч

Целевые показатели субъекта /(х)= /(хГ)= Л Г Г Гч Л № гХг г..,х„ ) Г Г ГЛ о

Положение цели субъекта • г» Х1 г» Ч • ч

Цель субъекта У> =УГП а » Г Л =й+г;< + «/ ЦГ^'+О'2 Л — * г г ек=ек+*к +4 Г г» г* «*=<?* +/* . п • Г Г Ч=ек-гк

Допустимая область отклонения отдели * г г • ' • {У. +г< + «;, • г « Л +г/ +г,] , г> г г. [<* +** + , л-« г п +** + '* ] г г* г г. [ек +хк , в* + >* + »* ]

Начальные значения на первом шаге я II II II ООО 1 2*=0 ХСХ> г V. I/ =ДГ/ г г» 4=4

Функция-индикатор • •• -X Щ (*)=й -А (х) */ ГЛ ** Л Гч Щ (X )=У/ -Л (х) г», г « Л. г, (?)=е* -]к (г) г* ««г й=е* -Л (г)

Способ нахождения равновесной точки д:/(0=«Дх®) (') = *, *(хГ(0) г/'(0=иЛгГ(/))

Условие сходимости п >0 л ги-^и+^т >о ги*' г т т-Ьк +'%Я1к> о г т Окк-^кк +1о«>0

Неравенства, задающие область определения переменной состояния субъекта / / /• Ч ¿г/ е е е« Л>. <Щ йГ1 шш шах Ц / / /• Я, 5 и, <, Г1 е е е< ii.Su,- </•; ггаш г /-шах дг,- <ДС/ <Х/ гтт г гтах шд1 тах

Определение параметров допустимых областей для переменных выпуска и ввоза. Сопоставим статистические допустимые области и финансовые условия устойчивости для х, и х,- . Первые определяются как минимум и максимум для выпуска и ввоза, а вторые - как запасы и пороги проедания ресурсов для невязки баланса полных финансовых затрат.

Далее в условиях устойчивости невязки баланса полных финансовых затрат выражаются через соответствующее уравнение. Из получившегося двойного неравенства имеем неравенства для выпуска и ввоза за ряд лет

(f=l.....Т). Крайние левые и правые части неравенств, задающих статистические

допустимые области, приравниваются к соответствующим частям неравенств, полученных из условий устойчивости.

В итоге имеем систему уравнений, откуда получаем параметры,

обеспечивающие существование пересечения допустимых 'областей х,- и

х,-, полученных из статистики и условий устойчивости баланса

полных финансовых затрат, принимая, что Sin/' = в/\

/ Л, r /, min . f. г min к f. f Z(i)i = 0,5 [а, ( х,- + %)/) + gj (x: + xw ) : 2 0, + y(l/ )], /• fr max min, , ... /, rmax rmin. , /•

= 0,5 a/lxi -Xi \ + 0,Sgi[xi -x,

где

r(')i f

V = - h/pi-ZfliPf, gi = - ha Pi- Дgp Pf,Уi1 = Wi,Vj - n

J

Л

/• / /♦

Определяем отсюда значения st , г/, г,- как прогноза на основании

соответствующих значений s^/', Z(t)/, щ, .

Аналогично получаем параметры, обеспечивающие существование

пересечения допустимых областей х/ и х,-, полученных из статистики и условий

устойчивости баланса полных энергетических затрат, принимая, что = s,-: е е.. min . е, rmin, г. . е. е.

2(0/ = 0,5 [а; (Xj +xu)i) + gi (х, +X(i)f)-2(si +у{)],

е> е. max min., , е. г max rmin, , e«

r(l)i = 0,5 а,- [X; -X; ]+0,5g; [х/ - X,- j+i; .

где

e ßß ее ß ß ß ß ß ß ß

a-i = - hü pi - Yflipj ; gi = - ha pt -TfjiPj ;yi = vv,7v,- -ry.

4. Апробация модели энергетических факторов устойчивого развития для территориального объекта — части сибирского федерального округа.

Объект включает три сибирских региона — Кемеровская область, Новосибирская область и Красноярский край, в целях удобства обозначаемые далее соответственно как Регион 1, Регион 2 и Регион 3, с агрегированными отраслями: промышленность, электроэнергетика и добыча топлива, которые, кроме электроэнергетики, имеют нулевое конечное потребление.

Показатели объекта - это его характеристики, отраженные в модели устойчивого развития, получаемые из статических данных по регионам за 19951999 гг. и применяемые для их прогноза на 2000 г.

Результаты расчетов в рамках вычислительного примера можно

разделить на два множества.

Первое обрззует структурные матрицы: технологических, обеспечения ввоза, распределения вывоза и импорта, региональных госзакупок, налоговых отчислений, экономии энергии и федеральных поставок отраслей, а также матрицы выпуска, ввоза, вывоза, дисбалансов отраслей и региональных структур.

Ко второму же относятся характеристики, непосредственно реализующие и характеризующие состояние устойчивого развития для описываемого территориального объекта - системы регионов Сибири: выпуск, ввоз, вывоз, импорт, абсолютные и относительные дисбалансы материальных ресурсов.

Межотраслевые и межрегиональные связи. Сначала вычисляются структурные матрицы за 2000 г. По матрицам технологических коэффициентов и коэффициентов обеспечения ввоза проведен следующий анализ.

Матрица технологических коэффициентов, как и матрица коэффициентов обеспечения ввоза диагонально доминирована, в силу чего матрица региональных госзакупок имеет нулевые диагональные элементы (табл. 2.).

Таблица 2.

Расчет технологических коэффициентов для Региона 1 _

Отрасли Отрасли

Промышленность Электроэнергсгика Добыча топлива

Промышленность 0.517 -0,007 -0,033

Электроэнергетика -0,124 0,578 -0,135

Добыча топлива -0.085 -0,335 0,549

Рассмотрим матрицу объемов продукции, поставляемых в различные отрасли, полученную умножением величины выпуска на соответствующие технологические коэффициенты для региона 1. Промышленность большую часть своей продукции тратит на обеспечение своей деятельности, затем идут расходы на добычу топлива и значительно меньшие расходы на электроэнергетику. Электроэнергетика равные доли своей продукции тратит на себя и добычу топлива и значительно меньшую часть на промышленность и (последний факт косвенно свидетельствует об уровне энерговооруженности угольной промышленности в области). Отрасль добычи топлива тратит незначительную часть своей продукции на промышленность, значительно больше на электроэнергетику и большую часть на саму себя. При этом учитывается, что влияние других, не включенных в объект отраслей, сказывается на диагональных элементах матрицы технологических коэффициентов. В частности, большая величина объема выпуска, затрачиваемого электроэнергетикой на саму себя объясняется отражением поставок энергии, в том числе тепловой, прочим отраслям, не входящим в территориальный объект (табл. 3.).

