автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Методы и результаты анализа энергетической безопасности и эффективности функционирования электроэнергетических систем

На правах рукописи

Для служебного пользования

Экз. № <=?

Калина Алексей Владимирович

1ЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

СИСТЕМ

Специальность 05.14.02-Электрические станции (электрическая часть)

сети, электроэнергетические системы и управление ими

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург, 1999

Работа выполнена в Уральском государственном техническом университете.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор А.Л. Мызин

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Ю.Я. Чукреев, г. Сыктывкар кандидат технических наук, доцент П.М. Ерохин, г. Екатеринбург

Ведущая организация: Департамент стратегического развития ТЭК Минтопэнер

диссертационного совета К.063.14.04 Уральского государственного технического универс тета (ГУК, аудитория Э-406).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направить по адрес 620002, г. Екатеринбург, К-2, ул. Мира, 19, УГТУ, ученому секретарю совета К.063.14.( тел. (3432) 75-44- 16, факс. (3432) 75-86-67.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственно технического университета.

Автореферат разослан "_"_1999 г.

России

мин. на зассдан

Ученый секретарь диссертационного совета, канд.техн.наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Формирование рыночных отношений в энергетике вызывает обходимость разработки адекватных им методов анализа эффективности прогнозирова-я и планирования для развития и эксплуатации электроэнергетических систем (ЭЭС). >вые условия хозяйствования характеризуются многосубъектвостью управления, приняти-решений в условиях многокритериалыюсти, возросшей степенью неопределенности формации. Это требует разработки новых подходов к традиционным задачам исследо-ния эффективности электроэнергетики, а также выдвигает новые задачи.

Из широкого круга проблем развития электроэнергетики в новых социально-эномических условиях в настоящей работе рассматриваются задачи анализа и управле-я энергетической безопасностью регионов и управления энергосбережением на основе равления режимами электропотребления ЭЭС.

Актуальность решения задач анализа и управления энергетической безопасностью зывается увеличением нестабильности социально-экономических условий при переходе централизованной административной системы управления к рыночной. Энергетическая ¡опасность оказывает прямое воздействие на развитие экономики страны. Здесь речь ет о том, угрозы энергетической безопасности, связанные с уменьшением поставок то-ивно-энергетических ресурсов (ТЭР), крупными и долговременными перебоями в энер-:набжении потребителей, напряженностями в топливно-энергетических балансах репю-в России, авариями и чрезвычайными ситуациями на энергетических объектах, неиз-кно ведут к снижению эффективности развития и функционирования экономики. Они оке ведут к снижению эффективности самой энергетики.

Решение данной проблемы требует комплексного подхода и оценки эффективности [вития и функционирования энергетики с учетом ее роли в переходный период. Это уславливается важностью бесперебойного удовлетворения потребности в энергетических ;урсах - топливе, электрической и тепловой энергии, без которых в природно-шатических условиях России немыслимы жизнеобеспечение населения и нормальное нкционирование хозяйственного комплекса.

Ввиду большой инфраструктурной роли топливно-энергетического комплекса (ТЭК) его существешюго влияния на социальные и экономические условия территорий, про-:мы энергетической безопасности выходят за пределы традиционных задач обеспечения гежности электроснабжения и могут найти адекватное решение лишь при их рассмот-пш в рамках общей проблемы экономической безопасности.

Цель работы. Разработка эффективных методов анализа и диагностики энергетич ской безопасности территорий и вкладов энергетического фактора в создание угроз зю номической безопасности для выявления основных угроз безопасности электроэнергетич ским системам данных территорий и разработки комплекса мер и мероприятий по I нейтрализации. Разработка методов и алгоритмов анализа эффективности управлеш энергосбережением на основе управления режимами электропотребления ЭЭС как одно1 из способов повышения энергетической безопасности территорий.

Объект исследования. Электроэнергетический комплекс областей и республ» Уральского экономического района, а также региональные ЭЭС, распложенные на и территориях.

Задачи исследования:

• разработка методов и алгоритмов индикативного анализа энергетической безопа( ности территорий различного уровня;

• разработка методов оценки вклада энергетического фактора в создание угре экономической безопасности территорий;

• проведение анализа энергетической безопасности в электроэнергетическом ко\ плексе областей и республик Урала;

• формирование основных направлений работ по нейтрализации угроз энергетич! ской безопасности на рассматриваемых территориях;

• разработка подходов и методов к анализу эффективности энергосбережения н основе управления режимами электропотребления ЭЭС.

Методы исследования. В работе используются основные положения теории распс знавания образов, теории вероятности и математической статистики, теории управлени ЭЭС, методы экономико-математического моделирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана комплексная методика анализа и диагностики энергетической безе пасности территорий различного уровня, основанная на индикативном анализе состояни территорий по энергетической безопасности. Разработанная методика позволяет диагне стировать состояние территорий и классифицировать их по уровням кризисное™ в завг симости от наличия и степени действия угроз энергетической безопасности, что позвол> ет разработать программно-целевые мероприятия по предотвращению и нейтрализаци

юз энергетической безопасности и определить главные приоритеты развития электро-■ргетики территорий.

