POLITECHNIKA OPOLSKA Wydział Elektrotechniki i Automatyki

Transkrypt

1 POLITECHNIKA OPOLSKA Wydział Elektotechniki i Automatyki Mg inż. Michał Tomaszewski MODEL PRZEDSIĘBIORSTWA DYSTRYBUCYJNEGO DZIAŁAJĄCEGO NA OTWARTYM RYNKU ENERGII ELEKTRYCZNEJ Autoefeat pacy doktoskiej Pomoto: Pof. d hab. inż. Gehad Batodziej Opole 2005

2 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej 2 Abstact TECHNICAL UNIVERSITY OF OPOLE DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING AND AUTOMATIC CONTROL Ph.D. Thesis on The model of powe distibution entepise within the open powe maket by Michał Tomaszewski, M.Sc. Adviso: Gehad Batodziej, Pof., D.Sc. Opole 2005 Changes of economic stuctues in Poland didn t omit the electic powe secto. Powe maket tansfoms continually. A efom of the secto is one of the main tasks aiming at changing Polish into entie maket economy. That efom can esult in eduction the cost of both poduction and supplies of the electic powe. It will pofit fo both poduces and the powe eceives. The subjects of electical enegy secto opeate on a competitive maket, thus the vey impotant facto of tansfomations is the analysis of main ules of electic powe tade and technical conditions suppoting this pocess. The unique chaacte of powe causes many mechanisms functioning popely on the othe makets not to have any applications to the powe secto. Geneal pinciples of powe maket have not been examined satisfactoily yet. Doing eseaches into this field seems theefoe substantial. The dissetation pesents a technical and financial model of powe entepise designed to calculate financial esults depending on vaious opeating and economic conditions. While designing the model, following aeas connected with an entepise activity have been taken into consideation. These wee: powe demand, net losses occuing duing the ultimate consume s supply and pocess of powe puchase stuctue fomation within the scope of the open powe maket. On the basis of the model of powe entepise thee was built the oiginal compute pogam KOEN which was used fo simulation eseach. The eseaches wee caied out on the gounds of actual data fom the eal powe entepise. The financial esult gained by the powe entepise was examined with egad to selected opeating and economic conditions connected with the open powe maket. The scope of eseach includes also analyses of selected financial esult foecasting methods. The pesented model eniched by appopiate softwae may be also used to ceate a stategy of the powe entepise, both systematically and in longe peiods of time. Results achieved with the help of the pesented pogam may be used as input data fo moe extended simulation and decision models, fo example, based on neual netwoks, fuzzy logic o theoy of games.

3 3 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej Spis teści 1. Wpowadzenie Cel pacy Zakes pacy Teza pacy Analiza liteatuy dotyczącej funkcjonowania podmiotów na otwatym ynku enegii elektycznej Kieunki badań dotyczących ynku enegii elektycznej Badania dotyczące ynku enegii elektycznej w Polsce Modelowanie systemu pzedsiębiostwa dystybucyjnego Pzedsiębiostwo dystybucyjne w aspekcie tansfomacji ynku enegii elektycznej w Polsce Geneza modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego Założenia wstępne zakes modelowania Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego Ekonomiczno-finansowy system pzedsiębiostwa dystybucyjnego Modele podsystemów pzedsiębiostwa dystybucyjnego Implementacja modelu pogam obliczeniowy KOEN Symulacja funkcjonowania pzedsiębiostwa dystybucyjnego w waunkach otwatego ynku enegii elektycznej Zakes badań wykonanych z wykozystaniem modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego Analiza ważliwości Zmiana zapotzebowania na enegię elektyczną Zmiana ilości enegii elektycznej kupowanej na ynku bilansującym Zmiana ilości stat sieciowych Równoczesna zmiana kilku paametów modelu Badania statystyczne z wykozystaniem modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego Pognozowanie wyniku finansowego pzedsiębiostwa dystybucyjnego Podsumowanie i wnioski Liteatua Wybane publikacje Wybane akty uzędowe... 27

