Диссертация (Методология обеспечения энергетической безопасности при многоуровневом управлении территориальными общеэнергетическими системами), страница 10

Сначала объединяются самые близкие объекты, а затем все болееудаленные друг от друга. Процедура построения классификации состоит из последовательных47шагов, на каждом из которых производится объединение двух ближайших групп объектов(кластеров), характеризующихся общими свойствами [61, 284]:1. Определяется пара объектов, расстояние между которыми минимально.

Данные объектыобъединяются в одну группу (кластер), в матрице D вычеркиваются строка и столбец,соответствующие первому из этих объектов, а расстояния от нового кластера до всехостальных кластеров (объектов) вычисляются как средние из расстояний от объектовпервого кластера до всех остальных.

Полученные значения заносятся в строку и столбецматрицы расстояний, соответствующие второму объекту из первого кластера.2. По матрице расстояний, уменьшенной на строку и столбец, снова определяютминимальное расстояние и формируют новый кластер. Этот кластер может бытьпостроен в результате объединения либо двух объектов, либо одного объекта скластером, построенным на первом шаге.Обычно близость двух кластеров определяется как среднее значение расстояния междувсеми парами объектов, где один объект пары принадлежит к одному кластеру, а другой – кдругому [54, 61, 284].Агломеративно-иерархический метод предусматривает выполнение ( n  1) итераций,после выполнения каждой из которых число кластеров уменьшается на единицу, а матрицарасстояний уменьшается на строку и столбец.

В конце данной процедуры получится одинкластер, объединяющий все n объектов.Результатыпримененияагломеративно-иерархическогометодаграфическипредставляются в виде дендрограммы (дерева иерархической структуры), содержащей nуровней, каждый из которых соответствует одному из шагов процесса последовательногоукрупнения кластеров.Другим методом многомерного статистического анализа является метод k-средних.

Вотличие от агломеративно-иерархического метода, который не требует предварительной оценкивозможного числа групп объектов, данный метод основан на гипотезе о наиболее вероятномколичестве классов. Задачей метода является построение заданного числа кластеров, которыедолжны максимально отличаться друг от друга.

Процедура построения классификации состоитиз следующих шагов [54, 284, 288]:1. Проводится случайная группировка объектов и строятся кластеры.2. Осуществляется итерационный процесс перемещения объектов между группами с цельюминимизироватьвнутриклассовуюдисперсиюпоказателейимаксимизироватьмежклассовую дисперсию (другими словами, каждый кластер должен состоять из48максимально похожих объектов, а сами кластеры должны быть максимально отличнымидруг от друга).Результаты данного метода позволяют получить центры всех классов по каждому изисходных критериев, а также получить графическое представление по каким критериямразличаются полученные классы.Предлагается для оценки ожидаемого числа групп общеэнергетических системиспользовать агломеративно-иерархический метод, а для отнесения их к соответствующимгруппам применять метод k-средних.1.3 Современное состояние и стратегии развития общеэнергетических систем территориальныхобразований1.3.1 Анализ современной территориальной организации энергетического комплексаТерриториальные общеэнергетические системы можно рассматривать на различныхорганизационных уровнях управления.

Ранее были выделены уровни макрорегиона, региона иузла (населенного пункта).Макрорегион представляет собой экономическую зону, состоящую из группысопредельных субъектов страны с общими природными и экономическими условиями развитияпроизводительных сил.В современных макроэкономических исследованиях на территории России обычновыделяют два крупных макрорегиона: Западный (Европейская часть страны) и Восточный(Азиатская часть страны). Данные регионы отличаются друг от друга особенностями освоениятерритории, концентрацией отраслей народного хозяйства и проблемами развития.На долю Западного макрорегиона приходится 1/4 территории России, при этом в егограницах проживает более 3/4 населения страны и, соответственно, располагается большаячасть городов-миллионеров.

На территории Западного макрорегиона сосредоточен основнойнаучно-технический и промышленный потенциал страны, производится более 75% товарнойпродукции. Вместе с тем производственный комплекс макрорегиона испытывает острыйнедостаток топливно-энергетических ресурсов [39, 107].На долю Восточного макрорегиона приходится большая часть территории страны, приэтом он слабо заселен (не более 22% населения страны). Здесь сложилась основная топливноэнергетическая база страны. Данный макрорегион выполняет ведущую роль в обеспечениистраны топливом и конструкционными материалами.

Здесь добывается более 79% угля, 69%49нефти с газовым конденсатом, 92% газа, 62% продукции цветной металлургии. Подавляющаячасть ресурсов потребляется Западным макрорегионом и экспортируется [107, 199, 241].Ещеоднимпредставлениеммакрорегионовявляютсяэкономическиерайоны.Экономический район представляет собой совокупность территориально связанных субъектовстраны, характеризующихся наличием сильных экономических связей, возникающих в рамкахобщего технологического процесса и смежных производств, и позволяющих извлекатьдополнительныйэкономическийэффектотиспользованияобщейинфраструктуры,производительных сил, энергетических мощностей [107, 127, 168]. Согласно принятой схемерайонирования выделяют 12 экономических районов, 9 из которых расположены в пределахЕвропейскойчастиЧерноземный,страны:Северный,Волго-Вятский,Северо-Западный,Поволжский,Уральский,Центральный,Центрально-Северо-Кавказский,атакжеКалининградская область.