2. Предложена методика обоснования и оценкн пороговых значений индикаторов :ргетической безопасности для территорий различного уровня. С использованием преданного методического подхода определены пороговые уровни индикаторов энергетиче->й безопасности для территорий электроэнергетических систем Урала.

3. Разработана методика оценки вклада энергетического фактора в создание угроз шомической безопасности территорий различного уровня. Результаты такой оценки подают выявить степень влияния энергетики на экономические процессы, а также опре-шть возможности использования энергетики в стабилизации экономических процессов территории.

4. Разработаны основные подходы к управлению энергосбережением в регионе на юве регулирования режимов электропотребления, предложены методы дифференциации рат и тарифов по зонам графиков нагрузки ЭЭС.

Практическая значимость работы. Все исследования выполнялись с учетом при-вдного значения тематики и на основе реальных данных. Получены следующие резуль-Ъ1, имеющие практическую ценность:

1. Выполнено формирование индикативных показателей энергетической безопасно-[ с их структурированием по основным блокам. Проведено районирование пороговых ¡вней индикаторов энергетической безопасности по территориям электроэнергетических :тем Урала.

2. По реальным данным впервые проведена диагностика состояния энергетической ¡опасности территорий энергосистем Урала. Это позволило выявить основные угрозы ртетической безопасности на данных территориях и разработать комплекс программно-швых мероприятий по нейтрализации этих угроз. Получены численные оценки влияния :ргетических факторов в создание угроз экономической безопасности областей и респуб-{ Урала.

3. По реальным данным произведен расчет энергосберегающих эффектов, возни-ощих при регулировании графика электрической нагрузки Удмуртской энергосистемы, лучены величины экономии затрат на производство электрической энергии, получаемые i перенесении нагрузки в более плотные зоны режимов электропотребления.

4. Даны основные положения концепции мониторинга энергетической безопасности увеличения эффективности управления энергетикой и повышения уровней энергетиче-

>й безопасности территорий.

На защиту выносится:

1. Комплексная методика диагностики энергетической безопасности территори различного уровня.

2. Методы и алгоритмы оценки вклада энергетического фактора в создание угр< экономической безопасности.

3. Результаты анализа энергетической безопасности по территориям электроэнерп тических систем Урала, подтверждающие эффективность разработанной методики.

4. Методические положения управления энергосбережением на основе регулиров; ния графика нагрузки ЭЭС и результаты расчета энергосберегающих эффектов, связаннь: с регулированием графика нагрузки ЭЭС как одного из основных направлений повыли ния энергетической безопасности территорий.

5. Концепция мониторинга энергетической безопасности.

Апробация работы. Полученные результаты исследования и основные положен! диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих семинарах и ко1 ференциях:

1. На постоянно действующем Всероссийском семинаре "Энергетика: экология, н; дежность, безопасность" (г.Томск, 1996, 1998).

2. На постоянно действующем Всероссийском научном семинаре с международны участием "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетик! (г. Санкт-Петербург, 1997, г.Иркутск, 1998, г. Сыктывкар, 1999).

3. На межрегиональной научно-практической конференции "Региональная стратега социально-экономического развития" (г.Екатеринбург, 1997, 1998).

4. На юбилейной научно-технической конференции кафедры "Тепловые электрнчесы станции" Уральского государственного технического университета (г.Екатеринбург, 1997)

5. На первой региональной конференции "Роль инноваций в экономике Уральско! региона" (г. Екатеринбург, 1998).

6. На Всероссийской научно-практической конференции "Общероссийские и реги! надьные проблемы обеспечения национальной безопасности" (г.Уфа, 1998).

7. На семинарах кафедры "Автоматизированные электрические системы" Уральск! го государственного технического университета.

Реализация результатов работы. По работе имеются пять актов внедрения. Ее р< зультаты переданы и внедрены в Минтопэнерго России, в институте ВНИИ ЭПРАНТ и администрации г. Первоуральска. Исследования по тематике работы поддерживались гра!

in Российского гуманитарного научного фонда (РГНФ) и Московского энергетического ;титута (МЭИ).

Структура и объем работы. Диссертация содержит 180 страниц основного текста, рисунка, 54 таблицы, 5 приложений и списка используемой литературы, включающего I наименование.

В соответствии с задачами ее содержание разделено на 3 главы, введение и за-очение. В приложениях содержатся вспомогательные и дополнительные материалы, а же документы, подтверждающие внедрение результатов работы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена общая характеристика диссертационной работы: показана ее уальность, отражена научная новизна и практическая ценность, описана структура работы.

В первой главе рассматриваются методические положения анализа и диагностики ргетической безопасности и влияния энергетического фактора на экономическую безо-ность.

Ввиду существенного влияния ТЭК на все сферы жизнедеятельности страны и ее ионов становится весьма актуальным решение проблемы использования энергетических сторов для обеспечения экономической безопасности (ЭБ) как страны в целом, так и ¡ельных ее регионов (экономических районов) и субъектов Федерации. В этой связи уалытым является задача оценки угроз энергетической безопасности (ЭнБ) и влияния ргетических факторов в создание угроз ЭБ с целью принятия адекватных решений [ нарушении нормальных условий функционирования экономики и энергетики. Можно ь следующее понятие энергетической безопасности.