4 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej 4 1. Wpowadzenie Wpowadzenie gospodaki ynkowej w Polsce, a szczególnie powstanie ynku enegii elektycznej, opatego na Pawie Enegetycznym 1 [85], wywołało potzebę innego spojzenia na funkcjonowanie pzedsiębiostw (spółek) dystybucyjnych o óżnej stuktuze. Obecnie elementem gy ynkowej staje się ofeowana cena enegii elektycznej. Cena ta jest uzależniona od szeegu kosztów, któe także zmieniają się zgodnie z zasadami gospodaki ynkowej. Pzedsiębiostwo musi utzymać w nowych waunkach ównowagę finansową pozwalającą zachować zdolność funkcjonowania. Spółka dystybucyjna, podobnie jak większość oganizacji gospodaczych, może być utożsamiana z systemem, któego celem jest zapewnienie klientom dostaw enegii elektycznej. Równocześnie pzedsiębiostwo musi wypacować możliwie duży zysk, ponieważ w pzeciwnym wypadku staci zdolność do ealizacji swojej misji, nie będzie się w stanie ozwijać, a następnie pzestanie istnieć. Pzekształcenia na ynku enegii elektycznej zmusiły spółki dystybucyjne do weyfikacji własnych technik zaządzania oaz metod ich wspieania. Z. Szalbiez w [54] stwiedza, że: Konkuencyjność sektoa dystybucji w Polsce, zwłaszcza w waunkach otwacia międzynaodowego ynku enegii elektycznej, wymaga głębokich zmian stuktuy systemu zaządzania spółek dystybucyjnych, powadzących do zwiększenia efektywności ich działania, dostosowania do zmieniającej się stuktuy ynku enegii, a zatem zmiezających do wzostu ich watości. Wpowadzenie otwatego ynku enegii elektycznej spowodowało wystąpienie elementu yzyka, któe do tej poy nie było obsewowane w takiej fomie w zmonopolizowanym sektoze elektoenegetycznym. Pzedsiębiostwa dystybucyjne, zajmujące się dostawami detalicznymi 2, poza yzykiem wynikającym z udziału w ynku hutowym, napotykają na yzyko związane ze spzedażą enegii indywidualnym odbiocom. W tym segmencie ynku dostawca z jednej stony dokonuje zakupów enegii, pzy występujących znacznych fluktuacjach cen na ynku hutowym, z dugiej jest zobowiązany pokyć tudne do pzewidzenia zapotzebowanie odbioców, zgodnie z cenami tayfowymi ustalanymi z ocznym wypzedzeniem. Dodatkowo, w momencie pełnego wdożenia zasady TPA, pzedsiębiostwo będzie musiało konkuować z innymi podmiotami w ywalizacji o odbiocę indywidualnego. W niedalekiej pzyszłości do konkuencji na ynku enegii wejdą podmioty zaganiczne z kajów Unii Euopejskiej. Wymienione czynniki powodują konieczność powadzenia badań w zakesie pzekształceń sektoa elektoenegetycznego, a w szczególności badań ozwojowych dotyczących uspawnień technicznych i oganizacyjnych. Zaawansowanym nazędziem wspieającym decyzje podejmowane w spółkach dystybucyjnych może być pogam komputeowy, zbudowany na podstawie techniczno-ekonomicznego modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego, działającego na tansfomowanym ynku enegii elektycznej. W pacy zapezentowano model symulacyjny, któego pzeznaczeniem jest analiza i pognozowanie wyników ekonomicznych pzedsiębiostw dystybucyjnych w zależności od specyficznych waunków eksploatacyjnych (zmiana ilości stat enegii, awayjność, zmiana zapotzebowania na enegię elektyczną, itp.) oaz waunków ekonomicznych (inwestycje, zmiany cen enegii elektycznej, zmiany kusów walut itp.) 1 W ozpawie pzedstawiono stan pawny obowiązujący w dniu Dostawa enegii elektycznej do odbiocy finalnego.

5 5 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej 1.1. Cel pacy Uwolnienie ynku enegii elektycznej spowodowało, że pzedsiębiostwa dystybucyjne zostały zmuszone do bieżącego (online) monitoowania osiąganego wyniku finansowego oaz jego pojekcji w pzyszłość. Konieczne zatem staje się powadzenie szczegółowych analiz wpływu óżnych czynników (zaówno technicznych, jak i ekonomicznych) na kształtowanie wyniku finansowego pzedsiębiostwa funkcjonującego na tansfomowanym ynku enegii elektycznej. Obiektem badań jest pzedsiębiostwo dystybucyjne (podmiot gospodaczy) funkcjonujące jako fagment (część) polskiego systemu elektoenegetycznego. Pzedsiębiostwo to jest ównocześnie elementem nadal tansfomowanego, otwatego ynku enegii elektycznej. Jako cel obsewacji pzyjęto analizę kształtowania się wyniku finansowego pzedsiębiostwa dystybucyjnego w aspekcie szeegu czynników, od któych ten wynik jest uzależniony. Czynniki te są elementami otoczenia bliższego i dalszego pzedsiębiostwa dystybucyjnego. W celu sfomalizowania elacji pomiędzy wybanymi czynnikami wpływającymi na funkcjonowanie pzedsiębiostwa dystybucyjnego zdecydowano się na zastosowanie, pzedstawionego w dalszej części pacy, modelu matematycznego, któy został użyty jako język obsewacji. Głównym celem badań jest stwozenie modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego, któy pozwoli dynamicznie obsewować i analizować wyniki finansowe pzedsiębiostwa w wybanych waunkach eksploatacji. Celem poznawczym badań jest pzedstawienie i analiza wpływu wybanych czynników eksploatacyjnych i ekonomicznych na zysk pzedsiębiostwa dystybucyjnego. Jako instumentaium obsewacji zbudowano autoski pogam komputeowy KOEN Zakes pacy Poszczególne części ozpawy doktoskiej podzielono na ozdziały, w któych pzedstawiono: analizę liteatuy z zakesu poblematyki ynków enegii elektycznej dla publikacji światowych oaz kajowych, analizę działania pzedsiębiostwa dystybucyjnego w waunkach pzekształcanego sektoa enegetycznego, modelowanie systemu pzedsiębiostwa dystybucyjnego, w szczególności obejmujące następujące segmenty funkcjonowania pzedsiębiostwa: o kształtowanie stuktuy zakupu enegii elektycznej w amach otwatego ynku enegii, o poces występowania stat sieciowych podczas dostawy enegii elektycznej do odbiocy finalnego, o poblematykę pognozowania zapotzebowania na enegię elektyczną, implementację pogamową modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego w fomie autoskiego pogamu obliczeniowego KOEN (budowę oaz zakes funkcjonalny), badania symulacyjne oaz analizę kształtowania wyniku finansowy pzedsiębiostwa dystybucyjnego w aspekcie wybanych uwaunkowań eksploatacyjnoekonomicznych związanych z wolnym ynkiem enegii elektycznej, analizę wybanych metod pognozowania wyniku finansowego pzedsiębiostwa.

