Hierarchical model of the optimization of ecological parameters of the sector of housing and communal services

The hierarchical model of optimization of the ecological parameters of housing and communal services of Ukraine is proposed. The application of mechanisms of hierarchical management and the consideration of the process of modernization and development of housing and communal services as a sequence o...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автор:	Denysov V.A.
Формат:	Стаття
Мова:	Українська
Опубліковано:	General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2011
Теми:	model optimization of ecological parameters power efficiency equilibrium investments housing and communal services scenario of development.
Онлайн доступ:	https://systemre.org/index.php/journal/article/view/437
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	System Research in Energy
Завантажити файл:

Репозитарії

System Research in Energy

_version_	1871103791437185024
author	Denysov V.A.
author_facet	Denysov V.A.
author_institution_txt_mv	[ { "author": "Denysov V.A.", "institution": null } ]
author_sort	Denysov V.A.
baseUrl_str	https://systemre.org/index.php/journal/oai
collection	OJS
datestamp_date	2026-07-18T12:57:39Z
description	The hierarchical model of optimization of the ecological parameters of housing and communal services of Ukraine is proposed. The application of mechanisms of hierarchical management and the consideration of the process of modernization and development of housing and communal services as a sequence of the states of optimum equilibrium for each level of hierarchy at each of the discrete time moments under the action of investments as the controlling actions allow the calculation of the optimum ecological, economic, and power parameters of technologies of production, supply, and consumption of housing and communal services now and in prospect. Some high-complexity tasks are solved. As a result, the optimum ecological and economic parameters and the scenarios of development of housing and communal services are determined with regard for the given limits on the volumes of financing of the exploitation and development, as well as the payments for the ecological loading on the environment.
first_indexed	2026-03-24T02:01:46Z
format	Article
fulltext	35ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2011, вип. 4 (27) Прискорені темпи концентрації виробництва, організація великих промислових об’єднань, глобалізація економіки приводять до посилен� ня дії техногенних процесів на навколишнє середовище, створюючи реальну небезпеку ви� снаження як невідновлюваних, так і відновлю� ваних ресурсів. Раціональне використання природних ресурсів, впровадження нових ресурсозберігаючих технологій вимагають переходу на нові еколого�економічні відноси� ни, в основі яких лежать зв’язаність, відповід� ність, збалансованість природних і виробничих потенціалів, еколого�економічний баланс. Для вирішення цих завдань використовуються: поняття еколого�економічної системи (ЕЕС), для якої сформульовані загальна структура, завдання і принципи управління; метод ієрархічного управління, що враховує вимоги стійкого розвитку ЕЕС. Стійкий розвиток визначено як процес, що відповідає потребам сьогодення, але не позбав� ляє майбутні покоління можливості задоволь� няти свої потреби. В основі стратегії стійкого розвитку лежить ідея рівноваги між навколиш� нім середовищем, економікою і населенням Землі [1–3]. При моделюванні управління стій� ким розвитком ЕЕС представлена як ієрархіч� на керована динамічна система (ІКДС) [4]. У ролі ІКДС розглядається як вся ЕЕС, так і окремі її складові. Впливаючи на ЕЕС, кожне підприємство має власні цілі, які в загальному випадку не від� повідають вимогам стійкого розвитку. Відпо� відні реакції ЕЕС, зважаючи на природу остан� ньої, носять спонтанний характер, що запізнюєть� ся, тому необхідно використовувати різні механізми управління для забезпечення стій� кого розвитку системи. Забезпечення стійкого розвитку ЕЕС вимагає застосування механіз� мів ієрархічного управління, що містять адміні� стративні, економічні і психологічні складові у вигляді примушення, спонуки і переконання. Метод примушення надає можливість під� тримувати систему в стійкому стані незалежно від стратегій управління, вживаних на об’єктах нижчих рівнів ієрархії. Економічно такий під� хід до управління, як правило, виявляється невигідним порівняно з методом спонуки, який надає велику свободу дій при ухваленні управ� лінських рішень на всіх рівнях ієрархії. З іншого боку, якщо на