مقاله برآورد تابع تولید برق در نیروگاه رامین اهواز

بخشی از مقاله

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

برآورد تابع تولید برق در نیروگاه رامین اهواز

چکیده:

این مطالعه بر آن است که با تخمین تابع تولیـد نیروگـاه بـرق رامـین اهـواز یـک مـدل عملـی را در زمینـه تخمین توابع تولید خاصـه تولیـد بـرق در نیروگـاه هـاي حرارتـی کـه داراي ویژگیهـاي منحصـر بـه فـرد،بخصوص در زمینه محصول تولیدي ( برق) هستند ارائه دهد. عـلاوه بـر ایـن بـا ارائـه دو روش OLS (بـاگرایش انگل- گرنجر) و یوهانسن- جوسیلیوس در برآورد تابع تولید ضـمن مقایسـه ایـن دو روش نتـایج حاصله از آنها را مورد آزمون و بررسی قرار دهد. بـراي بـرآورد تـابع مـذکور از داده هـاي سـري زمـانی تولید، نیروي انسانی، سوخت و سرمایه استفاده گردیده اسـت و پـس از بـرآورد انـواع توابـع تولیـد چـون کاب- داگلاس، متعالی، ترانسلوگ و CES، مدل کاب- داگلاس بعنوان مدل مناسب انتخاب شد. نتایج حاصل از توابع تخمینی نشان می دهد که کشش نهاده هاي سرمایه، نیروي انسانی و سوخت در مـدل بلنـد مدت به روش انگل- گرنجر به ترتیب برابر 0.158، 0.647، و 0.339 و در مدل بدست آمده بـه روش یوهانسن- جوسیلیوس به ترتیب بـرابـر بـا 0.086، 0.737 و 0.332 مـی باشند.
به همین ترتیب کشش نهاده هاي مذکور در مدل کوتاه مدت برآوردي به روش انگل- گرنجر به ترتیـب
0.155، 0.735 و 0.288 و به روش یوهانسن جوسیلیوس 0.086، 0.767 و 0.320 می باشند.جمله تصـحیح در مـدل کوتـاه مـدت بـرآوردي بـه روش انگـل- گرنجـر -0.97 و بـه روش یوهانسـن-جوسیلیوس -0.86 است. در ضمن نتایج حاصل از برآورد توابع تولیدي به هر دو روش حاکی از فزاینده بودن بازده نسبت به مقیاس1 است.
واژه هاي کلیدي: تابع تولید برق، نیروگاه هاي حرارتی، نیروگاه برق رامـین اهـواز، همجمعـی2 ، انگـل-گرنجر3 و یوهانسن- جوسیلیوس.4

-1 مقدمه

انرژي علاوه براینکه یکی از نیازهاي حیاتی، بلکه از جمله نیازهاي اصلی اقتصاد و توسـعه اسـت چـرا کـه بعنوان یک عامل بسیار مهم در تولید بخصوص بعـد از انقـلاب صـنعتی تلقـی مـی گـردد. اهمیـت انـرژي همچنین بعد از بحران افزایش قیمت نفت در دهه 1970 میلادي فزونـی یــافت و تــوجه اقتصـاد دانـان ومطالعات اقتصادي را بیشتر بخود جلب نمود.
در ایران از سال 1904 میلادي (بیست و پنج سال پس از اختراع اولـین لامـپ بـرق توسـط ادیسـون) کـه اولین لامپ با نیروي برق در ایران روشن شد تاکنون انرژي برق توسعه و اهمیت روز افزونـی یافتـه اسـت بطوریکه زندگی بدون آتقریباًن غیر ممکن می نماید. هدف اساسی این تحقیق تخمین تابع تولید نیروگاه رامین اهواز است. در ایـن بـرآورد از دو روش انگـل- گرنجر و یوهانسن- جوسیلیوس و از دو نرم افزار Eviews و MICROFIT استفاده و نتایج حاصـل از دو روش مذکور مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته شده است. از نتایج حاصل از بـرآورد تـابع تولیـد مـی توان در عرصه هاي مختلف استفاده کرد از جمله می توان روابط بین عوامل مختلف تولید و مقدار تولیـد برق را بررسی نمود همچنین در قیمت گذاري بهینه برق از تابع تولید می توان براي برآورد سـمت عرصـه محصول برق سود جست از سوي دیگر به دستیابی به شکل مناسبی از سـاختار سـرمایه اي و انسـانی بنگـاه تولیدي و افزایش بهره وري و برآورد تابع هزینه کمک می نماید.