6 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej Teza pacy Paca zmieza do wykazania zasadności następującej tezy: Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego, uwzględniający jego funkcję w systemie elektoenegetycznym, może być bezpośednio wykozystany w pocesie wspomagania zaządzania pzedsiębiostwem dystybucyjnym na otwatym ynku enegii. Powyższą tezę można pzedstawić w postaci tez pośednich: Symulacje wykonane pzy zastosowaniu modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego mogą dostaczać infomacji oganiczających yzyko ekonomiczne występujące na libealizowanym ynku enegii elektycznej. Model pozwala na oszacowanie wpływu czynników eksploatacyjnoekonomicznych, takich jak: staty enegii elektycznej, zmienność zapotzebowania na enegię elektyczną, fluktuacje cen na ynku enegii, na wyniki finansowe pzedsiębiostwa dystybucyjnego. Implementacja pogamowa modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego może w kótkim pzedziale czasu, zapewnić uzyskanie zbiou niezbędnych, pzetwozonych infomacji, wspomagających zaządzanie pzedsiębiostwem. 2. Analiza liteatuy dotyczącej funkcjonowania podmiotów na otwatym ynku enegii elektycznej 2.1. Kieunki badań dotyczących ynku enegii elektycznej Rynek enegii elektycznej ma długą histoię. Po dziesiątkach lat działania monopoli państwowych doszło w Euopie do otwacia ynku. W wielu kajach powadzone są badania dotyczące stuktu sektoa elektoenegetycznego funkcjonujących na uwolnionym ynku enegii elektycznej. Genealnie liteatuę dotyczącą libealizacji ynku enegii elektycznej można podzielić na: publikacje dotyczące fom ynku enegii elektycznej i kieunków jego pzemian: [7, 8, 20, 26, 28, 32, 46, 57], publikacje pzedstawiające ynki enegii elektycznej w poszczególnych kajach waz z analizą ich tansfomacji: [9, 15, 38, 47, 48, 66, 68], publikacje pzedstawiające podmioty otwatego ynku enegii elektycznej waz z funkcjonującymi w ich amach mechanizmami ynkowymi oaz wzajemnymi elacjami: [3, 19, 27], publikacje z zakesu yzyka na ynku enegii elektycznej, szczególnie dotyczące metod zaządzania yzykiem: [4, 6, 14, 23, 24], publikacje dotyczące kształtowania się cen na tansfomowanych ynkach enegii elektycznej [2, 11, 25], akty pawne, akty wykonawcze i inne egulacje: [76, 77, 78, 80, 81, 82, 85] Badania dotyczące ynku enegii elektycznej w Polsce Dyskusje o libealizacji ynku enegii elektycznej w Polsce ozpoczęły się w latach 90-tych XX wieku. Znajdują one odzwieciedlenie w wielu publikacjach naukowych. M. Zeka w pacach [69, 70, 71, 72, 73, 74] opisuje mechanizmy ynkowe w elektoenegetyce, w szczególności odnosząc się do waunków kajowych i kilkuletniej histoii tansfomacji polskiego ynku enegii elektycznej. J. Malko oaz A. Weon pzedstawiają mechanizmy występujące na otwatym ynku enegii [35, 36, 37, 38]. A. Weon waz z R. Weonem w pacy [67] skupiają się na oganiczaniu yzyka na giełdzie

7 7 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej enegii elektycznej, analizując m. in. uwaunkowania na zaganicznych giełdach enegii elektycznej, któe funkcjonują już dłużej niż w Polsce. W. Mielczaski w [40] pzedstawia óżne fomy ynków enegii elektycznej na poszczególnych etapach ich tansfomacji oaz wyjaśnia liczne aspekty działania tychże ynków. Część publikacji nawiązuje do tych ozważań, można tu wyóżnić pace J. Tchózewskiego [55, 56], poponującego identyfikację oaz symulację ynku enegii elektycznej w śodowisku Matlaba a i Simulink a na podstawie tzw. systemowego algoytmu ewolucyjnego (SAE). Wpowadzenie i początki funkcjonowania dobowo-godzinowego ynku bilansującego zaowocowało licznymi publikacjami dotyczącymi fom ynku bilansującego, poblemów występujących na nim oaz popozycji jego zmian: [22, 31, 39, 72]. J. Zieliński w pacy [75] pzedstawia możliwości szeokiego wykozystania technik inteligentnych w zaządzaniu, w szczególności odnosząc się do sektoa elektoenegetycznego, pzedstawiając pagmatyczne pzykłady zastosowań. Inna część pac pousza poblematykę optymalizacji na ynku enegii elektycznej dotyczącej zaówno dostawców, jak i odbioców enegii [58]. Poblematykę całego sektoa enegetycznego, ozważania nad kieunkami i skutkami jego pzemian, ozwija w swoich publikacjach [49, 50] J. Popczyk. Część jego pac [51, 52] dotyczy poblematyki funkcjonowania, pywatyzacji i ozwoju pzedsiębiostw dystybucyjnych (także pzedsiębiostw multienegetycznych). Do innych, stosunkowo nielicznych pac dotyczących pzedsiębiostw dystybucyjnych, a w szczególności analizy wpływu mechanizmów otwatego ynku enegii elektycznej na ich funkcjonowanie oaz oganiczanie ponoszonego yzyka ynkowego można zaliczyć publikację Z. Szalbieza [54]. Paca ma chaakte teoetyczny, jednak niektóe jej fagmenty, dotyczące pzede wszystkim poblemów fomułowania stategii i pogamów estuktuyzacji spółek dystybucyjnych oaz poblemów egulacji sektoa enegetyki, mają znaczenie paktyczne. Rozwój polskiego ynku enegii elektycznej jest daleki od zakończenia. Pocesowi tansfomacji towazyszą zatem nadal nowe publikacje opisujące aktualny stan tego ynku oaz związane z nim zjawiska. 3. Modelowanie systemu pzedsiębiostwa dystybucyjnego 3.1. Pzedsiębiostwo dystybucyjne w aspekcie tansfomacji ynku enegii elektycznej w Polsce Pzedsiębiostwa dystybucyjne, w wyniku pocesów zachodzących na ynku enegii elektycznej, znalazły się w nowej, specyficznej sytuacji. Libealizacja ynku enegii pociąga za sobą oganiczenie egulacyjnej oli państwa, stawiając spółki dystybucyjne wobec konieczności podjęcia walki ynkowej. Wobec większej konkuencji oaz zmiany własnej monopolistycznej pozycji fimy sektoa elektoenegetycznego muszą zmienić filozofię działalności oaz pzygotować odpowiednią stategię funkcjonowania w nowym otoczeniu. Pzekształcenia sektoa elektoenegetycznego w Polsce powodują potzebę stwozenia dodatkowych nazędzi wspieających podejmowanie decyzji oaz inne działania pzedsiębiostw na libealizowanym ynku enegii elektycznej. Spółki zajmujące się detalicznymi dostawami enegii elektycznej, są ogólnie naażone na szeeg odzajów yzyka wskutek: udziału w ynku hutowym związanym z koniecznością zakupu enegii elektycznej w celu dalszej odspzedaży, udziału w ynku detalicznym związanym ze spzedażą enegii elektycznej indywidualnym odbiocom.

