На правах рукописи

Дмитриева Юлия Ивановна

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

Специальность 05.14.01 – Энергетические системы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Нижний Новгород – 2007

Работа выполнена на кафедре Электроэнергетика и электроснабжение ГОУ ВПО Нижегородский государственный технический университет (НГТУ) им. Р.Е. Алексеева доктор технических наук, профессор

Научный руководитель:

Папков Борис Васильевич доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Назарычев Александр Николаевич кандидат технических наук, кандидат экономических наук, Куликов Александр Леонидович Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева

Ведущая организация:

СО РАН, г. Иркутск

Защита состоится 02 ноября 2007 г. в 14 часов в ауд. 1258 на заседании диссертационного совета Д 212.165.02 при Нижегородском государственном техническом университете им. Р.Е. Алексеева по адресу: г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24, корпус 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации просим направлять по адресу: 603600, ГСП-41 г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24, Ученый совет НГТУ им. Р.Е. Алексеева.

Тел.:(8312) 36-23-04, факс (8312) – 36-23- E-mail: [email protected]

Автореферат разослан « » 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.165. кандидат технических наук, доцент В.В. Соколов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. В связи с активным переходом к рыночным отношениям происходит реструктуризация и дерегулирование в нефтяной и угольной отраслях, идет активное реформирование электроэнергетики, обсуждаются возможные направления либерализации газовой отрасли, преобразования жилищно-коммунального и теплового комплексов.

Реформа электроэнергетики России предусматривает, что помимо Федерального оптового рынка электроэнергии должны быть созданы региональные розничные рынки, ориентированные главным образом на поставщиков, промышленные предприятия и население. Развитие регионального рынка должно стать технологически, экономически и коммерчески оправданным шагом. Однако в данный момент развитие экономики несколько опережает развитие технологической части электроэнергетики. Создаваемая организационная структура отраслей энергетики часто не совпадает с технологическим построением соответствующих систем. В связи с этим существенно обострились проблемы, связанные с надежностью систем энергетики.

Организация эффективного управления энергетикой на рыночной основе требует пересмотра задач анализа и обеспечения надежности ее систем, топливо- и энергоснабжения потребителей, разработки механизмов ответственности за надежность различных субъектов отношений, оценки рисков и использования методов управления ими, что позволяет выстраивать оптимальную стратегию поведения на рынке всем субъектам энергетики.

Практическое отсутствие рекомендаций и принципов формирования новой организационной структуры рынка с учетом технических и технологических особенностей отрасли ведет к снижению надежности энергоснабжения, качества обслуживания и эксплуатации оборудования, необоснованному завышению тарифов, ограничению инвестиций в отрасль.

Несмотря на очевидную актуальность проблемы методические указания и рекомендации по формированию конкурентной среды без снижения эффективности функционирования субъектов регионального рынка проработаны недостаточно полно. Поэтому в настоящее время нельзя утверждать, что структура рынка оптимальна. Каждый субъект принимает решения самостоятельно, что в конечном итоге приводит к повышению вероятности нарушения энергоснабжения потребителей. Как следствие, формирование полноценного конкурентного розничного рынка сдерживается.

Поэтому поиск рациональной и надежной схемы работы регионального рынка и каждого его субъекта является актуальной научно-технической проблемой.

Цель работы – разработка основ принятия решения по оптимизации договорных отношений субъектами региональной энергетики с учетом их технологических особенностей; разработка математического аппарата оценки надежности взаимоотношений этих субъектов; анализ рисков, возникающих на этапе становления рыночных отношений, и включение системы управления ими в процесс принятия решений при разработке стратегии и тактики поведения субъектов на региональном рынке электроэнергии и мощности.

Цель работы определяет следующие задачи исследования:

1. Анализ структур договорных отношений между субъектами регионального рынка электроэнергии и мощности, начиная с момента перехода к рыночным принципам экономики.

2. Выявление технических, технологических, экономических и информационных особенностей функционирования каждого субъекта региональной энергетики.

3. Разработка методов повышения эффективности тарифной политики субъектов рынка.

4. Корректировка действующей нормативно-методической базы для расчета тарифа на услуги по передаче электроэнергии по сетям промышленных предприятий и сетевых компаний.

5. Решение задач и разработка рекомендаций по управлению рисками на субъектах регионального рынка электроэнергии и мощности.