Под энергетической безопасностью понимается такое состояние общества и эко-шки, которое позволяет при наличии угроз внешнего и внутреннего характера и дес-илизирующих факторов экономического, социально-политического, природного и тех-енного происхождения поддерживать на основе эффективного использования топливно-ргетического потенциала необходимый уровень экономической и национальной безо-ности страны, устраняя и компенсируя негативное влияние этих дестабилизирующих iTopoB и угроз, а именно:

• обеспечивать необходимые условия для развития экономической и социальной базы общества за счет надежного функционирования самого ТЭК и гарантиро-

ванного энергоснабжения жизненно важных потребителей в нормальных услов ях и в чрезвычайных ситуациях;

• повышать эффективность использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭ и способствовать созданию необходимых условий для перевода экономики ст{ ны на энергосберегающий путь развития;

• поддерживать на экономически обоснованном уровне экспорт энергоносителей;

• удовлетворять требованиям технологической и экологической безопасности;

• способствовать укреплению внутренних и внешних интеграционных связей.

Электроэнергетика является одной из наиболее важных отраслей топливн

энергетического комплекса. Поэтому обеспечение энергетической безопасности в электр энергетическом комплексе (в дальнейшем под энергетической безопасностью будет пон маться безопасность в электроэнергетическом комплексе, т.е. совокупности электрическ] станций, сетей и систем) является гарантом не только нормального развития и функци нирования ТЭК региона, но и всей его экономики в целом. Ввиду того, что гранш электроэнергетических систем (ЭЭС) практически совпадают с границами субъектов Ф деращш, а границы объединенных электроэнергетических систем (ОЭЭС) во многом со падают с границами экономических районов, то анализ энергетической безопасности рамках субъектов и экономических районов РФ фактически характеризует безопасное ЭЭС и их объединений.

Отмеченные обстоятельства свидетельствуют о том, что проблемы энергетическ! безопасности выходят за границы традиционных технологических задач обеспечения ж вучести и надежности энергоснабжающих систем и могут найти полноценное решен: лишь при их рассмотрении в рамках общей проблемы экономической безопасности р гиона. В связи с этим возникают задачи:

1) оценивание (диагностика) уровней энергетической безопасности территорий переходный период;

2) формирование критерия для. оценки влияния энергетических факторов на экон мическую безопасность территорий различных уровней;

3) формирование комплекса мер по нейтрализации угроз энергетической безопасн сти территорий во взаимоувязке с показателями экономической безопасности;

4) прогнозирование энергетической безопасности по сценариям социальн экономического развития региона.

Следует отметить, что проблема энергетической безопасности обострилась относ тельно недавно (начало 90-х годов) и это было обусловлено, в первую очередь, рези обострением кризисных явлений в экономике страны, что привело к появлению или об

рению большого числа угроз энергетической безопасности. Поэтому критерий обеспече-1я энергетической безопасности, наряду с критериями экономической эффективности и олошчности становится существенным при решении большого числа задач развития [ергетики. Важнейшими из этих задач являются:

• выбор территориально-производственной структуры развития электроэнергетики страны или региона;

• выбор рационального размещения энергетических объектов;

• выбор типов и единичных мощностей генерирующего оборудования;

• обоснование решения о сооружении, расширении, реконструкции конкретного энергообъекта (электростанции, линии электропередач и т.д.);

• выбор пропускной способности и основных параметров межсистемных связей.

Исследование проблемы энергетической безопасности в России в силу ее новизны

ходится в начальной стадии и на сегодняшний день нет окончательно сформировав-гхся подходов к ее решению. В то же время нельзя сказать, что методы и подходы к ализу проблемы энергетической безопасности формируются "с нуля", на ровном месте, большинстве своем они трансформировались из задач анализа надежности и живучести ергосистем. В этих направлениях была развита теория надежности систем энергетики, ш этом надежность, как и ее составные компоненты, рассматривались как неотъемле-|е свойство систем энергетики, а анализ выполнялся с целью выяснения, в какой сте-ни системы обладают этим свойством. В отличие от надежности и живучести энерго-стем, а также надежности энергоснабжения, энергетическая безопасность - характеристике только самой энергетики, но и окружающей ее экономики, общества, государства. >едставляется, что такой подход является достаточно общим и может явиться основой я определения энергетической безопасности как безопасности технико-экономической стемы.

В основу анализа ЭнБ положен индикативный анализ, который проводится на ос-ве совокупности специальных показателей критериального типа - индикаторов ЭнБ, по-хшпощих количественно оценить уровень угроз кризисности и тем самым сигнализиро-гь о грозящей опасности. Это позволяет наметить комплекс программно-целевых меро-иятий по стабилизации обстановки. Сопоставление текущих значений индикаторов с их роговыми значениями дает возможность получить сводную картину состояния по ЭнБ с (жированием территорий по уровням кризиса и акцентировать внимание на оператив-м воздействии в случае потери регулируемости ситуации.

При анализе энергетической безопасности все индикаторы группируются по опре-тенным блокам энергетической безопасности, соответствующим различным аспектам

деятельности электроэнергетических предприятий территорий. Предлагается группирог индикаторов энергетической безопасности осуществлять по следующим блокам:

1. Блок обеспеченности энергией.

2. Блок обеспеченности топливом.

3. Структурно-режимный блок.

4. Блок воспроизводства основных производственных фондов.