8 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej 8 W tym segmencie ynku dostawca z jednej stony dokonuje zakupów enegii pzy występujących znacznych fluktuacjach cen, z dugiej jest zobowiązany pokyć tudne do pzewidzenia i egulowania zapotzebowanie odbioców bez względu na sytuację na ynku hutowym. Dodatkowo, w myśl zasady TPA, musi wygywać konkuencję o odbiocę finalnego. Powstała zatem potzeba symulacji pocesu kształtowania wyniku finansowego w pzedsiębiostwie w aspekcie wybanych uwaunkowań eksploatacyjno-ekonomicznych. Pzedsiębiostwa dystybucyjne, keując własną stategię konkuencyjną, muszą szybko podejmować decyzje. Występuje konieczność pzyśpieszenia pzetwazania infomacji wobec: wpowadzenia ynku dobowo-godzinowego: konieczność bilansowania enegii w kótkich odcinkach czasu, wpowadzania zasady TPA: zwiększenie konkuencji powodujące (nie występującą do tej poy) konieczność zabiegania o finalnego odbiocę enegii elektycznej, zwiększania udziału źódeł typu DG (Dispesed Geneation) 3 w wytwazaniu enegii elektycznej: własna polityka stategiczna, poblematyczne pognozowanie, podjęcia gy ynkowej popzez cenę enegii elektycznej: konieczność poszukiwania maksymalnie niskiej ceny ofeowanych poduktów (głównie ceny enegii elektycznej), cena tych poduktów jest uzależniona od szeegu kosztów, któe zmieniają się zgodnie z zasadami gospodaki ynkowej Geneza modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego W pacy E. Radosińskiego [53] pzedstawiono konstukcje i zastosowanie systemów infomatycznych w dynamicznej analizie decyzyjnej. Wykozystanie takich systemów wydaje się niezbędne podczas planowania stategicznego na szczeblu kieownictwa pzedsiębiostwa dystybucyjnego dla efektywnego zaządzania yzykiem. W publikacji zapezentowano obok koncepcji dynamicznej analizy decyzyjnej ezultat wykozystania komputeowego symulatoa pzedsiębiostwa do badania skutków decyzji planowanych i podejmowanych pzy zaządzaniu fimą. Opisana metodologia, wykozystana do budowy autoskiego ozwiązania w postaci systemu wspomagania decyzji EK_AN_, została opata na schemacie abstakcja konketyzacja weyfikacja. Otzymany podukt jest elastycznym symulatoem fimy o konstukcji wastwowej, stuktualnie pzystosowany do adaptacji, celem dostosowania jako wewnętznej stuktuy do ustawicznie zmieniającej się stuktuy systemu pzedmiotowego, czyli pzedsiębiostwa pzemysłowego. S. Niziński i B. Żółtowski pzedstawiają w swoich pacach [42, 43] metodologię stosowaną do budowy infomatycznych systemów zaządzania eksploatacją obiektów technicznych taktując ten poces jako zbió zadań obejmujących: planowanie i podejmowanie decyzji, oganizowanie i kontolowanie, skieowane na zasoby systemu (ludzkie, finansowe, zeczowe i infomacyjne) z zamiaem osiągnięcia jego celu globalnego i celów cząstkowych w sposób efektywny. Powołując się m. in. na opacowania [5, 44] pzedstawiają analizę ekonomiczną jako podstawowe nazędzie zaządzania systemami działania służącą do: oceny wyników funkcjonowania systemu, wykycia słabych ogniw funkcjonowania systemów, ustalenia sposobów popawienia efektywności funkcjonowania systemów oaz pzygotowania podstaw do podejmowania pawidłowych decyzji. Autozy zwacają szczególną uwagę na achunek kosztów jako podstawowe nazędzie efektywnego zaządzania w waunkach gospodaki ynkowej i wykozystywane do budowy systemu zaządzania eksploatacją obiektów technicznych. 3 Geneacja ozposzona, wytwazanie ozposzone, (ang. distibuted geneation, dispesed geneation, embedded geneation) to ogół jednostek wytwóczych małej mocy (do MW) pzyłączonych do sieci ozdzielczej, często podukujące enegię elektyczną z enegii odnawialnych lub niekonwencjonalnych lub w skojazeniu z wytwazaniem ciepła.

