Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические и методические основы концепции «активного» потребителя в энергетике 14
1.1. Анализ специфики условий участия потребителей в современном рынке электроэнергии 14
1.2. Теоретические основы поведения потребителей 26
1.2.1. Экономическая теория поведения потребителя 27
1.2.2. Теория управления социально-экономическими системами 28
1.2.2.1. Теория активных систем 28
1.2.2.2. Теория управления организационными системами 41
1.3. Обзор существующих подходов к моделированию поведения
потребителей в электроэнергетике 43
1.3.1. Типы потребителей в энергосистеме 43
Выводы по Главе 1 46
ГЛАВА 2 Формирование концепции «активного» потребителя в энергетике 47
2.1. Разработка основных положений концепции «активного» потребителя в интеллектуальной энергосистеме 47
2.2. Разработка методики обоснования стратегии «активного» потребителя, включающая формирование графика энергопотребления и режима загрузки собственной генерации 64
2.2.1. Анализ существующих моделей поведения потребителей в энергетике 65
2.2.2. Формирование модели принятия решений «активного» потребителя 76
2.2.3. Разработка классификации задач по управлению режимами энергопотребления и собственной генерации потребителей 86
2.2.4. Формирование системы решений задачи по управлению режимами энергопотребления и собственной генерации потребителей 89
2.2.4.1. Задача выбора режима работы собственной генерации 89
2.2.4.2. Задача выбора профиля нагрузки потребителя 92
2.2.4.3. Методика обоснования стратегии «активного» потребителя, включающая формирование графика энергопотребления и режима загрузки собственной генерации 94
Выводы по Главе 2 98
ГЛАВА3. Организационно-экономические требования, необходимые для реализации концепции «активного» потребителя в энергетике 100
3.1. Разработка классификации «активных» потребителей с точки зрения степени вовлеченности потребителей в цепочку создания ценности и уровня потенциала участия в программах управления спросом 100
3.2. Разработка системы механизмов реализации и стимулирования активного поведения потребителя в России 106
3.2.1. Интеграция собственной генерации 108
3.2.2. Механизм стимулирования разгрузки 108
3.2.3. Механизм встречного планирования 110
3.2.4. Механизмы управления спросом 111
3.3. Оценка результативности реализации концепции «активного» потребителя 122
Выводы по Главе 3 128
Заключение 130
Список использованной литературы
- Экономическая теория поведения потребителя
- Разработка методики обоснования стратегии «активного» потребителя, включающая формирование графика энергопотребления и режима загрузки собственной генерации
- Формирование системы решений задачи по управлению режимами энергопотребления и собственной генерации потребителей
- Разработка системы механизмов реализации и стимулирования активного поведения потребителя в России
Введение к работе
Актуальность исследования
Изменение технологического базиса энергетики – формирование
интеллектуальных энергетическим систем приводит к децентрализации
принятия экономических решений, существенным изменениям в управлении
отраслью и правилах взаимодействия экономических агентов на рынке, в
первую очередь домохозяйств и фирм, до последнего времени выступавших
только в роли потребителей услуг рынка. Новый технологический базис создает
условия для кардинального изменения экономического поведения
соответствующих агентов рынка с «пассивного» на «активное»: изменяются
функции и роль агентов-потребителей услуг в энергосистеме, происходит
трансформация потребителя от стороны, принимающей диктуемые
энергосистемой условия взаимодействия, к роли «заказчика» услуг –
«активного» потребителя. Новые роли проявляются в действиях по управлению
спросом и в предоставлении дополнительных системных услуг по
регулированию нагрузки, что наделяет потребителя способностью
конкурировать с генерацией.
Изменение роли агентов-потребителей диктует необходимость пересмотра
подходов к управлению в отрасли: переориентация от Supply Chain Management
– концепции, ориентированной на управление издержками компаний-
производителей, – к Demand Chain Management – концепции, основанной на
непосредственном вовлечении потребителя в процесс создания ценности. В
электроэнергетике основой для осуществления такой трансформации является
формирование клиентоориентированной модели рынка электрической энергии,
базирующейся на интеграции «активного» потребителя в систему
организационно-экономических отношений в отрасли.
