Диссертация (Методология обеспечения энергетической безопасности при многоуровневом управлении территориальными общеэнергетическими системами), страница 9

В свою очередь, задачей производственных систем являетсяорганизациянепрерывногопроцессавыработки42энергетическойпродукцииввидеэлектроэнергии и тепла в соответствии с заданной нагрузкой, определяемой потребностьюместных потребителей. На уровне макрорегионов и регионов производственные системыпредставлены образующимитеплофикационныеипроизводственнымиконденсационныеобъектамиэлектростанции)итеплоэнергетики(крупныегидроэнергетики(каскадыгидроэлектростанций), а также системами энергоснабжения узлов, в роли которых выступаютгородские и сельские населенные пункты.

Системы энергоснабжения узлов включают объектытеплоэнергетики (теплоэлектроцентрали и районные тепловые станции) и альтернативнойэнергетики (парки ветроустановок и геотермальные электростанции), а также системыэнергоснабженияпредприятий.Науровнепредприятийпроизводственнаясистемапредставлена малыми энергоустановками, в первую очередь, на жидком и газообразномтопливе, рекуперации отходов производства, ветрогенераторами и солнечными установками.Следует отметить, что технологическая структура производственных систем на каждом уровнезначительно отличается, что обусловлено различием в единичной мощности энергоустановок,реализующих ту или иную технологию производства, их эффективностью применения иконкурентоспособностью на различных уровнях организации энергосистемы, а такжерешаемыми задачами [7, 165, 223].Каксовокупностьсистемэнергетикиисвязывающихихпроизводственно-хозяйственных отношений в рыночных условиях общеэнергетическая система территориально-Система топливообеспеченияСистемагазоснабженияСистема электроснабженияЭлектрическиесетиПотребителиэлектрическойэнергииГенерацияСистема теплоснабженияРынок теплаСистемауглеснабженияРынок энергоресурсовСистеманефтеснабженияЭлектрическаячастьРынокэлектроэнергииадминистративного образования представлена на рисунке 1.14.ТепловаячастьТепловые сетиПотребителитепловойэнергииРисунок 1.14 – Обобщенная модель общеэнергетической системы в виде взаимосвязанныхсистем энергетикиИсточник: разработано автором43Система топливообеспечения находится на нижнем уровне иерархии подсистемобщеэнергетической системы территориального образования.

В рамках данной системыосуществляется обеспечение топливом систем электро- и теплоснабжения, которое включает всебя затраты на его производство и транспорт. Топливо реализуется на рынке энергоресурсов, взависимости от конъюнктуры которого и принятой модели ценообразования устанавливаетсястоимость топлива для систем электро- и теплоснабжения, производственные мощностикоторых являются его потребителями.Системы электро- и теплоснабжения находятся на следующем уровне иерархии иобеспечивают взаимосвязь функционирования общеэнергетической системы с процессомпотребленияэнергетическойпродукции.Ониформируютпроизводственнуючастьэнергосистемы, реализующую процессы производства и распределения электроэнергии и тепла.Система электроснабжения включает в себя электрическую часть производства и электрическиесети. Система теплоснабжения, соответственно, тепловую часть производства и тепловые сети.Электрическаячастьпредставляетсобойэнергоустановкидлявыработкитолькоэлектроэнергии или ее совместного производства с тепловой энергией, тепловая часть –энергоустановки для производства только тепла или совместной выработки с электроэнергией.Соответственно наличие энергоустановок комбинированного производства энергетическойпродукции связывает едиными режимами работы системы тепло- и электроснабженияпотребителей [131, 144, 214].

Энергетическая продукция реализуется на рынках электроэнергиии тепла, в основе которых лежит различная организационная структура и моделиценообразования. Несмотря на эти различия, данные рынки тесно связаны ввиду наличияфункциональных связей производства электроэнергии и тепла. Соответственно, стоимостиэлектроэнергии и тепла для потребителя взаимоувязаны и зависят от комплекса сложившихсяфакторов как на одном энергорынке, так и на другом.Такженеобходимоотметить,чтоэнергетическаяпродукция,производимаяфункциональными системами, широко взаимозаменяема и тесно взаимоувязана в отдельныхрегионах и энергетических узлах в зависимости от условий производства, особенностейтранспортаирасположенияпотребителей.Отсюдаобщеэнергетическуюсистему натерриториальном уровне можно рассматривать как автономную с наличием или отсутствиемвнешних связей.1.2.2 Разработка методологического подхода к типизации общеэнергетических системтерриториально-административных образований44Общеэнергетическиесистемытерриториально-административныхобразованийхарактеризуются широким разнообразием структурных свойств и условий функционирования.Для их исследования в виде объектов управления необходимо применять научные методы,позволяющие выявить определенные общности в их развитии.Одним из таких методов научного познания является типологизация, представляющаясобой разбиение изучаемой совокупности объектов на упорядоченные и систематизированныегруппы с помощью разработки идеализированной модели или типа [51, 54].