Таблица 3.

Расчет объемов межотраслевых поставок для Региона 1_

Отрасли Отрасли

Промышленность Электроэнергетика Добыча топлива

Промышленность 10028 -190 -2848

Электроэнергетика -2575 11478 -11653

Добыча топлива -1765 -9112 38929

Аналогичный анализ был проведен для остальных регионов. Произведен расчет матриц коэффициентов распределения вывоза и импорта всех отраслей.

Данные таблицы являются кососимметричными. Отрицательное значение любого вне диагонального элемента в строке матрицы означает наличие поставок из региона, соответствующего этой строке в регион, соответствующий столбцу, в котором стоит данный элемент, и наоборот, в случае положительности элемента. Симметричный ему относительно главной диагонали элемент имеет то же значение, но противоположное по знаку, то есть встречные поставки исключаются. Диагональные элементы представляют собой сумму внедиагональных элементов по столбцам

Для промышленности в матрицах распределения вывоза и импорта диагональные элементы равны сумме внедиагональных, и для обеспечения устойчивости достаточно небольших отрицательных элементов матрицы федеральных поставок.

Таблица 4.

Расчет коэффициентов распределения вывоза для промышленности

Регионы Регионы

Регион 1 Регион 2 Регион 3

Регион 1 0,941 0,050 0,009

Регион 2 -0,050 1,042 0,007

Регион 3 -0,009 -0,007 1,017

Таблица 5 Расчет коэффициентов распределения импорта для промышленности

Регионы Регионы

Регион 1 Регион 2 Регион 3

Регион 1 0,974 0,019 0,007

Регион 2 -0,019 1,101 -0,082

Регион 3 -0,007 0,082 0.925

Для отрасли добычи топлива диагональные элементы матриц распределения вывоза и импорта также равны сумме внедиагональных, и устойчивость обеспечивается отрицательными элементами матрицы федеральных поставок.

Полученная структура межотраслевых и межрегиональных поставок в целом соответствует реальной картине хозяйственных отношений внутри и между регионами.

Учет влияния прочих отраслей и регионов. Объект применения разработанной методики содержит не все отрасли и регионы регионально-отраслевой системы Сибири, тем более России. В силу этого в расчетах

возникает вопрос о том, как проявляется влияние, неучтенных (прочих) отраслей и регионов.

При оценке технологических коэффициентов и коэффициентов обеспечения ввоза используется вектор, в котором и учитываются поставки другим отраслям и который фактически является вектором коэффициентов поставок продукции некоей агрегированной отрасли, состоящей из всех невключенных в объект отраслей. В самой модели он используется для определения объемов продукции, идущей на удовлетворение потребностей прочих отраслей, путем домножения его на вектор сумм соответствующих средних значений выпуска и ввоза. Получившийся вектор — вектор поставок прочим отраслям. Этот вектор имеет отрицательные компоненты, которые в правой части блока межотраслевого материально-энергетического баланса уменьшают компоненты вектора величин начальных отраслевых запасов в результате чего и получается вектор запасов, стоящий в правой части указанного блока модели.

Аналогичным образом производится учет поставок прочим регионам, с тем отличием, что учитываются результирующее вывоза и импорта прочим регионам.

Устойчивые решения и сравнение их с фактическими данными.

Далее рассчитываются значения выпуска, ввоза вывоза, импорта, обеспечивающие устойчивое развитие системе регионов, а также дисбалансов отраслей всех регионов и региональных структур всех отраслей.

Для Региона 1 в промышленности расчетный выпуск меньше фактического, в остальных — больше. Для Региона 2 во всех отраслях, кроме добычи топлива, расчетный выпуск больше фактического. Для Региона 3 расчетный выпуск больше фактического во всех отраслях. С расчетным ввозом ситуация противоположна во всех регионах.

Для Региона Г расчетный вывоз в промышленности меньше, а в отрасли добычи топлива больше чем фактический. Для импорта тенденция противоположна. Для Региона 2 и Региона 3 расчетный вывоз в промышленности больше фактического, в отличие от отрасли добычи топлива. С импортом ситуация противоположна, за исключением Региона 3, где импорт равен нулю.

Дисбалансы отраслей и региональных структур представляют собой разность левых и правых частей соответствующих уравнений материально-энергетических балансов, где невязки принимают значения полусумм границ устойчивости.

Значения дисбалансов должны быть нулевыми по модулю. Это означает нахождение невязок материально-энергетических балансов в середине соответствующих областей устойчивости. На практике значения дисбалансов должны стремиться по модулю к нулю, вследствие чего невязки попадают в области устойчивости.

На основе фактических значений выпуска, ввоза вывоза, импорта за 2000 г. осуществляется расчет аналогичных дисбалансов - фактических дисбалансов, с использованием структурных матриц, применявшихся для

получения расчетных значений вышеуказанных характеристик региональной системы Сравнение фактических и расчетных дисбалансов позволяет судить об эффективности применяемой методики с точки зрения введенных нами условий устойчивости, налагаемых на невязки соответствующих балансов. Необходимость такого сопоставления также вызвано отсутствием в официальной статистике индикаторов, отражающих воспроизводство ресурсов региональными экономиками.

Значения всех расчетных дисбалансов отраслей и региональных структур лучше фактических в смысле стремления к нулю.

Более наглядными для индикации степени попадания территориального объекта в область устойчивости являются относительные дисбалансы отраслей и региональных структур. Они получены как отношения абсолютных дисбалансов к правым частям уравнений соответствующих балансов

Величины относительных расчетных дисбалансов также лучше фактических в смысле стремления к нулю (табл. 6.- 9.).

Таблица 6.

Расчет относительного расчетного дисбаланса отраслей за 2000 г.