В настоящее время методологическое обеспечение процесса «активизации»
потребителя в условиях российской модели рынка электроэнергии и мощности
разработано недостаточно: требуется проведение дополнительных
исследований в части формировании отраслевой системы Demand Chain Management – Demand Side Management (ключевой составляющей которой является Demand Response), включающей механизмы стимулирования потребителей к активному поведению на рынке, а также выявление основных факторов, влияющих на их поведение, в целях создания инструментов, которые позволят потребителям формировать стратегию своего поведения на рынке.
Состояние научной разработанности проблемы
Переход к интеллектуальной энергетике, основой которой является клиентоориентированность, обусловил необходимость изучения теоретических
и методологических подходов к смене роли потребителя на рынке электроэнергии и формированию методов реализации его активного поведения.
Зарубежные [Loughran, Davito, Bhattacharyya, Ramsey, Devine-Wright,
Kirschen] и отечественные ученые [В.В. Бушуев, Ф.В. Веселов, И.О. Волкова,
Н.И. Воропай, В.В. Дорофеев, А.А. Макаров, В.В. Глухов, Б.Б. Кобец,
В.Р. Окороков, Л.Д. Хабачев] в своих исследованиях обращают внимание на необходимость вовлечения потребителей электроэнергии в цепочку создания ценности и формировании новой отраслевой структуры на базе реализации ее нового функционального свойства – клиентоориентированности.
Исследования ряда американских [S. Pullins, A. Faruqui, R. Hledik, S.George, J. Bode, I. Rohmund, G.Wikler] и отечественных [В.Н. Бурков, М.В. Губко, Д.А. Новиков, 2012] ученых показывают, что поведение потребителей определяется не только ценой на электроэнергию, но и степенью удовлетворенности графиком потребления. Подходы к оценке степени удовлетворенности потребителей ведущие исследователи базируют на работах основоположников теории потребительского выбора [И. Бентам, Г.Г. Госсен, К. Менгер, У.С. Джевонс, Л. Вальрас], которые исходят из рационального ведения потребителей и принципа максимизации полезности.
Вместе с тем теория и методология управления поведением потребителя требуют существенной доработки в условиях перехода к развитию интеллектуальной электроэнергетики, так как новый технологический базис существенно изменяет возможности вовлечения потребителя в отраслевую цепочку создания стоимости. В этой связи формирование системы условий и требований, необходимых для реализации экономического поведения «активного» потребителя в энергосистеме, разработка модели принятия решений «активным» потребителем и разработка механизмов реализации указанной концепции представляют собой актуальную научную проблему, имеющую существенное значение для развития электроэнергетики страны.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка методов и механизмов реализации концепции «активного» потребителя в России в рамках перехода к интеллектуальной энергетике.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: 1. Уточнить определение «активного» потребителя, определить его задачи, роль и функции в энергосистеме, отличия от традиционного понимания потребителя в энергосистеме, сформировать систему условий и требований, необходимых для реализации экономического поведения «активного» потребителя в энергосистеме, с учетом специфики российской энергетики.
-
Разработать основные положения методики обоснования стратегии «активного» потребителя, включающей формирование графика энергопотребления и режима загрузки собственной генерации.
-
Выявить и систематизировать факторы, оказывающие влияние на изменение поведения «активного» потребителя, и сформировать классификационные признаки «активных» потребителей с точки зрения степени вовлеченности потребителей в цепочку создания ценности и уровня потенциала их участия в программах управления спросом.
-
Разработать подход к формированию системы механизмов реализации и стимулирования активного поведения потребителя в России, основанный на системе механизмов Demand Response и принципах мотивационного управления, направленный на создание экономических стимулов, во-первых, позволяющих интегрировать в энергосистему собственную генерацию потребителя, а, во-вторых, построить гибкую систему тарифов, направленных на формирование желаемого поведения потребителей.
Объект исследования – потребители в интеллектуальной
электроэнергетической системе.
Предмет исследования – система организационно-экономических отношений потребителя в интеллектуальной энергетической системе.
Методологическая база диссертационного исследования: работы отечественных и зарубежных авторов в области концепции интеллектуальной энергетики, инструменты теории маркетинга взаимоотношений и теории поведения потребителей, моделирования работы активных систем, механизмов управления организационными системами, методов управления спросом в энергетике, нормативно-правовые акты Российской Федерации в области функционирования оптового и розничных рынков электроэнергии и мощности.