На территории Азиатской части страны находятся ЗападноСибирский, Восточно-Сибирский и Дальневосточный экономические районы.Наряду с принятым экономическим районированием территория страны может делитьсяна условные территориальные образования по одному или группе признаков, определяющихтерриториальное разделение труда. В частности, это можно отнести к энергоэкономическомурайонированию, основой которого является деление страны по степени обеспеченноститерритории собственными энергоресурсами и экономике их использования [107, 200].Выделение экономического района осуществляется на основе исследования формированийрайонных хозяйственных комплексов в рамках принятого административного деления страны.Районный хозяйственный комплекс представляет собой систему хозяйственных отношений,формирующуюся в пределах определенной территории.

В свою очередь, экономический районвыделяется на базе группировки хозяйственных комплексов административных образованийдля обеспечения управления экономическими процессами на территориальном уровне.Такжевкачествемакрорегионовможнорассматриватьфедеральныеокруга,представляющие собой крупные территориальные единицы, включающие в свой составсубъекты страны, с выраженным административным центром управления (городом-центром).Федеральные округа организованны с целью государственного регулирования развития иразмещения производительных сил на территориальном уровне. По своей сути, федеральныйокругпредставляетсобойэкономическийрайонввидекрупноготерриториально-производственного комплекса, выделенный с позиции реализации функций территориальногогосударственного управления высшего звена.В настоящее время выделено 8 федеральных округов: Центральный, Северо-Западный,Южный,Северо-Кавказский,Приволжский,50Уральский,Сибирский,Дальневосточный.Границы федеральных округов отличаются от принятых экономических районов и полностьюсовпадают только для Дальневосточного макрорегиона.

Центральный, Северо-Западный,Северо-Кавказский, Южный федеральные округа, а также большая часть Приволжскогофедерального округа входят в Западный макрорегион.Территориально неделимыми составляющими макрорегионов являются регионы,которые представляют собой субъекты страны. При федеративном устройстве управлениясубъектыявляютсяограниченноправоспособнымиобразованиями,имеющимичертыгосударственности. Всего выделено 85 субъектов, среди которых 22 республики, 46 областей, 9краев, 3 города федерального значения, 4 автономных округа и 1 автономная область.Республика охарактеризована в конституции страны как государство.

Край, область, городфедерального значения обладают своим уставом и законодательным органом. Автономныеобласти и округа могут входить в состав краев, но при этом их самостоятельность сохраняется.В свою очередь, в состав регионов входят муниципальные районы, представляющиесовокупность нескольких городских и сельских поселений, и городские округа.На рисунке 1.16 представлена дендрограмма территориального районирования страны. Вкачестве единицы территориального деления рассматривается регион.Центральныйэкономический районРеспублики(22)Центрально-Черноземныйэкономический районСеверный экономическийрайонОбласти (46)Края (9)13564110Городафедеральногозначения (3)857969Северо-западныйэкономический район13564Северо-Западныйфедеральный округ1Северо-Кавказскийфедеральный округКалининградская область7Северо-Кавказскийэкономический районПоволжскийэкономический районВолго-Вятскийэкономический район3(+2)3554Уральскийэкономический район33Западно-Сибирскийэкономический район66Автономнаяобласть (1)Восточно-Сибирскийэкономический район9Субъекты страныДальневосточныйэкономический районАвтономныеокруга (4)Центральныйфедеральный округ181178Южный федеральныйокругЗападныймакрорегион5713РоссийскаяФедерацияПриволжскийфедеральный округ281Уральскийфедеральный округСибирскийфедеральный округ6Восточныймакрорегион129Дальневосточныйфедеральный округРисунок 1.16 – Дендрограмма территориального районирования страныИсточник: разработано автором51Территориальное районирование определяет структурную организацию энергетическогокомплекса и позволяет проводить его исследование на территориальном уровне.

Системытопливообеспечения принято рассматривать на уровне регионов и макрорегионов. Системаэлектроснабжения имеет собственное территориальное деление, единицей которого являютсярайонные электроэнергетические системы, в основном совпадающие по территории сграницами одного или нескольких соседних регионов. Системы теплоснабжения локализованыв рамках населенных пунктов и их деление осуществляется на уровне городских районов иокругов.

В Приложении А и на рисунке 1.17 представлены соотношения различных уровнейтерриториального районирования страны и ее энергосистем.Объединенная энергосистемаЦентра17Центральныйфедеральный округ1188Районныеэлектроэнергетическиесистемы(70+5)139910Объединенная энергосистемаСеверо-Запада8Северо-Западныйфедеральный округОбъединенная энергосистемаЮга7Северо-Кавказскийфедеральный округ6Объединенная энергосистемаСредней ВолгиЮжный федеральныйокруг9Объединенная энергосистемаУрала5Приволжскийфедеральный округ435Уральскийфедеральный округОбъединенная энергосистемаСибири10Сибирскийфедеральный округОбъединенная энергосистемаВостока3Изолированныеэнергосистемы5Дальневосточныйфедеральный округРисунок 1.17 – Взаимосвязь территориального районирования страны и электроэнергетическихсистемИсточник: разработано авторомХарактерной особенностью территориальной организации энергетического комплексаРоссии является не изолированное размещение его производственных мощностей, а работапреобладающей их части в энергосистемах.Так в электроэнергетике энергосистемы представляют собой комплекс крупныхэлектростанций разных типов, соединенных между собой высоковольтными линиямиэлектропередачи.Энергосистемыспособствуюттерриториальномурассредоточениюпроизводства и населения, позволяют существенно снизить требуемую суммарную мощность52электростанций [100, 107, 234].