CC BY
36
Study the issues of energy conversion based on their performance and quality of business entities in the region.
Keywords: energy, power, economy, efficiency activities, criteria for resource optimization
Arsenjev Yurj Nikolaevich, doctor of science, Russia, Tula, Tula State University, Russian Academy of National Economy and the Public Service under the President of the Russian Federation, a branch in the city of Tula,
Davydova Tatjana Yurievna, candidate of pedagogics science, docent, Russia, Tula, Tula State Pedagogical University,
Minaev Vladimir Sergeevich, candidate of technical science, docent, associate dean for research work of the faculty of economics and management, Russia, Tula, Tula State University
УДК 656.615:004.272
НАУЧНЫЕ ПОДХОДЫ К ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
Ю.Н. Арсеньев, Т.Ю. Давыдова, В.С. Минаев
Исследуются подходы к оценке эффективного функционирования сложных экономических систем и хозяйствующих субъектов региона.
Ключевые слова: научный подход, энергия, электроэнергетика, экономика, эффективность деятельности, ее оценка.
Общее энергопотребление в мире выросло за 5 тыс. лет жизни человечества в 3000 раз. Сегодня энерговооруженность (мощность) цивилизации составляет 14 млрд. т у.т. в год или 13*109 КВт (2 КВт/чел.), причем половина этой величины приходится на экономически развитые страны с их 15% населения Земли. Доля полностью или частично (на 75%) нарушенной в результате хозяйственной деятельности людей превышает 70%, а доля сохранившихся естественных систем составляет всего 30% [1, 2]. Исследования показали, что рост продуктивности растений при росте концентрации углекислого газа в атмосфере сначала растет, затем останавливается, а затем растения угнетаются и их продуктивность снижается. Если сегодня его содержание составляет примерно 0,03%, то критическое его значение - 0,1%. Сохранение темпов развития топливной энергетики без их ограничения уже к 50-м гг. XXI века приведет к прекращению компенсации биосферой антропогенных воздействий.
Сопоставление схем энергетических трансформаций в рыночных отношениях обеспечивает адекватность негэнтропийной направленности и устойчивости эволюционного развития социально-экономических систем
и полной интерпретации в терминах природного ресурса и труда (энергии обоих видов) с превращением их в производственный энергетический потенциал для получения ВВП. ВВП расходуется на потребление (адекватное свободной энергии, идущей на производство полезной с позиции социальных потребностей) работы и инвестиционное накопление капитала (адекватное связной энергии, формирующей более производительный труд). Последнее формируется структурой капитала, обусловленного энергией, содержащейся в инвестиционной части ВВП, и генетическим ресурсом человека (биосферы). Человеческий капитал определяется социальным ресурсом, формирующим знания и опыт, коллективный труд, нравственный и духовный потенциал, стимулирующим высокопроизводительный труд.
Человек в социально-экономической системе продает свой труд, принимает решения исходя из своих субъективных представлений о предпочтительности (ценности) конкретных товаров, их энергетической и денежной стоимости. Они проявляются в цене, которую потребитель готов платить на рынке, цене капитала, определяемой в расходной части консолидированного бюджета государства, СХ и домохозяйств (ДХ), используемого для инвестиций и приобретения товаров длительного пользования.
Классификация научных подходов к исследованию субъектов хозяйствования и сложных систем
Научные подходы (НП) к исследованию СХ и сложных систем: подходы: системно-синергетический (Сисин); когнитивный (Когн), системный (Сист), ситуационный (Сит), функционально-структурный
(Фунст), комплексный (Комп), межсистемный (Межс), системных комплексов (СисК); эргодинамический (ЭД);
исследование системно-структурное (СисСт), системнофункциональное (СисФн) на базе подходов: традиционный (Тр), аналогий (Ан), системных параметров (СП); общей теорией систем (ОТС);
теоретические модели системных объектов: Мос - модель открытой системы (Л. Берталанфи); ЧЯ - модель «черного ящика» (У. Эшби); МО - модели организации (Р. Акофф), КМ - кибернетические модели систем (И. Клир); ММС - модели многоуровневых многоцелевых систем (М. Месарович);
содержательные концепции на базе формализмов: Мот - математическая основа теории систем (М. Месарович); Тва - теоретико-вероятностный анализ структуры систем (М. Тод, Э. Шуфорд); Тмкг - теоретико-множественная концепция гомеостаза поддержание равновесия системы (У.Р. Эшби);
направления исследований: Киб - кибернетика; ТИн - теория информации; ТИг- теория игр; ТР - теория решений; Тп - топология (реляционная математика); ИО - исследование операций; Сст - системотехника; ИП - инженерная психология; ФА - факторный анализ.