В диссертационном исследовании использовались такие общенаучные методы исследования как системный подход, анализ и синтез, экономико-математическое моделирование, оптимизация.
Диссертация по своему содержанию соответствует специальности 08.00.05 – Экономика и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами – промышленность), в части пунктов:
1.1.1. Разработка новых и адаптация существующих методов, механизмов и инструментов функционирования экономики, организации и управления хозяйственными образованиями в промышленности.
1.1.20. Состояние и перспективы развития отраслей топливно-энергетического, машиностроительного, металлургического комплексов.
1.1.24. Тарифная политика в отраслях топливно-энергетического комплекса. Методологические и методические подходы к решению проблем в области экономики, организации и управления отраслями и предприятиями металлургического комплекса.
Информационной базой исследования является отчетность коммерческой (ОАО «АТС», НП «Совет рынка») и технологической (ОАО «Системный оператор ЕЭС») инфраструктуры рынка электроэнергии, а также данные энергосбытовых компаний и крупных потребителей электроэнергии, материалы зарубежных и российских научных институтов, в том числе материалы проектов, реализованных с участием автора: «Разработка отдельных положений концепции развития интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью», «Разработка проекта концепции модернизации системы тарифного (ценового) регулирования в России, определению места и роли органов регулирования», «Разработка предложений по обеспечению баланса интересов поставщиков и потребителей электрической энергии (мощности) в рамках развития Тюменской энергосистемы до 2020 года».
Научная новизна исследования состоит в обобщении и развитии теоретических и методических положений концепции «активного» потребителя для российской электроэнергетики, а также в решении новой для экономической науки задачи по развитию методов активного поведения потребителей на электроэнергетическом рынке, заключающихся в создании инструментария обоснования стратегии «активного» потребителя. Автором предложена методика, которая позволяет описать экономические интересы потребителя в энергетике с учетом появления у него новых технологических возможностей и новых функций в энергосистеме. Указанная методика основана на минимизации затрат на энергоснабжение потребителя с учетом его степени удовлетворенности графиком потребления.
К числу результатов, обладающих научной новизной и выносимых на защиту, относятся следующие:
-
Сформулирована система условий и требований, необходимых для реализации экономического поведения «активного» потребителя в энергосистеме, с учетом специфики российской электроэнергетики.
-
Разработана методика обоснования стратегии «активного» потребителя, включающая формирование графика энергопотребления и режима загрузки собственной генерации на основе авторской модели принятия решений активным потребителем, отличающейся от существующих учетом степени его удовлетворенности выбранным графиком энергопотребления.
-
Предложены классификационные признаки «активных» потребителей с точки зрения степени вовлеченности потребителей в цепочку создания ценности и уровня потенциала их участия в программах управления спросом, исходя из традиционных для энергетики характеристик потребителей и вновь выявленных факторов, оказывающих влияние на изменение поведения «активного» потребителя.
-
Разработан подход к формированию системы механизмов реализации и стимулирования активного поведения потребителя в России, основанный на системе механизмов Demand Response и принципах мотивационного управления, направленный на создание экономических стимулов, во-первых, позволяющих интегрировать в энергосистему собственную генерацию потребителя, а, во-вторых, построить гибкую систему тарифов, направленных на формирование желаемого поведения потребителей.
Теоретическая значимость заключается в развитии теории управления активными системами и теории поведения потребителей в части формирования основных положений концепции «активного» потребителя в электроэнергетике, обоснования моделей и стратегий его активного поведения на рынке.
Практическая значимость диссертационного исследования:
Предложенная в диссертационной работе методика позволяет
потребителям формировать график работы его электроприборов
(оборудования) и собственной генерации исходя из критерия минимизации
затрат на энергоснабжение с учетом уровня удовлетворенности ими выбранным
графиком, а органам регулирования и крупным участникам рынка
электроэнергии – оценивать отклик потребителей (Demand Response) на
тарифные механизмы управления спросом.
Разработки автора, представленные в диссертационной работе, включены в «Концепцию развития интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью (ИЭС ААС)» (2011 г.).
Кроме того, материалы диссертационной работы используются в рамках курса «Регулирование международных сетевых энергетических рынков» (для студентов 2-го курса магистратуры, факультет мировой экономики и мировой политики) Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики».