Каждая группаобладает выраженными отличительными свойствами, являющимися общими для объектов,которые в них входят. Данные группы не имеют четких границ и допускают постепенныйпереход объекта из одного множества в другое, а сам объект относится к определенной группелишьснекоторойстепеньюпринадлежности.Этимтипологизацияотличаетсяотклассификации, предполагающей однозначное отнесение объекта к группе (классу) при четкомпроведении границ между классами [54, 284].Типологизация проводится по выбранному и концептуально обоснованному критерию(или совокупности критериев) или по эмпирически обнаруженному основанию, имеющемупредметную интерпретацию. Соответственно выделяют теоретическую и эмпирическуютипологизации.Отличительнойособенностьютипологизацииявляетсявозможностьпроведения сложной и многоуровневой реструктуризации совокупности объектов сразу понескольким критериям [284, 288].Типологизации различают по процедурам их построения.

Выделяют структурные,динамические и сравнительно-исторические типологии [47, 54]. При их построениипредполагается, что различия между формирующими тип единицами в интересующемисследователя отношении носят случайный характер и незначительны по сравнению саналогичными различиями между объектами, относимыми к разным типам. При этом вэмпирической типологизации требуется, чтобы однотипность можно было описать в терминахнаблюдаемых признаков, а в теоретической – чтобы критерии типологизации быликонцептуально различимы.

Типологизация может представлять собой многоуровневуюпроцедуру, когда на основе обнаруженной однородности (типологичности) первого уровняможет быть выделена однородность следующего уровня [54, 284]. Как правило, полученныетипологии не охватывают всю совокупность исследуемых объектов, так как на каждом уровнетипологизации приходится жертвовать определенным объемом исследуемых единиц, чтоприводит к увеличению абстрактности выбираемых критериев.Для выделения основных типов общеэнергетических систем с целью дальнейшегорассмотрения их в виде объектов управления был разработан методологический подход к45типологизации энергосистем на основе проведения многомерного статистического анализа ихструктурных свойств и условий функционирования.В основу типологизации легли следующие ключевые критерии, характеризующиеособенности энергетического обеспечения территориально-административного образования:•структурные внешние (наличие или отсутствие внешних связей),•структурные внутренние (структура доступных энергетических ресурсов, производства ипотребления энергетической продукции),•балансовые(энергодефицитные,энергодостаточные,энергоизбыточныепоэнергетическим ресурсам и продукции),•климатические (климатические районы и подрайоны).Разработанная многомерная модель критериев типологизации общеэнергетическихсистем приведена на Рисунке 1.15.Совокупность критериевтипологизацииобщеэнергетических системВнешниеНаличие внешнихсвязей (открытаяэнергосистема)Отсуствие внешнихсвязей (изолированнаяэнергосистема)КлиматическиеБалансовыеСтруктурныеВнутренниеЭнергодефицитныйСтруктура потребленияэнергетическихресурсовБаланс производства ипотребленияэнергетическойпродукцииБаланс производства ипотребленияэнергетическихресурсовЭнергодостаточныйОбщеклиматическиепоказатели тепловогорежимаЭнергодефицитныйСтруктура производстваэнергетическойпродукцииЭнергодостаточныйСтруктура потребленияэнергетическойпродукцииОрганическое топливоПрочие энергоресурсыКомбинированноепроизводствоДоминированиепроизводстваМестногопроисхожденияГидроэнергияРаздельноепроизводствоДоминирование сферыуслуг и насленияИмпортируемоеЯдерное топливоВысокаяпотребность в теплеУмереннаяпотребность в теплеРисунок 1.15 – Многомерная модель критериев типологизации общеэнергетических системтерриториально-административных образованийИсточник: разработано автором46Для группировки общеэнергетических систем согласно заданной сложной моделикритериев предлагается использовать современные методы многомерного статистическогоанализа.Статистические методы, ориентированные на анализ структуры множества объектовобразуютсовокупностьметодовмногомернойклассификации.Методымногомернойклассификации позволяют группировать объекты с учетом существенных структурнотипологических признаков и характера распределения объектов в заданной системе критериев.Классификация осуществляется на основе включения в группу схожих объектов, причем так,чтобы объекты из разных групп были по возможности отличными [171, 192].Пусть все m критериев являются количественными.

Тогда каждый из n объектов можетбыть представлен точкой в m -мерном пространстве критериев. Характер распределенияданных точек в пространстве критериев определяет структуру сходства и различия объектов. Осходстве объектов можно судить по расстоянию между соответствующими точками.Содержательный смысл такого определения сходства означает, что объекты будут болееблизки, когда у них меньше различий между значениями одноименных критериев.Для определения близости пары точек (объектов i и j ) в многомерном пространствекритериев применяется евклидово расстояние:d (i, j ) m (ik 1k jk )(1.1)Критерии с большим диапазоном изменений играют большую роль при вычислениирасстояния между объектами.

По этой причине значения критериев для каждого объектанеобходимо стандартизировать:ik ' ik  M [ I ]I(1.2)где M [ I ] - оператор математического ожидания,  I - стандартное отклонение.Расстояния для всех пар объектов формируют квадратную симметричную матрицурасстояний D  (dij ) m,m .Для проведения многомерного статистического анализа общеэнергетических систем позаданным критериям предлагается применять агломеративно-иерархический и k-среднихметоды.Агломеративно-иерархический метод основан на последовательном объединениигруппируемых объектов.