9 9 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej Dotychczasowe ozwiązania w zakesie funkcjonowania spółek dystybucyjnych twozono w waunkach monopolu występującego w sektoze elektoenegetycznym. Pzyjmowano, iż tylko taka foma sektoa zapewnia odpowiedni poziom bezpieczeństwa enegetycznego państwa. Twająca w kaju tansfomacja ynku enegii elektycznej wymusza na jego uczestnikach poszukiwania spawniejszych nazędzi do pognozowania wyników finansowych. Celowe jest zastosowanie pzedstawionego w pacy [53] tybu postępowania w celu stwozenia analogicznego modelu symulacyjnego dla pzedsiębiostwa dystybucyjnego. W pocesie modelowania pzedsiębiostwa konieczne jest uwzględnienie specyficznego, techniczno-ekonomicznego chaakteu tego podmiotu oaz waunków występujących na konkuencyjnym ynku enegii elektycznej Założenia wstępne zakes modelowania Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego, działającego na otwatym ynku enegii, powinien uwzględniać: stuktuę pzedsiębiostwa, otoczenie pzedsiębiostwa, wpływające na jego funkcjonowanie, ynki enegii elektycznej, na któych dokonuje się zakupu enegii, ynki enegii elektycznej, na któych dokonuje się spzedaży enegii oaz ynki finansowe (kedyty, dopłaty, ubezpieczenia, itd.) obsługujące spółki dystybucyjne i jej klientów. Do modelowania pzedsiębiostwa dystybucyjnego włączono zatem system ekonomiczno-finansowy w celu obsewowania paametów wyjściowych. Jako główny paamet obsewowany podczas symulacji z wykozystaniem modelu pzyjęto wynik finansowy pzedsiębiostwa występujący w odpowiednich intewałach czasu. Analiza wybanych obszaów funkcjonowania pzedsiębiostwa dystybucyjnego FAZA KONSTRUKCJI Komputeowa implementacja modelu FAZA SYMULACJI Wyniki ekspeymentu symulacyjnego Rys Etapy pac związanych z modelowaniem pzedsiębiostwa dystybucyjnego. Źódło: opacowanie własne na podstawie [53] Opócz modelowania systemu pzedsiębiostwa dystybucyjnego elacjami zagegowanymi, postanowiono dodatkowo umożliwić analizowanie wielkości wyjściowych w poszczególnych okesach pzejściowych (intewałach czasu) ze względu na możliwość dynamicznie pojawiających się stanów deficytu finansowego, istotnie wpływających na wyniki symulacji. Poszczególne etapy badań powadzonych w amach pacy pzedstawiono na Rys Głównym elementem modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego (Rys. 3.2) jest system ekonomiczno-finansowy S ef. Wejścia systemu są zasilane danymi z odpowiednich podsystemów. W amach analizy funkcjonowania pzedsiębiostwa dystybucyjnego

10 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej 10 skupiono się na tzech zagadnieniach, w óżnym stopniu zależnych od tansfomacji na ynku enegii elektycznej. Analiza posłużyła do stwozenia: podsystemu zapotzebowania na enegię elektyczną S ze, podsystemu stat sieciowych S ss, podsystemu kalkulacji kosztów zakupu enegii elektycznej S kze. MODEL SYSTEMU PRZEDSIĘBIORSTWA DYSTRYBUCYJNEGO Podsystem zapotzebowania na enegię elekt. System ekonomiczno-finansowy Kalkulacja pzychodów i kosztów obotu enegią elekt. Podsystem stat sieciowych Podsystem kosztów zakupu enegii elektycznej Kalkulacja pzychodów i kosztów dystybucji enegii elekt. Rachunek zysków i stat Z Podsystem x Ogół wszystkich pozostałych kosztów i pzychodów Podsystem y Podsystem z Podatki, opłaty Tayfy Regulacje pawne OTOCZENIE PRZEDSIĘBIORSTWA Rys System ekonomiczno-finansowy, podsystemy oaz wybane elementy otoczenia pzedsiębiostwa dystybucyjnego. Źódło: opacowanie własne Na Rys. 3.2 osobno pzedstawiono blok kalkulacji pzychodów i kosztów obotu enegią elektyczną oaz blok kalkulacji pzychodów i kosztów dystybucji enegii elektycznej. Podział taki wpowadza nowy pojekt ustawy Pawo Enegetyczne [83] Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego W pacy [61], zapoponowano ogólny model okeślający ozkład kosztów enegii elektycznej od momentu wytwozenia, aż po dostawę po stonie odbiocy. Model powstawania kosztów waz z odpowiednim opogamowaniem może stać się nazędziem pzydatnym dla gospodaki elektoenegetycznej w óżnych miejscach systemu elektoenegetycznego. Wymieniony model systemu elektoenegetycznego składa się z szeegu elementów epezentowanych pzez oddzielne bloki. Poszczególne elementy powinny być modelowane i analizowane osobno. Pzez poszczególne bloki pzepływa enegia

11 11 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej elektyczna, któa zostaje odpowiednio pomniejszana o staty sieciowe, geneowane w danym elemencie systemu elektoenegetycznego. Jednym z opisanych elementów gospodaki ynkowej w systemie elektoenegetycznym jest spółka dystybucyjna, pzedstawiona w postaci zamkniętego elementu na Rys A we K we A wy < A we K wy > K we PRZEDSIĘBIORSTWO DYSTRYBUCYJNE P, A, K 1,...,K n Rys Ogólne paamety modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego (A we(wy) enegia na wejściu (wyjściu) modelu,, K we(wy) koszt 1 MWh na wejściu (wyjściu) modelu, P staty mocy, A staty enegii, K 1,..., K n pozostałe koszty). Źódło: opacowanie własne Stumieniowi enegii elektycznej (A we, A wy, A), pzepływającej pzez fagment systemu elektoenegetycznego towazyszy ównoległy stumień finansowy, epezentowany popzez koszty występujące w układzie (K we, K wy, K 1,..., K n ). W ujęciu fomalnym według J. Gutenbauma [21] system (a aczej jego ogólny model) jest taktowany jako: pewne pzekształcenie (opeato) S, któe pzekształca wielkość wejściową m, w wielkość wyjściową y ( 3.1 ): y= S m) ; S : m y ( ( 3.1 ) Na podstawie powyższej definicji model pzedsiębiostwa dystybucyjnego możemy ogólnie zapisać ównaniem ( 3.2 ) ( T, E) R( Z Z R = Z ) PD, : ( 3.2 ) w któym: PD model systemu pzedsiębiostwa dystybucyjnego, T zbió wejściowych paametów technicznych, E zbió wejściowych paametów ekonomiczno-finansowych, pzedział czasu (kok symulacji), R analizowany hoyzont czasu, Z zbió wyników finansowych pzedsiębiostwa dystybucyjnego w każdym z pzedziałów czasu, Z zbió wyników finansowych obliczanych w tybie naastającym. R 3.5. Ekonomiczno-finansowy system pzedsiębiostwa dystybucyjnego W systemie ekonomiczno-finansowym pzedsiębiostwa jest bezpośednio obliczany wynik finansowy w poszczególnych intewałach czasu: S E R Z, Z ef ef ( R = Z ) : ( 3.3 ) gdzie: S ef system ekonomiczno-finansowy pzedsiębiostwa dystybucyjnego, E zbió wejściowych paametów ekonomiczno-finansowych niezbędnych do ef obliczenia wyniku finansowego pzedsiębiostwa w każdym z okesów. Aby zapewnić uniwesalność budowanego modelu skozystano z algoytmu obliczania wyniku finansowego, któy jest zawaty w Spawozdaniu o pzychodach, kosztach i wyniku finansowym oaz o nakładach na śodki twałe F-01/I-01 spoządzanym dla potzeb