Обоснованность научных положений
Обоснованность научных положений и рекомендаций, содержащихся в
диссертации, подтверждается соответствием исследования основным
положениям теории поведения потребителей, теории управления активными системами, обоснованным применением научных принципов и системных
методов исследования. Результаты диссертационного исследования
докладывались и обсуждались на научных и научно-практических конференциях и получили одобрение научной общественности.
Апробация работы.
Основные положения и результаты, представленные в работе, докладывались и обсуждались автором на научной конференции молодых ученых «Реформы в России и проблемы управления» (Государственный университет управления, 2011г.), II Российском экономическом конгрессе (Суздаль, 2013), XVIII Международной научно-практической конференции «Интеграция экономики с систему мирохозяйственных связей (Санкт-Петербург, 2013), а также на научных семинарах НИУ ВШЭ, а также на научных семинарах НИУ ВШЭ. Результаты исследования использованы при разработке и реализации «Концепции интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью», разработанной в 2011 г. по заказу ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «НТЦ электроэнергетики».
Публикации
По теме диссертации автором опубликовано 9 статей, в т.ч. 5 - в изданиях из перечня ВАК РФ. Объем принадлежащих лично автору опубликованных материалов составил 1,8 п.л.
Структура и объем работы.
Диссертация содержит 3 главы, 155 страниц, включает 26 таблиц, 19 рисунков, содержит 1 приложение, 140 библиографических источников.
Экономическая теория поведения потребителя
Методологическую базу диссертационного исследования составляют работы отечественных и зарубежных авторов в области концепции интеллектуальной энергетики, инструменты теории маркетинга взаимоотношений и теории поведения потребителей, моделирования работы активных систем, механизмов управления организационными системами, методов управления спросом в энергетике, нормативно-правовые акты Российской Федерации в области функционирования оптового и розничных рынков электроэнергии и мощности.
В диссертационном исследовании использовались такие общенаучные методы исследования как системный подход, анализ и синтез, экономико-математическое моделирование, оптимизация.
Диссертация по своему содержанию соответствует специальности 08.00.05 – Экономика и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами (промышленность)), в части пунктов:
Разработка новых и адаптация существующих методов, механизмов и инструментов функционирования экономики, организации и управления хозяйственными образованиями в промышленности.
Состояние и перспективы развития отраслей топливно-энергетического, машиностроительного, металлургического комплексов.
Тарифная политика в отраслях топливно-энергетического комплекса. Методологические и методические подходы к решению проблем в области экономики, организации и управления отраслями и предприятиями металлургического комплекса.
Информационной базой диссертационного исследования является отчетность коммерческой (ОАО «АТС», НП «Совет рынка») и технологической (ОАО «Системный оператор ЕЭС») инфраструктуры рынка электроэнергии, а также данные энергосбытовых компаний и крупных потребителей электроэнергии, материалы зарубежных и российских научных институтов, в том числе материалы проектов, реализованных с участием автора: «Разработка отдельных положений концепции развития интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью», «Разработка проекта концепции модернизации системы тарифного (ценового) регулирования в России, определению места и роли органов регулирования», «Разработка предложений по обеспечению баланса интересов поставщиков и потребителей электрической энергии (мощности) в рамках развития Тюменской энергосистемы до 2020 года».
Научная новизна исследования состоит в обобщении и развитии теоретических и методических положений концепции «активного» потребителя для российской электроэнергетики, а также в решении новой для экономической науки задачи по развитию методов активного поведения потребителей на электроэнергетическом рынке, заключающихся в создании инструментария обоснования стратегии «активного» потребителя. Автором предложена методика, которая позволяет описать экономические интересы потребителя в энергетике с учетом появления у него новых технологических возможностей и новых функций в энергосистеме. Указанная методика основана на минимизации затрат на энергоснабжение потребителя с учетом его степени удовлетворенности графиком потребления.
Наиболее существенные научные результаты:
1. Сформулирована система условий и требований, необходимых для реализации экономического поведения «активного» потребителя в энергосистеме, с учетом специфики российской электроэнергетики.