5. Экологический блок.

6. Финансово-экономический блок.

Для классификации состояний по энергетической безопасности предлагается ввес следующие оценки ситуаций по каждому из индикаторов:

• нормальная;

• предкризисная;

• кризисная.

В свою очередь предкризисная зона разбивается на три стадии: соответствен предкризис 1 (начальная стадия), предкризис 2 (развивающаяся стадия), предкризис (критическая стадия, грозящая переходом в кризисную зону), а кризисная зона - на 4 с дии кризис 1 (начальная стадия), кризис 2 (угрожающая стадия), кризис 3 (критичео стадия) кризис 4 (чрезвычайная).

Для удобства работы с индикаторами, выраженными в различных единицах изн рения, предлагается перейти к индексной (нормализованной) форме расчета их значеш относимых к пороговому кризисному уровню. Нормализованное значение х" индикатс 1 субъекта ] определяется по формуле:

и Х/

^ У ' '

где хкф- пороговое кризисное состояние по индикатору.

Правила классификации состояний по ИЭнБ приведены в табл. 1. После определения оценок состояния по отдельным индикаторам необходимо дн ностировать состояния по блокам энергетической безопасности. Эти оценки могут бь получены тремя способами:

1) определение среднеарифметической нормализованной оценки к-го блока по ф(

муле:

1

•Чк /и

где Ск - нормализованная оценка степени кризисное™ к-го блока;

Кк - количество индикаторов в блоке к;

х" - нормализованная опенка по индикатору ¡;

2) определение взвешенной нормализованной оценки к-го блока по формуле:

1 /V»

с,=тГ2>,х(". (3)

е I', - вес индикатора I в к-м блоке.

Таблица 1

Классификация ситуаций по пороговым значениям индикаторов

Характер ситуации (зона) Обозначение Соотношение нормализованных значений индикаторов и пороговых уровней

. Нормальная Н 0 < X," < хть

. Предкризис 1 (начальный) ПК1 ХПКУ ^ X/ < Х ПК 2.1

. Предкризис 2 (развивающийся) ПК2 ХПК2.1 ~ Х1 с ХПкг.1

. Предкризис 3 (критический) ПКЗ Х ПК 3.1 ^ Х! < ХК\!

. Кризис 1 (нестабильный) К1 ХКУ — х,< ХК2.1

. Кризис 2 (угрожающий) К2 ХК2.1 - < хки

. Кризис 3 (критический) КЗ хкг,1 — х* < хКА.1

. Кризис 4 (чрезвычайный) К4 Х/ ^ ХКА.1

3) определение среднеарифметической балльной оценки по блоку по формуле:

1 ЛЬ

ь* = тг£ь(. (4)

Л/, „1

При этом шкала балльных оценок может быть как равномерной, так и неравно-рной (в данной шкале балльная оценка "утяжеляется" по мере увеличения кризисности гуации).

Аналогично блокам энергетической безопасности находится и результирующая енка по энергетической безопасности в целом.

Для диагностики состояний территорий по энергетической безопасности предлага-;я использование 4-х методов:

• метод скаляризации;

• метод секущих плоскостей;

• метод дискриминантного анализа;

• метод теории нечетких множеств.

Сущность метода скаляршации состоит в сведении задачи многомерного анал к задаче одномерной классификации состояний путем скаляризации многомерной фуню оценки уровня безопасности по совокупности индикаторов. Этот метод базируется на ходных положениях и решающих правилах, подробно описанных выше.

Метод секущих плоскостей основан на построении в пространстве индикато разделяющих поверхностей, состоящих из 1раней (плоскостей), разделяющих многомер пространство индикаторов на зоны, соответствующие определенным уровням безопас сти. Достоинством подхода является не только возможность классификации состоя] путем отнесения их к тому или иному классу, но и определение уровня безопасно путем нахождения расстояния до границы зоны. Это позволяет оценить не только стояние системы, но и динамику ее изменения.

Метод дискриминантного анализа целесообразно применять в ситуациях, ко затруднено определение пороговых значений индикаторов. Тогда на основе статиста ских данных может быть сформирована обучающая выборка, содержащая объекты | личных классов состояний системы. Классификация текущего состояния выполняется тем выработки определенных решающих правил - классифицирующих функций. В даы методе знак классифицирующей функции содержит информацию о классе ситуации, а величина - о степени опасности ситуации.

В условиях неопределенности оценок по индикаторам и определения сравнителы значимости индикаторов наиболее адекватное обеспечение задачи исследования энерге ческой безопасности достигается при ее формализации в нечеткой среде. Для этой ц разработана обучающая экспертная система распознавания образов (ЭСРО), основ ная на использовании понятий и математического аппарата теории нечетких множес когда индикаторы энергетической безопасности представляются в виде лингвистичеа переменных. Достоинством этого метода является возможность диагностирования сост ний системы даже в случаях, когда ситуация может быть описана лишь вербально.

