научная статья по теме МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ МОДИФИКАЦИИ ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РОССИИ Энергетика

Текст научной статьи на тему «МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ МОДИФИКАЦИИ ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РОССИИ»

№ 2

ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК ЭНЕРГЕТИКА

2015

УДК 620.9.019.3.001.57

МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ МОДИФИКАЦИИ ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В ИССЛЕДОВАНИЯХ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РОССИИ

© 2015 г. Н.М. БЕРЕСНЕВА

Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭМСО РАН), г. Иркутск E-mail: beresneva@isem.sei.irk.ru

В статье приведены основные положения модификации экономико-математических моделей в исследованиях энергетической безопасности России с применением существующих модельных решений. Выделены этапы такой модификации моделей в идеологии системного анализа, критерии принятия решений на выделенных этапах. Приведены результаты модификации модели надежного энергоснабжения потребителей в условиях чрезвычайных ситуаций.

Ключевые слова: энергетическая безопасность, математическое моделирование, принятие решений.

METHODOLOGICAL ISSUES OF MODIFICATION OF ECONOMIC-MATHEMATICAL MODELS IN THE RESEARCH OF RUSSIA'S ENERGY SECURITY

N.M. BERESNEVA

Energy Systems Institute SB RAS, Irkutsk E-mail: beresneva@isem.sei.irk.ru

The paper presents the main principles of the modification of the economic-mathematical models for the research into Russia's energy security. The modification is based on the existing models. The stages of such a modification and criteria for decision-making in each stage are identified. The modification results are demonstrated for a model of reliable energy supply to consumers for the case of emergency situations.

Key words: energy security, mathematical modeling, decision-making.

ВВЕДЕНИЕ

Проблема обеспечения энергетической безопасности (ЭБ) России и ее регионов в настоящее время актуальна. ЭБ России характеризуется как состояние защищенности страны и ее граждан, общества, экономики от угрозы дефицита в обеспечении энергоресурсами приемлемого качества в нормальных и чрезвычайных обстоятельствах, а также от угрозы нарушения стабильности топливо- и энергоснабжения [1]. Основны-

Рис. 1. Элементы представления территориально-производственной структуры ТЭК в моделях исследования

ми инструментами исследования ЭБ России являются математическое моделирование и вычислительные эксперименты, последние многовариантны и уникальны. Они проводятся с применением специализированных программных средств (внешних решателей, средств содержательной интерпретации, программных комплексов), включают процесс преобразования данных в файлы заданного формата и структуры, процесс контроля данных и их преобразования [2—4].

Основа вычислительных экспериментов — экономико-математические модели ТЭК страны, комплексно учитывающие специфику отраслевых систем энергетики и особенности их взаимодействия. Модели ориентированы на решение конкретных исследовательских задач, они различны в представлении территориально-производственной и временной структуры ТЭК.

При существенных изменениях проводимых исследований модели подвергаются модификации, один из вариантов которой — привлечение апробированных решений, реализованных в идентичных по функциональности моделях. Этот вариант сопряжен с детальным анализом существующих моделей и решаемых с их помощью задач, с тщательным изучением особенностей организации внутренних модельных данных. Результат модификации — новая версия модели с актуальными элементами исходной и идентичных моделей (далее моделей-аналогов), адекватная составу и особенностям решаемых задач. Положения такой модификации моделей на базе существующих решений в исследованиях ЭБ России изложены в предлагаемой статье.

Содержательное представление модели исследования

Каждая используемая в исследованиях ЭБ математическая модель может быть охарактеризована группой факторов:

— задачами исследования, формирующими требования к модели, отражающими специфику самих исследований;

— реализацией в модели территориально-производственной структуры ТЭК;

— информационной базой модели.

Эти факторы дают полное представление о модели, об особенностях ее применения в конкретных исследованиях. Первичны и приоритетны в этой группе задачи исследования, для реализации которых и создается модель, структурно отражающая необходимый уровень представления ТЭК и систем энергетики. При этом содержательно в ней выделяются топливно-энергетические ресурсы, объекты (энергетические и экономико-организационные) и многоуровневые территориальные образования. Объекты модели имеют обязательную территориальную привязку, могут одновременно быть и потребителями, и поставщиками различных видов энергоресурсов. Энергетические объекты являются источниками производства, переработки и транспортировки энер-

Рис. 2. Взаимодействие основных элементов экономико-математических моделей в исследованиях энергетической безопасности России

горесурсов (например, электрические станции, подземные хранилища газа, линии электропередач). Экономико-организационные объекты могут быть представлены компаниями, отраслевыми организациями, отдельными группами потребителей. Все объекты в модели описываются характеристиками технологических и интеграционных процессов. Технологические процессы включают добычу, переработку и преобразование ресурсов (Р1), их хранение (р*), транспортировку (р3) и потребление (р4). Интеграционные процессы (р5) отражают взаимодействие объектов, их принадлежность к более крупным объединениям. Указанные процессы могут быть применимы и к территориальным образованиям. Схема соотношения элементов представления ТЭК и систем энергетики дана на рис. 1.

