Диссертация (Методология обеспечения энергетической безопасности при многоуровневом управлении территориальными общеэнергетическими системами), страница 6

Такимобразом, выделяются большие функциональные системы – электро- и теплоснабжения итопливообеспечения. Для их анализа применяется системный подход, предполагающийисследование большой системы энергетики как целостного множества, обладающего особымисвойствами, несводимыми к сумме свойств входящих в него элементов. Системный анализпозволяет совершенствовать существующие и разрабатывать новые методические средстваизучения функционирования и развития систем энергетики для обоснования эффективностипринимаемых решений.На современном этапе развития теории можно выделить следующие основныеположения системных исследований в энергетике [65, 75, 76, 172, 174]:23Объектом системных исследований в энергетике являются открытые и изолированныебольшие системы энергетики, характеризующиеся иерархическим построением ицеленаправленным развитием.Развитие энергетического хозяйства определяется причинными связями, которыевыражаются совокупностью объективных тенденций трансформации энергетики,имеющимистохастическидетерминированнуюприроду.Изучаютсяпричиныформирования, количественное и качественное проявление данных тенденций впрошлом, выявляются характерные точки их переломов и возникновения новыхтенденций, оценивается их влияние на качественные характеристики энергосистем вбудущем.Исследование систем энергетики организуется с помощью методов системногомоделирования, позволяющих получить формализованное описание энергосистемы ввиде имитационных и экономико-математических моделей, воспроизводящих еефункционирование и развитие.

Имитация может быть детерминированной илистохастической. Во втором случае в модель включаются случайные возмущения,отражающие вероятностный характер моделируемой системы.Управление развитием систем энергетики осуществляется в условиях неполнойинформации, а ключевая роль в принятии решения принадлежит человеку, чтоограничивает применение детерминированных расчетов при решении управленческихзадач в энергетике и требует разработки игровых моделей, описывающих правилаформирования решений.Основными задачами системных исследований в энергетике являются изучениетенденций развития энергетики как совокупности больших систем, их свойств, определяющихкачество энергосистем, идентификация угроз их устойчивому состоянию, разработка научныхоснов оптимального управления энергосистемами в рыночных условиях, включая управлениеих развитием, создание математических и инструментальных средств для исследованиякомплексных проблем энергетики.Содержание системных исследований в энергетике представлено на рисунке 1.1.24Природа больших системэнергетикиТенденции и свойства систем энергетикиОбъективные тенденцииПропорциональностиразвитияСвойстваНаучно-техническогопрогрессаСтруктурныеДвиженияУправляемостиМетоды исследования систем энергетикиСтруктурный анализсистемДекомпозицияАгреггированиеФункциональныйанализ системПроцедуры управленияПодготовка ипринятие решенийДинамикаЭвристическиеФормализованныеСредства исследования систем энергетикиСредствастатистического анализаданныхОбщие средстваматематического описаниясистемИнструментальныесредства моделированиясистемПрикладные задачи системных исследованийКонцепции и методыоптимальногоуправленияКомплексные вопросыэкономики энергетикиДолгосрочноепрогнозированиеСоздание и развитиеновых энергетическихобъектовОптимизация схем ипараметровэнергоустановокРисунок 1.1 – Содержание системных исследований в энергетикеИсточник: составлено автором на основании [76, 172, 174, 176]В содержании системных исследований в энергетике можно выделить теоретикометодическую и прикладную части.Теоретическая и методическая часть в основном состоит из следующих направленийисследований [76, 174]:Изучения природы энергосистем, включающее анализ формирования объективныхтенденций их развития и силы проявления вызывающих их факторов, а такжеисследование свойств систем энергетики.Создания и совершенствования методов исследования энергосистем, в первую очередь,методов структурного и функционального анализа энергосистем, а также изученияпроцедур подготовки и принятия управленческих решений в условиях рыночнойнеопределенности.Развития математических и инструментальных средств моделирования энергосистем, атакже средств статистического анализа и обработки данных о их состоянии.Прикладная часть системных исследований определяется следующими вопросами:Оптимального управления в энергетике, включая разработку концепции оптимальногоуправленияипроектированиеавтоматизированныхоперативно-диспетчерского управления.25системхозяйственногоиРешением основных комплексных проблем экономики энергетики, среди которыхможновыделитьпроблемыопределенияоптимальныхпропорцийразвитияэнергетического хозяйства и моделей его функционирования в рыночных условиях,эффективного использования энергетических ресурсов, а также организационноэкономические вопросы повышения маневренности, надежности и качества системтопливообеспечения и энергоснабжения потребителей.Долгосрочного прогнозирования энергетики, включая прогнозирование ее основныхпропорций и направления развития.Разработки целевых программ создания и развития новых энергетических объектов исредств научно-технического прогресса в энергетике.Оптимизациисхемипараметровэнергетическихустановокдляповышенияэкономичности и экологичности энергосистем.Современное состояние системных исследований в энергетике характеризуется рядомособенностей, вызванных эволюцией энергетических систем и усилением роли рыночныхотношений в энергетической отрасли, среди которых следует выделить следующие [63, 76, 79,131, 143, 161, 226]:1.