Отдельную задачу представляет установление пороговых уровней для индикатив* показателей. Как выявили выполненные исследования, для целого ряда индикаторов по говые уровни территориально дифференцируются в зависимости от внешних услов Ввиду большой неопределенности в идентификации состояний по энергетической бе пасности целесообразно максимально упростить процедуру формирования порога уровней, определяя их с применением специальных методов классификации, основан} на теории дискриминантного анализа, лишь для разграничения основных состояний: н

1ального, предкризисного и кризисного. Соответственно вводятся граничные (пороговые) начения хпкл, х^п совпадающие со значениями хпвд, хк^,. Что касается промежуточных тадий углубления кризиса (предкризиса), то для них целесообразно ввести равноинтер-альные зоны.

При использовании нормализовашшх оценок прошел апробацию и показал практи-ескую приемлемость метод формирования пороговых значений для разграничения зон глубления кризиса по уровням:

Х((2 = 1,2ХК1, = хК4 = Х6хкг

Соответствешю нормализованные пороговые значения для предкризиса 2 и пред-ризиса 3 можно определить по формулам:

(5)

(1-хйк) (2 + х^)

= 1_—_ = (6)

Вторая глава посвящена расчетам по разработанной методике уровней энергетиче-кой безопасности территорий электроэнергетических систем Урала и оценке вкладов яергетического фактора в создание угроз экономической безопасности областей и рес-ублик Урала.

Выполненные расчеты показали, что в настоящее время все территории энергосис-гм Урала переступили порог кризисного состояния и находятся в той или иной стадии ризиса (рис. 1). Определены основные угрозы энергетической безопасности территорий чергосистем Урала. К главным из них можно отнести финансовую дестабилизацию в тектроэнергетике (кризис неплатежей), дефицит инвестиционных ресурсов, относительное юрожанис энергетических ресурсов, возрастающую зависимость предприятий электро-1ергетики территорий от внешних топливных баз, слабую диверсификацию топливных уточников, существенные различи в степени сбалансированности территорий, возмож-эсть экологически опасных аварий на энергетических объектах, понижение надежности 1боты энергетического оборудования вследствие его физического износа, возможность зупномасштабных аварий в электропередающих системах.

Предложены подходы и методы оценки вклада энергетического фактора в создание роз экономической безопасности территориальных образований. Данный этап является 1ним из самых важных при проведении анализа энергетической безопасности. Он фак-1чески показывает какова роль электроэнергетики территории в создании угроз экономи-

ческой безопасности на этой территории и каково влияние электроэнергетики в мер приятиях по нейтрализации этих угроз.

2-

Рис. 1. Ранжированное сопоставление территорий энергосистем Урала по энергетической безопасности в 1997-98 гг.

Для количественной оценки степени влияния энергетического фактора на эконом ческую безопасность территориальных образований предложены четыре метода:

1) метод весовых коэффициентов;

2) метод корреляционных связей;

3) метод показателей чувствительности;

4) метод тетрахорических коэффициентов.

Наиболее простым является первый из перечисленных методов, сущность которо состоит в структурном анализе влияния энергетического фактора по каждой из сфер жи недеятельности, по которым проводится анализ экономической безопасности с помощь весовых коэффициентов.

Второй из методов основан на обнаружении и измерении корреляционных связ! между показателями экономической и энергетической безопасности в критических ситуация:

В третьем методе оценивается функция чувствительности показателей экономич ской безопасности к тем или иным изменениям энергетических показателей.

Четвертый метод представляет собой попытку использования при диагноста вкладов энергетического фактора в экономическую безопасность так называемого тетрах

гческого коэффициента связи, который обычно применяется в медицинской кибернетике зи исследовании связей между различными симптокомплексами.

По методу весовых коэффициентов произведена оценка потенциального и фактиче-;ого вкладов электроэнергетической составляющей в создание угроз экономической ¡зопасности по территориям Урала. Потенциальный вклад электроэнергетики в создание шзисных ситуаций оценивался на основании соотношения:

[е р1Э - потенциальный вклад электроэнергетики по ¡-ой сфере экономической безопасности.

Фактический вклад электроэнергетики в создание кризисных ситуаций оценивался [едующим образом:

е П1 -уровень кризисное™ по ¡-той сфере жизнедеятельности; пэ - уровень кризисности по энергетической безопасности.

Результаты расчетов показали, что на ряде территорий Урала фактический вклад ектроэнергетики в создание угроз экономической безопасности превышает потенциаль-ш, а значит на данных территориях электроэнергетика является мощным дестабилизи-ющим фактором, создавая угрозы экономической безопасности. К числу таких террито-й следует отнести Удмуртскую Республику, Курганскую, Оренбургскую и Пермскую ласти, а также Уральский район в целом.

В третьей главе рассмотрены проблемы повышения энергетической безопасное™ рриторий в направлении нейтрализации угроз и кризисных явлений. Даны основные правления работ по предотвращению и нейтрализации угроз энергетической безопасно-и, которые разбиваются на следующие группы:

1. Совершенствование правовой системы.

2. Организация системы управления электроэнергетикой.

3. Осуществление научно-технической деятельности в области электроэнергетаки.

4. Проведение интеграционной политики и межрегионального сотрудничества в об-:ти электроэнергетики.

5. Осуществление государственного регулирования деятельностью хозяйственных стем по обеспечению энергетической безопасности.