Цена товара - ценность вида энергии, сосредоточенной в ресурсах или конечном продукте (ВВП). Ценность энергии определяется удельной плотностью энергетического потока (интенсивностью потока ресурсов и товаров) и их качеством (негэнтропийной сущностью), т.е. организованностью и управляемостью этого потока [3].
Управляемость определяется адекватностью экономического продукта интересам потребителя, связанным не с массовым ростом «ширпотреба», а с качественно обновляемым, информационно содержательным товаром, ориентированным на единичного потребителя. От массовости - к исключительности, к негэнтропии, к информационной содержательности товара - главная тенденция развития рынка при гармоничном сочетании противоречивых интересов производителя и потребителя, смысле деятельности общества. Эргодинамической трактовке эволюционного развития соответствует стремление увеличить:
- количество и ценность свободной энергии на выходе социально -экономической системы со значительным энергоинформационным ресурсом для совершения новой работы;
- объем капитала, как аналога связной энергии, зависящего от организации системы, и энергетического потенциала, как компоненты энергии взаимодействия, или синэргии.
Рынок по Шредингеру, питается не информацией (негэнтропией), а свободной и связной энергией, определяющей потребительские свойства и ценность (цену) товара как дополнительный энергетический потенциал, содержащийся в материально-вещественном и человеческом капитале. Экономические связи и отношения - денежный эквивалент реальных энергетических трансформаций исходных природных и человеческих ресурсов
в потребительские капитализируемые блага человечества [1-3]. Лишь совместный учет кинетических и синэргетических энергетических трансформаций, являющихся энергоматериальными и энергоинформационными в сложных социально-экономических системах, позволяет описывать их эволюцию. Энергоматериальные трансформации обеспечивают перевод ресурса со скрытой в нем энергией в энергоносители, применяемые в производстве средств производства и потребления, оказании потребителям необходимых энергетических услуг в отоплении, освещении, электрификации труда и быта. Скрытая энергия в природных топливноэнергетических ресурсах (ТЭР) превращается в доступные виды проявленной физической энергии в виде электроэнергии и моторного топлива.
Эффективность преобразования природных ТЭР в свободную энергию, используемую при производстве конечной полезной работы, оценивают энергетическим КПД в процессах добычи, производства, транспорта, преобразования на базе энергоресурсов, энергоносителей. Эффективность социально-экономических систем обычно оценивается показателями:
- энергоэффективности (обратная величина энергоемкость) как отношения ценности (стоимости) конечного потребительского продукта (содержащейся в нем скрытой энергии) к затратам природных энергетических ресурсов;
- прироста качества жизни (ее энергетического эквивалента) к используемому энергетическому потенциалу недр и общественного труда в производственной и личной жизни. При представлении используемых ресурсов стоимостью, показатели эффективности получают безразмерными.
Создание более качественной энергии, дающей больший объем полезной работы (энергии мышления), требует высоких затрат слабоконцентрированной энергии низкого качества (рассеянной солнечной энергии), ведущих к росту издержек на ее трансформацию, в итоге - к росту стоимости произведенных и потребленных энергетических продуктов и услуг («все цены определяются энергией»). Кузнецов П.Г. исследовал корреляцию стоимости и энергии использованного ресурса и произведенного продукта с учетом параметров энергоемкости ВВП, специальных эксергетических балансов, различной ценности (стоимости) энергии на разных этапах ее использования [1]. В основе любых производственных и информационных процессов лежит энергетическая трансформация одной сущности в иную, более упорядоченную. Общая эволюция систем ориентирована на рост количества, качества (интенсивности и ценности) энергии, значимость потребления благ, эффективное использование природного ресурса и человеческого капитала. Качество системы зависит от уровня организованности (негэнтропийности), большей упорядоченности скрытой в ней энергии, а ценность продукта - его потребительной стоимостью с учетом индивидуальности (негэнтропийности), содержащейся в нем информации. Ценность энергии, в т.ч. скрытой в оборудовании и продукции, может измеряться финансовыми показателями и негэнтропий-ными оценками организованности, информационно-энергетической значимо-
сти потребления благ. Оценку ценности свободной энергии через интенсивность и упорядоченность энергетического потока применяют в социальноэкономических системах (индивид, социум, наука, производство).
