Methodological approach for resource management of hybrid renewable energy projects

Введение

Актуальность исследования связана с необходимостью активизации реализации проектов ВИЭ (возобновляемые источники энергии), так как важными направлениями обеспечения устойчивого развития экономики страны являются энергосбережение, энергетическая эффективность, экологическая эффективность. Наиболее привлекательными в настоящее время являются проекты ВИЭ с гибридным использованием различных источников возобновляемой энергии.

Для обеспечения успешной реализации проектов ВИЭ необходима разработка оптимальной инвестиционной стратегии проекта.

При формировании инвестиционной стратегии в финансовом менеджменте традиционно используется один из двух подходов (рисунок 1) [4]:

· целевой;

· ресурсный.

Их отличие заключается в исходной информации и порядке планирования. В целевом подходе приоритетным для начала планирования являются стратегические решения, отражающие устанавливаемые цели проектов. Под эти решения и определяются ресурсы. В ресурсном подходе акцент в планировании делается на ресурсы, которые могут быть выделены на проект.

Особую актуальность в ресурсном подходе имеет управление финансовыми ресурсами для комплексных проектов, эффективность которых определяется особенностями распределения финансовых средств между его составными частями проекта [4].

Рисунок 1. Целевой и ресурсный подходы [4]

Вопросам управления реализацией проектов ВИЭ посвящены научные труды следующих ученых Проскурякова Л.Н. [9], Бессмертного А.М. [10], Лукутина, Б. В. [8], Б.М. Берковского, В.А. [11], Лапаева О.Ф. [5], Чемекова, В.А. [13], Бутузова В.А [16] и др.

Но фокус внимания в работах перечисленных авторов не был направлен на решение проблем оптимизации ресурсов при реализации проектов создания гибридных ВИЭ.

Целью исследования являлось оптимизация расходования (распределение) средств, которая возможна лишь при взаимосвязанном учете динамики денежных потоков при их эффективном планировании для реализации проектов гибридных ВИЭ. При этом предполагается, что оптимальное распределение финансовых ресурсов можно осуществить, применяя современные средства программного обеспечения расчетов с использованием различных математических моделей.

Научной новизной исследования является использование и апробация модели управления ресурсами в процессе реализации проектов создания гибридных ВИЭ при условии, что запланированный график поступления средств и фактический график расходования финансовых ресурсов при реализации проекта могут различаться.

Методической основой в исследовании являлся системный анализ, ресурсно-целевой подход, математическое моделирование и метод экспертных оценок.

Основная часть

В исследовании необходимо было выявить оптимальное распределение средств между составными частями проекта (финансирование стадий проекта) создания гибридных ВИЭ, при котором потеря его эффективности будет минимальной.

- При разработке модели управления ресурсами проекта создания гибридных ВИЭ были учтены следующие факторы, свойственные проектам по гибридным ВИЭ [4]:

- ограниченность финансовых ресурсов, выделяемых на реализацию проекта создания гибридных ВИЭ;

- многовариантность организации управления, одни и те же результаты получаются различными способами;

- динамизм процессов, обусловленный изменением экономической ситуации в процессе реализация;

- необходимость учета последствий управляющих воздействий на последующих этапах реализации проекта создания гибридных ВИЭ.

Введем ограничение, при котором будем считать, что общая сумма недофинансирования проекта в ходе его реализации остается неизменной, то есть «недоплаты» компенсируются в последнем квартале реализации проекта. В качестве критерия оптимальности выступает величина возможных потерь ресурсов проекта создания гибридных ВИЭ, при этом абсолютная величина суммы потерь оценивается экспертами (специалистами –энергетиками) .

Введем ограничение, при котором будем считать, что общая сумма проекта при поэтапном (например, по кварталам) недофинансировании остается неизменной, то есть «недоплаты» компенсируются в последнем квартале реализации проекта.

В качестве критерия оптимальности выступает величина возможных потерь эффективности проекта ВИЭ, при этом абсолютная величина суммы потерь оценивается экспертами.

Зависимость этих потерь представим в виде:

Р_i = Р_i (N_i (t_k)t_k), (1)

где:

t_k – момент окончания к-ого квартала;

N_i (t_k) – объем средств, выделенных на реализацию i -той части проекта на момент времени t_k;

Рi – величина финансовых потерь, обусловленная нарушением запланированного графика поступления средств.