-2 مبانی نظري برآورد تابع تولید برق
نظریه تولید بیان کننده چگونگی ترکیب نهاده ها یا عوامل تولید براي رسیدن به مقادیر مختلف سـتانده یـا محصول به بهترین وجه ممکن است. اصلی ترین ابزار نظریه تولید، تابع تولید است کـه نشـان دهنـده نـرخ تبدیل نهاده ها یا عوامل به ستانده یا محصول است.
انگیزه معرفی اولین تابع تولید پارامتري نئوکلاسیک توسط کاب و داگـلاس1 در سـال 1928 همـان تـابع تولید معروف کاب- داگلاس بود که توزیع درآمد مشاهده شـده بـین دو گـروه کـارگر و سـرمایه دار را توضیح می داد. از آن زمان تاکنون مطالعات بیشماري در این زمینه انجام شده که منجـر بـه ایجـاد اشـکال گوناگون توابع تولید گردیده است کـه برخـی از آنهـا عبارتنـد از: تـابع تولیـد بـا کشـش جانشـینی ثابـت (CES)، تابع تولید متعالی (Transcendental)، تابع تولیـد دبـرتین (Debertin)، تـابع تولیـد زلنـر- ریـــواکر (Zellner- Revaker)، تـــابع تولیـــد ترانســـلوگ (Translog)، تـــابع تولیـــد لئونتیـــف (Leontief) و. . .
-1-2 مروري بر پیشینه تابع تولید برق
مدل هاي اقتصاد سنجی فرایند تولید برقعموماً سه نهاده اولیه را مورد تشـخیص قـرار داده انـد: سـوخت،سرمایه و نیروي کار1 از اولین مطالعات کلاسیک اقتصاد سنجی در رابطه با برق که طـی آن تـابع تولیـد و هزینه مورد برآورد واقع گردیده است مطالعه مارس نرلاو2 می باشد. که بر مبناي تابع کاب-داگلاس مـی باشد وي پس از فرموله کردن مدل جهت مطابقت با داده هاي در دسترس به برآورد تـابع هزینـه و کسـب اطلاع راجع به بازدهی نسبت به مقیاس پرداخته است. وي ویژگیهاي خاص صنعت برق را بصورت مـوارد
زیر در نظر گرفته است:
-1 نیروي برق براساس مقدار تقاضا تولید می شود و نمی تواند ذخیره گردد. بنابراین تولید خـارج از کنترل بنگاه می باشد.
-2 نرخ هاي تعرفه برق از پیش تعیین شده اند.
-3 دستمزد و حقوق نیز همچون نرخ هاي تعرفه از پیش تعیین شده اند.
-4 بازارهاي سرمایه به میزان زیادي رقابتی اند.
-5 تعیین نرخ سوخت ها نیز طبق برنامه بلند مدت صورت می گیرد بنابراین نیروگاه ها از این نظر نیز قیمت پذیرند.
نرلاو براي برآورد تابع هزینه از تولید استفاده کرد و تابع تولید تخمینی خود را بصـورت زیـر تخمـین زد.

که در تبدیل به شکل خطی بصورت زیر در می آید.