12 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej 12 Głównego Uzędu Statystycznego. Spawozdanie to jest opate na standadowym achunku kosztów zgodnym z obowiązującym pawem achunkowym [84]. Docelowo dane dla potzeb symulatoa wpowadzane będą bezpośednio z infomatycznego systemu zaządzania, w któym powadzona jest księgowość pzedsiębiostwa Modele podsystemów pzedsiębiostwa dystybucyjnego W kolejnych etapach pac nad systemem modelowano podsystemy chaakteystyczne dla pzedsiębiostw dystybucyjnych. Modelowanie popzedzono analizą wybanych obszaów funkcjonowania pzedsiębiostwa dystybucyjnego. Podsystem zapotzebowania na enegię elektyczną można pzedstawić za pomocą elacji ( 3.4 ): S ze :( Tze, E ze) R( Aze) ( 3.4 ) gdzie: S ze podsystem zapotzebowania na enegię elektyczną, T zbió wejściowych paametów technicznych chaakteyzujących ze zapotzebowanie na enegię elektyczną, E zbió wejściowych paametów ekonomiczno-finansowych chaakteyzujących ze zapotzebowanie na enegię elektyczną, A ilość enegii elektycznej w każdym z okesów [MWh]. ze Podsystem stat sieciowych okeślony jest ogólną zależnością: S ss :( Tss, Ess) R( S s ) ( 3.5 ) gdzie: S ss podsystem stat sieciowych, T zbió wejściowych paametów technicznych chaakteyzujących staty ss sieciowe, E zbió wejściowych paametów ekonomiczno-finansowych chaakteyzujących ss staty sieciowe, S ilość stat sieciowych w każdym z okesów [MWh]. s W modelu pzedsiębiostwa, na wyjściu podsystemu stat sieciowych otzymywana jest sumayczna wielkość stat występujących w pocesie dystybucji enegii pzez pzedsiębiostwo dystybucyjne do odbioców finalnych. Podsystem kosztów zakupu enegii elektycznej można zapisać zależnością: ( T, E ) R( K ) Skze : kze kze ze ( 3.6 ) gdzie: S kze podsystem kosztów zakupu enegii elektycznej, T zbió wejściowych paametów technicznych chaakteyzujących zakup enegii kze elektycznej, E zbió wejściowych paametów ekonomiczno-finansowych chaakteyzujących kze zakup enegii elektycznej, K koszty zakupu enegii elektycznej w każdym z okesów [zł]. ze Sumayczny koszt zakupu enegii elektycznej w danym pzedziale czasu jest obliczany na podstawie stuktuy zakupu (kosztów zakupu z poszczególnych źódeł): kosztu zakupu enegii od PSE S.A. (MIE, zakup obowiązkowy), kosztu zakupu enegii w amach kontaktów dwustonnych, kosztu zakupu enegii wytwazanej w skojazeniu z wytwazaniem ciepła (zakup obowiązkowy wg ozpoządzenia [80]), kosztu zakupu enegii ze źódeł odnawialnych (zakup obowiązkowy wg ozpoządzenia [81]),

13 13 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej kosztu zakupu enegii w amach giełdy enegii elektycznej, kosztu zakupu enegii w amach ynku bilansującego, kosztu zakupu z innych (pozostałych) źódeł zakupu. Na. Rys. 3.4 pzedstawiono elacje występujące odpowiednio w systemie ekonomicznofinansowym oaz tzech podsystemach. Poszczególne elacje zostały szczegółowo zapezentowane w ozpawie. Podsystem zapotzebowania enegetycznego S S S Podsystem kosztów zakupu enegii elektycznej kze ze ss : : : ( T, E ) R( A ) ze Podsystem stat sieciowych ( T, E ) R( S ) ss ( T, E ) R( K ) kze ze ss kze ze s ze System ekonomiczno-finansowy S ef = (S kze, S ss, S ze, S x, S y, S z,...) S : E R, ef ef MODEL SYSTEMU PRZEDSIĘBIORSTWA DYSTRYBUCYJNEGO ( Z Z R = Z ) Inne podsystemy S x, S y, S z,... Rys Zależności występujące w modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego. Źódło: opacowanie własne Poponowane ozwiązanie chaakteyzuje się otwatością, któa pozwala na elastyczne dodawanie kolejnych podsystemów (S x, S y, S z,...), epezentujących odpowiednie obszay działalności pzedsiębiostwa dystybucyjnego. 4. Implementacja modelu pogam obliczeniowy KOEN Wykozystanie omawianego modelu wymaga odpowiedniej implementacji pogamowej. Pozwala ona na wykonanie badań symulacyjnych oaz pzyszłe paktyczne zastosowanie zapezentowanego ozwiązania w waunkach zeczywistego funkcjonowania spółki dystybucyjnej. Pzedstawiony w ozpawie model pzedsiębiostwa dystybucyjnego został wykozystany do stwozenia autoskiego pogamu komputeowego KOEN (Koszty Enegii). Schemat ideowy budowy pogamu pzedstawiono na Rys Blok kalkulacji pzychodów i blok kalkulacji kosztów są dostosowane do wykonywanych analiz. Składają one się z podmodułów opisujących szczegółowo wybane obszay funkcjonowania pzedsiębiostwa dystybucyjnego 4. Oba bloki są spzężone z blokiem zapotzebowania na enegię, któego zadaniem jest wyznaczanie zapotzebowania na enegię elektyczną występującego w danym okesie. Wszystkie tzy bloki: blok zapotzebowania na enegię, blok kalkulacji pzychodów i blok kalkulacji kosztów, zasilane są w dane za pomocą bloku 4 Liczba i stuktua podmodułów może być w miaę potzeb odpowiednio zmieniana.