6. Разработка принципов математического моделирования показателей надежности схем договорных отношений между субъектами рынка и алгоритма их расчета.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются сбытовые и сетевые компании, промышленные предприятия и потребители электрической энергии единого комплекса «электроэнергетическая система»

как совокупность административно независимых субъектов, объединенных единым технологическим процессом, управляющими и обслуживающими воздействиями. Предметом исследования являются принципы функционирования субъектов региональной энергетики, методы управления ими для повышения эффективности и надежности их деятельности.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались: основные положения системного анализа, теории графов, теории вероятностей и теории надежности.

Достоверность полученных результатов. Достоверность предложенных моделей и обоснованность результатов исследований обеспечивается корректным применением теории. Подтверждается положительным опытом использования результатов проведенных исследований и расчетов реальными субъектами региональной энергетики.

Научная новизна и значимость полученных результатов.

1. Предложены направления развития и совершенствования принципов исследования режимов функционирования субъектов региональной энергетики в рыночных условиях, отличающиеся от известных учетом технологических особенностей систем энергетики, и позволяющие разработать методы повышения технико-экономической эффективности этих субъектов.

2. Сформулированы основные положения совершенствования информационно-методического обеспечения расчета тарифа на услуги по передаче электрической энергии по сетям промышленных предприятий и сетевых компаний.

3. Показано, что при разработке стратегии и тактики поведения субъектов рыночных отношений на региональном рынке необходимо включение системы управления рисками в процесс принятия решений на всех временных и иерархических уровнях.

4. Предложены обобщенные математические модели схем договорных отношений любой сложности в условиях ограниченной и неопределенной исходной информации.

Практическая ценность работы.

1. Результаты исследований используются промышленными предприятиями и сетевыми компаниями для конкретной реализации ряда статей федеральных законов «Об электроэнергетике», «Об особенностях функционирования электроэнергетики в переходный период», «Об энергосбережении», а также постановлений Правительства РФ, касающихся электроэнергетики.

2. Разработаны принципы исследования и построения договорных отношений субъектами регионального рынка электроэнергии и мощности, позволяющие повысить надежность электроснабжения потребителей, технологическую и экономическую эффективность функционирования промышленных предприятий и сетевых компаний.

3. Определены основные задачи риск-менеджмента и возможные составляющие риска на каждом субъекте региональной электроэнергетики, учет которых необходим при управлении субъектом в условиях неопределенности регионального рынка электроэнергии и мощности.

4. Разработанные предложения используются промышленными предприятиями и сетевыми компаниями при расчете тарифа на услуги по передаче электрической энергии по сетям этих субъектов рынка и его утверждении в Региональной службе по тарифам Нижегородской области.

5. Разработанные математические модели, вероятностные оценки и вычисленные по ним показатели надежности схем договорных отношений между субъектами региональной электроэнергетики позволяют математически строго обосновать выбор договорных взаимоотношений.

Реализация результатов работы.

1. Положения диссертационной работы использованы промышленными предприятиями Нижегородской области при принятии решений о выборе схемы договорных отношений.

2. Результаты проведенных расчетов тарифов на услуги по передаче электрической энергии по сетям тринадцати промышленных предприятий и трех сетевых компаний утверждены Региональной службой по тарифам Нижегородской области.

3. Результаты работы внедрены в учебный процесс НГТУ им. Р.Е. Алексеева при проведении занятий по дисциплинам «Надежность ЭЭС» и «Современные проблемы электроэнергетики».

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Основные принципы исследования процессов функционирования региональной электроэнергетики, позволяющие определить оптимальную структуру ее субъектов с учетом технологических, экономических, юридических и информационных особенностей рыночных отношений в их взаимосвязи.

2. Критерии выбора промышленным предприятием эффективной политики функционирования на региональном рынке электроэнергии и мощности.

3. Новый подход к формированию конкурентной среды регионального рынка электроэнергии и мощности, соответствующей технологическому построению систем энергоснабжения.

4. Предложения по усовершенствованию методики расчета тарифа на услуги по передаче электрической энергии по сетям промышленных предприятий и сетевых компаний.

5. Модели оценки показателей надежности договорных отношений.

Апробация результатов диссертации. Отдельные положения и разделы диссертации докладывались и обсуждались на трех международных научных семинарах им. Ю.Н. Руденко ИСЭМ СО РАН «Методические исследования надежности больших систем энергетики» в г. Псков, 2005 г., г. Харьков, 2006 г., г. Вологда, 2007 г.; на пяти международных семинарах «Интеграция в энергетике и экономическая безопасность государства» в г. Чернигов, 2004 г., г. Белая Церковь, 2005 г., г. Трускавец, 2006 г., г. Харьков, 2006 г., г. Запорожье, 2007 г.;