верхньому рівні управлін� ня недостатньо економічних важелів дії на об’єкти нижчих рівнів, то метод спонуки може не працювати. Найбільш ефективним методом управління стійким розвитком системи є метод переконан� ня, що має на увазі добровільну кооперацію об’єктів всіх рівнів управління для досягнення мети, що об’єктивно відповідає їх загальним інтересам. В цьому випадку стійкий розвиток ЕЕС досягається економічно найвигіднішим для всіх об’єктів управління способом. Вибір методу управління в конкретній ЕЕС залежить від можливостей дії, вибраних цілей і об’єктивних умов. Як відомо, апарат моделювання, що викори� стовується сьогодні, не вирішує головну проб� лему збільшення невисокої здатності моделей складних систем до передбачення. Шлях побу� дови складніших моделей, що точніше відобра� жають поведінку об’єкта, і розвитку нових могутніх математичних методів, адекватних складності нових моделей у зв’язку з принци� повою обмеженістю представлення складних систем як пасивних об’єктів, зв’язок вихідних і вхідних змінних для яких описується за допо� УДК 332.873: 658.18 В.А. ДЕНИСОВ Інститут загальної енергетики НАН України, м. Київ ІЄРАРХІЧНА МОДЕЛЬ ОПТИМІЗАЦІЇ ЕКОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ЖИТЛОВО$КОМУНАЛЬНОГО ГОСПОДАРСТВА Запропоновано ієрархічну модель оптимізації екологічних параметрів житлово"кому" нального господарства України. Розраховано оптимальні екологічні та економіко"енер" гетичні параметри техспособів виробництва, постачання та споживання житлово"кому" нальних послуг на даний час та перспективу. К л ю ч о в і с л о в а: модель, оптимізація екологічних параметрів, енергоефектив+ ність, рівновага, інвестиції, ЖКГ, сценарій розвитку. © В.А. ДЕНИСОВ, 2011 могою перехідних функцій нехай навіть і вель� ми складного вигляду, а також таких, що врахо� вують динаміку і тимчасові запізнювання і прос� торовий розподіл процесів в системі, є мало� перспективним. Складні системи, як правило, не мають єди� ного критерію функціонування. Такого роду системи функціонують в умовах багатокрите� ріальності, причому ці критерії можуть бути не тільки екстремальними, а й мати характер обмежень. Це спонукає формулювати відразу декілька критеріїв і варіювати їх вибір залежно від ситуації, що склалася, і внутрішніх потреб самої системи [6]. Процес цілеспрямованої зміни параметрів і структури системи включає визначення критеріїв її функціонування і вико� нання цих критеріїв. Викладені вище міркування застосовано під час побудови ієрархічної моделі оптимізації екологічних параметрів у процесі модернізації та розвитку житлово�комунального господар� ства. Розрахунки виконано за умови дотриман� ня рівноваги обсягів потреб і споживання жит� лово�комунальних послуг (ЖК послуг), а також заданих обмежень на екологічні та еко� номіко�енергетичні параметри, що характери� зують технології, технологічні способи (тех� способи) та житлово�комунальне господарство (ЖКГ) в цілому, причому процес модернізації та розвитку ЖКГ розглядається як послідов� ність станів оптимальної рівноваги для кожно� го рівня ієрархії в кожний з дискретних момен� тів часу під дією фінансових надходжень як управлінь. Розраховано оптимальні екологічні та економіко�енергетичні параметри техспосо� бів виробництва, постачання та споживання житлово�комунальних послуг на даний час та перспективу. При виконанні розрахунків враховано такі властивості моделі: 1. Використовується ієрархія відображень множин параметрів, тобто об’єкти та технології кожного рівня r характеризуються своєю мно� жиною екологічних та економіко�енергетичних параметрів, на основі яких розраховуються параметри для наступних або попередніх рів� ней ієрархії. 2. Для кожного рівня ієрархії та кожного відліку часу τ розраховуються параметри стану оптимальної рівноваги Ωτrk, з урахуванням часових та ієрархічних взаємозв’язків. 3. У кожному стані оптимальної рівноваги ви� конуються баланси або мінімізуються небалан� си обсягів потреб споживання для кожної з k ЖК послуг рівня ієрархії r на момент часу τ: 4. Виконуються баланси фінансових надход� жень та платежів 5. Виконуються баланси встановленої максимально допустимої та макси� мальної пікової потужностей згідно з заданими графіками споживання ЖК послуг для характерних періодів. 6. Враховується імовірність обсягів впро� вадження та використання нових невідомих технологій. 7. Мінімізуються витрати паливно�енерге� тичних ресурсів (ПЕР) Вτrk. 8. Вироблення, відпуск, транспортування та поставка, а також споживання кожної k�ї ЖК послуги здійснюється системоутворюючим техспособом (СУТС), що є комбінацією еле� ментарних техспособів (ЕТС). 