Рационализация управления состоянием энергосбережения в регионе на основе прогностических и классификационных моделей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.10, кандидат технических наук Стародубцев, Сергей Николаевич

• Стародубцев, Сергей Николаевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Стародубцев, Сергей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕМ НА РЕГИОНАЛЬНОМ УРОВНЕ

1.1. Особенности региональной политики в области энергосбережения

1.2. Анализ методов интеллектуальной поддержки управления энергосбережением

1.3. Цель и задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА КЛАССИФИКАЦИОННЫХ И ПРОГНОСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

2.1. Экспертное моделирование энергоэффективности потребителей энергоресурсов

А." ■ •"■ > ■

2.2. Прогнозирование однородности" состояния1 энергосбережения в регионе по классификационной модели потребителей

2.3. Формирование дуальных прогностических моделей динамики энергоэффективности потребителей

Выводы второй главы

3. РАЦИОНАЛИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЕМ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ НА РЕГИОНАЛЬНОМ УРОВНЕ

3.1. Формирование программы энергосбережения с учетом классификационной модели потребителей энергоресурсов

3.2. Рациональный выбор системы управляющих воздействий на текущее состояние энергосбережения

3.3. Оптимизация распределения функции многоуровневого управления программой энергосбережения в регионе

Выводы третьей главы

4. РЕАЛИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕМ В ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Рационализация управления состоянием энергосбережения в регионе на основе прогностических и классификационных моделей»

Актуальность темы. Одним из главных факторов, определяющих в настоящее время социально-экономическое состояние региона, является эффективное использование энергетических ресурсов и повышение энергетической безопасности. Основные требования энергоэффективности хозяйственных комплексов определены Федеральным Законом "Об энергосбережении" от 03.04.96 № 28-ФЗ и рядом и рядом последующих постановлений правительства РФ. Их реализация на уровне региона требует формирования системы управления состоянием энергоснабжения как составной части многоуровневой системы управления экономикой территории. Эффективной формой такого управления становится формирование и реализация региональной программы энергосбережения.

Несмотря на теоретические исследования в этой области, практический опыт по стимулированию потребителей энергоресурсов, дальнейшее развитие организационных, правовых, методологических, научно-технических и финансовых условий, обеспечивающих повышение энергоэффективности региональной экономической системы, требует привлечения методов теории управления и системного анализа. Управление региональной программой энергосбережения следует организовывать с учетом возможностей интеллектуальной поддержки управленческих решений с использованием компьютерных технологий.

Таким образом, актуальность темы исследования определяется необходимостью инновационного подхода к реализации мероприятий по энергосбережению в регионе на основе рационализации управленческих решений с использованием методов моделирования и оптимизации показателей энергоэффективности потребителей энергоресурсов.

Работа выполнена в соответствии с Законом Воронежской области "Об энергосбережении" от 24.12.98 № 72-П-ОЗ в рамках основного научного на5 правления Воронежского государственного технического университета "Проблемно ориентированные системы управления".

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является создание комплекса моделей и алгоритмов рационального выбора управленческих решений, обеспечивающих достижение требований энергоэффективности региональной экономической системой на основе прогнозирования и классификации состояния энергосбережения потребителей энергоресурсов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи: проанализировать современные подходы к формированию и реализации региональных программ энергосбережения и определить пути интеллектуальной поддержки этого процесса на основе методов моделирования и оптимизации с применением современных компьютерных технологий; сформировать процедуры построения классификационных и прогностических моделей энергоэффективности потребителей энергоресурсов на базе экспертной и ретроспективной информации с учетом дуального характера динамики показателей; разработать оптимизационные модели и алгоритмы принятия решений, базирующиеся на классификационных и прогностических моделях, для интеллектуальной поддержки системы управления состоянием энергосбережения в регионе; внедрить разработанные компоненты математического обеспечения при реализации основных требований по энергосбережению потребителями энергоресурсов в Воронежской области.