2. Разработана методика обоснования стратегии «активного» потребителя, включающая формирование графика энергопотребления и режима загрузки собственной генерации на основе авторской модели принятия решений активным потребителем, отличающейся от существующих учетом степени его удовлетворенности выбранным графиком энергопотребления.
3. Предложены классификационные признаки «активных» потребителей с точки зрения степени вовлеченности потребителей в цепочку создания ценности и уровня потенциала их участия в программах управления спросом, исходя из традиционных для энергетики характеристик потребителей и вновь выявленных факторов, оказывающих влияние на изменение поведения «активного» потребителя.
4. Разработан подход к формированию системы механизмов реализации и стимулирования активного поведения потребителя в России, основанный на системе механизмов Demand Response и принципах мотивационного управления, направленный на создание экономических стимулов, во-первых, позволяющих интегрировать в энергосистему собственную генерацию потребителя, а, во-вторых, построить гибкую систему тарифов, направленных на формирование желаемого поведения потребителей.
Разработка методики обоснования стратегии «активного» потребителя, включающая формирование графика энергопотребления и режима загрузки собственной генерации
Следует отметить, что вопросы ориентации на клиента приобрели актуальность в 80-х гг. ХХ века в период формирования и становления теории маркетинга взаимоотношений. На первом этапе возникла концепция управления цепочкой поставок (supply-chain management - DCM) [116], модели цепочки создания ценности [121] и использование указанных концепций в логистике. Указанные модели базируются, в первую очередь, на экономии издержек. Новый виток развития указанная теория получила в связи с развитием управленческих технологий в интегрированных системах (JIT, TQM) и интеграцией в систему управления компанией новых информационных технологий и систем (ERP, CRM) [43,48].
В качестве альтернативного направления в середине 90-х гг. ХХ века начинает развиваться подход «управление цепочками спроса» (demand-chain management)[135]. В отличие от предыдущей концепции, отличающейся невниманием к потребителям и концентрирующейся на управлении издержками, новая концепция, наоборот, ориентируется на интересы потребителя в качестве отправной точки для координации. В модели DCM процессы координации рассматриваются вдоль цепочки создания ценности. При этом клиент становится непосредственным участником цепочки создания ценности [43,48].
«Активизация» потребителя в отрасли через его включение в процесс создания ценности на основе системы методов и механизмов Demand Chain Management трансформировалась в отраслевую систему механизмов «активизации» потребителей - Demand Side Management, которая представляет собой набор мероприятий, направленных на изменение поведения потребителей, направленных на: - повышение энергоэффективности (общее снижение уровня потребления); - управление спросом (выравнивание графика нагрузки путем сглаживания пиков, смещения нагрузки в области более низкого потребления, стимулирования спроса в провалах графика энергосистемы); - создание конкуренции на розничных рынках электроэнергии, в том числе за счет формирования локальных систем энергоснабжения (например, на уровне городов), включающие в себя горизонтальный уровень взаимодействия между потребителями.
В настоящее время указанное свойство «активного» участника рынка электроэнергии для потребителя в конструкции российского рынка электроэнергии может быть реализовано ограниченно, что обусловлено, в первую очередь, технологическими особенностями, как самой энергосистемы, так и потребителя, а также сложившейся системой организационно-экономических отношений на рынке.
Изменение экономического поведения агентов-потребителей с «пассивного» на «активное» изменяет их функции и роль в энергосистеме через появление новых возможностей: действия по управлению спросом и предоставление дополнительных системных услуг по регулированию нагрузки, что наделяет потребителя способностью конкурировать с генерацией. Интеграция такого потребителя в систему организационно-экономических отношений на рынках электроэнергии требует проведения дополнительных исследований в части методологического обеспечения процесса его активизации. Решение данной проблемы требует разработки концепции «активного» потребителя, для чего, в свою очередь, требуется изучение теоретических основ потребительского поведения. При этом поскольку принимаемые агентами-потребителями решения опираются на цены на электрическую энергию и затраты на энергоснабжение – в рамках теоретических основ следует рассматривать только экономическое поведение потребителей.
Кроме того, изменение роли агентов-потребителей электроэнергии в их отношении с энергосистемой определяет необходимость адаптации потребителей к особенностям рынка электроэнергии, которая становится возможной при создании математических моделей, отражающих экономические интересы потребителей, что требует более детального изучения исследований по математическому представлению интересов потребителей.