Через N(t_k) обозначим общую сумму финансовых средств, полученных в к-том квартале.

.

N (t_k) = N_i (t_k). (2)

Функции Р_i могут быть вычислены различными способами. Нами был выбран способ, предложенный авторами [49]. Представим Р_i в следующем виде:

Р_i = e^-etk, (3)

Р_ik = Ai(tk) , (4)

где:

e^-etk – множитель, корректирующий величину дисконта,

A_i (t_k) – множитель, характеризующий нарастание сложности и затратности при реализации проекта, обусловленной сокращением сроков выполнения проекта и поставки оборудования. Значения коэффициентов вычисляются на основе экспертной оценки, исходя из дефицита средств и оставшегося времени реализации проекта ВИЭ. Они могут принимать значения от 1 до 3.

В качестве управляемых переменных выбраны векторы С₁(k), С₂(k), С₃(k), которые подчиняются условию Сi(k) = 1, где к=1,2,3,4….

Векторы С_ik определяют значения N_i (t_k) следующим образом:

N_i (t_k) = N (t_k) С_i (k). (5)

Для того, чтобы величина потерь не была отрицательной величиной, что противоречило бы условиям поставленной задачи, необходимо ввести дополнительные условия. Эти условия учитываем через вектор С_i, определив заранее область его допустимых значений или задавая неравенствами ограничения на величину возможных потерь. Последнее условие более приемлемо для менеджера, так как не требует дополнительных математических выкладок.

Далее задача сводится к поиску минимума целевой функции:

Р₁ + Р₂ + Р₃ → min (6)

Существующие методы решения подобных задач либо громоздки, либо позволяют находить оптимальное распределение средств на протяжении одного этапа реализации проекта. Среди таких методов можно выделить широко используемый метод Беллмана [1,3]. Решение задачи методом множителей Лагранжа [2] затруднительно, так как большое число переменных и ограничений усложняет решение поставленной задачи. Поэтому для реализации задачи был использован численный метод, базирующийся на общедоступной программе EXCEL, точнее, его аналитическом пакете для решения оптимизационных задач математического программирования численными методами. Последовательность решения задачи представлена на рисунке 2.

Алгоритм решения задачи предполагает выполнение следующих шагов:

1. В табличной форме представляются данные поступлений финансовых ресурсов по плану и реальный график финансирования проекта создания гибридных ВИЭ по его составляющим.

2. Вычисляется дефицит средств между плановыми поступлениями и реальным объемом финансирования.

3. Определяются дисконт-факторы и коэффициенты А_i (t_k). Дисконт-факторы вычисляются при известной ставке дисконтирования a в виде e^{-ln(1+ a)}, e^{-2ln(1+ a)} , e^{-3ln(1+ a)} и т. д.

4. Вычисляется минимум целевой функции вида:

Р= A_it_ke^-dtk (H_jk- N(t_k)С_j(k)) (7)

при следующих ограничениях

С_i(k)=1, k=1, 2,… (8)

С_i(k) 0 H_jk- N(t_k)С_j(k) 0 для любых допустимых I и k.

5. После выполнения ряда итераций осуществляется вывод полученных результатов.

По итогам расчетов можно выбрать наилучший вариант распределения средств по этапам проекта создания гибридных ВИЭ. Использование предложенной модели позволяет уменьшить финансовые потери и повысить эффективность реализации проекта создания гибридных ВИЭ при отклонении графика его реального финансирования от запланированного. Оптимизировать процесс расходования средств невозможно без учета динамики денежных притоков и оттоков, а также без перераспределения средств между частями проекта создания гибридных ВИЭ.

В исследовании предложен подход, построенный на модели оптимизации финансовых потерь при отклонении объема поступлений от плановой величины. Кроме этого, модель позволяет прогнозировать перераспределение финансовых средств между частями проекта создания гибридных ВИЭ по кварталам.

Важной составляющей проблемы активизации процесса реализации проекта гибридных ВИЭ является управление денежными ресурсами, направленными на приобретение оборудования и реализацию проектов.

Рисунок 2. Последовательность выполнения шагов по минимизации потерь реализации проекта создания гибридных возобновляемых источников энергии (разработано авторами)

Эффективность проектов создания гибридных возобновляемых источников энергии зависит от особенностей распределения финансовых средств между частями проекта в процессе его реализации.