на XII Бенардосовских чтениях в г. Иваново, 2005 г.; на 12-й международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», г. Москва, 2006 г.; на X, XI, XII Нижегородской сессии молодых ученых (технические науки), 2005 г., 2006 г., 2007 г.; на ежегодных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы электроэнергетики», г. Н.Новгород, 2003 г., 2004 г., 2005 г., 2006 г.; на III и IV Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки», г. Н.Новгород, 2005 г., 2006 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 142 наименований и пяти приложений. Объем диссертации составляет 134 страницы основного текста, включая 23 рисунка и 17 таблиц, 123 страницы приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определена актуальность работы, сформулированы цели и основные задачи исследования, показана научная новизна, практическая ценность и теоретическая значимость, связанная с необходимостью поиска рациональной и надежной схемы работы регионального рынка и каждого его субъекта, указаны методы исследования, приведена структура диссертации.

В первой главе представлены выводы проведенного аналитического обзора и критического анализа основных исследований в области построения надежной организационной структуры энергетической отрасли с учетом ее технологических особенностей при переходе к рыночным принципам взаимоотношений. В этом направлении работы проводились известными исследователями, такими как В.А.Баринов, П.И. Бартоломей, Н.И. Воропай, Л.Д. Гительман, А.И.

Кузовкин, А.Л. Куликов, Н.А. Манов, В.И. Михайлов, Б.В. Папков, С.В. Подковальников, Б.Е. Ратников, В.А. Семенов, В.В. Хлебников, В.И. Эдельман и др.

Однако в этих научных публикациях относительно мало уделялось внимания региональным аспектам развития конкурентных отношений на рынке электрической энергии. Недостаточность таких исследований, отсутствие детальной проработки механизмов взаимодействия на региональном уровне сдерживает процессы дальнейшего развития не только энергетики, но и экономики, повышения конкурентности промышленных производителей, развития предпринимательства.

Исследования зарубежного опыта демонополизации и либерализации в электроэнергетике показали, что в российских условиях возможно только частичное его применение, поскольку начальные условия и принципы формирования конкурентной среды, цели и формы реформирования энергетики зарубежных стран отличны от имеющихся в России.

Проанализированы особенности формирования структуры взаимоотношений на региональном рынке электроэнергии и мощности (РРЭМ) с момента перехода России к рыночным условиям по настоящее время. Показано, что заинтересованность всех субъектов региональной энергетики в стабильности своей работы, в качестве и надежности электроснабжения в рыночных условиях определяет необходимость грамотного построения договорных отношений.

В заключительной части главы сформулированы основные направления развития организационной структуры РРЭМ и возможные пути повышения эффективности функционирования субъектов региональной электроэнергетики.

Во второй главе рассмотрены принципы функционирования промышленных предприятий (ПП) на РРЭМ.

В период планового развития государства сети ПП сооружались с избыточной пропускной способностью специально для передачи электроэнергии субабонентам (СА) и сторонним потребителям (СП) (рис. 1).

Примечание. Договор на транспорт электроэнергии между СП и ПП стал заключаться с 1997 г.

Рис. 1. Начальная схема договорных рыночных отношений Если потребитель заключал с ПП договор на пользование электроэнергией (или договор энергоснабжения), то он назывался СА. По договору энергоснабжения между ПП и АО-энерго ПП оплачивало электроэнергию, как сумму собственного потребления и потребления СА. СП никаких договорных отношений с ПП не имели, являясь потребителями АО-энерго. Их электропотребление при организации взаиморасчетов между ПП и АО-энерго не учитывалось.

В 2005 г. на РРЭМ Нижегородской области на базе ОАО "Нижновэнерго" были созданы 5 компаний: генерирующая, распределительная сетевая (РСК), энергосбытовая (ЭСК), управляющая, ремонтная. Все остальные субъекты регионального рынка остались такими же. ЭСК и РСК стали независимыми, и поэтому потребовалось заключение ими договора на транспорт электроэнергии.

Подобным образом в ближайшее время должны быть реформированы не только АО-энерго, но и все субъекты энергетики, на которых имеет место совмещение видов деятельности в сфере электроэнергетики. К таким субъектам относятся и ПП, имеющие СА. Процедуру разделения видов деятельности можно выполнить двумя путями:

• передать электросети, участвующие в транспорте электроэнергии и находящиеся на балансе ПП вновь созданной сетевой компании (СК), оставив за собой право сбыта электроэнергии (рис. 2);

• передать функции сбыта электроэнергии любой ЭСК, оставив на своем балансе электросети (рис. 3).