(7)

А

(8)

Как одно из главных мероприятий третьей группы направлений рассмотрена п; блема управления энергосбережением в регионе на основе оптимизации режимов элект; потребления. Это потребовало разработки методических положений по учету инвестш онных и режимных факторов при прогнозировании цены электроэнергии и осуществлен энергосберегающей политики применительно к районной энергосистеме. Это, в свою с редь, привело к необходимости решения следующих вопросов:

• прогнозирования интегральных годовых графиков суммарной электрической I грузки потребителей энергосистемы;

• оценки затрат на производство электроэнергии с дифференциацией по зон графиков нагрузки;

• исследования влияния инвестиционной и топливной составляющих при формщ вании прогнозных цен на электроэнергию с учетом факторов неопределенност

• оценки энергосберегающих эффектов в энергосистеме при управлении нагрузк потребителей.

В основу методического подхода решения данных вопросов положен принц маржинальных, т.е. приростных затрат. Суть его состоит в том, что показатели произвс ства электроэнергии оцениваются по так называемым замыкающим электрогенерирующ] источникам (ЭГИ), обеспечивающим покрытие приростов потребления в соответствующ зонах графика нагрузки. Согласно этому принципу для каждой из зон должны быть с ределены оптимальные варианты по типам энергетического оборудования, видам топлн и размещению ЭГИ.

Общие затраты на производство электроэнергии целесообразно разделить на услс но постоянные, главным образом зависящие от величины установленной мощности, и ; ловно переменные, зависящие от величины отпущенной электроэнергии. Удельные тц ты по выделяемым составляющим для рассматриваемых зон графиков нагрузки (¡) Ш сообразно относить на полезно отпущенные мощность Р1 и электроэнергию

о

о л _ /"ост , ^¡якт ~ р ■

3 ' <

~Бз _ ¡леи

Значения удельных постоянной и переменной составляющих затрат с учетом ду контировання разновременных затрат могут быть рассчитаны по формулам:

31лет=-т-и-, (Ю)

(»1

= -. (И)

.'1

г К^ и - капитальные вложения и годовые эксплуатационные издержки по )-му объекту;

- затраты на вывод объекта из эксплуатации; а - коэффициент дисконтирования затрат во времени; т - год приведения затрат.

ард - коэффициент резерва мощности в энергосистеме; аСн,1 - удельный расход электроэнергии на собственные нужды; алот ~ средний коэффициент потерь в сетях.

С использованием разработанных методов и подходов проведены исследования эф-ктивности управления нагрузкой потребителей в Удмуртской энергосистеме. Анализ ре-1ьтатов показывает, что для ЭЭС наиболее эффективным является снижение электропо-:бления в пиковом режиме, а также выравнивать графиков за счет пиковой зоны, есте с тем не выявлено существенных эффектов от выравнивания режимов в полупи-50Й и базисной зонах.

Как другое важное направление повышения энергетической безопасности террито-\ предложена концепция мониторинга энергетической безопасности. Сформированы ос-шые принципы построения системы мониторинга энергетической безопасности, которые лючаются в следующем:

• подчиненность задач управления энергетической безопасностью территорий более общей проблеме управления экономической безопасностью этих территорий;

• иерархичность структуры системы мониторинга энергетической безопасности;

• непрерывность идентификации процессов и явлений, определяющих угрозы энергетической безопасности, что обуславливается неразрывностью процесса производства и потребления электрической энергии, а также высокой чувствительностью потребителей к ее качеству;

• высокая степень заблаговременности (5-10 лет и более) мониторинга объектов, характеризующих устойчивое развитие энергосистем, что обусловлено высокой инерционностью инвестиционных процессов в электроэнергетике;

• комплексный (многокритериальный) характер мероприятий по нейтрализации роз энергетической безопасности в энергосистемах, включающих существенш сопряжешхые эффекты (экономический, экологический, энергосберегающий и т.д.]

• необходимость единого методического подхода к индикативному анализу, обе печивающего сопоставимость оценок уровней экономической и энергетическ( безопасности, а также для отслеживания изменения уровней безопасности ] временном разрезе;

• сочетание административно-правовых и финансово-экономических методов механизмов управления энергетической безопасностью на основе совершенств вания энергетического и хозяйственного законодательства.

В соответствии с основными принципами организации системы мониторинга эне гетической безопасности, предложена технологическая схема мониторинга, которая вклг чает в себя четыре блока: первичной (исходной) информации; формирования совокупи стей частных и синтетических показателей по рассматриваемым объектам мониторинг проведения индикативного анализа энергетической безопасности с оценкой вкладов эне гетического фактора в экономическую безопасность; разработки программно-целевых м роприятий по нейтрализации угроз энергетической безопасности. Все упомянутые бло! работают в строго определенной последовательности (в порядке их перечисления) и им ют тесное взаимодействие между собой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработан комплексный подход к оценке и анализу энергетической безопасн сти территорий регионального уровня (экономических районов и субъектов Федерации) учетом современных трактовок понятия энергетической безопасности. В его основе леж] классификация территориальных образований по условиям энергетической безопасности помощью предложенной системы индикаторов безопасности.

2. Предложенный методический подход состоит в осуществлении многоступенчат процедуры классификации и агрегирования показателей функционирования развития эле троэнергетики. Для характеристики состояний электроэнергетики выделены три зоны, с ответствующие нормальной, предкризисной и кризисной ситуациям. Требования бол тонкой классификации состояния территорий по энергетической безопасности для сво временного упреждения действия угроз и негативного развития ситуации .делают целее образным введение промежуточных градаций в зонах предкризисного и кризисного с

яний. Разработаны решающие правила формирования обобщающих оценок степени кри-ности для индикаторных блоков и ситуации в целом по энергетической безопасности.