Методы исследования. При выполнении работы использованы основные положения системного анализа, теории управления, методы прогнозирования, классификации, теории вероятностей, моделирования, оптимизации и экспертного оценивания. 6

Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной: процедура прогнозирования степени однородности потребителей энергоресурсов, отличающаяся вычислением относительной энтропийной оценки для двух классификационных моделей: по показателю потребления и набору индикаторов энергоэффективности и обеспечивающая целенаправленное управление состоянием энергосбережения; дуальная прогностическая модель динамики энергоэффективности потребителей энергоресурсов, позволяющая оценить на основе канонического разложения случайного процесса долгосрочную и краткосрочную тенденции в изменении состояния энергосбережения; многоэтапная схема рационального выбора совокупности элементов региональной программы энергосбережения и степени их реализации для конкретных групп потребителей энергоресурсов, отличающаяся использованием лингвистических переменных и экспертного оценивания при построении многоальтернативных оптимизационных моделей и двухэтапных процедур рандомизированного направленного перебора при принятии управленческих решений; оптимизационная модель и алгоритм распределения функций многоуровневого управления региональной программой энергосбережения, обеспечивающие эффективный характер реализации каждой функции звеньями организационной структуры с учетом их значимости и трудоемкости выполнения.

Практическая ценность работы и результаты внедрения. Разработано методическое обеспечение по использованию компьютерной системы интеллектуальной поддержки формирования региональной программы энергосбережения и планов мероприятий по ее реализации для групп пользователей энергоресурсов. Сформированы предложения управленческого характера для документов, регламентирующих комплексную оценку потребителей энергоресурсов 7 по финансово-экономическим показателям энергоэффективности в соответствии с информацией, в автоматизированной базе данных.

Результаты диссертации внедрены в фирме "Энергорусь" при реализации программы энергосбережения. Достигнутая энергоэффективность обслуживаемых потребителей энергоресурсов Воронежской области определяется снижением энергоемкости ВВП в среднем на 7 %, повышением степени оснащенности приборами учета расхода энергоресурсов на 38 %, увеличением внебюджетных средств, выделяемых на энергосбережение на 46 %.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всероссийском совещании-семинаре "Математическое обеспечение информационных технологий в технике, образовании и медицине" (Воронеж, 1997); Всероссийском совещании-семинаре "Интеллектуальные системы региональной информатики" (Воронеж, 1998); Всероссийской конференции "Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах"; общероссийском совещании государственных органов регулирования естественных монополий в энергетике (Москва, 1999); конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского государственного технического университете (Воронеж, 1997-1999).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 111 страницах, списка литературы из 69 наименований, приложения, содержит 10 рисунков, 10 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Управление в социальных и экономических системах», Стародубцев, Сергей Николаевич

Выводы четвертой главы

1. С целью преодоления отрицательных тенденций в динамике потребления энергетических ресурсов на всю произведенную продукцию в Воронежской области целесообразно проведение структуризации внутреннего потенциала энергосбережения и энергозатратности производства, направленной на формирование альтернативных вариантов мероприятий по рациональному использованию и экономическому расходованию энергетических ресурсов.

2. Для оценки результативности системы управляющих воздействий на состояние энергосбережения в Воронежской области приемлемым являются наиболее информативные показатели энергоэффективности, проранжирован-ные на основе групповых экспертных оценок и вычисляемые на основе данных о потребителях энергоресурсов в автоматизированной базе данных.

3. Эффективный подход к разработке программы энергосбережения Воронежской области базируется на принятой классификации потребителей энергоресурсов, оптимальном выборе мероприятий по повышению энергоэффективности для каждой группы и их интеграции на уровне ресурсных возможностей региональной экономической системы.