Энергосбытовая компания на транспорт Рис. 2. Схема взаимоотношений с выделением сетевой компании Схема взаимоотношений, отражающая первую ситуацию (рис. 2), реализовалась руководством ПП в короткие сроки, поскольку считалась наиболее выгодной. Формальная передача заводских сетей выше 1000 В создаваемой СК подразумевала сохранение их обслуживания тем же персоналом, что должно было обеспечить выгоду руководству СК (и ПП), поскольку на услуги по передаче электроэнергии должен утверждаться соответствующий тариф.

Однако при выделении СК из ПП оказалось, что практически невозможно осуществить процесс формального разделения электроустановок, поскольку существуют технические особенности, присущие системам электроснабжения ПП в части влияния на схему электроснабжения технологии производства.

Кроме того, в силу особенностей нормативно-методической документации утверждение тарифа на оказываемую услугу по передаче электроэнергии по сетям сформированной СК оказалось невозможным из-за сложностей с предоставлением исходной технологической, экономической и юридической информации.

В результате исследований была предложена иная схема взаимоотношений, при которой ПП также не совмещает видов деятельности, передавая функции сбыта электроэнергии любой ЭСК (рис. 3).

потребителям Рис. 3. Схема договорных отношений с передачей ПП функций сбыта В этом случае ПП заключают договор купли-продажи электроэнергии с ЭСК только на производственно-технологический процесс. СА и СП переводятся в разряд потребителей электроэнергии (П) – абонентов ЭСК, которые заключают с ней договор купли-продажи электроэнергии в той же точке поставки, что и ПП. При этом должен существовать договор на транспорт электроэнергии между ПП и П, который может быть заключен как самими П, так и от их имени ЭСК.

В соответствии с принятой в России моделью конкуренции на РРЭМ предусмотрено наличие нескольких ЭСК и свобода их выбора ПП. Каждая ЭСК предлагает потребителям электроэнергию и мощность по различным тарифным системам и ставкам. Поэтому существует задача принятия техникоэкономического решения по выбору ЭСК и тарифного меню.

Поскольку тарифные ставки пока еще утверждаются на один год, такое решение должно приниматься ежегодно. Однако для этого требуются значительные затраты времени, относительно высокая квалификация персонала, а также своевременная и точная исходная информация, что в большинстве случаев на ПП отсутствует. Поэтому для унификации поиска рационального решения предпринята попытка разработки обобщенного критерия, на основе которого осуществляется выбор наиболее эффективной тарифной системы. Решение поставленной задачи выполнено на примере 8 наиболее характерных ПП Нижегородской области 4-х отраслей промышленности. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что принятие решения о виде используемого тарифа в условиях установленных тарифных ставок конкретного региона существенно зависит от равномерности режима электропотребления и достаточно хорошо описывается величиной Т м – годовым числом часов использования потребителем максимума нагрузки. Установлено, что переход с одноставочного тарифа на двухставочный экономически выгоден для ПП с Т м > ч. Учитывая особенности установленных границ ночной зоны электропотребления для зонного тарифа, доказано, что он может быть экономически выгоден для ПП, работающих в трехсменном режиме с практически ровным графиком электропотребления и Т м > 5 300 ч.

Для решения задач нахождения возможных путей повышения эффективности деятельности ПП и его потребителей исследована организация их взаиморасчетов в зависимости от того, к какой тарифной группе относятся СА и СП. Проанализирована существующая нормативно-методическая база расчета тарифа на передачу электроэнергии. Выявлены технологические, экономические, юридические особенности ПП, из-за которых возникают сложности с применением методики расчета тарифа и его утверждением в Региональной службе по тарифам (РСТ). Сформулированные положения учитывают обозначенные особенности ПП и позволяют производить расчеты тарифа на услуги по передаче электроэнергии по их сетям, а также утверждать его величину в РСТ.

По результатам исследования ПП разработан подход к расчету потерь электроэнергии при ее передаче по сетям ПП на основе действующей нормативной базы, учитывающий особенности схем электроснабжения ПП, а также контроля и учета электроэнергии в их сетях. В таблице 1 приведены результаты расчета тарифа на передачу электроэнергии по предложенной методике.

Тариф на услуги по передаче электроэнергии для промышленных предприятий (по отраслям промышленности), коп./кВт·ч В заключение показана особая роль проблемы оценки и учета всех видов рисков при реализации новых механизмов управления ПП. Определены и классифицированы риски для всех субъектов, связанных с ПП договорными отношениями.