Потребители являются основным объектом изучения в диссертационном исследовании и рассматриваются как агенты, выбирающие перечень, объем и качество потребляемых товаров и услуг. Для разработки методов и механизмов реализации концепции активного потребителя в энергетике необходимо рассмотреть различные подходы к моделям описания поведения потребителей, характеристики их интересов.
Поведение потребителей изучается различными науками исходя из решения различных задач: в классической экономической теории – с точки зрения выбора потребителями наилучшего товарного набора согласно его полезности и в соответствии с имеющимися бюджетными ограничениями, в маркетинге – с точки зрения способности удовлетворять потребности потребителя, в теории управления – с точки зрения воздействия (т.е. выбора механизма управления) на потребителя, который рассматривается как управляемая активная система (что означает наличие у него собственных интересов и предпочтений: самостоятельный (свободный) выбор действий и искажение информации), в поведенческой экономике – с точки зрения влияния социальных и психологических факторов на экономическое поведение потребителей.
Формирование системы решений задачи по управлению режимами энергопотребления и собственной генерации потребителей
В ИЭС конечный потребитель рассматривается в качестве партнёра субъектов электроэнергетики в части обеспечения надежной работы энергосистемы, приобретает статус «активного» и становится одним из основных элементов в энергосистеме. Под «активностью» понимается возможность исходя из своих потребностей оптимизировать график загрузки своих мощностей как с целью минимизации затрат на электроэнергию, так и с целью получения дохода от продажи электроэнергии и мощности. «Активный» потребитель – участник электроэнергетического рынка, обладающий технологической возможностью по маневрированию своим энергопотреблением и готовностью к участию в программах по управлению спросом, который самостоятельно формирует требования к объему получаемой электроэнергии, качеству и характеру ее потребительских свойств и энергетических услуг.
В рамках диссертационного исследования выявлены и систематизированы основные характеристики «активного» потребителя, к которым относятся:
а. Наличие технологических установок (вся совокупность или отдельные единицы): - электропотребляющее оборудование, способное к изменению (перенесению) нагрузки; - собственная генерация (распределенная генерация); - накопители электроэнергии.
б. Осуществление деятельности по управлению спросом, включающей: - маневрирование энергопотреблением (снижение или перенесение нагрузки во времени) с целью предоставления системной услуги, оплачиваемой рынком, или исходя из минимизации затрат на электроэнергию; - управление собственной генерацией: определение степени ее загрузки, а также объема собственного потребления от нее и объема электроэнергии, поставляемого на рынок; - управление режимом накопления электроэнергии: - накопление электроэнергии, вырабатываемой собственным генерирующим источником или накопление электроэнергии, потребляемой из энергосистемы; - потребление накопленной электроэнергии; - продажа накопленной электроэнергии на рынок.
На базе сформулированных характеристик «активного» потребителя, автором определены функции «активного» потребителя в электроэнергетической системе: - управление собственным энергопотреблением в соответствии с необходимостью выполнения своих производственных планов по выпуску продукции или обеспечению энергией домохозяйства, оптимизируя свои затраты на покупку электроэнергии с внешних рынков; - определение степени своего участия в предоставлении дополнительных услуг, заключающихся в предоставлении управляемых активных и реактивных нагрузок (мощностей) для управления со стороны системного оператора; - определение условий загрузки собственной мощности (при ее наличии), для формирования заявки на участие в покупке/продаже электроэнергии на оптовом и розничном рынках [15].
Реализация перечисленных функций в конечном счете приводит к выбору потребителем стратегии энергоснабжения: - самообеспечение; - покупка электроэнергии из энергосистемы; - покупка электроэнергии от других потребителей. Автором был проведен анализ потенциала реализации функций «активного» потребителя на примере различных отраслей народного хозяйства, которые были выбраны исходя из различных характеристик энергопотребляющего оборудования (длительность работы, возможность переноса нагрузки на другое время и т.д.), и наличия собственной генерации (как технологическая возможность наличия собственной генерации, так и экономическая возможность (доступность)). Исходя из анализа технологического базиса потребителей рассматриваемых отраслей в текущих условиях и на перспективу при интеграции «умных» технологий автором сформулированы стратегии поведения потребителей. Результаты проведенного анализа приведены на рисунках 4-7.