وي از الگوي فوق در سال 1955 براي برآورد تابع تولید و به منظور دستیابی به تابع هزینه و بازده نسـبت به مقیاس در عرضه برق در رابطه با 145 بنگاه بخش عمومی و براساس داده هاي مقطعی استفاده کرد. مطالعه بویز1 در برگیرنده تخمین هـاي صـریح از اثـرات مقیـاس و جانشـینی اسـت و تـلاش شـده تـا تـابع تقاضاي نهاده براي یک تابع تولیدCRES2 (نسبت ثابت کشش جانشینی) برآورد گردد. تابع تولید مـورد
نظر عبارتست از

نمونه مورد استفاده در این مطالعه شامل مشاهدات سالانه روي 60 کارخانـه خصوصـی احـداث شـده بـین سالهاي 1957 تا 1964 بوده است.کومیا3 واحدهاي تولید برق را در مرحله قبل از احداث مورد مطالعه قـرار داده اسـت. مطالعـه مـذکور بـا استفاده از داده هاي 235 نیروگاه جدیدالاحداث بین 1937 تا 1956 صورت گرفته است. نمونه نیروگاه ها مطابق دو عنصر تفکیک گردیده :

-1 نسل تکنولوژي بکار رفته با تغییرات تکنیکـی بـین نسـلهاي مختلـف ماشـین آلات در یـک دوره زمـانـی مشـخص حــاوي چهـار زیـر گـروه 1938-1945)، 1946-1950، 1951-1953و-1956(1954

-2 نوع سوخت (زغال سنگ و غیر زغال سنگ) (چهار گروه) کومیا با تخمین توابع تولیدي مقطعی براي اولین سال کامل فعالیـت بـراي هـر یـک از هشـت گـروه فـوق توانست اثرات صرفه اقتصادي مقیاس، جانشینی بین نهاده ها و تغییـر فنـی را در هـر یـک از هشـت گـروه بعنوان تابعی از نسل تکنولوژي و نوع سوخت تفکیک نماید. وي دو نوع مدل را مورد استفاده قرار داد:
یکی تابع تولید کاب- داگلاس به شکل زیر:

و دیگري یک مدل با ضرایب ثابت با توابع نیازمندي نهاده به شکل زیر :

در روابط فوق:
:Y ظرفیت واحدهاي تولید کننده نیروگاه برحسب مگاوات

= X1 نهاده نیروي کار برحسب هر واحد تولید برق در ظرفیت کامل

= X 2 هزینه سرمایه تجهیزات به دلار ثابت 1943 برحسب هر واحد تولید

= X 3 تعداد متوسط شاغلین در هر سال هر واحد تولید

: n تعداد واحدهاي تولیدي در نیروگاه است.

عملکرد ضعیف مدل کاب داگلاس کومیا را به این نتیجه رساند که امکان جانشینی بـین نهـاده هـا وجـود ندارد، لذا روي مدل با ضرایب ثابت تمرکز یافت. معادلات نیازمنـدي نهـاده بـراي هـر هشـت زیـر گـروه برآورده شد و از نظر تغییر ساختاري بین نسلهاي مختلف تکنولوژي و نوع سوخت آزمون گردید. بطور کلی کومیا از تحقیق خود چنین نتیجه می گیرد که صرفه هاي مقیاس هم در سطح واحد تولید و هم کارخانه دلیل اصلی مصرف رو به کاهش نهاده بوده است. به نظر وي در اثر مقیاس تولید مصرف سوخت نیز رو به کاهش بوده است.
مصرف سوخت یک نیروگاه زغال سنگ 2 تا 3 درصد کمتر از یک نیروگاه با حجم یکسـان غیـر زغـالی
(نفت و گاز طبیعی) بوده است. از مطالعات وي غیر متجانس بودن تابع تولید مستناد مـی گـردد. همچنـین کارخانجات استفاده کننده از زغال سنگ سوخت کمتر و سرمایه بیشتر و نیـروي کـار بیشـتري نسـبت بـه کارخانه غیر زغالی با حجم مساوي استفاده می کنند.
مطالعه کورویل براي صنعت برق آمریکا 1(1974) تخمین مستقیمی از تابع تولید را فراهم آورده است و هدف وي آزمون فرضیه انجام سرمایه گذاري بیش از حد براي بنگاه حداکثر کننده سود مشروط به یـک قید نرخ بازدهی است تابع تولید مورد برآورد کورویل عبارتست از

در معادله فوق

: Q معــرف تولیــد، K، F و : L معــرف ســرمایه، ســوخت و نیــروي کــار، شــاخص بکــارگیري ظرفیــت کارخانه است. داده هاي وي مشاهده سالانه براي 100 کارخانه جدید است که بـین سـال هـاي 1948 و 1966 احداث شده اند. معیار نهاده سرمایه (K) هزینه کل کارخانه بجز هزینه هاي زمین می باشد.