В третьей главе исследованы пути повышения эффективности функционирования СК. Развитие рыночных отношений в электроэнергетике не препятствовало появлению новых субъектов РРЭМ. После разделения видов деятельности казалось очевидным, что содержание электрических сетей и оказание услуг по транспорту электроэнергии по этим сетям является экономически выгодным бизнесом. Поскольку существующим законодательством не оговорено предельное количество СК, по сетям которых может осуществляться транспорт электроэнергии потребителям, субъектам РРЭМ была предоставлена возможность выбора одного из вариантов построения договорных отношений при электроснабжении через сети нескольких СК (рис. 4). Отношения между СК регулируются актами о разделе границ балансовой принадлежности (ГБП).

энергоснабжения Рис. 4. Договорные отношения при электроснабжении потребителя через сети нескольких сетевых компаний: а) договор на транспорт электроэнергии с СК заключается ЭСК от имени П;

б) договор на транспорт электроэнергии с СК заключается П Доказано, что поскольку сети 220 кВ и выше принадлежат Федеральной сетевой компании, то на РРЭМ в передаче электрической энергии участвуют сети 110 кВ и ниже, и реально могут возникнуть только пять (n = 5) СК (рис. 4).

В этой главе проведен анализ формирования договорных отношений и взаиморасчетов между субъектами РРЭМ при их взаимодействии согласно схеме рис. 4. Это позволило перейти к разработке модели, доказывающей утверждение, что при множестве смежных СК возникает ситуация, когда для потребителей одной тарифной группы, подключенных к сетям одного уровня напряжения, но получающих электроэнергию от различных СК, суммарные затраты на электроэнергию различны. Для изменения этой ситуации Федеральной службой по тарифам с 2008 г. предложено утвердить одинаковый для всех потребителей региона одной тарифной группы и относящихся к одному уровню напряжения тариф на транспорт электроэнергии. При этом все потребители в соответствии с заключенным договором энергоснабжения должны оплатить полученную электроэнергию ЭСК, которая затем передает РСК сумму, затраченную на передачу электроэнергии по всем сетям региона. В свою очередь РСК распределяет эту сумму по СК (за вычетом своей доли) в зависимости от установленного для каждой СК индивидуального тарифа на транспорт электроэнергии.

В связи с этим договорные отношения между субъектами энергетики с 2008 года должны быть построены по одной из предложенных схем рис. 5,а) или 5,б). Поэтому в работе поставлена и решена задача выбора договорных взаимоотношений с целью приведения их в соответствие с законодательством так, чтобы эффективность функционирования субъектов РРЭМ была при этом максимальна.

Рис. 5. Договорные отношения, подлежащие реализации с 01.01.08: а) П заключает с ЭСК договор энергоснабжения; б) П заключает договора с ЭСК и СК.

В этих условиях для СК, как для коммерческой организации, актуальной является задача расчета и утверждения тарифа на оказываемые услуги по передаче электрической энергии. Для ее решения исследованы технологические, информационные, финансовые и юридические особенности формирования тарифа на услуги по передаче электрической энергии по сетям СК.

При этом возникла необходимость классификации исходной информации, необходимой для расчета тарифа и обращения для его утверждения в РСТ. Определен состав документов, отсутствующих у только что созданной СК, и разработан подход, позволяющий с учетом технологических особенностей юридически правомерно рассчитать тариф на услуги по передаче электроэнергии для СК. На основе предложенных методов произведен расчет тарифа на транспорт электроэнергии для одной из СК Нижегородской области, который составил 440,44 руб./МВт·ч по уровню напряжения 6 кВ.

Аналогично управлению рисками ПП выявлены основные задачи рискменеджмента, подлежащие решению СК и связанными с ними субъектами РРЭМ. Установлено, что увеличение числа СК на РРЭМ негативно сказывается на надежности электроснабжения потребителей, усложняет задачу тарифообразования в регионе и увеличивает риски субъектов отношений.

Четвертая глава посвящена разработке моделей надежности договорных отношений в региональной электроэнергетике. Неопределенность и неполнота исходной информации, относительно низкий уровень квалификации административно-управленческого персонала и сложность технологического процесса на ПП не позволяют руководству каждого субъекта региона объективно оценить преимущества той или иной схемы договорных отношений, а органам власти – разработать единые методические указания по принятию такого решения. Поэтому была поставлена задача поиска других возможностей анализа.

Поскольку рассматриваемые системы отношений, представленные схемами рис. 2, 3, 4 имеют структуру, хорошо отображаемую в виде графов, выдвинуто предложение о применимости методов исследования надежности договорных отношений с помощью математического аппарата теории графов.

Для моделирования договорных отношений ПП схемам рис. 2 соответствуют графы рис. 6,а) и 6,б); схемам рис. 3 – графы рис. 7,а) и 7,б).