Из множества научных подходов, подробно описанных в [1-5], эргодинамический подход к исследованию разноприродных систем базируется на постулатах эволюционной динамики при учете энергетических факторов и преобразователей (ЭП), позволяющих накопленную энергию деятельности использовать для дополнительного потенциала, увеличивающего возможности свободной энергии систем в производстве полезных работ (табл. 1).
Спрос для энергетического фактора в краткосрочном периоде не всегда эластичен: рост цен на топливо и энергию не ведет к быстрому снижению их использования, и наоборот (быстро неощутим эффект от инвестиций в энергосбережение, возможности экономии электроэнергии ограничены). Коэффициенты ценовой эластичности спроса на энергоресурсы в долгосрочном периоде заметно выше, чем в краткосрочном периоде.
Таблица 1
Постулаты эргодинамического подхода
Постулат Пояснение семантики
1 2
1. Зарождение, функционирование и эволюция открытых систем происходит на потоках разной энергии с учетом их качественной трансформации в энергетических преобразователях Эквивалент закона сохранения энергии. При трансформации сохраняется не объем энергии, а произведение количества энергии на ее качество (ценность). Упорядоченность энергии, рост полезной работы идет за счет обратных связей, ЭП, перевода энергии в более высокое качество (энергии природных ресурсов в технологический, экономический, человеческий ресурс)
2. В автономных системах идет рассеивание энергии (рост энтропии) при самопроизвольном переходе системы из более в менее упорядоченное состояние, а энергии более высокого качества в низкое качество Эквивалент второго закона термодинамики: переход тепла от более к менее нагретому телу. Изменение состояния системы идет без энергии извне, пополнения энергоинформационного ресурса. Идет необратимый процесс рассеяния накопленной энергии в ЭП2, сокращение его ресурса, износ, старение, гибель естественноприродных, искусственных преобразователей, накопивших скрытый энергетический ресурс
3. Энтропия открытых систем при эволюционном развитии снижается дополнительным потенциалом (накопление связной энергии в ЭП) Природный, искусственно созданный энергоинформационный тезаурус ЭП2 позволяет энергию низкого качества трансформировать в упорядоченную скрытую энергию, повышать потенциал системы, полезную работу, эволюцию развития, рост организованности и негэнтропии
1 2
4. Устойчивое развитие систем с разными связями, кинетическим и синэргетическим процессом затухает быстрее, чем темп эволюции Эволюция систем неустойчива при положительных и отрицательных обратных связях. Скорость процессов зависит от свойств ЭП, и значительно выше медленных процессов преобразования одного вида в другой, производства полезной работы
5. Эффективность системы определяется энергетическим КПД (отношением полезной работы к использованному исходному природному и трудовому ресурсу) КПД может быть размерным (работа и ресурсы описываются своими параметрами), безразмерной (потоки энергии на входе и выходе имеют однотипные параметры). Сущность таких систем состоит в преобразовании одних видов энергии в другие, в т.ч. в скрытую энергию машин, человека и общества
Социально-экономические системы и процессы описываются совокупностью моделей - вербальных, игровых, формальных (символьные, геометрические, числовые), макро- и микроэкономических. При этом часто используют понятия полезности и предпочтения полезности (табл. 2).
