Перспективный взгляд на долгосрочные энергетические системы
«Перспективный взгляд на долгосрочные энергетические системы» ( POLES ) — это мировая имитационная модель энергетического сектора , работающая на программном обеспечении Vensim . Это технико-экономическая модель с эндогенным прогнозированием цен на энергоносители, полным учетом спроса и предложения энергии по многочисленным направлениям энергетики и связанным с ними технологиям, а также модулем выбросов углекислого газа и других парниковых газов.
История
[ редактировать ]POLES была первоначально разработана в начале 1990-х годов в Институте энергетической политики и экономики IEPE (ныне EDDEN-CNRS) в Гренобле , Франция. Он был задуман на основе исследований, связанных с глобальным энергоснабжением и изменением климата , а также долгосрочным воздействием энергетической политики . Первоначально он был разработан на основе подробного описания отраслевого спроса на энергию, планирования мощности электроэнергии, а также разведки и добычи ископаемого топлива в различных регионах мира. По мере своего развития он включал теоретические и практические знания во многих областях, таких как математика, экономика, инженерия, энергетический анализ, международная торговля и технические изменения.
Первоначальная разработка POLES финансировалась программами JOULE II и III рамочных программ (FP) Европейской комиссии Третьей и Четвертой по исследованиям и технологическому развитию (1990-1994 и 1994-1998 годы), а также французским CNRS. С тех пор модель широко разрабатывалась в рамках нескольких проектов, некоторые из которых частично финансировались в рамках FP5, FP6 и FP7, а также в сотрудничестве между EDDEN-CNRS, консалтинговой компанией Enerdata и Европейским объединенным исследовательским центром IPTS .
Имея двадцатилетнюю историю, это одна из немногих энергетических моделей в мире, которая извлекает выгоду из непрерывного процесса разработки и опыта в течение столь длительного периода времени.
Структура
[ редактировать ]Модель представляет собой полную систему для моделирования и экономического анализа мирового энергетического сектора до 2050 года. POLES представляет собой модель частичного равновесия с ежегодным рекурсивным процессом моделирования с комбинацией поведенческих уравнений, индуцированных ценами, и уравнений, основанных на затратах и производительности. система для большого количества энергетических или связанных с энергетикой технологий. В отличие от некоторых других моделей энергетического сектора, международные цены на энергоносители являются эндогенными. Основными экзогенными переменными являются валовой внутренний продукт и население каждой страны или региона. [1]
Структура модели соответствует системе взаимосвязанных модулей и объединяет три уровня анализа: международные энергетические рынки, региональные энергетические балансы и национальный спрос на энергию (который включает новые технологии, производство электроэнергии, системы производства первичной энергии и отраслевые выбросы парниковых газов ).
POLES делит мир на 66 регионов, из которых 54 соответствуют странам (включая 28 стран Европейского Союза) и 12 соответствуют совокупности стран; для каждого из этих регионов моделируется полный энергетический баланс. Модель охватывает 15 секторов спроса на энергию в каждом регионе.
Секторы спроса
[ редактировать ]Каждый сектор спроса описывается с высокой степенью детализации, включая показатели деятельности, краткосрочные и долгосрочные цены на энергоносители и связанные с ними эластичности и тенденции технологического развития (таким образом, включая динамические кумулятивные процессы, связанные с кривыми технологического обучения). Это обеспечивает сильную экономическую последовательность в корректировке спроса и предложения по регионам, поскольку относительные изменения цен на отраслевом уровне влияют на все ключевые компоненты сектора региона. Смоделирована отраслевая добавленная стоимость.
Спрос на энергию для каждого вида топлива в секторе определяется рыночной конкуренцией, основанной на ценах на энергию и факторах, связанных с предположениями политики или развития.
Модель состоит из следующих секторов спроса:
- Жилое и третичное : два сектора.
- Промышленность :
- Использование энергии в промышленности: четыре сектора, позволяющие детально моделировать такие энергоемкие отрасли, как сталелитейная промышленность, химическая промышленность и промышленность по добыче нерудных полезных ископаемых (цемент, стекло).
- Неэнергетическое использование в промышленности: два сектора для секторов трансформации, таких как производство пластмасс и производство химического сырья.
- Транспорт : четыре сектора (воздушный, железнодорожный, автомобильный и другие). Моделирование автомобильного транспорта включает в себя несколько типов транспортных средств (легковые автомобили, грузовые тяжелые грузовики) и позволяет изучать межтехнологическую конкуренцию с проникновением альтернативных транспортных средств (гибридов, электромобилей или транспортных средств на топливных элементах).
- Международные бункеры : два сектора.
- Сельское хозяйство : один сектор.
Поставки нефти и газа
[ редактировать ]Имеется 88 нефтегазодобывающих регионов с межрегиональной торговлей; эти производящие регионы снабжают международные энергетические рынки, которые, в свою очередь, удовлетворяют спрос 66 вышеупомянутых регионов мира. Моделирование поставок ископаемого топлива включает в себя технологическое улучшение коэффициента добычи нефти, связь между новыми открытиями и совокупным бурением, а также обратную связь соотношения запасов и добычи с ценой на нефть. Производство ОПЕК и стран, не входящих в ОПЕК, дифференцировано. Модель включает нетрадиционные нефтяные ресурсы, такие как горючие сланцы и битуминозные пески .
Производство электроэнергии
[ редактировать ]Существует 30 технологий производства электроэнергии, среди которых несколько технологий, которые все еще являются маргинальными или запланированными, такие как тепловое производство с улавливанием и хранением углерода или новые ядерные разработки . Инструменты ценового распространения, такие как льготные тарифы, могут быть включены в качестве движущих сил для прогнозирования будущего развития новых энергетических технологий.