ЭСК РСК

ЭСК РСК

Рис. 6. Схема с формированием СК: а) договор на транспорт электроэнергии заключается ЭСК от имени П; б) договор на транспорт электроэнергии заключается П.

ЭСК РСК ЭСК РСК

Рис. 7. Схема с передачей услуг сбыта: а) договор на транспорт электроэнергии заключается ЭСК от имени П; б) договор на транспорт электроэнергии заключается П.

Все договора на РРЭМ являются двухсторонними, но предполагаем, что последствия их срыва одинаковы для обеих сторон. Поэтому графы рис. 6 и представляются ненаправленными графами.

Сравнение графов рис. 6 и 7 осуществляется по критерию работоспособности, которая определяется схемой взаимоотношений (рис. 2 и 3) и ее функциональными особенностями. Установлено, что работоспособность обеспечивается только тогда, когда каждая вершина связана с любой другой. Поэтому исследование производится методом оценки полносвязности графа, а в качестве критериев его работоспособности предложены вероятность полносвязности R и характеристика связности P. Связность всех узлов графа существует, когда по крайней мере одно из b деревьев ненаправленного графа работоспособно.

Если работоспособность j -го дерева (событие B j ) имеет место тогда, когда все ребра, входящие в это дерево, работоспособны с вероятностью pi, вероятность события B j определяется как где m – количество ветвей в дереве j.

Тогда для вероятности полносвязности справедливо соотношение:

Если наступление события B j определить как одновременное выполнение условий работоспособности всех ребер этого дерева и отказа остальных ребер графа, исключением которых из исходного получено рассматриваемое дерево, то вероятность события, заключающегося в наступлении одного из событий B j, будет являться характеристикой связности графа:

где M – количество ветвей в исходном графе.

На следующем этапе проводится анализ вероятностной модели графов, т.е.

определение вероятностей pi работоспособности связей, которые представляют договора между субъектами рынка на рис. 2 и 3. Анализ договорных отношений рис. 2 и 3 позволил принять допущение об абсолютной надежности узлов графов рис. 6 и 7. Поэтому рассмотрено два случая: а) связи между узлами идентичны и вероятности их работоспособности pi = const ; б) связи между узлами отражают специфику каждого договора, тогда вероятности работоспособности pi = var. При равномерном распределении вероятностей работоспособности связей искомые значения pi являются средними в вычисленном доверительном интервале pi ± 3,887%. Оценка численных значений вероятностей безотказной работы связей p i осуществлена экспертным путем при допущении, что 0,5 pi 0,93. Для первой вероятностной модели pi = 0,9. Численные значения средних вероятностей работоспособности связей при pi = var для графов рис. 6 и 7 представлены в таблице 2.

Оценка вероятностей безотказной работы связей при pi = var Вероятность безотказной работы рi Рис. 6,а) Рис. 6,б) Рис. 7,а) Рис. 7,б) Результаты расчета вероятностей полносвязности и характеристик связности графов рис. 6 и 7 приведены в таблице 3. Анализ данных таблицы 3 показывает, что три из четырех значений выбранных критериев максимальны для графа рис. 7,а), что подтверждает предположения, сделанные путем теоретического анализа в главе 2. Это позволяет сделать вывод о том, что данная схема является наиболее надежной. Она рекомендована к реализации при реформировании договорных отношений в региональной электроэнергетике.

Результаты расчета показателей надежности графов полносвязности R связности P Исследование схем договорных отношений СК при n = 5 проведено аналогично (рис. 8).

Рис. 8. Графы, представляющие схемы договорных отношений:

а) договор на транспорт электроэнергии с СК заключается ЭСК от имени П;

б) договор на транспорт электроэнергии с СК заключается П.

Критерии R и P определяются из условия, что графы рис. 8 работоспособны, если находятся в одном из состояний, существование которых описывается событием B j, характеризующихся вероятностью работоспособности p(Bj).

При проведении анализа рынка электроэнергии и исходных схем взаимоотношений установлено, что графы рис. 8 работоспособны при отказе одной из ветвей 2, 3, 4, 5, 6 в предположении несовместимости отказов.

При этом вероятность полносвязности графа определяется как вероятность события, противоположного отказу исходного графа:

Вероятность наступления события B j определяется по формуле (1).

Характеристика связности P графа находится из условия, что его работоспособность невозможна при появлении хотя бы одного из событий B j :

При этом вероятность события p B j есть вероятность отказа графов, полученных из исходных графов рис. 8 исключением ветвей 1, 7, 8, 9, 10, 11 и 12.

