Экономические Математические и инструментальные 7(56) 313 науки методы экономики 2009 Структурная динамика энергопотребления стран мировых лидеров й 2009 Е.Н. Пронина кандидат экономических наук,

доцент Московский государственный институт радиотехники, электроники, автоматики (Технический университет) Исследуются количественные соотношения, проявленные в динамике потребления первичных энергетических ресурсов регионов мира, лидирующих в мировом энергопотреблении (США, Китай, страны бывшего СССР). Показывается, что структурные закономерности этой динамики являются общими и повторяются в развитии разных стран, хотя и разнесены во времени.

Ключевые слова: энергопотребление, шкала критических уровней энергии, закономерности структурной динамики, внутреннее время.

В настоящее время лидерами мирового по характерное время развития, оно составляет 18 лет.

требления первичных энергетических ресурсов Каждые 18 лет уровень энергопотребления в стра являются США, Китай и страны бывшего СССР. нах бывшего СССР вырастает в e 2,72 раза. Вре В совокупности в 2007 г. эти регионы потребля менная последовательность, построенная по зако ли около половины (47%) всей произведенной в ну арифметической прогрессии, с разностью, рав мире первичной энергии. ной 18 лет, порождает геометрическую прогрес Анализ закономерностей динамики энергопот сию уровней энергопотребления со знаменателем e. Множество ритмов различных длительностей, ребления в США показал, что в период равномерных (построенных по закону арифмети 1970 гг. в США был реализован экспоненциальный ческой прогрессии) и неравномерных (построен режим роста потребления первичных энергетичес ных по закону геометрической прогрессии), име ких ресурсов с постоянным средним темпом 2,9% в ют место как по оси абсцисс, так и по оси ординат.

год, который обеспечил магистральное развитие аме Естественно ожидать, что в точках синхронизации риканской экономики и позволил США на протя ритмов различной длительности критическое яв жении многих десятилетий опережать другие стра ление будет выражено сильнее. Условия согласо ны1. После 1970 г. в США начался сход с магистра вания арифметической и геометрической прогрес ли, вызванный нехваткой топливно энергетических сии сформулированы в теории критических явле ресурсов, которые стали фактором, лимитирующим ний3. Они приводят к особой совокупности кри наращивание производства и потребления энергии.

тических уровней, получившей название ячейки Доля США в мировом суммарном потреблении пер развития, которая определяет целостную структу вичных энергетических ресурсов неуклонно снижа ру данных. Показано, что 1/4 часть цикла разви ется, в целом, она сократилась с 46% от мирового тия приходится на неустойчивую фазу, ей отвеча уровня в 1950 г. до 21,3% в настоящее время2.

ет смена структуры.

Доля СССР в мировом энергопотреблении Горизонтальные линии на рис. 1 отмечают росла до 1990 г. В 1950 г. СССР потреблял 11,6% рубежи ячейки развития по уровню энергопот суммарных мировых энергетических ресурсов, в ребления. После 1970 г. Уграфик вошеФ в неус 1970 г. 15,5%, в 1990 г. 17,5%. Развал СССР тойчивую зону в фазу перестройки. Макси в 1991 г. совпал с экономическим кризисом, в мальный уровень энергопотребления, достигну результате которого доля стран, образовавшихся тый в 1990 г., совпал с верхней границей фазы из бывшего СССР, в мировом энергопотребле перестройки, после чего ежегодные уровни энер нии сократилась и в 2007 г. составила 9,3%.

гопотребления в странах бывшего СССР стали На рис. 1 показана динамика энергопотребле сокращаться. С 1995 г. по настоящее время уро ния стран бывшего СССР. С конца 30 х до начала вень энергопотребления практически стабилизи 80 х гг. прошлого века, почти полвека, имел место ровался на нижней границе фазы перестройки, экспоненциальный рост со средним темпом 5,5% которая совпадает со значением шкалы крити в год. Величина, обратная темпу роста, определяет ческих уровней энергии 38,5 ЭДж4.

Пронина Е.Н. Закономерности трехсотлетней ди намики энергопотребления в США // Экон. науки. 2009. Жирмунский А.В., Кузьмин В.И. Критические уров № 6. ни в развитии природных систем. Л., 1990.

2 Energy Information Administration. Mode access: Кузьмин В.И., Галуша Н.А. Законы квантования в //www.eia.doe.gov. природе и технологиях. М., 2004.

n g a e h V C i X e w F e D r P w Click to buy NOW!

m w o w c.

.

d k o c c a r u t Экономические Математические и инструментальные 7(56) науки методы экономики Рис. 1. Динамика ежегодного энергопотребления в России и странах бывшего СССР, 1925 2007 гг. Полулогарифмическая система координат Источники данных: BP*, Дармстадтер**, А.Г.Коржубаев***.

* BP. Statistical Review of world Economy 2008. ** Darmstadter J. Energy in the World Economy, Resources for the Future, 1971.

*** Коржубаев А.Г. Нефтегазовый комплекс России в условиях трансформации международной систе мы энергообеспечения. Новосибирск, 2007.