کلیه ضرایب تخمینی وي علائمی را دارا هستند کـه از نظـر تئوریـک سـازگار مـی باشـند. کشـش هـاي تخمین ستاده نسبت به سرمایه ( ( بین 0/1 و 0/15 و کشش تخمین ستاده نسبت بـه سـوخت ( تقریبـاً) مساوي 1 می باشد. کشش ستاده نسبت به نیروي کار بطور معنی داري از صـفر متفـاوت نبـوده اسـت. در این شکل فرمول بندي بررسی آزمون امکان جانشینی بین عوامل تولید وجود ندارد. زیرا تـابع تولیـد فـوق همگی برحسب نهاده هاي K، F و L بوده دلالت بر کشش جانشینی واحد براي کلیه جهت هاي نهاده ها دارد.
کورویل نتایج خود را برحسب دلالت هاي آن براي تغییر فنی مورد بحث قرار نداده است. اما افـزایش در پارامتر جابه جایی خنثی A در طول نسل هاي مختلف ماشین آلات دلالت بـر وجـود عنصـر غیرخنثـی در رابطه با سرمایه بوده است زیرا کشش ستاره نسبت به سرمایه  در طول نسل هاي متوالی کـاهش یافتـه و این کاهش در حدود 15 سال معادل 30 درصد بوده است.
متاسفانه مشکل جدي در رابطه با این فرمول بندي تابع تولید وجود دارد. کورویل این مطلب را تشـخیص نداده که معین کننده هاي تولید وي از طریق دو اتحاد دیگر نیز با هم ارتباط دارند یکی از ایـن معـادلات مربوط به تعریف نرخ بهره برداري از ظرفیت I بوده و دیگري ناشی از تعریف وي از سرمایه K است1 دو اتحاد فوق عبارتند از :

که b یک محور ثابت متناسب با 8760 ساعت سالانه است و PR قیمت هر واحـد ظرفیـت برحسـب دلار براي هر مگاوات است.

یکی از مهمترین مطالعات انجام شده در زمینه برق در ایران تحت عنوان " قیمت گذاري بهینه صنعت برق ایران" توسط تیمور محمدي (1379) انجام گردیده است. وي براي قیمت گـذاري صـنعت بـرق از روش رمزي استفاده نموده و به این منظور به تحلیل دو سوي عرضه و تقاضاي برق پرداخته است. وي در تحلیل سمت عرضه برق تابع تولید صنعت برق کشور را برآورد نموده است. تحلیل بخش عرضه به شکل برآورد تابع تولید برق می تواند سه نقش مهم را ایفا کند: اول آنکـه فـی نفسـه بـرآورد تـابع تولیـد داراي اهمیـت است و مقادیر بسیاري از کمیت هاي مهم اقتصادي مثل کشش هاي تولید نسبت به نهاده هاي نیروي کار، سوخت و سرمایه و نیز بازدهی نسبت به مقیاس را تعیین می کند. به عبارت دیگر تعیین مشخصه هاي مهـم فنی تولید به وسیله برآورد تابع تولید امکان پذیر است. دوم آنکه چنانچه انتخاب مناسبی براي تـابع تولیـد صورت گیرد، بخاطر صادق بودن قضایاي مربوط به دو گانگی1 می توان اطلاعات مفیدي را در رابطـه بـا تابع هزینه بدست آورد. در واقع یکی از سناریوهاي پیشنهادي براي محاسبه هزینه نهایی بـراي اسـتفاده در بحث قیمت گذاري رمزي استفاده از تابع تولید و ضریب بازدهی نسبت به مقیاس است. سـوم آنکـه بـراي پیشنهاد روش قیمت گذاري مختلف که ما را به بهینگی اجتماعی برساند نیازمند تحلیل بخش عرضه بـرق هستیم.

