در مدل طراحی شده، روابط علی ـ معلولی بین بخش انرژی و بخش‌های واقعی اقتصاد با بهره گرفتن از روش مدل‌سازی پویا شبیه‌سازی شده و سپس پارامترهای مدل با روش سابقه تاریخی نتایج مطلوب، كالیبره گردیده‌اند. پس از آن از طریق سه سناریو اثرات تغییر قیمت حامل‌های انرژی بر مصارف برق، گاز و نفت و همچنین میزان سرمایه‌گذاری در بخش‌های برق، گاز و نفت و رشد اقتصاد مورد بررسی قرار گرفته است. سه سناریوی فوق عبارتند از: الف) تثبیت قیمت حامل‌های انرژی، ب) افزایش قیمت حامل‌های انرژی با توجه به نرخ تورم، ج) تعیین قیمت حامل‌های انرژی با توجه به قیمت تمام شده و افزایش آنها با توجه به تورم. هر یک از این سناریوها چه اثراتی در پی خواهند داشت؟

مقایسه نتایج این سه سناریو نشان می‌دهد كه هر سه سناریو مصرف و سرمایه‌گذاری در بخش انرژی را با شدتهای متفاوتی كاهش می‌دهند كه شدت آنها از سنایوری الف تا ج بیشتر می‌گردد.

همچنین به این نتیجه رسیدیم كه سه سناریو بر رشد اقتصاد اثرات متفاوتی دارند، بدین ترتیب كه سناریوی ب رشد اقتصاد را از دو سناریوی دیگر در بلندمدت بیشتر افزایش می‌دهد. سناریوی ج در كوتاه مدت رشد اقتصاد را بیشتر از دو سناریوی دیگر افزایش می‌دهد ولی در بلندمدت اثر كمتری نسبت به دو سناریوی دیگر دارد.

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- کلیات تحقیق

1-1-1- تعریف مسأله

مدل سازی در تصمیمات اقتصادی دارای جایگاه ویژه‌ای است و می‌تواند روابط دنیای اطرافمان را بصورت نمادین به ما نشان دهد و قدرت تصمیم گیری صحیح را ارتقا بخشد. هدف از مدل سازی رسیدن به اهدافی خاص است که اگر برنامه فوق بدرستی نتواند شرایط محیطی را بررسی نماید برنامه‌ریز را دچار خطا خواهد كرد و پیشنهاداتی كه از این طریق داده شود به هدف مورد نظر منتهی نخواهد گردید. در كشورهای كمتر توسعه یافته و از جمله ایران به مدل سازی به عنوان ابزاری مطمئن و دقیق نگریسته نمی‌شود و تصمیم گیران اقتصادی به پیشنهادات برنامه‌ریزان توجه اساسی نمی‌كنند. علت این امر را می‌توان در اشتباهات فراوان و عدم جامعیت و پویایی مدل‌های ارائه شده دانست، كه خصوصا در مدل‌های اقتصادی این مشكل مشهود است.

اتخاذ تصمیم‌های سیاستی در سطح كلان اقتصاد انرژی بدون در نظر گرفتن جنبه‌های عرضه و تقاضای انرژی، بصورت پویا و اثرات آنها در بخش‌های مختلف اقتصاد دارای نااطمینانی فراوانی است كه مدل‌های ایستا نمی‌توانند به طور كامل آن را برطرف كنند.مدل‌های پویا كه بصورت سیستمی و همه جانبه به جنبه‌های مختلف موضوع می‌پردازند می‌توانند اطمینان تصمیم گیران اقتصادی در بخش انرژی را به خود جلب نموده و با ارائه نمایی روشن و واضح از عواقب و اثرات تصمیمات سیاستی در سطح كلان اقتصاد، آنها را به سوی اهداف كلان اقتصادی هدایت كنند. این مدل‌ها می‌توانند پیامدهای تصمیماتی از قبیل وضع مالیاتها، تعرفه ‌ها و یارانه‌های مختلف بر بخش انرژی را بیان نموده و اثرات تغییرات متغیرهای كلان اقتصاد را بر این بخش مورد بررسی قرار دهند.