Отрасли Регионы

Регион 1 Регион 2 Регион 3

Промышленность, млн руб -0,001 0,020 -0.045

Электроэнергетика, млн кВт-ч -0,033 0,008 -0.019

Добыча топлива, тыс тут 0,005 -0,004 0.031

Таблица 7. Расчет относительного фактического дисбаланса отраслей за 2000 г.

Отрасли Регионы

Регион 1 Регион 2 Регион 3

Промышленность, млн руб 0,002 -0,061 0.128

Электроэнергетика, млн кВт-ч -0,073 0,018 0.021

Добыча топлива, тью туг 0,022 -0,024 0,036

Таблица 8 Расчет относительного расчетного дисбаланса региональных структур за 2000 г.

Отрасли Регионы

Регион 1 Регион 2 Регион 3

Промышленность, млн руб 0,004 0,089 -0.037

Электроэнергетика, млн кВт-ч 0 0 0

Добыча топлива, чью тут 0,020 -0,002 0,008

Таблица 9.

Расчет относительного фактического дисбаланса региональных структур за

2000 г._

Отрасли Регионы

Регион 1 Регион2 Регион 3

Промышленность, млн руб 0,036 0,094 -0,243

Электроэнергетика, млн кВт-ч 0 0 0

Добыча топлива, тыс тут -0,023 -0,007 -0.021

Вследствие применения предлагаемой методики на некотором шаге были достигнуты лучшие значения дисбалансов при расчетных выпуске, ввозе, вывозе и импорте, отличных от фактических. При увеличении числа шагов значения дисбалансов сходятся к нулю, а соответствующих невязок - к середине внутри- и межрегиональных областей устойчивости материально-энергетических балансов.

Проведенные расчеты позволяют сформулировать рекомендации органам управления регионов по обеспечению условий устойчивости.

В частности для Региона 1 рекомендуется развитие добычи топлива и электроэнергетики. Необходимо способствовать увеличению объема ввозимой промышленной продукции.

В Регионе 2 следует осуществить региональные госзакупки продукции промышленности. В электроэнергетике и промышленности нужно способствовать увеличению выпуска, развивая собственное производство, и увеличивать ввоз топлива.

В Регионе 3 госзакупки продукции необходимы для промышленности и добычи топлива. Во всех отраслях необходимо увеличивать выпуск, кроме добычи топлива.

Кроме того, для всех регионов должен быть повышен уровень энергосбережения, способствующий энергетической эффективности производства.

Для всех регионов, устойчивость межрегиональных отношений обеспечивается небольшими поставками продукции из-за пределов Сибири для всех отраслей, кроме электроэнергетики.

Заключение

В ходе выполнения работы были получены следующие результаты.

1. Сделанный обзор литературы показал: недостаточное внимание, уделяемое методам учета критериальной неопределенности в моделях управления ТЭК; разнородность и узкоспециализированность существующих моделей межотраслевого баланса, сужающих область решаемых задач; недостаточное количество практически реализуемых методов поиска равновесных точек для системы независимых субъектов.

2. Построенная модель устойчивого развития характеризуется наличием унифицированных блоков четырех типов - межотраслевого и межрегионального материально-энергетического балансов, балансов полных финансовых и энергетических затрат, позволяющих применять к ним единые методы решения задач, обеспечивающих высокую эффективность их решения.

3. Выработанные условия устойчивости определяют, что невязки балансов не могут быть ниже запаса надежности и выше порога «проедания» ресурсов. Для материально-энергетических балансов условия устойчивости есть ориентиры воспроизводства материальных ресурсов, для балансов полных финансовых и энергетических затрат они формируют допустимые области, где обеспечивается воспроизводство финансовых и энергетических ресурсов.

4. Налагаемые на элементы структурных матриц условия обеспечивают

существование устойчивых решений - равновесных значений выпуска, ввоза, вывоза и импорта, гарантирующих устойчивое состояние для системы регионов. Эти условия состоят в обеспечении диагонального доминирования структурных матриц, достигаемого за счет входящих в них управляющих параметров.

5. Разработанный алгоритм поиска устойчивых решений как равновесной точки в отличие от существующих алгоритмов подобного рода (например, от алгоритма Малишевского) позволяет решать более сложные задачи: поиск устойчивых решений для совокупности систем независимых, субъектов двух типов — межотраслевого и межрегионального комплексов. Субъекты первого типа - отрасли, субъекты второго - торговые региональные структуры, эквивалитирующие торговые отношения регионов. При этом границы допустимой области формируются на основе теоретико-множественные пересечения областей, образованных из условий устойчивости балансов полных финансовых и энергетических затрат, а также из статистики.

6. Выполненные расчеты применялись к территориальному объекту, состоящему из трех регионов с их отраслями, и показали работоспособность разработанного алгоритма.

7. Проведенный анализ расчетов позволил сделать ряд выводов. Матрицы коэффициентов: технологических, обеспечения ввоза, распределения вывоза и импорта адекватно отражают хозяйственные связи регионов. Существуют такие значения параметров управления, при которых значения невязок балансов для устойчивых значений выпуска, ввоза, вывоза и импорта значительно ближе к серединам областей устойчивости в сравнении с невязками балансов на основе фактических значений выше указанных величин.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Samkov T.L. Modelling and research of energy flows of Siberian regions for solving the problem of sustain development // Abstracts of the 3 intern. Russian-Korean symp. on science and technology. KORUS-99, Novosibirsk, June 22-25, 1999. - Novosibirsk, 1999. - Vol. 1. - P. 139. (Моделирование и исследование энергетических потоков сибирских регионов для решения задачи устойчивого развития / Самков Т.Л. // КОРУС-99: 3 междунар. российско-корейский науч.-техн. симп., 22-25 июня 1999 г.: Тез. докл. - Новосибирск, 1999. -Т.1.- СЛ 39.)

2. Китушин В.Г., Линк Ю.А., Петренко В.Ю., Самков Т.Л.

Экономические аспекты энергетической безопасности // Энергетика: экология, надежность, безопасность: Материалы 6 Всерос. науч.-техн. конф. - Томск: Изд-во Том. политехи, ун-та, 2000. - Т.2. - С.50-53.

3.Самков Т.Л. Моделирование условий устойчивого развития Сибирских регионов // Сб. науч. тр. НГТУ - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. - № 1(18). —СЛ 13-118.