از آنجائیکه هدف قیمت گذاري براي دو مقطع اوج و خارج اوج مـی باشـد. نیروگـاه هـاي کشـور بـه دو دسته تقسیم بندي شده اند یکدسته آنهائیکه در مقطع اوج وارد مـدار مـی شـوند و دسـته دوم آنهـایی کـه همیشه در مدار هستند. سپس تابع تولید برق براي هر یک بطور مجزا برآورد می گردد. تعداد 33 نیروگـاه در زمان خارج اوج در مدار هستند و 11 نیروگاه نیز در زمان اوج مصرف در مـدار وارد مـی شـوند. تـابع تولیدي ارائه شده در مطالعه محمدي از نوع کاب- داگلاس و بصورت زیر است.

تابع فوق براي هر دو گروه نیروگاه هاي یاد شده (اوج و خارج اوج) بکار می رود و با گرفتن لگـاریتم از

طرفین بصورت خطی زیر تبدیل می گردد:

:U i معرف یک کمیت تصادفی با توزیع نرمال، میانگین صفر، واریانس همسـان و فاقـد خـود همبسـتگی است. ( U i ~ N (0,، Qi معرف تولید نیروگاه هاي مذکور برحسب کیلو وات ساعت، L بیـانگر تعـداد نیروي نیروگاه ها، K معرف سرمایه یا تعداد واحـدهاي مولـد نصـب شـده یـا ظرفیـت اسـمی و F معـرف سوخت مصرفی است.
از آنجا که سوخت نیروگاه ها متفاوت است براي همگن سازي نهـاده سـوخت از واحـد 1BTU اسـتفاده شده وي از داده هاي (1375-1378) استفاده نموده است. نتیجه برآوردي براي دو مقطـع اوج و خـارج از اوج عبارتند از (2-10)

-3 تجزیه و تحلیل داده ها و برآورد مدل

در این بخش محاسبات مربوط به برآورد تابع تولید نیروگاه بـرق رامـین اهـواز ارائـه مـی گـردد. در ابتـدا متغیرهاي تابع مذکور را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهیم به این معنی کـه ایسـتایی و پویـایی متغیرهـا و مرتبه همگرایی آنها را مورد بررسی می نماییم سپس انـواع مـدلهاي تـابع تولیـد را بـرآورد نمـوده، مـورد آزمون قرار می دهیم تا به بهترین و مناسبترین مدل دستیابیم. در بخش سوم روابـط بلنـد مـدت را بـرآورد نموده روش انگل گرنجر و یوهانس را مورد بررسی قرار می دهیم.

-1-3 تجزیه و تحلیل داده ها و متغیرهاي مدل
در الگوي تابع تولید برق نیروگاه رامین متغیرهاي زیر قابل بررسی اند:
:Q میزان تولید نیروگاه برق رامین برحسب مگاوات- ساعت
:C عرض از مبداء
:L نیروي کار برحسب نفر ساعت که براساس رتبه حاصـل از مـدرك تحصـیلی افـراد و ضـریب حاصـله همگن گردیده است.
:K موجودي سرمایه برحسـب سـرمایه سـاعت اسـت کـه در نتیجـه وارد کـردن ضـریب نـرخ کـاربرد در موجودي سرمایه ثبت شده در دفاتر مالی- حسابداري موجود در شرکت برق منطقه اي خوزستان و توانیر بدست آمده استضمناً. سري زمانی سرمایه با توجه به شاخص قیمـت ماشـین آلات (زیـربخش شـاخص قیمت عمده فروشی کالاها) به قیمت سال پایه (1376) تعدیل گشته است.
:F متغیر سوخت که برحسب واحد 1 B.T.Uو بـدلیل همگـن سـازي واحـدهاي مربـوط بـه دو سـوخت نیروگاه یعنی گاز طبیعی (متر مکعب) و مازوت (لیتر) مورد استفاده قرار گرفته است.