Глобализацияэкономикииобусловленныеданнымпроцессоммежстрановаяэнергетическая интеграция и создание общих энергетических рынков привели кнеобходимости исследования усиления внешних энергетических связей энергосистем,выявлению места и роли энергетики страны в межгосударственной и мировойэнергетической инфраструктуре, разработке новых методов оптимального управленияэнергосистемами, учитывающих их инфраструктурную, регуляторную и коммерческуюинтеграцию.2.

Либерализация и реструктуризация отраслей энергетики кардинально изменилиорганизационную структуру систем энергетики и характер взаимоотношений междусубъектами энергетических рынков. В свою очередь, это привело к необходимостипересмотра методов управления развитием и функционированием энергосистем в основекоторогодолжнолежатьрациональноесочетаниерыночныхмеханизмовигосударственного регулирования.

В условиях возросшей неопределенности параметровфункционированияэнергосистемданнаязадачатребуетразработкиновыхмногокритериальных и компромиссных подходов к обоснованию решений.3. Процессы глобализации и либерализации энергетики и вызванное ими усиление влиянияэкономических, политических, социальных и институциональных факторов потребовали26разработкиновогонаправлениясистемныхисследований–энергетическойбезопасности.4. Повышение неоднородности структуры систем энергетики вызвало потребность висследовании данного свойства сложноорганизованных систем. В первую очередь, этоотноситсякпредставляемойизучениюмалымизакономерностейразвитияэнергетическимираспределеннойустановками,генерации,вводимыхкрупнымипотребителями, в том числе, на возобновляемых источниках энергии, ее роли и места вэнергоснабжении, влиянии на структуру и свойства энергосистемы.5.

Расширение спектра исследований систем энергетики. Наряду с техническими,экономическими и диалектическими методами исследования в энергетике получилиразвитиефизические,преждевсего,термодинамическиеметодыопределениярациональных характеристик энергетических процессов, установок и энергосистем.Сучетомотмеченныхвышеособенностейосновнымиобъектамисистемныхисследований на сегодняшний день являются:энергетические процессы и установки (энергетические технологии),энергетические системы (электро-, тепло- и ресурсоснабжения), управление ихфункционированием и развитием,энергетическиекомплексы(каксовокупностивзаимосвязанныхсистем),прогнозирование их развития и исследование функционирования.Задачей системных исследований энергетических технологий является проведениекомплексного сравнительного анализа (термодинамической, экономической, экологической идр.) эффективности энергетических процессов и установок.