Из рис. 8 видно, что при pi = const, величины R и P для каждого графа рис. 8 совпадают, и сравнение графов невозможно. Поэтому проведен анализ вероятностной модели при pi = var. Оценка вероятностей безотказной работы pi осуществлена в соответствии с уже изложенными принципами. В таблице приведены экспертные оценки pi = var для графов рис. 8.

Экспертная оценка вероятностей безотказной работы связей при pi = var Результаты расчета вероятностей полносвязности R (4) и характеристик связности P (5) графов рис. 8 сведены в таблицу 5.

Результаты расчета критериев работоспособности для принятия решения Анализ данных таблицы 5 показывает, что вывод о том, какая из возможных схем является наиболее надежной и эффективной, по предложенным критериям сделать нельзя. Поэтому сформирован дополнительный критерий. Для этого графы рис. 8 разделяются на подмножества X = {П, 1} (жирный пунктир) и Y = {ЭСК,2,3,4,5,6,7,РСК,СК1,СК2,СК3,СК4,СК5,8,9,10,11,12}. Работоспособность графов возможна только в случае работоспособности обоих подмножеств, поэтому анализируем их отдельно.

Вероятность p ( X ) определяется работоспособностью связи 1. Подмножество Y – сетевая система с рекуррентной структурой. В результате его анализа по специальной методике получено, что вероятность работоспособности графов рис. 8 определяется по формуле:

В таблице 5 приведены результаты расчета вероятности работоспособности P графов рис. 8, анализ которых дает основание для принятия решения о предпочтительности схемы рис. 4,а).

Поскольку схемы рис. 4,б) и рис. 5,б) по структуре не отличаются, граф для рис. 5,б) аналогичен графу рис. 8,б). Замена актов о разделе ГБП на договора на оказание услуг по передаче электроэнергии не повлечет изменения вероятностной модели графа, описывающего договорные отношения рис. 5,б), поэтому для него справедливы все характеристики, полученные для графа рис.

8,б) и приведенные в таблице 5. Договорные отношения рис. 5,а) между субъектами РРЭМ представлены графом рис. 9.

Рис. 9. Граф договорных отношений, подлежащих реализации с 01.01. С точки зрения выполнения заданных функций эта схема менее надежна, т.к. является последовательной структурой, и отказ любой из ее связей приводит к нарушению работоспособности всей системы. Вероятность ее безотказной работы определяется совпадением вероятности полносвязности и характеристики связности:

Сопоставление данных таблицы 5 и полученной величины Pnew еще раз подтверждают преимущество схемы рис. 4,а). Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что с точки зрения графо-аналитического метода рекомендуемая схема рис. 5,а) не должна стать окончательной, т.е. договорные отношения подлежат дальнейшему совершенствованию.

На основе системного подхода разработан алгоритм моделирования надежности договорных отношений любой сложности и структуры.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен критический анализ особенностей демонополизации и либерализации энергетики зарубежных стран и России, который позволил установить, что в российских условиях необходима разработка индивидуальной концепции реформирования электроэнергетической отрасли.

2. Предложен подход, учитывающий технические, технологические и экономические особенности промышленных предприятий при разделении видов деятельности, формировании договорных отношений со сбытовыми компаниями и потребителями, а также при расчете и утверждении тарифа на услуги по передаче электроэнергии.

3. Предложен новый критерий выбора тарифной системы, позволяющий промышленным предприятиям без проведения сложных ежегодных расчетов принять оптимальное решение по формированию договорных отношений со сбытовой компанией и выбору тарифного меню.

4. Получены результаты исследования технологических, информационных, финансовых и юридических особенностей функционирования сетевых компаний, которые позволили определить пути повышения эффективности их деятельности на региональном рынке электроэнергии и мощности в современных условиях переходного периода энергетики России. Поставлены и решены задачи формирования тарифа на услуги по передаче электрической энергии сетевыми компаниями.

5. Сформулированы предложения по корректировке нормативнометодической документации, позволяющие производить расчет тарифа на услуги по передаче электроэнергии по сетям промышленных предприятий и сетевых компаний, что обеспечивает повышение эффективности их деятельности.

6. Разработаны модели надежности договорных отношений между субъектами регионального рынка электроэнергии и мощности на основе математического аппарата теории графов.

7. Предложены показатели надежности, численное значение которых позволяет обосновать выбор системы взаимоотношений для схем любой сложности и принять обоснованные решения при формировании договорных отношений, повышающие эффективность функционирования каждого субъекта и регионального рынка в целом.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации по перечню ВАК:

1. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В. Возможности реализации задач рискменеджмента потребителями электроэнергии // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. Выпуск 4,2004г. С.43–50.