Оптимизация расходования средств проекта в реальных условиях, когда планируемый и реальный графики финансирования различаются, представляет весьма непростую задачу. В качестве примера выбран проект по созданию гибридных ВИЭ, нацеленный на ресурсо- и энергосбережение общим объемом 268000,0 тыс. руб.. Предполагается использование энергии солнечных батарей и энергии ветряных источников. Примерный план поквартального распределения средств проекта приведен в таблице 1.

Таблица 1. Ожидаемое поквартальное распределение средств

на реализацию проекта создания гибридных ВИЭ

Объем инвестиций i-той части проекта за k-тый квартал обозначим через H_ik. В силу каких-то объективных финансово-экономических причин объем поступления средств H_ik может отклоняться от плановой величины. Необходимо определить оптимальное распределение средств между частями проекта при различных вариантах инвестирования. Под оптимальным распределением финансовых ресурсов понимаем такое распределение ресурсов, при котором возможны наименьшие финансовые потери.

Одним из вариантов может быть следующий график поступления средств:

10000-30000-50000-178000, всего в сумме 268000 тыс. руб.

Наиболее затруднительным этапом является составление матрицы векторов управления С_ik c учетом условий ограничения С_1k + С_2k + С_i3k=1

Принимая во внимание, что С_ik представляет долю финансовых средств, поступивших на реализацию частей проекта по созданию гибридных ВИЭ, представим матрицу в виде (таблицы 2):

Таблица 2. Матрица векторов управления С_ik (разработано авторами)

На основе заданных векторов управления вычисляем значения распределенных финансовых средств в k-том квартале по i-той части проекта, которые определяются произведением реальных средств данного квартала на значение С_ik .

N_i (t_k) = N (t_k) С_i (k)

Таблица 3. Объемы распределенных финансовых ресурсов проекта по созданию гибридных ВИЭ (разработано авторами)

Следующий этап заключается в вычислении объемов израсходованных средств от начала до конца к-того квартала на каждую часть проекта. Средства проекта по созданию гибридных ВИЭ, занесенные в таблицу, получаем сложением значений N_i для текущего и предыдущего кварталов, взятых из таблицы 3.

Таблица 4. Объемы внедрения финансовых ресурсов N_ik

(разработано авторами)

При вычислении дефицита финансовых средств принимаем во внимание плановые Н_ik и реальные объемы финансовых средств N_iк. В результате вычисления разности показателей, получаем дефицит ресурсов для проекта по созданию гибридных ВИЭ (таблица 5)).

Таблица 5. Дефицит финансовых ресурсов (Н_ik - N_iк) для проекта по созданию гибридных ВИЭ (разработано авторами)

Таблица 6. Значения дисконт-факторов и коэффициентов A_i(t_k) (разработано авторами)

Таблица 7. Значения произведений дисконт-факторов и коэффициентов A_i(t_k) (разработано авторами)

Функцию, определяющую возможные потери Рi, вычисляем умножением дефицита денежных средств на значение произведений в рассмотренном варианте. Общие потери составят 3998,67 тыс.руб.

Таблица 8. Значения возможных потерь Рi

(разработано авторами)

Заключение

С практической точки зрения представляет интерес информация о минимальных потерях при различных вариантах распределения средств между составляющими проекта создания гибридных ВИЭ. В исследовании было установлено, что характер распределения финансовых ресурсов проекта создания гибридных ВИЭ между частями проекта в меньшей степени влияет на финансовые потери, чем характер их распределения по кварталам.

Таким образом, проведенные исследования показали, что наибольшие финансовые потери могут быть получены для тех вариантов, у которых большая часть финансовых средств поступает на последнем этапе реализации проекта по созданию гибридных ВИЭ. Вместе с тем, результаты исследований показывают, что оптимизация распределения средств между частями проекта создания гибридных ВИЭ позволяет снизить финансовые потери на 20-30 %.

Таким образом, на первом этапе реализации проекта по созданию гибридных ВИЭ необходимо обеспечивать наибольшее поступление финансовых ресурсов за счет использования государственных программ софинансирования процентных ставок по кредитам, применения льготного кредитования и лизинга.