Оценивается возможность ицелесообразные масштабы их использования, проводится оптимизация характеристик иструктуры. Основной проблемой здесь является определение потенциала совершенствованиятехнологии и благоприятных условий ее применения, другими словами, осознания механизмаее конкуренции с альтернативными решениями [76, 78].Исследования энергетических систем включают в себя анализ их свойств, разработкуметодовиматематическихмоделейобоснованияихразвитияиуправленияфункционированием. Особенностью исследования энергетических систем является изучениепорождаемых взаимодействием ее объектов неизвестных системных свойств, требующихустановления для обеспечения управляемости систем энергетики.Системные исследования энергетических комплексов проводятся для анализа тенденцийи закономерностей развития энергетики, прогнозирования развития топливно-энергетическихкомплексов различных уровней – от региональных, межрегиональных и национальных до27межгосударственных и мировой энергетики, а также разработки научных основ энергетическойполитики и механизмов ее реализации.

Актуальность данных исследований обуславливаетсясовременными тенденциями глобализации и либерализации энергетики и в то же времявозрастающей ролью территориальных проблем развития энергетических систем, вызванныхнеобходимостью повышения эффективности производства, транспорта и распределениятоплива и энергии с целью обеспечения энергетической безопасности территориальныхобразований в условиях выделенных тенденций.Представление энергетического комплекса в виде иерархически связанных системтопливообеспечения, тепло- и элекроснабжения, состоящих из сложной совокупностиуправляемых средств трансформации энергии, функционирующих в едином производственномцикле и предназначенных для комплексного снабжения потребителей энергетическойпродукцией, в системной аспекте получило название общеэнергетической системы [76, 176].Такое представление энергетического хозяйства на территориальном уровне рассматриваетсядалее в работе.1.1.2 Структура и свойства общеэнергетических системОдним из ключевых понятий системных исследований в энергетике является структураэнергосистемы, дающая представление о ее строении и внутренней форме организации, ихарактеризующая единство устойчивых взаимосвязей между ее элементами [76, 174, 176].Структура общеэнергетической системы определяется ее иерархической сущностью иуровнемцентрализации,являющимсяоднимизструктурныхсистемныхсвойств.Идентификация и оценка значимости внешних связей энергосистемы позволяют выделитьзакрытые и открытые виды структур общеэнергетических систем.Закрытая структураэнергосистемы справедлива для территориально изолированных общеэнергетических систем.Открытая структура предполагает вхождение энергосистемы в качестве элемента в системуболее высокого уровня (например, в объединенную или единую энергосистему) ифункционирование в рамках единых правил.Можно выделить следующие аспекты исследования структуры общеэнергетическойсистемы: производственный, балансовый и организационный [174, 176].Производственная структура описывает схему производства природных энергетическихресурсов, их преобразование в энергетическую продукцию и ее конечное использование.Производственную структуру можно представить в виде составляющих, приведенных втаблице 1.1.28Таблица 1.1 – Составляющие производственной структуры общеэнергетической системы#Составляющая производственной структурыПодсистема общеэнергетическойсистемыПроизводство первичных энергетическихресурсов:- добыча и облагораживание (сортировка,Система топливообеспеченияобогащение, брикетирование и др.)- переработка (мазут, СПГ, ТВЭЛ и др.)Система топливообеспечения2 Преобразование ресурсов в энергетическуюпродукцию:- энергия электромагнитного поляСистема электроснабжения(электроэнергия)- носители тепловой энергии (пар, горячая вода)Система теплоснабжения3 Конечное использование энергетическойпродукции:- получение механической энергии для силовыхСистема электроснабженияпроцессов (двигательных и непосредственноговоздействия (прессы, молоты), а также бытовыеприборы)- получение теплоты для высокотемпературныхСистема электроснабженияпроцессов (промышленные печи)- получение теплоты для средне- иСистема теплоснабжениянизкотемпературных процессов (обеспечениетехнологических и хозяйственно-бытовых нуждпаром и горячей водой)- освещениеСистема электроснабжения- электрохимические и электрофизическиеСистема электроснабженияпроцессы (обработка материалов, химическаяпромышленность)Источник: составлено автором на основании [76, 174, 176]1Вкачествеэнергетическихресурсоврассматриваютсяневозобновляемыеивозобновляемые первичные источники энергии.