در این تحقیق از نرم‌افزار ithink یاSTELLA  استفاده خواهد شد كه محیطی كارآمد و قابل فهم و انعطاف پذیر برای طراحی مدل‌های اقتصادی در سطح خرد و كلان فراهم می‌سازد و واقعیات جامعه را با بهره گرفتن از نمودارها و جدول‌های مناسب و متنوع به مخاطب ارائه می‌كند. این نرم‌افزار این امكان را به سیاست گزار می‌دهد كه علاوه بر روابط خطی كه در مدل‌های سنجی اراده می‌گردد روابط غیر خطی را نیز بصورت پویا بیان نماید و با تحلیل حساسیت در مدل طراحی شده، اثرات این تغیییرات را در سطح كلان اقتصاد مشاهده كرده و بهترین تصمیم را اخذ نماید. در نتیجه پویا سازی مدل بخش برق به انضمام كلان اقتصاد این امكان را به تصمیم گیران انرژی كشور می‌دهد كه عواقب كوتاه مدت و بلند مدت تصمیمات خود در بخش برق از قبیل مالیات‌ها و یارانه‌ها و تغییرات قیمت مشاهده نمایند و بهترین تصمیم را برای كوتاه مدت و بلند مدت اتخاذ كنند.

2-1-1- سوالات اصلی تحقیق

با توجه به توصیف مسأله تحقیق، سؤالات اصلی این تحقیق به قرار زیر است:

– چگونه می‌توان از روش مدل سازی پویا در حل مسایل واقعی همچون برنامه‌ریزی انرژی استفاده نمود؟

– با توجه به متدولوژی مدل سازی پویا، آثار متغیرهای كلان اقتصادی بر بخش انرژی را چگونه می‌توان تحلیل كرد؟

– آثار بخش انرژی بر متغیرهای كلان اقتصادی در بلند مدت چیست؟

– تعدیل قیمت انرژی چه تأثیری بر سرمایه‌گذاریهای بخش انرژی و اقتصاد كلان خواهد گذاشت؟

3-1-1- سابقه و ضرورت انجام تحقیق

استفاده از نرم افزارهای مدل سازی پویا كاری جدید است كه تاكنون انجام نشده است. اما در مورد مدل سازی بخش انرژی و اقتصاد كلان در ایران چند تحقیق انجام شده است كه عبارتند از:

– علی حسینی، مدل سازی بخش انرژی در اقتصاد كلان، پایان نامه كارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی.

– حامد شكوری، مدل سازی پویای اقتصاد كلان، پایان نامه دكتری دانشكده برق دانشگاه امیر كبیر.

– عسگر صدیق، مدل سازی بخش انرژی در اقتصاد كلان، پایان نامه كارشناسی ارشد دانشكده فنی دانشگاه تهران.

– محمودی عالمی، شجاع، برآورد معادلات تقاضای نهاده‏‎‎‏های برق در اقتصاد ایران با بهره گرفتن از توابع هزینه ترانزلوگ، به راهنمایی: محمدعلی كفایی.پایان نامه(كارشناسی ارشد)-دانشگاه شهید بهشتی، دانشكده علوم اقتصادی و سیاسی، گروه اقتصاد، 1381.

– نگهبان، محمدحسین، بررسی نقش صنعت برق در اقتصاد ایران با بهره گرفتن از جدول داده- ستاند، به راهنمایی: نورالدین شریفی؛ استاد مشاور: احمد جعفری صمیمی. پایان نامه(كارشناسی ارشد)-دانشگاه مازندران، دانشكده علوم انسانی و اجتماعی، 1382. 

– امینی فرد، عباس، برآورد تابع تقاضای برق خانگی در ایران : یک رهیافت هم تجمعی (1378-1347)، به راهنمایی: غلامعلی شرزه ای. پایان نامه(كارشناسی ارشد)-دانشگاه شیراز، دانشكده تحصیلات تكمیلی.

– سیف الهی بارزجانی، الهه، بررسی تطبیقی قیمت تمام شده تولید یک كیلووات ساعت برق در شركت برق منطقه ای تهران، به راهنمایی: صدرا میرمحمدی. پایان نامه(كارشناسی ارشد)-موسسه تحقیقات و آموزش مدیریت(وزارت نیرو)، 1382. 

4-1-1- فرضیه ها

با توجه به سؤالات اصلی این تحقیق فرضیه‌های زیر برای این تحقیق متصور است:

– سیاست‌های پولی و مالی دولت بر اندازه بخش انرژی و سرمایه‌گذاریهای آن تأثیر دارد.