4.Китушин В.Г., Самков Т.Л., Мальков А.В. Структура модели межрегиональных потоков // Информационные системы и технологии. ИСТ-

2000: Междунар. науч.-техн. конф., 8-11 нояб. 2000 г.: Материалы конф. и тез. докл. = Proc. of the intern, conf. on IST-2000, Novosibirsk, Russia, nov. 811, 2000. - Новосибирск, 2000. - T.2. - C.300-305.

5.Самков Т.Л. Модели и методы исследования устойчивости материального, энергетического и финансового баланса сибирских регионов // Региональная экономика России: конф. молодых ученых, Москва, 2 нояб. 2000 г. - М.: СОПС, 2000.-КН.1.-СД64-180.

6.Карпович А.И., Китушин В.Г., Самков Т.Л. Моделирование ресурсного аспекта энергетической безопасности // Новые информационные технологии: достижения, проблемы, перспективы: Междунар. форум, 23-24 сентяб. 2003 г.: Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. = Abstracts ofthe intern. forum: New information and telecommunication techniques: achievements, problems, future; Novosibirsk, Russia, sept. 23-24, 2003. - Новосибирск, 2003. - T.2. -C.174-175.

7.Карпович А.И., Самков ТЛ. Моделирование энергетических межотраслевых и межрегиональных потоков для обеспечения устойчивого развития региональной экономики // Известия РАН Энергетика. - 2003. - № 3.-С.87-104.

Подписано в печать 19.10.2004. Формат 84x60x1/16 Бумага офсетная. Тираж 87 экз. Печ.л. 1,Г25 Заказ № 595

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К.Маркса, 20

И«724

РНБ Русский фонд

2005-4 15621

ВВЕДЕНИЕ.

1. ВОПРОСЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ.

1.1. Объект и предмет исследования.

1.2. Обзор литературы по математическим методам и моделям энергетики и устойчивого развития.

1.2.1. Понятие устойчивого развития и некоторые подходы к решению задачи его обеспечения.

1.2.2. Обзор концепций моделирования управления топливно-энергетическим комплексом страны.

1.2.3. Модели межотраслевого баланса.

1.2.4. Формальный учет критериальной неопределенности для обеспечения устойчивости.

1.2.5. Выводы по результатам обзора литературы.

1.3. Обоснование выбора математических моделей и методов решения задачи устойчивого развития.

1.3.1. Энергетический аспект устойчивого развития.

1.3.2. Постановка задачи влияния энергетических факторов на устойчивое развитие.

1.3.3. Характеристика применяемых моделей, методов и их место в иерархии моделей управления ТЭК.

2. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ РЕГИОНОВ.

2.1. Система показателей экономического состояния регионов.

2.2. Построение модели.

2.2.1. Исходные положения для построения модели.

2.2.2. Блок межотраслевого материально-энергетического баланса региона.

2.2.3. Блок межотраслевого баланса полных финансовых затрат региона.

2.2.4. Блок межотраслевого баланса полных энергетических затрат региона.

2.2.5. Блок межрегионального материально-энергетического баланса отрасли.

2.2.6. Использование структуры модели для нахождения области устойчивости системы регионов.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ.

3.1. Подход к исследованию модели.

3.2. Задача поиска устойчивых решений.

3.2.1. Преобразование модели к унифицированной.

3.2.2. Постановка задачи поиска устойчивых решений.

3.3. Методика поиска равновесного решения в модели энергетических факторов устойчивого развития.

3.3.1. Определение коэффициентов межотраслевого и межрегионального балансов, обеспечивающих устойчивость.

3.3.2. Оптимальная корректировка баланса с помощью метода поиска равновесных решений по разработанной модели.

3.3.3. Определение допустимых областей переменных.

3.3.4. Связь целей и функций-индикаторов субъектов при определении устойчивых решений.

3.3.5. Особенности методики поиска равновесных решений по разработанной модели.

3.3.6. Срок и объекты применения алгоритма поиска устойчивых решений с учетом рыночных аспектов и эффективности отраслей.

4. АПРОБАЦИЯ МОДЕЛИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ДЛЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО ОБЪЕКТА -ЧАСТИ СИБИРСКОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО ОКРУГА.

4.1. Описание объекта как совокупности регионов и их отраслей.

4.2. Анализ результатов расчетного примера.

4.2.1. Межотраслевые и межрегиональные связи.

4.2.2. Учет влияния прочих отраслей и регионов.

4.2.3. Устойчивые решения и сравнение их с фактическими данными.

Актуальность темы. Согласно концепции устойчивого развития, разработанной Римским клубом, для страны или региона в длительной перспективе должно быть обеспечено воспроизводство трех основных видов ресурсов — природных, индустриальных и людских. Особенности многих, регионов страны - энергоемкая промышленность, транспортные и бытовые издержки, обусловленные расстояниями и климатом - делают важнейшим условием воспроизводства индустриальных и людских ресурсов обеспечение положительного топливно-энергетического баланса. В условиях рыночной экономики регион должен зарабатывать достаточные средства на приобретение топливно-энергетических ресурсов. Однако переходный характер экономики страны и неотлаженность экономических механизмов фактически привели к нарушению указанных условий в ряде регионов Сибири и Дальнего Востока. Дефицитность региональных экономик, обусловленная указанными причинами, должна быть уменьшена органами государственного и регионального управления путем реализации перераспределительных процессов.

Исследованная нами литература по моделям управления топливно-энергетическим комплексом (ТЭК) не отражает в постановках задач учета новых реалий, прежде всего его децентрализации и неопределенности, проистекающей вследствие независимости субъектов рыночных отношений в рамках ТЭК. В литературе отсутствуют требования соблюдения, наряду с финансовым, также энергетического баланса, обеспечивающего физические условия существования регионов в суровых климатических условиях.

В связи с этим возникает актуальная проблема определения условий сбалансированности материально-энергетических балансов самостоятельно хозяйствующих регионов, обеспечивающих их устойчивое существование и развитие на длительный период и призванных служить ориентирами для государственного и регионального управления.

Цель и задачи работы. Цель выполнения диссертационного исследования состоит в математическом моделировании влияния энергетических факторов на устойчивое развитие регионов для определения его энергетических условий и необходимых для этого управляющих воздействий. Для этого решаются следующие задачи:

1. Построение межрегиональной межотраслевой модели энергетических факторов устойчивого развития для системы регионов (территориального объекта).