14 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej 14 symulacji danych wejściowych. Dane pzetwozone pzez blok kalkulacji pzychodów i blok kalkulacji kosztów pzekazywane są do bloku kalkulacji wyniku finansowego. Dodatkowe elementy pogamu KOEN to: blok pezentacji danych, pozwalający w obazowy sposób ukazać pzetwazane dane w postaci óżnego odzaju zestawień i wykesów oaz blok pognozowania wyniku finansowego, analizujący uzyskane wyniki oaz mający bezpośedni wpływ na symulato danych wejściowych. BLOK ZAPOTRZEBO- WANIA NA ENERGIĘ BLOK PREZENTACJI DANYCH BLOK SYMULACJI DANYCH WEJŚCIOWYCH BLOK KALKULACJI PRZYCHODÓW BLOK KALKULACJI WYNIKU FINANSOWEGO BLOK PROGNOZOWANIA WYNIKU FINANSOWEGO BLOK KALKULACJI KOSZTÓW Rys Budowa pogamu KOEN. Źódło: opacowanie własne Zasadniczym elementem pogamu jest moduł symulacji danych wejściowych. Pozwala on na geneowanie danych wejściowych według ustalonych wcześniej poziomów. Ustalanie odpowiednich poziomów kosztów, adekwatnych do watości zeczywistych, jest osobnym, dosyć złożonym, poblemem. Podając do pogamu seie danych wejściowych można w szybki sposób otzymać szeeg potencjalnych wyników wyjściowych, któe będą odzwieciedleniem sytuacji pzedsiębiostwa w óżnych, hipotetycznych sytuacjach. Pogam komputeowy zbudowany na podstawie modelu został wyposażony w możliwość działania z óżnymi intewałami czasu (dzień, tydzień, miesiąc) pomimo pzyjęcia tygodnia jako podstawowego koku symulacji. Pozwala to na ozszezenie spektum badań oaz elastyczny impot danych wejściowych. 5. Symulacja funkcjonowania pzedsiębiostwa dystybucyjnego w waunkach otwatego ynku enegii elektycznej Zaządzanie pzedsiębiostwem dystybucyjnym wymaga podejmowania acjonalnych decyzji dotyczących pzyszłości. W tym pocesie można wykozystać dane z pzeszłości, z pomocą óżnego odzaju technik i metod szeoko pzedstawianych w liteatuze: [1, 10, 12, 18]. Jest to jednak zadanie złożone, utudnione pzez bak pełnej identyfikacji paametów wpływających na funkcjonowanie pzedsiębiostwa, spowodowanej następującymi pzyczynami: stuktua pzedsiębiostwa z pzeszłości nie odpowiada stuktuze docelowej (niezakończony poces tansfomacji), głębokie zmiany w gospodace kajowej powodują zmiany technologii oaz zmiany pzebiegu zapotzebowania na enegię elektyczną,

15 15 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej system elektoenegetyczny ulega w wielu obszaach zmianom w swojej stuktuze (np. zmiany własnościowe). W ozpawie doktoskiej podjęto póbę symulacji oaz pognozowania wyniku finansowego pzedsiębiostwa dystybucyjnego w wybanych waunkach ekonomicznoeksploatacyjnych Zakes badań wykonanych z wykozystaniem modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego Badania pzypowadzone z wykozystaniem modelu pzedsiębiostwa dystybucyjnego objęły: analizę ważliwości wyniku finansowego pzedsiębiostwa dystybucyjnego, symulację wpływu zmiany pojedynczego paametu na wynik finansowy: o zmianę zapotzebowania na enegię elektyczną, o zmianę ilości enegii elektycznej kupowanej w amach ynku bilansującego, o zmianę ilości stat sieciowych, o zmianę ilości enegii elektycznej kupowanej obowiązkowo ze źódeł odnawialnych (enegia zielona ), o zmianę ceny enegii elektycznej wytwazanej w skojazeniu, o zmianę ceny enegii elektycznej w spzedaży detalicznej (kontola tayf za enegię elektyczną). symulację wpływu ównoczesnej zmiany kilku paametów na wynik finansowy (analiza wielowymiaowa): o zmianę obciążenia elektoenegetycznego oaz ilości stat sieciowych, o zmianę obciążenia, likwidację zakupu w amach KDT, zmianę ceny enegii kupowanej w amach kontaktów bilatealnych, symulację zdazeń występujących sekwencyjnie. Badania wykonano w opaciu o dane udostępnione pzez zeczywiste pzedsiębiostwo dystybucyjne obejmujące okes od 1 stycznia do 31 gudnia Ze względu na objętość w autoefeacie pzedstawiono jedynie wybane wyniki badań symulacyjnych Analiza ważliwości Analizę ważliwości podzielono na dwie części. W piewszej części analizowano zmianę: zapotzebowania na enegię elektyczną, ilości stat sieciowych, watości enegii elektycznej pzy zakupie z poszczególnych źódeł (ceny zakupu enegii). Wyniki analizy zestawiono w Tab Analiza ważliwości pozwoliła na wyóżnienie paametów powodujących znikome wahania wyniku finansowego pzedsiębiostwa dystybucyjnego (jako ganicę pzyjęto odchylenie wyniku finansowego o 1% od watości początkowej. Paamety te to: cena enegii zakup od wytwóców enegii odnawialnej, cena enegii zakup na giełdzie enegii elektycznej, cena enegii zakup z innych źódeł. W wyniku analizy ważliwości można wyóżnić także gupę paametów, któych zmiana istotnie wpływa na watości wyniku finansowego (odchylenie wyniku finansowego od watości początkowej powyżej 10%). Paamety te to: zapotzebowanie na enegię elektyczną, staty sieciowe, cena enegii zakup z PSE S.A., cena enegii zakup z elektociepłowni (skojazenie), cena enegii zakup w amach kontaktów, cena enegii ynek bilansujący.

