SIMULATION MATHEMATICAL MODEL FOR FORECASTING FUEL DEMAND TAKING INTO ACCOUNT ENVIRONMENTAL CONSTRAINTS
DOI:
https://doi.org/10.32782/mathematical-modelling/2025-8-2-19Keywords:
simulation mathematical model, demand, forecast, fuel, emissions, greenhouse gasesAbstract
The article proposes an improved simulation mathematical model for forecasting fuel demand and its types, taking into account the environmental obligations undertaken by Ukraine regarding the Green Energy Transition and restric- tions on greenhouse gas emissions and pollutans. A review of Ukrainian and foreign publications shows that many of them cannot be applied to the conditions of Ukraine due to the high instability of the economy due to russian aggression. The purpose of the study is to develop a simulation mathematical model for forecasting fuel demand, which at the upper level takes into account the indicator of marginal greenhouse gas emissions in 2030, which allows choosing forecast scenarios for fuel demand, primarily for coal and oil products, which, in terms of the total forecast volumes of greenhouse gas emis- sions from fuel consumption, correspond to the specified restrictions on the marginal energy intensity of GDP. Limitations on pollutant emissions are considered at the technology level as a complement to this simulation model. The authors presented the development, analysis and improvement of a simulation mathematical model designed to describe complex dynamic processes occurring in technical systems with distributed parameters. The model is based on partial differential equations that take into account the influence of spatial inhomogeneities, external control actions and nonlinear effects in the system. The problem statement, correctness conditions and principles for constructing a numerical scheme for solving equations are presented. An analytical study of the stability and convergence of the obtained solutions is carried out, and an algorithm for identifying model parameters using experimental data is also developed. Examples of modeling for different parameter values are presented, confirming the adequacy of the proposed approach and the possibility of its application to describing processes in real technical systems. Examples of various options for modernizing the Burshtyn TPP are presented, which allow reducing specific emissions of carbon dioxide and pollutants. Accordingly, the specific fee for greenhouse gas emissions, which is valid in Ukraine and averaged for the European Union, was calculated. Recommendations for the application of the proposed scenarios were developed. The results obtained can be used to optimize management, increase energy efficiency and reduce losses in industrial and energy facilities.
References
Özkan Oktay, Onyeje Obekpa Hephzibah, Adewale Alola Andrew. Examining the nexus of energy intensity, renewables, natural resources, and carbon intensity in India. [Journal]. Energy&Environment. 2023. V. 36, Issue 1. Р. 168–186. DOI: https://doi. org/10.1177/0958305X231169706
Ripp Christopher; Steinke Florian: Modeling Time-dependent CO_2 Intensities in Multimodal Energy Systems with Storage. Electrical Engineering and Systems Science. In: ArXiv e-prints, 2019. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.1806.04003
Кулик М.М., Маляренко О.Є., Майстренко Н.Ю., Станиціна В.В., Куц Г.О. Енергоефективність та прогнозування енергоспоживання на різних ієрархічних рівнях економіки: методологія, прогнозні оцінки до 2040 року. Київ : Наукова думка, 2021. 234 с.
Майстренко Н.Ю., Маляренко О.Є., Горський В.В. Триетапний метод прогнозування рівнів енергоспоживання в економіці з урахуванням регіональних потенціалів енергозбереження. Проблеми загальної енергетики. 2020. № 3 (62). С. 37–45. DOI: https://doi.org/10.15407/pge2020.03.037
Макаров В., Перов М. Оцінка перспективності діючих вуглевидобувних підприємств. Системні дослідження в енергетиці. 2023. № 2(73). С. 18–29. DOI: https://doi.org/10.15407/srenergy2023.02.018
Leshchenko I.Ch., Shulzhenko S., Kaplin M., Maistrenko N., Shcherbyna E. Assessment of the greenhouse gases reduction by the oil and gas sector of Ukraine to meet international climate agreements. In: Zaporozhets, A., Popov, O. (eds) Systems, Decision and Control in Energy IV. Studies in Systems, Decision and Control, vol 456. Springer, Cham. Р. 199–212. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-22500-0_1317
Костюковський Б.А. Моделювання розвитку електроенергетичної системи України для обґрунтування Другого національно визначеного внеску щодо обмеження викидів парникових газів. Системні дослідження в енергетиці. 2021. № 2(65). С. 28–35. DOI: https://doi.org/10.15407/pge2021.02.028
Маляренко О., Іваненко Н., Судариков О. Дослідження взаємозв’язку показників екологічної та енергетичної ефективності на рівні країни. Системні дослідження в енергетиці. 2023. № 4(75). С. 84–94. DOI: https://doi.org/10.15407/srenergy2023.04.084
Маляренко О., Іваненко Н. Урахування обмежень на викиди парникових газів у моделі прогнозування споживання палива на рівні країни. Системні дослідження в енергетиці. 2024. № 1(76). С. 73–84. DOI: https://doi.org/10.15407/srenergy2024.01.073
TIMES-Україна. URL: https://www.timesukraine.tokni.com/about (дата звернення: 24.10.2025).
Маляренко О.Є., Іваненко Н.П., Судариков О.А. Удосконалена комплексна оцінка заходів з енергозбереження. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір № 125029 від 25.03.2024.
Маляренко О., Горський В., Іваненко Н., Євтухова Т., Матушкін Д. Комплексна оцінка заходів зі зниження викидів забруднюючих речовин в атмосферу. Системні дослідження в енергетиці. 2025. № 1(81). С. 100–110. DOI: https://doi.org/10.15407/srenergy2025.01.100
European Environment Agency (EEA). EMEP/EEA Air Pollutant Emission Inventory Guidebook 2023. URL: https://www.eea.europa.eu/en/analysis/publications/emep-eea-guidebook-2023 Євроагентство екології (дата звернення: 24.10.2025).
Державна податкова служба України (ДПС України). Податковий кодекс, Розділ VIII «Екологічний податок». URL: https://tax.gov.ua/nk/rozdil-viii--ekologichniy-poda/ (дата звернення: 24.10.2025).
EU4Environment Review of Environmental Taxation in Ukraine. 2023. URL: https://www.eu4environment.org/app/uploads/2023/09/Env-Taxation-and-Expenditure-Ukraine-pre-final.pdf (дата звернення: 24.10.2025).