110

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Управление состоянием энергосбережения на региональном уровне существенным образом зависит от особенностей групп потребителей энергоресурсов, характерных для данной территории. Эффективность принятия управленческих решений достигается на основе интеллектуальной поддержки этого процесса с использованием прогностических и классификационных моделей. Построение указанных моделей обеспечивает рациональное соотношение по показателям энергоэффективности между нисходящей и восходящими схемами оптимизации комплекса мероприятий энергосберегающего характера при формировании и реализации региональной программы энергосбережения. При решении перечисленных научных задач управления региональной экономической системой получены следующие основные результаты:

1. Проанализированы пути рационализации управления энергосбережением на региональном уровне и обоснованы требования к развитию методов интеллектуальной поддержки принятия решений по обеспечению энергоэффективности групп потребителей энергоресурсов.

2. Проведено экспертное моделирование энергоэффективности потребителей энергоресурсов, на основе которого проранжированы и выделены базовые показатели для принятия управленческих решений.

3. Введена количественная оценка степени неоднородности потребителей энергоресурсов, определяющая управляемость состоянием энергосбережения в регионе в зависимости от группирования потребителей по одномерной и многомерной классификационным моделям.

4. Предложена процедура построения дуальных прогностических моделей динамики энергоэффективности потребителей энергоресурсов, основанные на каноническом разложении случайных процессов.

5. Разработана процедура формирования комплекса мероприятий энергосбережения для региональной программы энергосбережения по оптимизацион

Ill ной модели максимальной значимости для классификационных групп с учетом выделяемого по разным направлениям ресурсного обеспечения.

6. Предложена многоэтапная схема рационального выбора системы мер воздействий на потребителей энергоресурсов с целью обеспечения программных требований в зависимости от прогнозируемых по дуальной модели динамики состояния энергосбережения и экономических условий его улучшения в регионе.

7. Сформированы оптимизационная модель и алгоритм распределения функций многоуровневого управления программой энергосбережения, ориентированные на целесообразный уровень передачи управленческих решений между потребителями энергоресурсов и руководством энергетического комплекса.

8. На основе анализа состояния энергосбережения в Воронежской области оптимизирована структура мероприятий, рекомендуемых для программы энергосбережения и обеспечено повышение энергоэффективности потребителей энергоресурсов, обслуживаемых фирмой «ЭнергоРусь».

112

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Стародубцев, Сергей Николаевич, 2000 год

1. Анчарова Т.В., Хабдуллина З.К., Матюнина ЮЛ. Определение удельных норм расхода электроэнергии и электроемкости продукции для многономенклатурного производства. Изв. вузов: Энергетика, 1991, № 10.

2. Алиев Т.А., Мосаева Н.Ф. Алгоритм улучшения оценок статистических характеристик технологических параметров объектов энергетики // Электричество.- 1996. № 10. - С. 12-19.

3. Батищев Д.И. Генетические алгоритмы решения экстремальных задач. -Воронеж: ВГТУ, 1995. 69 с.

4. Батищев Д.И,, Львович Я.Е., Фролов В.Н. Оптимизация в САПР.- Воронеж: Изд-во ВГУ, 1997. 416 с.

5. Богоявленский Р.Г. Экологическая безопасность энергетики // Тяжелое машиностроение. 1997. - № 8.

6. Брязгунов П.И., Федорков Е.Д. Управление социально-экономическим положением промышленного региона на основе информационного мониторинга показателей безопасного развития. Воронеж: из-во ВГТУ, 1999. - 73 с.

7. Варнавский Б.П., Кудрин Б.И. Проблемы оценки эффективности использования электрической энергии // Промышленная энергетика. 1994. -№ 12.

8. Воробей П.В., Львович Я.Е. Управление режимами электрических сетей. Воронеж: ВГТУ, 1995. - 90 с.

9. Гаскаров Д.В., Голинкевич Т.А., Люзгалевский A.B. Прогнозирование технического состояния и надежности радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. Радио, 1974.

10. Гачечиладзе Т.Г., Панчвадзе K.M. Применение теории экспертонов в задаче диагностирования состояния энергосистемы // Автоматика и телемеханика. 1996,- № 3. - С. 128-134.113

11. Гранов Д.С., Стародубцев С.Н., Чурюмов В.А. Рациональный выбор системы управляющих воздействий на состояние энергосбережения в регионе //Высокие технологии в технике, медицине, образовании и экономике: Межвуз. сб. науч. тр. 4.1. Воронеж, 2000.