9. Розрахунок параметрів стану оптимальної рівноваги Ω(τ+1)rk для наступного відліку часу τ + 1 виконується як оптимальний перехід із стану Ωτrk під дією фінансових надходжень як управлінь: Серед усіх екологічних та економіко�енерге� тичних параметрів, що характеризують техспо� соби виробництва, постачання та споживання житлово�комунальних послуг, вибрано певний набір, названий цільовим вектором, для якого введена міра μ*, яка використовується як скла� дова для формування цільової функції (крите� рію мінімізації) μ. Мінімізація здійснюється при заданих обме� женнях на обсяги фінансування експлуатації та розвитку ЖКГ, а також платежів за екологіч� не навантаження ЖКГ на навколишнє сере� довище. Формули попередніх розрахунків для кож% ної k%ї ЖК послуги Обсяг відпущеної ЖКП: де – обсяг k�ї ЖК послуги, виробленої завироб mkx τ надходжень rkI τ _V викор rkPτ впров rkP τ _макс пік rkW τ _макс доп rkW τ ,вст rkW τ :платежів rkIτ надходжень rkI τ споживання rkVτ потреби rkV 36 ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2011, вип. 4 (27) В.А. ДЕНИСОВ τ τ− → 0.потреби споживання rk rkV V τ τ≥ .надходжень платежів rk rkI I τ τ τ +Ω ⇒Ω( 1) .надходжень rk rk rkI α= ⋅ −∑ _(1 ), M відпущ вироб вл пот k mk mk m V x (1) допомогою m�го ЕТС; коефіцієнт влас� них потреб. Оптимізація розподілення потоків транс� портування ЖК послуги: де обсяг відпу� щеної k�ї ЖК послуги, переданої за допомо� гою l�го ЕТС; – протяжність l�го ЕТС; – коефіцієнт втрат k�ї ЖК послуги на одиницю протяжності l�го ЕТС. Обсяг споживання k�ї ЖК послуги: з іншого боку, обсяг поставленої ЖК послуги розподіляється між елементарними техспосо� бами споживання: де k – номер ЖК послуги; j – номер ЕТС спо� живання ЖК послуги; – обсяг споживан� ня k�ї ЖКП за допомогою j�го ЕТС. Обсяг потреб k�ї ЖК послуги: де q – мінімальна питома норма споживання k�ї ЖК послуги; T – кількість днів споживання k�ї ЖК послуги; n – кількість споживачів або обсяг обслуговування. Обсяг витрат ПЕР k�ї ЖК послуги: де x – обсяг застосування ЕТС вироблення k�ї ЖК послуги; b – питомі витрати ПЕР на оди� ницю x. Вартість модернізації: де d – питома вартість модернізації. Під час розрахунків кожний з існуючих, модернізованих та нових ЕТС розглядається в моделі як окремий, із своїми територіально� адміністративними, техніко�економічними та екологічними параметрами. Водночас, при використанні існуючого ЕТС вважається, що вартість модернізації дорівнює 0. При визначенні оптимального складу та допустимих потужностей ЕТС вироблення, транспортування та відпуску ЖК послуг, з урахуванням графіків споживання ЖК послуг для характерних періодів, потрібно забезпечи� ти можливість споживання необхідних обсягів ЖК послуг у кожний момент часу. Оптимізаційні розрахунки виконували від� повідно до критерію мінімізації витрат ПЕР та мінімізації викидів парникових газів та шкід� ливих речовин у навколишнє середовище при досягненні балансу між потребою в енергії з боку кінцевих споживачів ЖК послуг та потужностей, які забезпечують її виробництво, з урахуванням втрат під час транспортування. Виконані розрахунки Знаючи мінімальну нормативну питому потребу k�ї ЖК послуги на одного споживача або на одиницю площі споживання, розрахова� но необхідний обсяг k�ї ЖК послуги за формулою (5). Приклад розрахунку обсягів необхідного теплопостачання наведено нижче. Вихідними даними для цього розрахунку є: стан та обсяг житлового фонду для кожної з адміністративно�територіальних одиниць; сценарій розвитку площі, що підлягає опа� ленню; сценарій зміни мінімальної питомої норми теплопостачання за рахунок впровадження енергозберігаючих технологій в житловий фонд: ліквідація перегрівання приміщень в осін� ньо�весняний період; ізоляція трубопроводів опалення та гарячо� го водопостачання, що проходять через неопа� лювальні приміщення; утеплення стін житлових будинків; заміна старих вікон сучасними склопаке� тами; утеплення під’їздів (ремонт, скління та ущільнення вікон і дверей у під’їздах, встано� влення вхідних дверей); облаштування шатрових покрівель з уте� пленням горищ; ремонт та ізолювання будинкових систем тепловодопостачання; герметизація міжпанельних швів житлових будинків; ремонт м’яких покрівель житлових бу� динків; потреби kV спож jkv втрат lkk протяж lks = −∑ _ _; L відпущ част транс част транс k lk lk l V x x α _вл пот mk 37ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2011, вип. 4 (27) Ієрархічна модель оптимізації екологічних параметрів житлово0комунального господарства = − ⋅ ⋅∑ _(1 ) , L поставлене втрат протяж част транс k lk lk lk l V k s