– اندازه بخش انرژی و سرمایه‌گذاریهای آن بر سیاست‌های پولی و مالی دولت تأثیر دارد.

– تعدیل یارانه‌های انرژی بر بخش انرژی مؤثر است.

– تعدیل قیمت انرژی بر سرمایه‌گذاریهای بخش انرژی و اقتصاد كلان مؤثر خواهد بود.

5-1-1- هدف ها

هدف از انجام این تحقیق بررسی آثار متغیرهای كلان اقتصادی و تصمیمات كلان دولت بر بخش انرژی و بالعكس بصورت پویا است. تا بتوان با تحلیل حساسیت در برخی از متغیرها در مدل كلان اقتصادی كه منضم به مدل برق شده است بهترین تصمیم و راه حل را پیش روی تصمیم گیران و دولت قرار داد.

6-1-1- روش انجام تحقیق

1-6-1-1- روش و ابزار گردآوری اطلاعات

روش: روش كتابخانه‌ای برای جمع آوری سابقه كارهای انجام شده در این موضوع و بررسی مدلهای كلان و بخش انرژیدر كتابخانه‌های دانشگاهی و سازمان‌های دولتی مربوط به انرژی. در قسمت بعد طراحی برنامه پویای كلان انرژی و تعریف سناریوهای مختلف و ممكن در اقتصاد كلان و بخش انرژی و تحلیل حساسیت متغیرهای تعیین شده در مدل.

ابزار گردآوری اطلاعات: استفاده از اینترنت، برای بررسی كارهای انجام شده در نقاط مختلف دنیا ـ بخش‌های مختلف پژوهشی در وزارتخانه‌های مرتبط و پایان نامه‌های دانشگاه های مختلف كشور جهت بررسی مدل‌های مختلف كلان اقتصاد و كلان انرژی در اقتصاد ایران. سازمان آمار و وزارت نیرو و نفت جهت گرداوری آمار و ارقام مورد نیاز جهت تهیه و تخمین پارامترهای مدل.

7-1-1- قلمرو تحقیق (زمانی، مكانی)

این تحقیق از لحاظ مكانی در حیطه كشور ایران و از لحاظ زمانی دوره 84-1338 را پوشش می‌دهد. و متغیرهای مدل را تا سال ١٤٠٠ مورد پیش بینی قرار می‌دهد.

فصل دوم: آشنایی با تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی

1-2- آشنایی با تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی

تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی در اواسط دهه 1950 توسط فارستر[1]، ارائه شد. فارستر تحصیلات دانشگاهی خود را در زمینه مهندسی برق، در سال 1939 در دانشگاه فوق آغاز کرد. اولین کار تحقیقی وی زیر نظر دکتر گوردن براون[2]، در آزمایشگاه مکانیسم فرمان[3] بود. اعضای این آزمایشگاه مشغول انجام مطالعاتی در زمینه مکانیسم‌های کنترل بازخورد برای تجهیزات ارتش بودند. فارستر در راستای فعالیت‌هایش در آزمایشگاه مکانیسم فرمان در جنگ جهانی دوم، به مطالعه و تحقیق روی راه‌اندازی سیستم کنترل رادار در خارج از موشک پرداخت.

در انتهای جنگ جهانی دوم، فارستر به فکر ایجاد شبیه‌سازهای پرواز موشک برای نیروی دریایی آمریکا افتاد. واضح است که تست و آزمایش تکنولوژی نوظهور در یک محیط کامپیوتری، امکان استفاده بهتر و مفیدتر آن را فراهم می‌کند. بنابراین در سال 1947، آزمایشگاه کامپیوتری دیجیتال، تحت نظارت فارستر تأسیس و شروع به کار کرد. اولین کار تحقیقاتی این آزمایشگاه ایجاد یک محیط کامپیوتری به نام “WHIRL WIND” برای آزمون و بررسی سیستم اطلاعاتی جنگ بود (اساس این پروژه‌ها بر مکانیسم‌های کنترل بازخورد استوار بود). بعد از این پروژه، فارستر مسؤولیت طراحی برنامه‌های کامپیوتری برای سیستم دفاع هوایی آمریکا به نام محیط نیمه اتوماتیک زمین SAGE[4] را بر عهده گرفت.