2. Разработка методов исследования модели для поиска значений параметров управления для системы регионов, обеспечивающих ее устойчивое функционирование и развитие.

3. Проведение экспериментальных расчетов для иллюстрации работоспособности и практической значимости разработанных методов.

Объектом исследования является совокупность регионов, рассматриваемая как сложная социально-экономическая и народнохозяйственная система.

Предмет исследования — условия устойчивого развития системы регионов.

Методы исследований. Методологическую основу диссертационной работы образуют системный подход, концепция устойчивого развития, методы моделирования и анализа межотраслевых балансов территорий, а также балансов межрегиональных связей, методы управления ТЭК, теория игр, модели совместного функционирования, современные методы создания программных систем.

Методам моделирования межотраслевых и межрегиональных балансов посвящены труды А.Г.Аганбегяна, А.Г.Гранберга, В.В.Кулешова, В.В.Леонтьева, В.ЛМакарова, В.И.Суслова, С.А.Суспицына и др.

Методы системного подхода в энергетике разработаны в трудах ЛС.Беляева, Н.И.Воропая, А.А.Макарова, Л.А.Мелентьева, Б.Г.Санеева, В.И.Зоркальцева, Н.И.Суслова и других авторов.

Научная новизна.

Научная новизна работы состоит в следующем.

Построена межотраслевая межрегиональная модель энергетических факторов устойчивого развития, полученная модификацией модели межотраслевого баланса Леонтьева. Модель содержит однородные блоки, что отражает аналогичность природы описываемых потоков - материальных, финансовых и энергетических, и имеет для каждого блока однородные условия устойчивости, формализующие принципы устойчивого развития, принятые «Римским клубом». Наряду с балансом денежных затрат применен дополняющий его баланс полных энергетических затрат.

Для нахождения наборов значений переменных модели, соответствующих состоянию устойчивости - устойчивых решений -разработан итерационный алгоритм поиска равновесных решений, отвечающих условиям устойчивости, с использованием функций-индикаторов для взаимозависимых систем совместного функционирования, чьи субъекты представлены отраслями и региональными структурами. Алгоритм является пошаговым и каждый шаг состоит из этапов, однородных по форме и содержанию.

Определены условия существования устойчивых решений, что было произведено на основе анализа матриц коэффициентов межотраслевого и межрегионального энергетического и других обменов (матриц технологических коэффициентов, коэффициентов обеспечения ввоза, распределения вывоза, распределения импорта), а также матриц коэффициентов региональных госзакупок и федеральных поставок.

Предложен метод нахождения допустимых областей для значений параметров системы регионов в виде теоретико-множественных пересечений областей, в частности финансовых и энергетических.

Разработана технология использования методики поиска устойчивых решений и трактовки ее результатов не директивного, а индикативного характера, что соответствует рыночной идеологии.

Основные положения, выносимые на защиту, заключаются в следующем.

1. Применение для моделирования влияния энергетических факторов на устойчивое развитие регионов баланса полных энергетических затрат, дополняющего и детализирующего материально-энергетический баланс, а также баланс полных финансовых затрат, и позволяющего прямо, а не косвенно получить информацию об условиях воспроизводства жизненно важных энергетических характеристик регионов.

2. Содержание и структура модели энергетических факторов устойчивого развития.

3. Развитие математических методов нахождения условий устойчивого развития.

4. Методы поиска наборов значений переменных, соответствующих устойчивым состояниям.

5. Программное обеспечение.

6. Результаты (выявленные закономерности).

Практическая ценность. Основные результаты, полученные в данной работе, могут быть использованы экономическими управлениями регионов, координирующими советами региональных объединений, например Ассоциации «Сибирское Соглашение», управляющими органами федеральных округов и ведомствами правительства РФ для выработки индикативных планов развития, направленных на установление оптимальной структуры производства и распределения продукции ТЭК и энергоемких отраслей, межрегиональных отношений с рядом выделенных регионов и внешнеэкономической деятельности, обеспечивающей устойчивое развитие. Также возможно индикативное планирование ряда характеристик, соответствующих данной структуре — объема выпуска, ввоза, вывоза, импорта продукции ТЭК и ряда других отраслей региона, а также дисбалансов различных ресурсов на внутри- и межрегиональном уровне.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии. ИСТ-2000» (Новосибирск, 2000 г.), на конференции молодых ученых «Региональная экономика России» (Москва, 2000 г.), на международной научно-технической конференции «Новые информационные технологии: достижения, проблемы, перспективы: Междунар. форум» (Новосибирск, 2003), научных семинарах, проводимых на кафедре систем управления и экономики энергетики Новосибирского государственного технического университета.

Результаты работы использовались при выполнении работ по проекту «Разработка экономико-экономического 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».

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 работах общим объемом 3,5 п.л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем 232 страницы. Основной текст диссертации изложен на 188 страницах, включает 10 рисунков, 45 таблиц. Список литературы содержит 85 наименований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данной работы были получены следующие результаты.

1. Проведен обзор литературы, на основе которого были сделаны следующие выводы.

В части моделей и методов управления ТЭК, рассматриваемых с точки зрения ресурсной составляющей устойчивого развития, энергобезопасности и учета неопределенности в задачах планирования, можно констатировать:

- превалирование моделей, представляющих ТЭК как иерархическую систему, что противоречит современным рыночным условиям;

- использование в разрешении энергетических и экономических задач различных методов учета неопределенности из-за неточности информации, и в тоже время полное отсутствие учета неопределенности, связанной с независимостью действий участников рынка;

- большое внимание, уделяемое моделям межотраслевого баланса в исследовании энергетики.

В отношении моделей межотраслевого баланса можно отметить:

- узкую специализацию большинства моделей межотраслевого баланса, решающих задачи региональной экономики, и, вследствие этого, малую применимость предлагаемых экономических решений;

- необходимость подхода, обеспечивающего учет системного единства потоков товаров, капитала, сырья, рабочей силы и т.д., как унификацию соответствующих блоков модели;

- отсутствие учета требований энергетического баланса региона в имеющихся моделях.