Информационная база модели исследования содержит всю получаемую и используемую в исследованиях информацию и включает:

— расчетную базу, состоящую из первичной (статистической, нормативно-справочной) и вторичной (рассчитанной на основе первичной) информации;

— результаты оптимизационных расчетов;

— алгоритмы проработки информации для модели, в том числе алгоритмы преобразования первичной информации во вторичную (алгоритмы предварительной подготовки данных) в расчетной базе модели и алгоритмы контроля преобразования данных.

Важна достоверность и объективность расчетной базы, адекватность используемых в ней алгоритмов преобразования и контроля данных. Для этого решается проблема разнородности источников информации, их несовершенства и несогласованности путем координации и консолидации содержащейся в них информации в единые структуры заданного формата. Обязательно обосновываются и реализуются алгоритмы проработки данных, в большинстве своем индивидуальные из-за уникальности моделей и решаемых с их помощью задач. При этом часто реализуются такие операции, как:

— приведение данных по однотипным объектам к единой шкале измерений на основе принятых в модели переводных коэффициентов;

— формализация явных зависимостей между элементами модели, характеризующих технологически связанные процессы;

— согласование и корректировка взятых из разных источников данных с учетом специфики исследований;

— устранение вычислительной погрешности (допущения, округления) первичных данных, способной привести к существенной погрешности самих результатов исследований.

Схема взаимодействия элементов представления и анализа моделей в исследованиях ЭБ России дана на рис. 2. В ней выделены:

1. Параметры модели, характеризующие деятельность объектов на различных территориях (характеристики присущих объектам и регионам процессов).

2. Сценарии исследования, отвечающие его задачам, варьируемых имитацией гипотетических возмущающих воздействий и мероприятиями по их смягчению и нейтрализации. В них задаются изменения численных значений параметров модели.

3. Информационная база модели, включающая необходимый и достаточный набор информации для исследований, результаты оптимизационных расчетов.

Основные положения модификации исследовательских моделей

Создание новой версии исследовательской модели на базе существующих моделей — по сути контролируемый процесс анализа и преобразования информации, сочетающийся с принятием решения на определенных его стадиях. Это позволяет положить в основу формализации процесса традиционную схему проведения системного анализа [5], естественно с учетом "модельной" специфики и терминологии. При этом должны быть обозначены факторы оценки моделей, критерии выбора их актуальных параметров. Важным представляется четкое разграничение семантического, прагматического и синтаксического аспектов информации.

Согласно данным предпосылкам сформулированы следующие важнейшие положения формализации процедуры модификации модели исследования на базе существующих решений:

1. Создание новой версии модели должно включать полный цикл преобразований с момента обоснования разработки модели и заканчивая фактом ее апробации.

2. Новая версия модели должна:

— объективно отражать предметную область;

— создаваться для решения определенного набора исследовательских задач;

— структурно включать актуальные для них элементы, присутствующие в существующих моделях.

Допустимо включение новых, отсутствующих в текущих моделях параметров.

3. Каждая модель должна оцениваться по ранее выделенным факторам:

— специфике исследовательских задач, особенностям их реализации;

— особенностям представления территориально-производственной структуры объекта исследования (ТЭК и систем энергетики);

— особенностям информационной базы модели.

4. Выделенные факторы могут быть неравноправными. Приоритетными представляются исследовательские задачи, специфика которых может существенно повлиять на структуру модели, на семантическую составляющую расчетной базы, на степень ее прагматичности.

5. При анализе расчетной базы модели должны учитываться важнейшие свойства информации: ее достаточность и адекватность, актуальность и доступность, репрезентативность и объективность. При оценке алгоритмов — их адекватность и результативность. Модель в целом должна быть достоверной (адекватной имитируемым процессам и объектам исследования).

В соответствии со сформированными положениями были выделены следующие этапы модификации модели (рис. 3).

Этап 1. Анализ недостатков модели. На этом этапе по результатам анализа решений задач иссле

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Энергетика»