تجربیات فارستر به عنوان مدیر پروژه‌های آزمایشگاه کامپیوتری دیجیتال، منجر شد تا فارستر به این جمع‌بندی از مشكلات یک سازمان برسد که مشكلاتی که سر راه پیشرفت سازمان‌ها به وجود می‌آید، عمدتاً ناشی از بخش مدیریتی سازمان است نه بخش مهندسی سازمان. به نظر فارستر، شناخت و کنترل سیستم‌های اجتماعی بسیار مشکل‌تر از درک و کنترل سیستم‌های فیزیکی است. بنابراین مشکلات یک سازمان، بیشتر ناشی از بخش مدیریتی یک سازمان است.

در سال 1956، فارستر، تدریس در دانشکده تازه تأسیس مدیریت دانشگاه MIT را بر عهده گرفت. هدف اولیه وی این بود تا از تجربیات مهندسی و تحقیقاتی خود برای کشف دلایل موفقیت و یا شکست یک سازمان استفاده کند. تجربیات مهندسی و مدیریتی فارستر منجر به ارائه تکنیک تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی در اواسط دهه 1950 شد. فارستر با بهره گرفتن از ساختار بازخورد و مدل کردن دستی ساختار تصمیم‌گیری یک کارخانه برق نشان داد که مشکلات اصلی این سازمان به دلیل عدم ثبات تدابیر مدیریتی سازمان در اشتغال است و مسایل تجاری خارج از سازمان منجر به عدم پیشرفت سازمان نشده‌اند. این مدل‌سازی دستی، از اولین کارهای انجام شده در زمینه پویایی‌شناسی سیستمی بود.

در اواخر دهه 1950و اوایل دهه 1960، ‌فارستر به همراه یک گروه تحقیقاتی دانشجویی، مدل‌سازی دستی پویایی‌شناسی سیستمی را به مرحله مدل‌سازی کامپیوتری ارتقا داد. ریچارد بنت[5] اولین زبان کامپیوتری مدل‌سازی تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی را تحت عنوان SIMPLE[6]، در بهار 1958 ارائه کرد. در سال 1959، فیلیپس فوکس و الکساندر پوق[7]، نسخه اصلاح شدهSIMPLE را تحت عنوان DYNAMO[8] ارائه کردند. این نرم‌افزار نزدیک به سی سال به عنوان زبان استاندارد تحلیل پویایی شناسی سیستمی مورد استفاده قرار گرفت.فارستر اولین کتاب کلاسیک خود را در زمینه تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی با عنوان پویایی صنعتی[9] در سال 1951 منتشر کرد.

از پویایی‌شناسی سیستمی برای شناخت، درک و تجزیه و تحلیل رفتار و حرکات اجزای سیستم استفاده می‌شود. توانایی این علم به حدی است که می‌توان با بهره گیری از آن، مسائل مختلف ساده و پیچده را مدل‌سازی کرد و تغییر ناشی از تعامل متغیرها، رفتارهای آتی آنها را در دوره‌های زمانی مختلف مورد بررسی قرار داد. با شناخت مراحل نظری تدوین مدل در پویایی‌شناسی سیستمی و آشنایی با انواع مدل‌ها، باید مدل‌سازی را در سه مرحله به شرح زیر انجام داد:

الف) نمودار علّی ـ معلولی یا حالت ـ جریان.

ب) نمودار‌های جریان.

ج) معادلات داینامو (ریاضی).

پویایی‌شناسی سیستمی بر ساختار و رفتار سیستم‌هایی متکی است که از حلقه‌های بازخوردی مرتبط تشکیل شده‌اند. نمودار علّی ـ معلولی یا حالت ـ جریان مدل‌سازی پویا شیوه ساده‌ای برای نمایش ساختارهای حلقوی پیش از تدوین معادلات سیستم است. نمودار‌های جریان مشتمل بر متغیرهای نرخ، سطح، کمکی، و عناصر ثابت و یک سری آزمون‌ها، عملیات و دستورالعملها است که برای شبکه‌ای منسجم از مباحث مدیریت، اقتصاد، مالی و صنایع سازماندهی شده است. البته پویایی‌شناسی سیستمی در دیگر رشته‌ها نیز کاربرد دارد. نمودار‌های علّی ـ معلولی به شناسایی حلقه‌های اصلی بازخوردی می‌پردازد و به تمییز بین ماهیت متغیرهای مرتبط کاری ندارد. نمودار‌های علّی ـ معلولی در پویایی‌شناسی سیستمی دو نقش مهم ایفا می‌کنند:

1- در طول تدوین مدل، فرضیه‌های علّی به صورت ساختار مقدماتی به مدل‌سازی کمک می‌کند.