Энергопотребление России повторяет особен намика роста энергопотребления в Китае в ности динамики энергопотребления СССР лишь 2007 гг. Средний темп роста составляет 5,1% в с тем отличием, что уровень стабилизации не год (характерное время около 20 лет). Горизон сколько ниже, но он также совпадает с расчет тальные линии отмечают рубежи ячейки разви ным значением шкалы 26 ЭДж5. тия с модулем е. Расчетное значение шкалы кри На фоне падения энергопотребления в Рос тических уровней энергии 70,66 ЭДж (на кото сии и в странах бывшего СССР в конце про ром начался сход с магистрали в США) было шлого века происходил бурный рост потребле пройдено в 2007 г. Высокие темпы роста энер ния первичных энергетических ресурсов в стра гопотребления в Китае позволят обеспечить дви нах Азиатско Тихоокеанского региона. Самый жение вдоль линии сопротивления, вплоть до значительный абсолютный прирост годового 2010 2011 гг., после чего начнется неустойчи энергопотребления (около 1217 млн. т условно вая фаза развития с характерным для нее сокра го топлива, или 35,6 ЭДж) за последние пять щением относительных приростов и колебания лет имел место в Китае. Если в 1970 г. доля ми уровней, что в конечном счете вызовет сход Китая в мировом энергопотреблении составляла с магистрали.

всего лишь 4,7%, в 1990 г. 8,4%, в 2000 г. Таким образом, с одной стороны, происхо 10,4%, то к 2007 г. она выросла до 16,8%. Одна дит кардинальное изменение мировой структу ко выйти из экспоненциального канала роста ры энергопотребления, перераспределение ее цен энергопотребления, сформированного в прошлом тров. В то же время исследование количествен веке, Китаю не удалось. На рис. 2 показана ди ных соотношений, проявленных в динамике по 5 требления первичных энергетических ресурсов См.: Жирмунский А.В., Кузьмин В.И. Указ. соч.

n g a e h V C i X e w F e D r P w Click to buy NOW!

m w o w c.

.

d k o c c a r u t Экономические Математические и инструментальные 7(56) науки методы экономики Рис. 2. Динамика ежегодного энергопотребления в Китае, 1965 2007 гг.

Источник данных: BP.

различных регионов мира, прежде всего, струк устройства, а ритмом (Rythmus), подобным ме турных закономерностей этой динамики, пока лодии, по которому органическое тело строится зывает, что они являются общими и повторяют и перестраиваетсяФ6. Подобные рассуждения по ся в развитии разных стран, хотя и разнесены во казывают значимость временной организации времени. процессов различной природы и подтверждают Сопоставим динамику мирового и региональ справедливость идеи существования внутренне ного энергопотребления по скорости роста. Ха го времени.

рактерные времена мировой и американской ди Предложены различные определения внут намики на магистрали совпадают 34,5 года, в реннего времени. В 60 е гг. прошлого века странах бывшего СССР 18 лет, в Китае Т.А. Детлаф экспериментально доказала, что вся 19,6 года, т.е. в каждом регионе динамика энер программа эмбриогенеза холоднокровных живот гопотребления имеет свое внутреннее время. При ных, развивающихся из яйца (насекомых, зем УхронометрированииФ в общепринятых едини новодных и рыб), в качестве кванта времени ис цах физического времени раскрыть внутренние пользует период первичных митотических дроб законы развития, присущие разным объектам, как лений яйцеклетки. Длительность интервала меж правило, не удается. ду одноименными фазами делений дробления по Еще в середине XIX столетия Карл Бэр, ос лучила название УдетлафаФ. Если этапы эмбрио нователь эмбриологии, высказал мысль о том, генеза выражать в детлафах, то при таком спо что процессы эмбрионального развития живот собе хронометрирования обнаруживается удиви ных структурированы в каком то особом време тельное единообразие в развитии различных орга ни. Разные живые организмы могут Ужить быс низмов, общие для разных видов животных за трее или медленнееФ и даже в разных масштабах кономерности эмбрионального развития. Несмот времени. Бэр пришел к выводу, что жизненный Бэр К.М. История развития животных. Т. 1 2. М., процесс является Уне результатом органического 1950, 1953.

n g a e h V C i X e w F e D r P w Click to buy NOW!

m w o w c.

.

d k o c c a r u t Экономические Математические и инструментальные 7(56) науки методы экономики Рис. 3. Динамика ежегодного энергопотребления в мире, США, Китае и в странах бывшего СССР (время безразмерное):

УкрестикиФ динамика энергопотребления в США, УтреугольникиФ с заливкой в странах бывшего СССР, УтреугольникиФ без заливки в Китае, УкружкиФ в мире, сплошная линия биссектриса ря на то, что физическое время детлафа у отда ницу энергии: t) = 1/q(t). Поэтому единица ( ленных биологических видов различно, фазы физиологического времени оказывается ве (t) эмбриогенеза для них выражаются в строгих личиной переменной, а само внутреннее время пропорциях митотических часов, другими сло индивидуально и неравномерно относительно вами, длительности одноименных фаз развития физического времени.