Остальные публикации:

2. Дмитриева Ю.И., Татаров Е.И. Результаты применения методик ценообразования на транспорт электроэнергии по сетям промпредприятия // Тезисы докладов XXII НТК "Актуальные проблемы электроэнергетики" – Н. Новгород, 2003 г. С. 51-53.

3. Дмитриева Ю.И., Татаров Е.И. Вопросы тарифообразования в области передачи электроэнергии по распределительным сетям 6(10) кВ // Тезисы докладов III Всероссийской молодежной НТК "Будущее технической науки". – Н.Новгород, 2004 г. С. 116.

4. Дмитриева Ю.И., Татаров Е.И. Энергосбережение как целевая функция региональной политики // Тезисы докладов XXIII НТК "Актуальные проблемы электроэнергетики" – Н. Новгород, 2004 г. С. 56-59.

5. Дмитриева Ю.И. Формирование тарифа на транспорт электроэнергии // X Нижегородская сессия молодых ученых. – Н.Новгород: Изд. Гладкова О.В., 2005 г. 197 с.

6. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В., Татаров Е.И. Особенности формирования тарифа на транспорт электрической энергии // Интеграция в энергетике и экономическая безопасность государства. – К.: Знания Украины, 2005 г. – 552 с.

С. 316-323.

7. Дмитриева Ю.И. Методическое обеспечение для расчета тарифа на транспорт электроэнергии // Тезисы докладов IV Международной молодежной научно-технической конференции "Будущее технической науки". – Н. Новгород, 2005. С. 280.

8. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В. Вопросы функционирования альтернативных энергоснабжающих организаций // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «XII Бенардосовские чтения», I том, ИГЭУ, 2005 г., С.108.

9. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В., Татаров Е.И., Климович Г.И. Повышение эффективности функционирования промышленных предприятий на региональном рынке электроэнергии и мощности//Экономическая безопасность государства и информационные технологии в ее обеспечении. – К.:Знания Украины, 2005г.–664с. С. 330-341.

10. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В., Татаров Е.И. Анализ особенностей промышленных электрических сетей в задачах тарифообразования//Известия Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова. – Москва – Н.Новгород:

НГТУ, 2005. Т.15. 314 с. С. 254-257.

11. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В., Татаров Е.И. Тарифы на передачу электроэнергии по сетям промышленного предприятия//Труды НГТУ, т.49.

Электрооборудование промышленных установок–Н. Новгород,2005.С. 106-108.

12. Дмитриева Ю.И. Риски формирования договорных отношений в региональной электроэнергетике // XI Нижегородская сессия молодых ученых.

Технические науки: Материалы докладов. – Н.Новгород: Изд. Гладкова О.В., 2006. 188 с. С.93-94.

13. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В. Развитие договорных отношений субъектами региональной электроэнергетики // Труды НГТУ "Актуальные проблемы электроэнергетики", т.59 – Н. Новгород, 2006 г. С.191-196.

14. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В. Задачи риск-менеджмента на промышленных предприятиях и их информационное обеспечение // Экономическая безопасность государства: территориальный аспект. – Дрогобыч: КОЛО, 2006.

– 312 с. С. 213–221.

15. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В. Исследование структуры взаимоотношений на региональном рынке электроэнергии//Малая энергетика в системе обеспечения экономической безопасности государства. – К.: Знания Украины, 2006г.–364с. С.226-231.

16. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В. Формирование договорных отношений субъектов региональной электроэнергетики//Радиоэлектроника, электротехника и энергетика// 12 Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. – МЭИ, 2006. Т.3. – 480 с. С.362-363.

17. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В., Татаров Е.И. Особенности расчета тарифа на услуги транспорта электроэнергии по сетям промышленных предприятий//Задачи надежности реформируемых систем энергетики и методы их решения: Сб.статей – Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2006. – 329 с. С.296-303.

18. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В. Выбор энергоэффективной политики промышленным предприятием // XII Нижегородская сессия молодых ученых. – Н.Новгород: Изд. Гладкова О.В., 2007. 141 с. С.119-120.

19. Дмитриева Ю.И., Папков Б.В. Прогнозирование последствий реформирования договорных отношений в региональной электроэнергетике // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: Сб.

науч. тр. – Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2007. – 396 с. С.25-33.

Личный вклад соискателя. Приведенные в диссертации результаты являются составной частью НИР, выполненных при участии автора. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит разработка математических моделей [13, 15, 16, 19], получение расчетных значений тарифа на услуги по передаче электрической энергии [6, 9, 11, 17, 18], критериев выбора экономически эффективной тарифной политики и показателей надежности схем договорных отношений, анализ результатов [1, 2, 3, 4, 8, 10, 14].