Таблица 2
Разновидности моделей для экономики энергосистем
Модели Формула Обозначения формул
1 2 3
Производственная функция (ПФ) ►а 1 1 ( х і • 1 1 1 п а - выпуск продукции; хі - затраты производственных ресурсов на создание продукции (услуг) заданного объема
Производственная функция для энергосектора - Е Е = О(хі, Х2, Хп) О - производственная функция конкретного типа; хі - производственные возможности и факторы
Агрегированные ПФ для секторов экономики, энергетики У = Б(Е, Ь, К) У - общий выпуск продукции и услуг конечного пользования; Б -макроэкономическая производственная функция; Е - затраты энергии; Ь - затраты труда; К - объем используемого основного капитала
ПФ с взаимно дополняемыми факторами а = тіп {хі/аі, Х2/а2, ..., Хп/йп } аі - затраты і-х производственных факторов, необходимые по условиям технологического процесса в строгом соотношении
1 2 3
ПФ с взаимно замещаемыми производственными факторами ПФ линейного q = kixi +k2X2 и лог-линейного вида q = Axi“ + X2Р а’Р - параметры интенсивности факторов производства, А - параметр общей эффективности ПФ. При а + р = 1 имеют ПФ функцию Кобба-Дугласа
Стремление агента к максимуму прибыли max П = max(R - TC) = max{Pq - pixi + p2x2 + FC)} П - объем полученной прибыли; Я = Рд - объем реализации продукции; ТС - общий объем всех издержек; БС - объем постоянных затрат (оплата аренды, налог на имущество, издержки управления и др.); Р, Р1, р2 - цены выпуска и факторов производства
Функции полезности - и u = u(ci, Cn, l), piCi + ...+ PnCn = Х +W*l а - объем потребления 1-го блага; 1 - отработанное рабочее время; 1 - эндогенная переменная, Хо - доходы, не связанные с работой по найму; Ш - ставка заработной платы (оплата единицы труда)
Целевая функция ДХ при наличии двух благ и фиксированном объеме затрат труда max u(ci, C2) Производные du/dci > 0 и du/dl < 0 означают: любое дополнительное количество блага увеличивает общую полезность; чем больше времени 1 отработано, тем меньше общая полезность. Это дает отрицательность частной производной функции полезности по трудовым усилиям (du/dl < 0). du/dci = Ми - предельная полезность 1-го блага (как изменяется общая полезность потребления при увеличении его использования на единицу)
Убывающая предельная полезность d2u/(dci)2 ^ 0, du2/(dl)2 ^ 0 Каждая дополнительная единица блага приносит своему потребителю меньше полезности или ценится им в меньшей степени, чем предыдущая
Убывающая полезность d2u/(dci*dcj) > 0, d2u/(dc*dcj) < 0 В перспективе более ограниченные природные ресурсы получают все более индивидуальную и общественную оценку по сравнению с продуктами переработки, в т.ч. относительные цены на энергоресурсы и прочие жестко ограниченные ресурсы и блага имеют тенденцию к возрастанию
1 2 3
Функция спроса на 1-е благо du/dci + (dиМ)*рі/W = 0
Равновесие отрасли Qdk(pl, ..., pn) = Qsk(pl, ..., pn) Изменение цены р на благо к уравновешивает спрос и предложение блага к
Равновесие экономической системы Qdk(pl, ..., pn) = Qsk(pl, ..., pn), k = 1, ..., n п - число товарных рынков; р - цены продуктов
Свойства функции предпочтения полезности учитывают взаимозаменяемость в потреблении многих благ. Так, 1КВт*ч электроэнергии эквивалентен 0,3 кг моторного топлива в выработке электричества.
Целевая функция ДХ при наличии двух благ и фиксированном объеме затрат труда имеет вид: max u(ci, c2). При поиске максимума находится набор (сД c2*), дающий наилучшее удовлетворение потребностей ДХ при заданных бюджетном ограничении и ценах. Максимум возможной полезности при бюджетном ограничении отражается на графике касание бюджетной линии и кривой безразличия в точке с координатами (с1*, с2*).
ДХ, предъявляя спрос на блага и их потребление, предлагают на рынке свой труд (трудовые усилия не фиксированы). Постановка задачи (целевая функция полезности, бюджетное ограничение как функция от объема трудовых усилий) имеет вид:
u u(Cl, Cn, l),
рс + ... + рпсп = Хо +W*l, где l - эндогенная переменная, Х0 - доходы, не связанные с работой по найму; W - ставка заработной платы (оплата единицы труда).
Решение задачи позволяет найти функции спроса ДХ на блага и предложение труда. При этом не все блага в потребляемом наборе можно рассматривать как взаимно замещаемые (среди них возможны и взаимно дополняющие блага). Электроэнергия и бытовая техника - комплементарные ценности. Если частная производная спроса на предмет потребления i по цене j-го блага для i и j положительна, то они взаимно замещаемы, если отрицательна, то комплементарны.
При n товарных рынках (благ) общее экономическое равновесие имеет место в условиях: Qdk(pi, ..., Pn) = Qsk(pi, ..., Pn), k = 1, ..., n. Эта система состоит из n уравнений, причем n - цены продуктов, определяемые из решения задачи. Так как решение системы не единственное, то одно из равенств выполняется автоматически при выполнении иных (n - 1) равенств.