3. Представлена система индикаторов и индикаторных блоков для диагностики ргетической безопасности регионов и субъектов. Предложены следующие методы ди-остирования ситуаций по энергетической безопасности: метод скаляризации, метод се-шх плоскостей, метод дискриминантного анализа и метод теории нечетких множеств, пл рекомендации по сферам применения этих методов. Предложена методика оценки по-овых значений индикаторов энергетической безопасности. Для определения как поро-

предкризиса, так и порогов кризиса применяются экспертные методы в сочетании с улярньми математическими методами анализа. Получены численные значения порого-с уровней индикаторов энергетической безопасности для областей и республик УЭР, а же для УЭР в целом.

4. На основе разработанной методики проведена диагностика энергетической безо-ности территорий энергосистем Урала. Результаты диагностики показывают, что в на-ящее время все территории энергосистем Урала переступили порог кризисного состоя; и находятся в той или иной стадии кризиса.

5. Предложены подходы и методы оценки вклада энергетического фактора в соз-ие угроз экономической безопасности территориальных образований. В число этих ме-ов вошли: метод весовых коэффициентов, метод корреляционных связей, метод пока-:лей чувствительности и метод тетрахорическнх коэффициентов. Наиболее приемлемым одом оценки на данной стадии разработок является метод весовых коэффициентов, шенение более стропи методов диагностики влияния энергетических факторов на номическую безопасность требует создания специального информационного обеспече-

в рамках мониторинга показателей экономической и энергетической безопасности.

6. С применением метода весовых коэффициентов проведена оценка влияния энер-гческих факторов на экономическую безопасность областей и республик Урала. Полу-э два основных показателя: потенциальный вклад электроэнергетики в создание кри-шх ситуаций и ее фактический вклад. Анализ результатов показывает, что на ряде жторий фактический вклад электроэнергетики превышает потенциальный, а значит на ных территориях электроэнергетика является мощным дестабилизирующим фактором, йвая угрозы экономической безопасности.

7. Предложены основные направления работ по предотвращению и нейтрализации )з энергетической безопасности по территориям энергосистем Урала. Показано, что в эву выявления приоритетных программно-целевых мероприятий по нейтрализации уг-должен быть положен ситуационный анализ энергетической безопасности по террито-

риям энергосистем Урала с определением роли каждого из индикативных блоков в фо мировашш ситуации на территориях (уровень 1) и с выявлением состава индикаторе которые непосредственно ответственны за возникновение критического состояния энерг тической безопасности (уровень 2).

8. В качестве одного из главных мероприятий повышения энергетической безопа ности территорий рассмотрено управление энергосбережением на основе регулирован! режимов электропотребления ЭЭС. На основе анализа режимов электропотребления энергосистемах показано, что управление нагрузкой, направленное на снижение неравн-мерности электропотребления, дает значительный экономический эффект и может ра сматриваться как фактор повышения энергетической безопасности региона.

9. Предложена концепция мониторинга энергетической безопасности. Сформулир! ваны главные задачи мониторинга энергетической безопасности, к которым отнесены: выявление состава, характера и остроты угроз энергетической безопасности, а также оо бенностей их проявления и локализации на современном этапе и в прогнозный перио, 2) диагностика существующего и ожидаемого уровней энергетической безопасности терр] торий различного уровня; 3) подготовка необходимой информации для обоснования выбора эффективных решений по мерам для нейтрализации угроз энергетической без пасности. Мониторинг энергетической безопасности рассматривается как система для о слеживания влияния энергетических факторов на экономическую безопасность и выступ ет как составная часть (подсистема) общей системы мониторинга экономической безопа ности.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы следующие печатш работы:

1. Мызин A.JL, Обоскалов В.П., Калина A.B., Осотов A.B. Обоснование диффере: циации тарифов на электроэнергию как способа повышения надежности, экологичное™ эффективности систем энергетики / Тезисы докл. Всероссийского научно-технического с минара "Энергетика: экология, надежность, безопасность." - Томск, ТПУ, 1996-е. 23-24

2. Мардер Л.И., Мызин A.JI., Обоскалов В.П., Калина A.B. и др. Повышение э( фективности энергетики и экономической безопасности региона на основе управления р жимами электропотребления. Препринт. Часть 1. Методические основы анализа и прогн зирования цены производства электроэнергии в региональных электроэнергетических си темах с учетом режимных факторов. - Екатеринбург: ИЭ УрО РАН, 1996 -J37 с.

3. Мардер Л.И., Мызин А.Л., Обоскалов В.П., Калина A.B. и др. Повышение 3i фективности энергетики и экономической безопасности региона на основе управления р

ими электропотребления. Препринт. Часть 2. Методы управления инвестиционными цессами и энергосбережением в регионах па основе дифференцированных тарифов на ггроэнергию. Екатеринбург: ИЭ УрО РАН, 1997.-43 с.