Модель выделяет четыре типичные кривые суточной нагрузки в году с двухчасовыми шагами. Кривые нагрузки соответствуют структуре генерации, определяемой порядком заслуг, который основан на предельных затратах на эксплуатацию, техническое обслуживание и капитальных затратах в годовом исчислении. Ожидаемый спрос на электроэнергию в течение года повлияет на инвестиционные решения по планированию новых мощностей на следующем этапе.
Выбросы и цена на углерод
[ редактировать ]Модель включает учет выбросов парниковых газов (ПГ) и позволяет визуализировать потоки ПГ на отраслевом, региональном и глобальном уровнях. POLES охватывает выбросы, связанные со сжиганием топлива, во всех секторах спроса, таким образом покрывая более половины мировых выбросов парниковых газов. шесть парниковых газов Киотского протокола Охвачены (диоксид углерода, метан, закись азота, гексафторид серы, гидрофторуглероды и перфторуглероды ).
Модель можно использовать для проверки чувствительности энергетического сектора к цене на выбросы углерода применительно к ценам на ископаемое топливо на региональном уровне, как это предусмотрено или экспериментируется с помощью систем ограничения выбросов и торговли, ЕС таких как Схема торговли выбросами .
Базы данных
[ редактировать ]Базы данных модели разработаны IPTS, EDDEN и Enerdata. Данные о технологических затратах и характеристиках предоставлены базой данных TECHPOL. [2] [3] Данные об историческом спросе на энергию, потреблении и ценах собираются и предоставляются Enerdata. [4]
Использование
[ редактировать ]Модель POLES может использоваться для изучения или проверки влияния различных предположений о энергетических ресурсах или энергетической политики, а также для оценки важности различных движущих переменных, определяющих спрос на энергию и уровень проникновения определенных технологий производства электроэнергии или конечного использования. POLES не дает прямого представления о макроэкономическом воздействии решений по смягчению последствий, как это предусмотрено в Обзоре Стерна , однако позволяет провести детальную оценку затрат, связанных с разработкой технологий с низким или нулевым выбросом углерода .
Связанная с профилями выбросов ПГ, модель может построить кривые предельных затрат на сокращение выбросов (MACC) для каждого региона и сектора в желаемое время; их можно использовать для количественной оценки затрат, связанных с сокращением выбросов парниковых газов, или в качестве инструмента анализа стратегических областей политики контроля выбросов и систем торговли выбросами в рамках различных рыночных конфигураций и правил торговли. [5] [6]
Исследования, включая моделирование POLES, были заказаны международными организациями, такими как несколько генеральных директоратов Европейской комиссии, [7] [8] национальные агентства энергетики, окружающей среды, промышленности и транспорта [9] или частные игроки в энергетическом секторе. [10] [11] [12]
Критика
[ редактировать ]POLES может моделировать изменения в отраслевой добавленной стоимости и сдвиги деятельности между секторами. Однако POLES не является макроэкономической моделью в том смысле, что она использует валовой внутренний продукт в качестве исходных данных и не включает в себя никакой обратной связи, которая могла бы возникнуть в результате эволюции энергетической системы: цен на выбросы углерода, падения добычи нефти и его влияния на транспорт и мобильность. или рост, вызванный технологическими инновациями (такими как ИТ-бум 1990-х годов). Как таковой, он не обеспечивает общее воздействие на общество, например, адаптации к изменению климата или смягчения его последствий (однако он дает количественную оценку общих затрат для энергетического сектора, включая инвестиции, необходимые для развития низкоуглеродных технологий).
Модель не охватывает все выбросы парниковых газов, особенно те, которые связаны с сельским хозяйством (частично), землепользованием, изменениями в землепользовании и лесным хозяйством . Таким образом, климатический компонент модели не позволяет полностью спрогнозировать запасы, концентрации и связанное с этим повышение температуры в результате антропогенного изменения климата . [13]
См. также
[ редактировать ]Внешние ссылки
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Энергетические сценарии, развитие технологий и анализ климатической политики с помощью системы моделирования POLES. Архивировано 19 августа 2011 г. в Wayback Machine.
- ^ Ограничения выбросов и вызванные технические изменения в энергетическом секторе: моделирование с использованием модели POLES.
- ^ Techpol, обсерватория новых энергетических технологий , Менанто, П., в Lettre Techniques de l'Ingénieur - Energies, 2 (2006) 5-6
- ^ Модель полюсов Enerdata
- ^ «Использование в ИПТС» . Архивировано из оригинала 6 мая 2010 г. Проверено 11 февраля 2010 г.
- ^ Соединение с моделью GEM-E3. Архивировано 1 октября 2006 г. в Wayback Machine.
- ^ Пути сокращения выбросов парниковых газов в процессе РКИК ООН до 2025 года - исследование для DG ENV
- ^ World Energy Technology Outlook 2050. Архивировано 15 июля 2010 г. в Wayback Machine - исследование для DG RTD.
- ^ Facteur 4. Архивировано 27 ноября 2006 г. в Wayback Machine - исследование для Министерства финансов и промышленности Франции.
- ^ Устойчивые пути для повышения климатических и энергетических амбиций ЕС, исследование Enel
- ^ Затраты и выгоды для государств-членов ЕС от достижения климатических и энергетических целей на 2030 год.
- ^ Совместное использование сокращений выбросов парниковых газов в развитых странах после 2012 года на основе сопоставимых усилий. Архивировано 10 июля 2011 г. на Wayback Machine.
- ^ Экономическая оценка глобальной климатической политики после 2012 года с использованием POLES и GEM-E3.