Если вектор (p*1, ..., p*n) - решение системы, то любой другой вектор (гр*1, ..., rp*n), г > 0 также ее решение при условии Q = const, т.е. одновременное изменение всех цен в любое число раз ничего не меняет в экономической системе. Простой рыночный механизм без вмешательства
внешних сил ведет к ситуации, в которой все продукты производятся наилучшим способом и потребляются наиболее рационально (достигается минимум общественных издержек удовлетворения конкретных потребностей); при наиболее рациональном использовании производственных ресурсов агентами достигается максимум общественной выгоды. Саморегулирование возможно при совпадении частной и общественной оценки предельных издержек (при эффективной работе рынка частные предельные полезности совпадают с общественной предельной полезностью). В реальности налицо отклонение частных предельных издержек (предельных показателей полезности) от общественно предельных издержек (общественных показателей полезности). Выделение «ошибок (дефектов) рынка» требует вмешательства государства в экономическую жизнь: влияние внешних воздействий на производство и потребление; наличие общественных благ; обладание экономических агентов рыночной силой в условиях монополии, олигополии, производств с падающими издержками.
Применение этих моделей важно в описании специфики функционирования одного из самых сложных электроэнергетического рынка России.
Список литературы
1. Бушуев В.В. Энергия российского Экоса (энергетика - экономика
- экология). Ч. 1. Энергия и энергетика. М.: ИАЦ «Энергия», 2001.
2. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Хрестоматия энергосбережения. Справ. изд. В 2-х книгах. / Под ред. В.Г. Лисиенко - М.: Теплоэнергетик, 2002.
3. Арсеньев Ю.Н., Давыдова Т.Ю., Коновалов А.П. Экономика энергосистем: инновации, интеллект, потенциал, капитал, модели: Монография. М. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 287 с.
4. Арсеньев Ю.Н., Давыдова Т.Ю. Инновации, инвестиции, интеллект: Потенциал, капитал, модели: Монография. М. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013.447 с.
5. Арсеньев Ю.Н., Давыдова Т.Ю. Моделирование интеллектуально-производственного потенциала и капитала субъектов хозяйствования: теория, методология, практика: Монография. М. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 400 с.
Арсеньев Юрий Николаевич, д-р. техн. наук, проф., Россия, Тула, Тульский государственный университет, профессор кафедры информационной безопасности, Тульский филиал Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации, профессор кафедры менеджмента,
Давыдова Татьяна Юрьевна, канд. педагог. наук, доцент кафедры экономики и управления, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Минаев Владимир Сергеевич, канд. техн. наук, доц., зам. декана по НИР факультета Экономики и менеджмента, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SCIENTIFIC APPROACH TO ENERGY EFFICIENCY ASSESSMENT OF COMPLEX SYSTEMS
Y.N. Arsenyev, T.Y. Davydova, V.S. Minaev
Investigate approaches to the assessment of the effective functioning of complex systems of economic and business entities in the region.
Keywords: scientific approach, energy, power, economy, efficiency, operating, rating.
Arsenjev Yurj Nikolaevich, doctor of science, Russia, Tula, Tula State University, Rus-sian Academy of National Economy and the Public Service under the President of the Russian Federation, a branch in the city of Tula,
Davydova Tatjana Yurievna, candidate of pedagogics science, docent, Russia, Tula, Tula State Pedagogical University,
Minaev Vladimir Sergeevich, candidate of technical science, docent, associate dean for research work of the faculty of economics and management, Russia, Tula, Tula State University
УДК 330.341.424
НЕОБХОДИМОСТЬ И ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ
ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНА (НА ПРИМЕРЕ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ)
И.А. Тронина
Отражены предпосылки и целесообразность внедрения высоких технологий в деятельность ведущих промышленных предприятий Орловской области, а также сделан акцент на требования, которые могут предъявлять заинтересованные лица к региональному высокотехнологичному проекту.
Ключевые слова: инновационно-технологическое развитие, высокие технологии, региональный высокотехнологичный проект.
Инновационно-технологическое развитие выбрано в качестве одного из основных приоритетов экономического развития России. Значительные усилия государства направлены на стимулирование инновационной деятельности и перевод экономики России на высокотехнологичный путь развития.
Индикатором инновационно-технологической активности в отраслях промышленности и науки может служить информация о количестве поданных патентных заявок. В российское патентное ведомство (Роспатент) ежегодно поступает около 38000 заявок, после рассмотрения которых выдается в среднем 19000 патентов. В 2012 году суммарное количество заявок о выдаче патентов на изобретения, поступивших в Роспатент, возросло по сравнению с 2011 годом на 4,64% и составило 39 439 (в 2011 году - 37 691) [3]. Из приведенных данных видно, что количество регистрируемых в России инноваций в