12. Гребнев Е.Т. Управленческие нововведения. М.: Экономика, 1995,60 с.

13. Дворянков В.А., Львович И .Я., Стародубцев С.Н. Оптимизация распределения функций между уровнями управления ассоциативного объединения //Прикладные задачи моделирования и оптимизации: Межвуз. сб. науч. тр. 4.2. -Воронеж: ВГТУ, 1999. С. 123-128.

14. Дьяков А.Ф. Энергетика России и энергетическая безопасность // Пром. Энергетика. 1995. -№ 12.

15. Каплинский А.И., Кейзман В.Б., Львович Я.Е. Структурно-параметрическое моделирование в задачах оценивания параметров радиоэлектронной аппаратуры. Воронеж: ВПИ, 1989. - 103 с.

16. Ключников А.Д. Интенсивное энергосбережение: предпосылки, методы, следствия // Теплоэнергетика. 1994. - № 4.

17. Ключников А.Д. Основные направления реализации предельного энергосбережения в теплотехнологии // Промышленная энергетика. 1986. -№ 10.

18. Ключников А.Д. Энергетика теплотехнологии и вопросы энергосбережения. М.: Энергоатомиздат, 1986.

19. Ключников А.Д., Картавцев C.B. Интенсивное энергосбережение в промышленности: предпосылки, научно-методическое и кадровое обеспечение //Пром. энергетика. 1996. - № 8.

20. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств. М.: Радио и связь, 1982.

21. Кудрин Б.И. Введение в технетику. 2-е изд., перераб. и доп. -Томск: Изд-во Томского гос. ун-та, 1993.114

22. Кудрин Б.И. История и основы теории электроснабжения промышленных предприятий // Промышленная энергетика. 1995. - № 9.

23. Кулешов В.В. Переходная экономика: пройденные этапы, наметившиеся тенденции // Экономика и жизнь. 1998. - № 12.

24. Кучеров Ю.Н. Стратегия развития электроэнергетики России на перспективу до 2010-2015 гг. М., 1999. 87 с.

25. Лескин A.A., Мальцев В.Н. Системы поддержки управленческих и проектных решений. Машиностроение, 1990. - 167 с.

26. Львович И.Я. Вариационное моделирование и оптимизация проектных решений. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 1977. - 144 с.

27. Львович Я.Е., Чернышова Г.Д., Каширина И.Л. Оптимизация проектных решений в САПР на основе эквивалентных преобразований задачи о минимальном покрытии //Информационные технологии. 1999. -№ 4. - С. 2-6.

28. Макаров A.A. Мировая энергетика и Евразийское энергетическое пространство. М., 1998.

29. Нечеткие множества и теория возможностей / Под ред. Ягера Р. М.: Радио и связь, 1986.

30. Новая энергетическая политика России / Под общ. ред. Ю.А. Шафраника. -М.: Энергоатомиздат, 1995.115

31. Панчвидзе K.M. Нечеткий подход в задачах принятия решения // Вести Академии наук Грузни. 1993. - Т. 150. - №. 6.

32. Панчвидзе K.M. Об одном подходе к задаче принятия решения метод нечеткой дискриминация и связности // Тр. Тбилисского ун-та (Кибернетика. Прикладная математика.), 1993. -Т. 316. - С. 115-136.

33. Подгорный Э.В., Бирюков И.Л., Сливко В.М. Интегрированное планирование энергетических ресурсов. Изв. Вузов: Электромеханика. - 1995.-№ 1-2.- С. 99-103.

34. Поликарпов Е.А. Особенности оценки эффективности краткосрочных инвестиций предприятий в энергосбережение // Промышленная энергетика. -1995. № 4.

35. Программа МАГАТЭ "DECADES". VIII. 1998.

36. РАО ЕЭС. Итоги деятельности. 1996.