у самых различных организмов, выраженные в В настоящей работе внутреннее время, ха детлафах, совпадают7. рактеризующее динамику энергопотребления того В работе А.Ф. Алимова и Т.И. Казанцевой8 или иного региона, определяется как линейная единица внутреннего (физиологического) времени функция физического времени, т.е.

(t)=(t t )/ нач определяется на основе процесса метаболизма. r 1, где t начало отсчета;

r 1 масштаб време нач Если q(t) удельная скорость обмена количе ни, равный величине, обратной темпу роста. Вве ство энергии, потребленной единицей активной денная здесь функция времени является без (t) массы организма за единицу физического вре размерной. Таким образом, единица внутренне мени, то единица физиологического времени го времени, характерная для магистрального ре (t) определяется как физическое время, за которое жима мировой динамики энергопотребления и единица активной массы потребляет одну еди энергопотребления США, равна 34,5 года, для стран бывшего СССР 18, для Китая См.: Детлаф Т.А., Детлаф А.А. О безразмерных 19,6 года. В качестве начала отсчета t будем нач характеристиках продолжительности развития в эмбрио рассматривать момент времени, для которого логии // ДАН СССР. 1960. Т. 134. № 1. С. 199 202;

Они ln(E)=0, т.е. E=1 ЭДж.

же. Безразмерные критерии как метод количественной характеристики развития животных // Математическая На рис. 3 показаны четыре графика, харак биология развития. М., 1982. С. 25 39.

теризующих динамику ежегодного энергопотреб Алимов А.Ф., Казанцева Т.И. Определение едини ления в мире, в США, Китае и в странах быв цы внутреннего физиологического времени организма / шего СССР. Каждый график построен в безраз Изв. РАН. Серия биологическая. 2007. № 3. С.347 353.

n g a e h V C i X e w F e D r P w Click to buy NOW!

m w o w c.

.

d k o c c a r u t Экономические Математические и инструментальные 7(56) науки методы экономики мерном времени, со своей характерной едини ки развития. Для США9 иерархический уровень цей масштаба, кроме того, начала отсчета t со критической константы, задающей модуль ячей нач вмещены. Для различных регионов мира имеют ки, равен ee, тогда как для Китая, России и стран место общие структурные закономерности дина бывшего СССР имеют место ячейки с модулем мики энергопотребления: выход на магистраль, е. В мировой динамике проявлены две вложен магистральный режим развития (совпадает с бис ные одна в другую ячейковые структуры разви сектрисой первого координатного угла) и сход с тия10 с критическими константами разных уров магистрали. ней иерархии, равными е и ee.

На магистральном режиме анализируемые ре В окрестности расчетных значений шкалы гионы различаются по начальному и конечному критических уровней энергии, граничащих с уровням энергопотребления, по длительности дви фазой перестройки, происходит сход с магистра жения вдоль магистрали, они различаются также ли. Наблюдаются два возможных типа поведе по характеру выхода на магистраль и схода с нее. ния за магистралью:

Самой большой продолжительностью маги Х первый продолжительный медленный стрального развития отличаются США 7,4 ед. рост, как в случае США;

внутреннего безразмерного времени, тогда как в Х второй быстрый подъем в пределах неус странах бывшего СССР та же величина состав тойчивой фазы, за которым следует глубокий ляет около 2,5, в Китае она достигнет к 2010 кризис и спад, с последующей стабилизацией на 2011 гг. значения 2,3, в целом по миру 3 ед. критическом уровне энергии, как в России и стра безразмерного времени. нах бывшего СССР (см. рис. 1).

Выход на магистраль происходит по разно Таким образом, структурирование данных в му: для США, Китая и стран бывшего СССР специальном времени позволяет сравнивать раз УснизуФ. Такая траектория развития требует до номасштабные процессы развития, которые идут полнительных усилий, так как для выхода на с разными характерными временами. Анализ за магистраль в этом случае необходимы более вы кономерностей структурной динамики энергопот сокие, чем на самой магистрали, относительные ребления показывает, что они являются общими приросты. Мировая динамика продемонстриро и повторяются в развитии разных стран. Для вала возможность выхода на магистральный ре различных регионов мира имеют место выход жим УсверхуФ. В результате относительные при на магистраль, магистральный режим роста и сход росты мирового энергопотребления в начале про с магистрали, но они отличаются разной дли шлого века выросли в 3 раза. тельностью и разнесены во времени. Как писал Магистральный режим по уровню энерго К. Маркс, Устрана, промышленно более разви потребления укладывается в каждом из рассмот тая, показывает менее развитой стране лишь кар ренных регионов в устойчивый диапазон ячей тину ее собственного будущегоФ11.

Поступила в редакцию 04.06.2009 г.

Пронина Е.Н. Закономерности трехсотлетней ди намики энергопотребления в США // Экон. науки. 2009.

№ 6.

Пронина Е.Н. Критические уровни в мировой ди намике потребления первичных энергетических ресур сов // Экон. науки. 2009. № 5.

Маркс К. Капитал. Т. I. М., 1973. С. 8 9.

n g a e h V C i X e w F e D r P w Click to buy NOW!

m w o w c.

.

d k o c c a r u t    Книги, научные публикации