Разработка системы механизмов реализации и стимулирования активного поведения потребителя в России
В международных исследованиях изучение проблем управления спросом в настоящее время является очень актуальной темой. Следует отметить, что в отличие от советских ученых, зарубежными авторами в основном рассматриваются математические модели, отражающие интересы бытовых потребителей (домохозяйств) [59, 60, 66, 102, 115].
В [102] предлагается математическая модель, учитывающая следующие основные параметры: денежный эквивалент выгодности графика потребления, стоимость покупки электроэнергии из сети, а также выгоду, получаемую от продажи электроэнергии от собственной генерации. По итогам проводимой оптимизации по критерию минимизации затрат на энергопотребление формируется график нагрузки каждого электроприбора потребителя (с учетом заданных характеристик работы, таких как продолжительность работы). Авторы предлагают генетический алгоритм приближенного решения задачи планирования потребления и собственной генерации на сутки вперед с возможностью оперативного перепланирования и апробируют этот алгоритма на примере домохозяйства, расположенного в г. Сарагоса (Испания). В [59] рассматривается аналогичная задача по формированию оптимального профиля энергопотребления, но в отличие от денежного эквивалента выгодности, используемого в [102], в модели используется время ожидания до начала работы электроприбора. Авторами предлагается решать задачу с использованием алгоритма выпуклого программирования. Результаты апробируются на условных данных для отдельного домохозяйства, но с использованием реальных цен компании Illinois Power Company (США) за период январь 2007-декабрь 2009 с учетом индексов инфляции.
Помимо задачи формирования оптимального графика нагрузки оборудования в [115] добавляется задача эффективного распределения электроэнергии, вырабатываемой ВИЭ, расположенным у потребителя, между зарядкой накопителя электроэнергии и потреблением электроприборов. В отличие от [102] и [59] авторами [115] не рассматривается приемлемость графика для потребителя с точки зрения уровня удовлетворенности потребителя. Авторы предлагают решать оптимизационную задачу с использованием метаэвристического алгоритма и апробируют предложенный алгоритм на условных данных.
В отличие от [102], [115] и [59] в [60] авторами рассматривается объединение нескольких потребителей, генерирующий источник является общим. Ключевой особенностью предлагаемого подхода является предположение о том, что потребителям выгодно взаимодействовать между собой в целях максимизации своего индивидуального результата, поскольку размер платы за электроэнергию для каждого потребителя зависит от графика энергопотребления других потребителей, что приводит к наличию игрового поведения среди участников. Авторами рассматривается две задачи в целом для всего объединения потребителей: во-первых, минимизация коэффициента неравномерности графика нагрузки, и, во-вторых, минимизация затрат на электроэнергию. Поскольку обе задачи являются взаимосвязанными, авторами рассматривается задача минимизации затрат на электроэнергию и предлагается алгоритм решения с использованием теории игр, т.е. по итогам ее решения определяется профиль энергопотребления каждого участника, при котором достигается равновесие Нэша. Результаты апробируются на условных данных.
В [66] также рассматривается задача минимизации затрат на энергопотребления для всего MicroGrid – объединения нескольких домохозяйств. В отличие от [115] не предполагается взаимодействие между потребителями в части формирования графика энергопотребления. Авторами предложен последовательный алгоритм оптимизации энергопотребления. На первом этапе решается задача, аналогичная рассмотренным в [102], [115] и [59]: определяется график энергопотребления для электроприборов каждого отдельного домохозяйства независимо от режима работы других домохозяйств исходя из минимизации затрат на энергопотребление с учетом коэффициентов приемлемости, отражающих уровень удовлетворения потребителя от заданного графика энергопотребления, а также штрафов за прерывание работы электроприборов. На втором этапе осуществляется управление распределенной генерацией (которая в отличие от [102], [115] и [59] является общей для всего MicroGrid) при этом решается задача максимизация использования распределенной генерации и минимизации затрат на энергопотребления для всего MicroGrid. На третьем этапе осуществляется управление работой накопителя электроэнергии исходя из технических характеристик самого устройства, а также внешних параметров, определенных на первых двух этапах: энергопотребление и объема выработки ветро генерацией. Перечисленные задачи авторы предлагают решать с использованием метаэвристического алгоритма. Результаты апробируются на условных данных.