37. Смит Жр. У. Тепловая энергетика США // Электрические станции. -1994. №4. - С. 52-60.

38. Стародубцев С.Н. Особенности применения математических методов управления при реализации региональной политики в области энергоснабжения //Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: Науч. тр. Всерос. конф. Воронеж, 2000.

39. Стародубцев С.Н. Экспертное моделирование энергоэффективности потребителей энергоресурсов в регионе //Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: Науч. тр. Всерос. конф. Воронеж; 2000.

40. Стародубцев С.Н., Чижов С.Д. Организация регионального информационного мониторинга показателей оптового рынка энергоресурсов // Интеллектуальные информационные системы: Тр. Всерос. конф. 4.2. Воронеж, 1999. - С. 57.

41. Фаворонский О.Н. Энергетика России // Вестник Российской академии наук. 1999. - Т. 69. - № 9. - С. 311-336.

42. Фаворский О.Н. Проблемы освоения энергоГТУ конверсируемыми авиапредприятиями // Конгресс «Экономические реформы России». М., 1 996.

43. Фаворский О.Н., Ольховский Г.Г. Пути развития ГТУ для энергетики СССР // Теплоэнергетика. 1990. - № 3.

44. Фролов В.Н., Львович Я.Е., Меткин Н.П. Автоматизированное проектирование технологических процессов и систем производства РЭС. М.: Высш. Шк., 1991. - 463 с.

45. Фролов В.Н. Моделирование и оптимизация сложных систем (избранные главы). Воронеж: Изд-во ВГТУ, 1997. 151 с.

46. Фуфаев В.В., Кучинская O.A. Прогнозирование электропотребления по цехам и основным производствам на основе семейств Н-распределсния // Условия присоединения потребителей к сети энергосистем: Мат. конф. М.: Центральный Российский Дом знаний, 1993.

47. Хассан Ю., Поспелова Т.Г. Влияние энергосбережения на развитие энергетических систем // Электрические станции. 1998. - №2. - С. 49-56.117

48. Ценологическое определение параметров электропотребления многономенклатурных производств / Б.И. Кудрин, Б.В. Жилин, О.Е. Лагуткин, М.Г. Ошурков. Тула: Приокское кн. изд-во, 1994.

49. Энергетическая стратегия России (Основные положения). М, 1995.

50. Энергетическая стратегия России в XXI веке / Э.А. Конторович, IT.Л. Добрецов и др. Вестник Российской академии наук. - 1999. - Т. 69. - № 9. -С. 771-789.

51. Annual Report of The International Bank for Reconstruction and Development // The World Bank. Washington, 1996.

52. Capocelli R.M., De Lulca A. Fuzzy Sets and Decision // Theory Information and Control. 1973,- V. 23,- № 5.- P. 446-473.

53. De Lulca A., Termini S. A Difinition of Nonprobabilistic Entropy in the Setting of Fuzzy Sets Theory // information and Control. -1972. V. 20. - № 4. -P. 301-312.

54. De Lulca A., Termini S. Entropy of L-Fuzzy Sets // Information and Control. 1974,- V. 24,-№ 1. - P. 55-73.

55. Favorsky 0. On the especially harmiful components of the fossil fuels combustion products // Forum Worldlab. Italy. Sicilia. 1993.

56. Kaufman A. Les Expertons. Paris, Hermes, 1987.

57. Kaufman A. Theory of Expertons and Fuzzy Logic // Fuzzy Sets and Systems. 1988. - V. 28. - № 3. - P. 295-304.

58. Norris D., Pilsworth B. W., Baldwin J.F. Medical Diagnosis from Patient Records a Method Using Fuzzy Discrimination and Connectivity Analyses // Fuzzy Sets and Systems. - 1987. - V.23. - P. 73-87.

59. Power Engineering. 1998. - № 3.

60. Statistical Abstract of the States 1997 // U.S. Dep. Of comerce: Bureau of census. Wash.- 1997.

61. Statistical Yearbook 1972. United Nation. New York, 1973.