4. Богатырев JI.JI., Мызин АЛ., Калина A.B., Мардер Л.И., Кожов К.Б. Прогнози-шие показателей энергетической безопасности региона на базе имитационных экономических моделей / "Региональная стратегия социально - экономического развития." Те-.1 докладов межрегиональной научно-практической конф. ч. 2. - Екатеринбург: ИЭ УрО I, 1997.-с. 25-26.

5. Татарки» А.И., Мардер Л.И., Мызин A.JL, Богатырев JI.JI., Калина A.B. и др. плексная методика диагностики влияния энергетического фактора на экономическую 1пасность субъектов Российской Федерации (предварительная редакция). Препринт. I. - Москва - Екатеринбург: ИЭ УрО РАН, 1997-86 с.

6. Богатырев Л.Л., Мызин А.Л., Мардер Л.И., Кожов К.Б., Мезенцев П.Е., Калина Методы и результаты анализа энергетической безопасности территорий региона /

ериалы третьего Всероссийского научно - технического семинара "Энергетика: эколо-надежность, безопасность."-Томск, ТПУ, 1997.-е. 22-36.

7. Татаркин А.И., Мардер Л.И., Мызин А.Л., Богатырев Л.Л., Калина A.B. и др. [иторинг влияния энергетического фактора на экономическую безопасность субъектов :ийской Федерации. Препринт. ДСП. - Москва - Екатеринбург: ИЭ УрО РАН, 1997-с.

8. Богатырев Л.Л., Мардер Л.И., Мызин А.Л., Кожов К.Б., Калина A.B., Мезенцев Индикативный анализ энергетической безопасности территорий с учетом экологиче-

о влияния. Тезисы докладов юбилейной научно-технической конференции кафедры .-Екатеринбург: УГТУ, 1997.-е. 35-36.

9. Бушуев В.В., Татаркин А.И., Мардер Л.И., Мызин А.Л., Богатырев Л.Л., Калина и др. Ситуационное состояние энергетической и экономической безопасности регио-

Российской Федерации. Препринт. ДСП. - Москва - Екатеринбург: ИЭ УрО РАН, 1997 % с.

10. Богатырев Л.Л., Мардер Л.И., Мызин А.Л., Кожов К.Б., Калина A.B. Формиро-е эконометрических моделей прогнозирования показателей экономической и энергети-ой безопасности региона. // Методические вопросы исследования надежности больших ем энергетики. Вып. 49: Надежность систем энергетики: экономические и информа-[ные аспекты. ПЭИПК. - Санкт - Петербург, 1997-е. 402-415.

11. Куклин A.A., Мардер Л.И., Мызин А.Л., Богатырев Л.Л., Калина A.B. и др. 1епция мониторинга энергетической безопасности территорий региона / Материалы

первой региональной конференции: "Роль инноваций в экономике Уральского регион Часть 1. Екатеринбург: Издательство Екатеринбургской ассоциации малого бизнеса, 1991 с. 73-75.

12. Куклин A.A., Мардер Л.И., Мызин AJL, Богатырев Л.Л., Калина A.B. и Оценка вклада энергетических факторов в экономическую безопасность Урала / Материа первой региональной конференции: "Роль инноваций в экономике Уральского pernot Часть 2. Екатеринбург: Издательство Екатеринбургской ассоциации малого бизнеса, 199! с. 7-8.

13. Куклин A.A., Мардер Л.И., Мызин А.Л., Богатырев Л.Л., Калина A.B. и Ситуационное состояние по энергетической безопасности территориальных образова* Урала / Материалы первой региональной конференции: "Роль инноваций в эконом] Уральского региона." Часть 2. Екатеринбург: Издательство Екатеринбургской ассоциап малого бизнеса, 1998. - с. 96 - 99.

14. Татаркин А.И., Куклин A.A., Богатырев Л.Л., Мызин АЛ., Калина A.B. и Комплексная методика диагностики экономической безопасности территориальных обра ваний Российской Федерации. Препринт. ДСП. - Москва - Екатеринбург: ИЭ УрО Р/ 1998-120 с.

15. Куклин A.A., Мызин А.Л., Калина A.B., Домников А.Ю., Кожов К.Б. Мете имитационного экономико-статистического моделирования для прогнозирования и noi шения экономической безопасности региональных систем. / Материалы межрегионалы научно-практической конференции: "Региональная стратегия устойчивого социаль экономического роста. Тезисы докладов. Часть 2. Екатеринбург: ИЭ УрО РАН, 1998. -125- 127.

16. Татаркин А.И., Богатырев Л.Л., Мызин А.Л., Калина A.B. и др. Разрабо информационной системы диагностики экономической и энергетической безопасное Часть 1. Общий подход к разработке информационной системы. Препринт. Екатеринб) ИЭ УрО РАН, 1998. - 86 с.

17. Татаркин А.И., Богатырев Л.Л., Мызин А.Л., Калина A.B. и др. Методика а лиза энергетической безопасности территорий различного уровня. Препринт. ДСП. Мое -Екатеринбург: ИЭ УрО РАН, 1998.-53 с.

18. Татаркин А.И., Богатырев Л.Л., Мызин А.Л., Калина A.B. и др. Порого! значения индикаторов энергетической безопасности территорий Российской Федера1 различного уровня. Препринт. ДСП. Москва - Екатеринбург: ИЭ УрО РАН, 1998.-68 с