x (2) = ,споживання поставлене k kV V (3) =∑ , J споживання спож k jk j V v (4) = = ⋅ ⋅ ⋅∑ 1 24 , J потреби споживання k jk jk j V q T n (5) = = ⋅ ⋅ ⋅∑ 1 24 , J потреби споживання k jk jk j V q T n = ⋅∑ , M вироб k mk mk m B b x = ⋅ + + ⋅ + ⋅ ∑ ∑ ∑ ∑ ( ), M модернізації вироб mk mk k m JL протяж спож lk lk jk jk l j I d x d s d v (6) проведення реконструкції житлових бу� динків. Розрахунок обсягів заміни ветхих труб теплових мереж. Вихідними даними для цього розрахунку є: загальна протяжність теплових мереж (ТМ); протяжність ветхих теплових мереж; нормативні втрати тепла в теплових мережах; середні втрати тепла в ТМ при ізоляції з мінеральної вати після двох років експлуатації; середні втрати в ТМ при ізоляції пінополіу� ретаном; вартість прокладання ТМ при ізоляції піно� поліуретаном, тис. грн/км; фінансові обмеження витрат на модерніза� цію ТМ. Окремі результати розрахунків наведено в таблиці. ВИСНОВКИ Розгляд економіко�енергетичного балансу ЖКГ як еколого�економічної системи, для якої сформульовані загальна структура, завдання і принципи управління, надав змогу створити нову ієрархічну модель оптимізації екологіч� них параметрів ЖКГ України. Врахування структурних особливостей підгалузей ЖКГ дозволило застосувати метод ієрархічного управління, що враховує вимоги стійкого розвитку еколого�економічної системи. При моделюванні управління стійким розвитком еколого�економічна система ЖКГ представле� на як ієрархічна керована динамічна система, для якої враховано властивості як всієї систе� ми, так і окремих її складових. Застосування механізмів ієрархічного упра� вління та розгляд процесу модернізації та розвитку ЖКГ як послідовності станів опти� мальної рівноваги для кожного рівня ієрархії в кожний з дискретних моментів часу під дією фінансових надходжень як управлінь надало змогу розраховувати оптимальні екологічні та економіко�енергетичні параметри техспособів виробництва, постачання та споживання житло� во�комунальних послуг на даний час та перспек� тиву. Зокрема, розраховано задачі достатньо великих розмірів, визначено оптимальні еколо� го�економічні параметри техспособів виробниц� тва, постачання та споживання ЖКП на даний час та перспективу з урахуванням заданих обме� жень на обсяги фінансування експлуатації та розвитку ЖКГ, а також платежів за екологічне навантаження ЖКГ на навколишнє середовище. 1. Рюмина Е.В. Анализ эколого�экономических взаимодействий. – М.: Наука, 2000. – 158 с. 2. Данилов�Данилян В.И., Лосев К.С. Экологичес� кий вызов и устойчивое развитие. – М.: Про� гресс�Традиции, 2000. – 415 с. 3. Новая парадигма развития России. Комплекс� ные исследования проблем устойчивого разви� тия / Под ред. В.А. Коптюга, В.М. Матросова, В.К. Левашова. – М.: Academia; Изд�во МГУК, 1999. – 459 с. 4. Угольницкий Г.А. Управление эколого�экономи� ческими системами. – М.: Вузовская книга, 1999. – 132 с. 5. Гринченко С.Н. Иерархическая оптимизация в природных и социальных системах: селекция вариантов приспособительного поведения и эво� люции систем “достаточно высокой сложности” на основе адаптивных алгоритмов случайного поиска. Электронный журнал “Исследовано в России” [Электронный ресурс]. – Режим досту� па: http://1421zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2000/ 108.pdf, Институт проблем информатики РАН. 6. Растригин Л.А. Адаптация сложных систем. Методы и приложения. – Рига: Зинатне, 1981. – 394 с. Надійшла до редколегії: 11.05.2011 38 ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2011, вип. 4 (27) В.А. ДЕНИСОВ Таблиця Рік Показник 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Витрати ПЕР, тис. т у. п. 20 451 19 134 18 014 16 949 15 978 15 093 14 285 13 546 12 871 12 253 11 686 Викиди CO2, тис. т 34 859 32 614 30 702 28 886 27 230 25 720 24 342 23 083 21 932 20 878 19 912 Викиди шкідливих речовин, тис. т 169,48 158,49 149,35 140,52 132,47 125,13 118,42 112,29 106,69 101,56 96,86
id	systemreorg-article-437
institution	System Research in Energy
keywords_txt_mv	keywords
language	Ukrainian
last_indexed	2026-07-19T01:13:49Z
publishDate	2011
publisher	General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
record_format	ojs
resource_txt_mv	systemreorg/5e/b756fc37221432312a502e54f3983c5e.pdf