Что же касается моделей равновесия и методов поиска равновесных точек, можно заключить:

- большинство моделей, учитывающих независимость экономических субъектов, сводятся к задачам нахождения ситуаций, когда спрос равен предложению, и поиску соответствующих равновесных цен, что недостаточно отображает весь спектр возможных задач по устойчивому развитию и функционированию;

-не представлены практически реализуемые механизмы поиска равновесных точек посредством моделирования пошагового схождения их к состоянию равновесия, управляемого индикативно неким арбитражным органом (государством).

2. Построена межотраслевая межрегиональная модель энергетических факторов устойчивого развития для системы регионов.

Модель состоит из блоков четырех видов — межотраслевых материально-энергетических балансов, балансов полных финансовых и энергетических затрат для каждого региона и межрегиональных материально-энергетических балансов для каждой отрасли. Структура модели такова, что допускает модификацию, в результате которой ее блоки унифицируются с использованием подобных элементов. Это позволяет разработать единообразные методики решения задач на ее основе.

3. Выработаны условия устойчивого развития . на базе работ «Римского клуба», являющиеся однородными ограничениями для каждого блока, в соответствии с которыми значения невязок блоков должны быть не ниже определенного запаса надежности, но не выше порога проедания соответствующих ресурсов. Эти границы образуют область устойчивости.

Условия устойчивости для невязок блоков межотраслевого и межрегионального материально-энергетических балансов служат как целевые ориентиры воспроизводства материальных, а следовательно и человеческих ресурсов на внутри- и межрегиональном уровнях. В блоках межотраслевых балансов полных финансовых и энергетических затрат условия устойчивости используются как основа формирования допустимых областей, нахождение в которых переменных модели обеспечивает воспроизводство финансовых и энергетических ресурсов, и посредством их — индустриальных и природных соответственно.

4. Разработан алгоритм нахождения устойчивых решений для системы регионов. Устойчивые решения представляют собой равновесные значения выпуска, ввоза, вывоза и импорта продукции отраслей для всех регионов, которые обеспечивают попадание системы регионов в область устойчивости. Существование устойчивых решений обусловливается постоянными устойчивости, являющимися искомыми значениями параметров управления — элементами матриц технологических коэффициентов, коэффициентов обеспечения ввоза, распределения вывоза, и импорта, а также диагональными элементами матриц региональных госзакупок, налоговых отчислений, экономии электроэнергии и федеральных поставок.

Выделяются два типа систем совместного функционирования, образующих систему регионов — межотраслевой и межрегиональный комплексы. Субъекты первого типа — отрасли региона, субъекты второго -торгующие продукцией отрасли региональные структуры.

Планирование с помощью алгоритма производится за ряд шагов.

На каждом шаге последовательно находятся очередные величины выпуска и ввоза отраслей для всех межотраслевых комплексов (регионов), а также вывоза и импорта региональных структур для всех межрегиональных комплексов (отраслей). Для координации действий субъектов этих систем используются дисбалансы отраслей и региональных структур, каждый из которых зависит от соответствующих величин выпуска, ввоза, вывоза и импорта всех субъектов. При отрицательном значении дисбаланса на очередном шаге значение искомой величины увеличивается. Допустимыми областями для выпуска и ввоза служат теоретико-множественные пересечения областей, в частности финансовых и энергетических. Границы статистических допустимых областей переменных — их минимальные и максимальные значения, получены из данных статистики по выпуску и ввозу за ряд лет, а финансовых и энергетических — из условий устойчивости для невязок межотраслевых балансов полных финансовых и энергетических затрат. Допустимые области переменных вывоза и импорта определяются как статистические допустимые области.

5. Выполнены расчеты по модели на основе разработанного алгоритма.

Объект для апробации разработанной методики включает Кемеровскую, Новосибирскую области и Красноярский край, с агрегированными отраслями по видам продукции, для которых характерна высокая энергоемкость и известны объемы конечного потребления — промышленность, электроэнергетика и добыча топлива.

Произведена оценка матриц технологических коэффициентов, коэффициентов обеспечения ввоза, распределения вывоза, и импорта.

Далее были рассчитаны коэффициенты региональных госзакупок, налоговых отчислений, экономии электроэнергии и федеральных поставок, обеспечивающие выполнение условий устойчивости.

Были найдены значения выпуска,, ввоза, вывоза и импорта, реализующие состояние устойчивого развития, а также значения расчетных и фактических дисбалансов продукции на основе расчетных. и фактических значений выпуска, ввоза, вывоза и импорта.

Полученные в результате вычислений матрицы технологических коэффициентов, коэффициентов обеспечения ввоза, распределения вывоза, и импорта соответствуют априорным закономерностям в межотраслевых и межрегиональных связях в рамках выбранного территориального объекта.

Расчетные значения выпуска, ввоза, вывоза и импорта, представляют иную, по сравнению с фактическими, картину экономического состояния для регионов территориального объекта. При этом достигаются лучшие, в смысле стремления к серединным значениям областей устойчивости, значения расчетных невязок материальных ресурсов, если сравнивать их с фактическими. Достижение состояния устойчивого развития в полной мере достигается за счет перераспределения ресурсов, возможное только в полной системе регионов.

Разработанные модель и методы позволили решить поставленные в диссертации задачи на современном научно-техническом уровне.

179

1.Konnor В.А. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, июнь 1992 года), Информационный обзор, Новосибирск.: СО РАН, 1994.-117 с.

2. Медоуз Д.Х., Медоуз Д.Л., Рэндерс Й., Беренс III B.B. Пределы роста / Пер. с англ. М.: Изд-во МГУ, 1991.-208 с.

3. Форрестер Дж., Мировая динамика / Пер. с англ.-М.: Наука ГРФМЛ, 1978.- 168 с.

4. Китайгородский В.И., Котов В.В. Моделирование экономического развития с учетом замещения невозобновляемых энергетических ресурсов. М.: Наука, 1990. - 166 с.

5. Мир на пороге XXI столетия / Под ред. В.И. Купцова — Чебоксары: Клио совместно с ТОО Кредо XXI, 1993. - 280 с.

6. Тинберген Я. Пересмотр международного порядка / Пер. с англ. —М.: Прогресс, 1980.-416 с.

7. Тинберген Я., Бос X. Математические модели экономического роста / Пер. с англ. М.: Прогресс, 1967. - 176 с.

8. Федоренко Н.П. Инструменты оптимизации плановых решений. // Коммунист. 1978. - 33, № 16. - С.31- 42.

