Введение к работе
Актуальность. Перспективы экономического роста России и мирового сообщества в целом в решающей мере зависят от выбора стратегии развития энергетики. Формирование долгосрочных программ развития энергетики XXI века сопряжено с необходимостью решения ряда сложных научных задач, связанных не только с необходимостью удовлетворения в энергии разного вида возрастающих потребностей общества, но и с исчерпанием природных ресурсов, глобальным воздействием энергетики на природу и окружающий нас мир и прочими как уже существующими так и постоянно возникающими ограничениями на развитие энергетики.
В силу сложности и многофакторности задач долгосрочного прогнозирования энергетики для их эффективного решения необходимо применение специальных моделей, в разработку методологической основы которых большой вклад внесли Л.С.Беляев, Ю.Д.Кононов, А.А.Макаров, Л.А.Мелентьев, А.С.Некрасов, Ю.Н.Руденко и другие известные советские и российские ученые, а также научные коллективы: СЭИ СОР АН, ИНЭИ РАН, НИИ Энергосетьпроект, ЛПИ и др.
К настоящему времени, в результате накопленного опыта прогнозирования и происходящей революции в информационных технологиях, существенно изменились представления о необходимых инструментах исследований. Так, если 15-20 лет назад исследования долгосрочного развития энергетики опирались на отдельные модели, то теперь они немыслимы без использования комплекса разноплановых моделей; содержание и состав которых могут изменяться в процессе самих исследований. Причем в качестве основных средств все чаще выступают уже не столько конкретные модели, сколько компьютерные программы, предназначенные для формирования и реализации моделей.
Основной целью работы является разработка адекватной современным требованиям технологии формирования и реализации систем моделей для анализа долгосрочных стратегий развития энергетики.
Методы исследования. Представленные в диссертации разработки опираются на методы математического и компьютерного моделирования; современные информационные технологии, в т.ч. теорию объектно-ориентированного программирования и теорию графов; а также методы вычислительной математики, в т.ч. решения задач оптимизации и систем уравнений и неравенств.
Научная новизна работы заключается в следующем:
сформулирована система требований, предъявляемых с точки зрения современных экономических реалий а также изменившихся возможностей вычислительной техники и уровня развития информационной технологии к инструментарию анализа долгосрочных перспектив развития энергетики и экономики;
разработаны методы объектно-ориентированного конструирования иерархически организованных систем моделей, возникающих при исследовании проблем экономики и энергетики;
-разработаны эффективные алгоритмы решения задачи о порядке вычисления исполняемых модулей, основанные на применении методов теории графов, позволившие значительно уменьшить время, требуемое для получения решения систем моделей, в частности за счет организации параллельного выполнения вычислений на компьютерах, подсоединенных к локальной или глобальной сети;
- осуществлены эффективные реализации и внесены усовершенство
вания в методы квадратного корня, внутренних точек, ветвей и границ,
позволяющие решать большеразмерные системы линейных и нелинейных
уравнений и неравенств с непрерывными и дискретными переменными.
На зашиту выносятся следующие положения:
-технология конструирования, реализации и согласования иерархически организованной системы моделей, позволяющая организовать исследования в едином комплексе и допускающая гибкое изменение состава факторов и исследуемых взаимосвязей;
-программно-вычислительный комплекс CENTAURUS для объектно-ориентированного конструирования (формирования, согласования, решения и представления результатов в табличном и графическом виде) иерархически структурированных систем моделей экономики и энергетики;
- эффективные реализации алгоритмов решения систем линейных и
нелинейных уравнений и неравенств с непрерывными и дискретными пе
ременными, возникающих при формировании моделей.
Практическое применение. На базе разработанной технологии осуществлена реализация ряда энерго-экономических моделей в ИСЭМ СО РАН, используемых в различных схемах долгосрочного прогнозирования развития энергетики.
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих семинарах: Всесоюзный симпозиум "Системы энергетики -тенденции развития и методы управления" (Иркутск, 1980 г.); IV Всесоюзный семинар "Имитационный подход к изучению больших систем энергетики" (Иркутск, 1982 г.); V Всесоюзный семинар по имитационному моделированию в энергетике (Ленинград, 1983 г.); IV Республиканская конференция "Современные проблемы энергетики" (Киев, 1985 г.); International Workshop: Integrated Energy Systems, IIASA (Praha, 1988); Всесоюзный семинар "Системные оценки эффективности и выбор направлений технического прогресса в энергетике" (Иркутск, 1989г.); 10-я Байкальская школа-семинар "Методы оптимизации и их приложения" (Иркутск, 1995); EURIO Workshop for Support of Energy-Environment Strategies (Kaunas, 1995). Международная конференция "Восточная энергетическая политика России и проблемы интеграции в энергетическое пространство Азиатско-Тихоокеанского региона" (Иркутск, 1998).