spelling	systemreorg-article-4372026-07-18T12:57:39Z Hierarchical model of the optimization of ecological parameters of the sector of housing and communal services Ієрархічна модель оптимізації екологічних параметрів житлово-комунального господарства Denysov V.A. model, optimization of ecological parameters, power efficiency, equilibrium, investments, housing and communal services, scenario of development. модель, оптимізація екологічних параметрів, енергоефективність, рівновага, інвестиції, ЖКГ, сценарій розвитку. The hierarchical model of optimization of the ecological parameters of housing and communal services of Ukraine is proposed. The application of mechanisms of hierarchical management and the consideration of the process of modernization and development of housing and communal services as a sequence of the states of optimum equilibrium for each level of hierarchy at each of the discrete time moments under the action of investments as the controlling actions allow the calculation of the optimum ecological, economic, and power parameters of technologies of production, supply, and consumption of housing and communal services now and in prospect. Some high-complexity tasks are solved. As a result, the optimum ecological and economic parameters and the scenarios of development of housing and communal services are determined with regard for the given limits on the volumes of financing of the exploitation and development, as well as the payments for the ecological loading on the environment. Запропоновано ієрархічну модель оптимізації екологічних параметрів житлово-комунального господарства (ЖКГ) України. Розгляд економіко-енергетичного балансу ЖКГ як еколого-економічної системи, для якої сформульовані загальна структура, завдання і принципи управління, дозволив надати моделі нових якостей. Застосування механізмів ієрархічного управління та розгляд процесу модернізації та розвитку ЖКГ як послідовності станів оптимальної рівноваги для кожного рівня ієрархії в кожний з дискретних моментів часу під дією фінансових надходжень як управлінь надало можливість розраховувати оптимальні екологічні та економіко-енергетичні параметри техспособів виробництва, постачання та споживання житлово-комунальних послуг на даний час та перспективу. Розраховано задачі достатньо великих розмірів, визначено оптимальні еколого-економічні параметри та сценарії розвитку ЖКГ з урахуванням заданих обмежень на обсяги фінансування експлуатації та розвитку, а також платежів за екологічне навантаження на навколишнє середовище. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2011-11-09 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/437 System Research in Energy; No. 4 (27) (2011): The Problems of General Energy; 35-38 Системні дослідження в енергетиці; № 4 (27) (2011): Проблеми загальної енергетики; 35-38 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/437/375 Copyright (c) 2011 Denysov V.A. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0
spellingShingle	model optimization of ecological parameters power efficiency equilibrium investments housing and communal services scenario of development. Denysov V.A. Hierarchical model of the optimization of ecological parameters of the sector of housing and communal services
title	Hierarchical model of the optimization of ecological parameters of the sector of housing and communal services
title_alt	Ієрархічна модель оптимізації екологічних параметрів житлово-комунального господарства
title_full	Hierarchical model of the optimization of ecological parameters of the sector of housing and communal services
title_fullStr	Hierarchical model of the optimization of ecological parameters of the sector of housing and communal services
title_full_unstemmed	Hierarchical model of the optimization of ecological parameters of the sector of housing and communal services
title_short	Hierarchical model of the optimization of ecological parameters of the sector of housing and communal services
title_sort	hierarchical model of the optimization of ecological parameters of the sector of housing and communal services
topic	model optimization of ecological parameters power efficiency equilibrium investments housing and communal services scenario of development.
topic_facet	model optimization of ecological parameters power efficiency equilibrium investments housing and communal services scenario of development. модель оптимізація екологічних параметрів енергоефективність рівновага інвестиції ЖКГ сценарій розвитку.
url	https://systemre.org/index.php/journal/article/view/437
work_keys_str_mv	AT denysovva hierarchicalmodeloftheoptimizationofecologicalparametersofthesectorofhousingandcommunalservices AT denysovva íêrarhíčnamodelʹoptimízacííekologíčnihparametrívžitlovokomunalʹnogogospodarstva

Hierarchical model of the optimization of ecological parameters of the sector of housing and communal services

Репозитарії

Схожі ресурси