2- تصویر ساده‌ای از مدل ارائه می‌دهند.

تحلیل‌گر با بهره‌گیری از این دو نقش، می‌تواند در میان فرضیه‌های ساختاری مدل سریعاً ارتباط برقرار کند.

معادلات داینامو، در واقع، نوعی معادله ریاضی به حساب می‌آیند که در طول زمان برای تبیین و پیش بینی متغیرهای مدل و شناسایی رفتار آنها با یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

1-1-2- مراحل مختلف نظری تدوین مدل و فرایند مدل‌سازی پویایی‌شناسی سیستمی

برای تحلیل هر پدیده‌ای باید مدلی از واقعیت ساخته شود و مدل فوق مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. جهت درک بهتر مفهوم نگرش سیستمی لازم است مفهوم سیستم تشریح گردد.

“سیستم عبارت است از مجموعه‌ای از اجزاء که برای رسیدن به هدفی مشترک با یکدیگر در تعامل هستند.”

در طبیعت دو نوع سیستم وجود دارد: سیستم باز و سیستم بسته. به سیستمی که حالت گذشته آن تأثیری روی آینده‌اش ندارد، سیستم باز گفته می‌شود و به سیستمی که آینده آن وابسته به حالت گذشته‌اش است، سیستم بسته گفته می‌شود. برای مثال در یک سیستم بسته، ‌میزان فروش شرکت به کیفیت کالاهای تولید شده در ماه‌های قبل وابسته است. هیچ تصمیمی نیست که مبتنی بر شرایط خاصی نباشد و هیچ اقدامی نیست که شرایط را تغییر ندهد.

در مطالعه پویایی‌شناسی سیستمی باید مراحل تعریف مسأله، مفهوم سازی مدل، فرمول‌بندی مدل، شبیه‌سازی، ارزیابی برای تدوین مدل‌ها، تحلیل سیاست‌ها و استفاده از مدل را مورد توجه قرار داد. در فرایند تدوین مدل پویایی‌شناسی سیستمی از آغاز تا پایان داشتن درک صحیحی از سیستم و مسائل آن ضرورت دارد و در واقع از ادراک سیستم آغاز و با ادراک سیستم پایان می‌یابد.

مرحله شناسایی مسأله و مفهوم سازی مدل مراحل نسبتاً کم تخصصی‌تر محسوب می‌شوند. مدل‌ساز در این مراحل برای مسأله مورد نظر خود گزاره‌های مفهومی‌ و نمادینی ارائه می‌دهد و ضمن تنظیم نمادهای رفتاری و تدوین هدف‌های مطالعه مدل‌سازی، مرز سیستم را مشخص و ساختار آن را بر حسب حلقه‌های بازخورد عملیاتی و اطلاعات تدوین می‌کند. در جدول‌ (٢-1)، مراحل فوق بر شمرده و نحوه ارتباط متقابل آنها مشخص شده است. شناسایی مسأله منوط به داشتن آگاهی از مسأله و اجزای آن و ارائه تعریف روشنی از آن است. این مرحله، در واقع تشریح کلامی ‌محتوا و نمادهای مسأله است. تعریف مسأله باید به گونه‌ای پویا و برحسب رفتار متغیرها ارائه شود. برای هر مدل سه نوع رفتار نموداری می‌توان در نظر گرفت:

(1) نمودارهایی که بیان‌گر رفتارهای مسأله‌اند

(2) نمودارهایی که رفتار سیستم مورد انتظار را نشان می‌دهند و

(3) در صورت اعمال سیاست‌ها در گذشته، نمودارهایی را برای رفتار سیاست‌های واقعی و مشهود ارائه می‌دهند.

[1] – Jay W. Forrester, MIT professor

[2] – Gordon Brown

[3] – Servomechanism

[4] – Semi-automatic Ground Environment

[5] – Richard Bennett