9. Мелентьев JI.A., Штейнгауз Е.О. Экономика энергетики СССР. — М.: Госэнергоиздат, 1963. 197 с.

10. Ю.Макаров A.A., Вигдорчик А.Г. Топливно-энергетический комплекс. — М.: Наука, 1979.-274 с.11 .Методические положения оптимизации развития топливно-энергетического комплекса / Научный Совет по комплексным проблемам энергетики. -М.: Наука, 1975. — 305 с.

11. Оптимизация развития топливно-энергетического комплекса / A.C. Некрасов, И.Н. Борисова, Ю.С. Кретинина и др.; Под ред. A.C. Некрасова. М.: Энергоиздат, 1981. - 240 с.

12. Теоретические основы системных исследований в энергетике / А.З. Гамм, A.A. Макаров, Б.Г. Санеев и др. Новосибирск: Наука, 1986. - 335 с.

13. Системный подход при управлении развитием электроэнергетики /Под. ред. JI.C. Беляева, Ю.Н. Руденко. Новосибирск: Наука, 1980. - 238 с.

14. Конанов Ю.Д. Ткачено В.З. Метод приближенной оценки влияния вариантов развития ТЭК в сопряженные отрасли // Вопросы влияния развития энергетики на другие отрасли народного хозяйства. — Иркутск.: СЭИ СО АН, 1975. С. 53-57.

15. Комплексные проблемы развития энергетики СССР / Беляев J1J С., Кононов Ю.Д., Кошелев A.A. и др. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1988.-288 с.

16. Янтовский Е.И. Потоки энергии и эксергии. М.: Наука, 1988.— 144 с.

17. Региональные энергетические программы: методические основы и опыт разработки / Под ред. Б.Г. Санеева. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995. - 246 с.

18. Моделирование формирования территориально-производственных комплексов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1976. — 334 с.

19. Беляев JI.С., Марченко О.В., Филлипов С.П. Энергетика и переход к устойчивому развитию // Известия РАН Энергетика. — 1999.— №5.1. С.43-53.

20. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию / JI.C. Беляев, О.В. Марченко, С.П. Филлипов и др. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000. - 269 с.

21. Методы и модели разработки региональных энергетических программ / Санеев Б.Г., Соколов А.Д., Агафонов Г.В. и др. Новосибирск: Наука, 1987.-375 с.

22. Бузулуцков В.Ф. Информационно-методические аспекты построения межрегиональной модели взаимосвязи экономики и энергетики с элементами национальных счетов. Новосибирск: ИЭиОПП, 2002. — 44 с.

23. Падалко Л.П. Критерии и методы оптимального управления электроэнергетической системой. М.: Наука и Техника, 1979. - 200 с.

24. Лисочкина Т.В. Экономико-математические модели в энергетике. Учебное пособие. Л.: Изд-во ЛПИ, 1983. - 56 с.

25. Суслов Н.И. Анализ взаимодействий энергетики и экономики в период рыночных преобразований. Автореф. диссертации на соискание ученой степени доктора экономических наук. Новосибирск: ИЭиОПП, 2001. — 36 с.

26. ЗО.Закон РФ « О безопасности » // Экономика и жизнь. 1994. — № 12. -С. 76-88

27. Влияние энергетического фактора на экономическую безопасность регионов Российской Федерации / Л. Л. Богатырёв, В.В. Бушу ев, A.A. Куклин, А.Л. Мызин, А.И. Татаркин и др. Екатеринбург: Изд-во Урал, ун-та, 1998. - 288 с.

28. Энергетическая безопасность России / В.В. Бушуев, Н.И. Воропай, A.M. Мастепаннов, Ю.К. Шафранник и др. Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1998. - 302 с.

29. Воропай Н.И., Клименко С.М., Криворуцкий Л.Д. и др. Энергетическая безопасность России (введение в проблему). Иркутск: СЭИ СО РАН, 1997.-57с.

30. Концепция экономической безопасности Российской Федерации:

31. Основные положения. М.: Экон. акад. при Минэкономики РФ, 1994. - 64 с.

32. Исследования по безопасности / Под С.П. Никанорова.-М.: Концепт, 1998.-624 с.

33. Даурбеков С.С., Самознаев Д.С. Вопросы статистического моделирования межотраслевых связей. М.: Наука, 1981. - 192 с.

34. Беляев Л.С. Решение сложных оптимизационных задач в условиях неопределенности. Новосибирск: Наука, 1978. - 128 с.

35. Елохин В.Р., Санеев Б.Г. Аппроксимация моделей энергетических систем. Планирование и анализ регрессионных экспериментов. Новосибирск: Наука, 1985.-144 с.

36. Надежность систем энергетики: достижения, проблемы, перспективы / Г.Ф. Ковалев, Е.В. Сеннова, М.Б. Чельцов и др. / Под ред. Н.И. Воропая. -Новосибирск: Наука, 1999. — 434 с.

37. Кононов Ю.Д., Куклина А.Ю. Макроэкономическая оценка ущербов от дефицита энергоносителей // Известия РАН Энергетика. 1999. — № 4. -С.49-52.

38. Кононов Ю.Д., Любимова Е.В., Тыртыщный В.Н. Проблемы оценки народнохозяйственных последствий долгосрочных стратегий развития энергетики // Экономика и математические методы. 1983.- 19, № 5. -С. 912-916

39. Межотраслевая экономика: Пер. с англ. / Леонтьев В.В. / Автор предисл. и науч. ред. Гранберг А.Г. — М.: ОАО Издательство «Экономика», 1997.479 с.

40. Kennedy, С. М. (1966а)'Keynesian theory in an open economy', Social and Economic Studies, 15:1-21.

41. Кеннеди K.M. Кейсианская теория применительно к открытой экономике // Социальные и экономические учения 1966.- №15. -С.1-21.)

42. Kennedy, С.М. (1966b) 'Domar-type theory in an open economy', Social and Economic Studies, 15:22-45.

43. Кеннеди К.М. Теория классификации Домара применительно к открытой экономике // Социальные и экономические учения 1966.- № 15. С.22-45.)

44. Romanoff, Е. (1974) 'The economic base model: a very special case of input -output analysis', Journal of Regional Science, 14(1): 121-129.