16 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej 16 Tab Analiza ważliwości wyniku finansowego pzepowadzona dla danych udostępnionych pzez zeczywiste pzedsiębiostwo dystybucyjne dla 2002 oku część piewsza Paamet Jedn. Śednia watość w 2002 oku Wynik finansowy po zmianie paametu o +1% Zmiana wyniku finansowego w stosunku do 2002 oku Zapotzebowanie na enegię elektyczną MWh , zł 41,28% Staty sieciowe MWh , zł 7,89% Cena enegii zakup z PSE S.A. zł/mwh 119, zł 22,83% Cena enegii zakup z elektociepłowni (skojazenie) zł/mwh 122, zł 1,84% Cena enegii zakup od wytwóców enegii odnawialnej zł/mwh 240, zł 0,35% Cena enegii zakup w amach kontaktów zł/mwh 119, zł 16,04% Cena enegii zakup na giełdzie enegii elektycznej zł/mwh 168, zł 0,29% Cena enegii ynek bilansujący zł/mwh 112, zł 2,13% Cena enegii zakup z innych źódeł zł/mwh 144, zł 0,97% W kolejnym etapie pzeanalizowano wpływ zmiany ilości enegii kupowanej z poszczególnych źódeł. W tym wypadku zmianie ilości enegii z danego źódła o 1% towazyszyła identyczna zmiana ilości enegii kupowanej w amach kontaktów bilatealnych 5. W gupie paametów analizowanych podczas dugiego etapu największy wpływ na wynik finansowy pzedsiębiostwa mają odpowiednio: udział zakupu enegii od PSE S.A., udział zakupu enegii z innych źódeł, udział zakupu enegii ze źódeł odnawialnych. Mniejszy wpływ na wynik ma zmiana pozostałych paametów wejściowych modelu pzedsiębiostwa. Tab Analiza ważliwości wyniku finansowego pzepowadzona dla danych udostępnionych pzez zeczywiste pzedsiębiostwo dystybucyjne dla 2002 oku część duga Zmiana Wynik finansowy wyniku Śednia watość po zmianie Paamet finansowego w 2002 oku paametu o +1% w stosunku do 2002 oku Udział zakupu enegii od PSE S.A. 52,62% ,53% Udział zakupu enegii wytwazanej w skojazeniu 4,77% ,07% Udział zakupu enegii ze źódeł odnawialnych 0,42% ,18% Udział zakupu na giełdzie enegii 1,42% ,09% Udział zakupu enegii na ynku bilansującym 11,11% ,11% Udział zakupu enegii z innych źódeł 1,35% ,19% 5.3. Zmiana zapotzebowania na enegię elektyczną W ostatnich latach obsewowano w Polsce stabilizację, a nawet spadek, zapotzebowania na enegię elektyczną w pzeciwieństwie do innych kajów Unii Euopejskiej. W tabeli Tab. 5.3 podano wzost zużycia enegii elektycznej pe capita 5 Pzedstawiony tyb postępowania powodował, że suma udziałów zakupu enegii z poszczególnych źódeł zawsze wynosiła 100%.

17 17 Model pzedsiębiostwa dystybucyjnego działającego na otwatym ynku enegii elektycznej w Polsce oaz wybanych kajach Unii Euopejskiej w latach Wykes opacowany na podstawie powyższej tabeli pzedstawiono na Rys PL P E F D GR CZ bd H SK bd Tab Roczne zużycie enegii elektycznej pe capita [kwh/c] w wybanych kajach UE (dla oznaczenia kajów użyto skótów używanych w uchu dogowym). Źódło: [16, 17, 29] Rys Wykes ocznego zużycia enegii elektycznej pe capita w wybanych kajach Unii Euopejskiej (dla oznaczenia kajów użyto skótów używanych w uchu dogowym). Źódło: [16, 17, 29] Według pzewidywań zapotzebowanie na enegię elektyczną w skali globu wzośnie z TWh w do TWh w i TWh w oku W związku z pzystąpieniem do Unii Euopejskiej i założeniem dalszego, gospodaczego ozwoju należy oczekiwać znacznego wzostu zapotzebowania na enegię w Polsce. Stwiedzenie takie dotyczy zwłaszcza zapotzebowania na enegię elektyczną. M. Jaczewski, J. Maecki w [29] pzewidują, że najpóźniej do zużycie enegii elektycznej na mieszkańca w Polsce osiągnie pawdopodobnie poziom ok. 6 MWh/c, co oznacza wzost podukcji do ok. 240 TWh ocznie. Podobne założenia pzyjęto w Polityce enegetycznej Polski do 2025 oku [78]. Konieczna jest zatem analiza wpływu zmiany zapotzebowania na enegię elektyczną w aspekcie funkcjonowania pzedsiębiostwa dystybucyjnego. Rys Wynik finansowy pzy zmianie zapotzebowania na enegię elektyczną w okeślonym zakesie (zmiana paametu 0 6 epezentuje odpowiednio zmianę zapotzebowania o ±3%) Model pzedsiębiostwa pozwala na szybką symulację wpływu zmiany paametu wejściowego w okeślonym zakesie Na Rys. 5.2 pokazano zestawienie pzebiegów wyniku finansowego pzy zmianie zapotzebowania na enegię elektyczną w zakesie ±3%. Na wykesie można wyóżnić pewne specyficzne obszay wyników. Koloem czewonym zaznaczono obsza, w któym wyniki finansowe pzedsiębiostwa spadają poniżej okeślonej,