45. Романофф Э. Модель экономической базы: специальный случай межотраслевого анализа // Журнал региональной науки — 1974. -14, № 1. С.121-129.)

46. Gigantes, Т. (1970), 'The representation of technology in input-output systems', in: A. P. Carter and A. Brody, eds., Applications of input-output analysis. Amsterdam: North-Holland.

47. Moses, L. М. (1955) 'On the stability of interregional trading patterns and input-output analysis', American Economic Review, 45:802-803.

48. Моузес JLM. О стабильности межрегиональных торговых моделей и межотраслевого анализа // Американское экономическое обозрение -1955.-№45. С.802-803.)

49. Leontief, W. and A. Strout (1963) 'Multiregional input-output Analysis', in T.Barna, ed., Structural interdependence and economic development. London: St. Martin's Press.

50. Леонтьев В., Страут А. Межрегиональный межотраслевой анализ // Структурная взаимозависимость и экономическое развитие / Под ред. Т. Варна. — Лондон: Сент Мартин Пресс., 1963.)

51. Theil, H. (1967) 'Economics and information theory', Amsterdam: North-Holland.

52. Тейл X. Экономическая и информационная теория. Амстердам: Норд-Холланд, 1967.)

53. Wilson, A. G. (1970) 'Entropy in urban and regional modelling', London: Pion. (Вильсон А.Г. Энтропия в городском и региональном планировании. -Лондон: Пион, 1970.)

54. Round, J. I. (1972) 'Regional input-output models in the U.K. a reappraisal of some techniques', Regional Studies, 6:1-9.

55. Раунд Дж.И. Региональные межотраслевые модели в Соединенном Королевстве: пересмотр некоторых методик // Региональные науки — 1972.- №6.- С. 1-9.)

56. Ве11 С., P. Hazell and R. Slade (1982) Project evaluation in regional perspective. Baltimore: Johns Hopkins.

57. Белл С. Хазелл П. Слэйд Р. Оценка планов в региональном ракурсе. -Балтимор: Джонс Хопкинс, 1982.)

58. Karunaratne, N. D. (1976) 'Quantification of sectoral development prospects in Papua New Guinea using Tinbergen and Rasmussen criteria', The Developing1. Economies, 14:280-305.

59. Dixon, Р. В. et al. (1982) 'ORANI: a multisectoral model of the Australian economy', Amsterdam: North-Holland.

60. Диксон П.Б. и др. OP АНИ: межотраслевая модель австралийской экономики. Амстердам: Норд-Холланд, 1982.)

61. Lakshmanan, Т. R. and Fu Chen Lo (1972) 'A regional economic model for the assessment of effects of air pollution abatement', Environment and planning, 4:73-99.

62. Лакшманан T.P., Фу Чен Ло Модель региональной экономики для оценкиэффектов уменьшения степени загрязнения воздуха // Окружающая среда и планирование 1972. - № 4. - С.73-99.)

63. Beutel, Jorg (1983) 'Interregional analysis of energy flows', Papers of the Regional Science Association, 53:83-114.

64. Бойтель И. Межрегиональный анализ энергетических потоков // Труды Региональной Научной Ассоциации 1983. - Вып. 53. - С.83-114.)

65. Lakshmanan, T. R. and S. Krishnamurthi, eds. (1973) 'The SEAS test model', Washington, D. C.: Environmental Protection Agency.

66. Лакшманан T.P., Кришнамурти С. Модель контроля СЕАС // Вашингтон: Агентство по защите окружающей среды США— 1973.)

67. Гранберг А.Г. Математические модели социалистической экономики: Учеб. пособие для экон. вузов и фак. — М.: Экономика, 1978. 351 с.

68. Суслов В.И. Измерение эффектов межрегиональных взаимодействий: модели, методы, результаты. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. -252 с.

69. Аганбегян А.Г., Гранберг А.Г. Экономико экономический анализ межотраслевого баланса СССР. - М.: Мысль, 1968. — 357 с.

70. Создание и апробирование модельного комплекса субъекта федерации (на примере Новосибирской области) / Суслов Н.И., Сизов А.Н., Бузулуцков В.Ф., Таланова Л.П., Бусыгин В.В. // Отчет Новосибирск: ИЭиОПП СО РАН, 1998. - 67 с.

71. Афанасьев В.Н., Колмановский В.Б., Носов В.Р. Математическая теория конструирования систем управления. — М.: Высш.шк., 1989. — 447 с.

72. Левитин Е.С. Задачи математического программирования при наличии ограничений экстремального типа // Обратные задачи математического программирования. М.: Наука, 1992. — С.44-86.

73. Моисеев Н.Н. Задачи и методы системного анализа. М.: Наука, 1982. -362 с.

74. Истомин Л.А. О некоторых моделях выбора параметров в задаче математического программирования // Несобственные задачи оптимизации. Свердловск: Изд-во УНЦ АН СССР, 1982. - С.62-74.

75. Антипин А.С. Обратные задачи оптимизации: постановка задачи и подходы к ее решению // Обратные задачи математического программирования. М.: ВЦ ФАН, 1992. - С.4-43.

76. Моисеев Н.Н. Иерархические структуры и теория игр//Кибернетика. -1973.-№6. -С. 15-30.

77. Полтерович В.М. Экономическое равновесие и хозяйственный механизм. М.: Наука, 1990.-256 с.

78. Карлин С. Математические методы в теории игр,. программировании и экономике. — М.: Мир, 1964. 715 с.

79. Малишевский А.В. и др. Качественные модели в теории сложных систем / Наука. Физматлит. М.: 1998. - 528 с.

80. Китушин В.Г., Линк Ю.А., Петренко В.Ю., Самков Т.Л. Экономические аспекты энергетической безопасности // Энергетика: экология, надежность, безопасность: Материалы 6 Всерос. науч.-техн. конф.

81. Томск: Изд-во Том. политехи, ун-та, 2000. Т.2. - С.50-53.

82. Самков T.J1. Моделирование условий устойчивого развития Сибирских регионов // Сб. науч. тр. НГТУ Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. -№ 1(18). - С. 113-118.

83. Карпович А.И., Самков T.JI. Моделирование энергетических межотраслевых и межрегиональных потоков для обеспечения устойчивого развития региональной экономики // Известия РАН Энергетика. 2003. - № 3. - С.87-104.