Prospective Outlook på långsiktiga energisystem

Prospective Outlook on Long-term Energy Systems ( POLES ) är en världssimuleringsmodell för energisektorn som körs på Vensim-mjukvaran . Det är en teknisk-ekonomisk modell med endogen prognos av energipriser, en komplett redovisning av energiefterfrågan och tillgången på många energivektorer och tillhörande teknologier, och en modul för utsläpp av koldioxid och andra växthusgaser.

Historia

POLES utvecklades ursprungligen i början av 1990-talet i Institutet för energipolitik och ekonomi IEPE (numera EDDEN-CNRS) i Grenoble , Frankrike. Det skapades på grundval av forskningsfrågor relaterade till global energiförsörjning och klimatförändringar och den långsiktiga effekten av energipolitik . Det utvecklades till en början genom en detaljerad beskrivning av sektoriell energiefterfrågan, planering av elkapacitet och utforskning och produktion av fossila bränslen i de olika världsregionerna. Längs dess utveckling införlivades teoretisk och praktisk expertis inom många områden som matematik, ekonomi, teknik, energianalys, internationell handel och teknisk förändring.

Den initiala utvecklingen av POLES finansierades av JOULE II- och III-programmen inom Europeiska kommissionens tredje och fjärde ramprogram (FP) för forskning och teknisk utveckling ( 1990-1994 och 1994-1998) samt av franska CNRS. Sedan dess har modellen utvecklats omfattande genom flera projekt, några delvis finansierade av FP5, FP6 och FP7, och i samarbete mellan EDDEN-CNRS, konsultföretaget Enerdata och European Joint Research Centre IPTS .

Med en historia som sträcker sig över tjugo år är det en av få energimodeller i världen som drar nytta av en kontinuerlig utvecklingsprocess och expertis under en så lång tidsperiod.

Strukturera

Modellen tillhandahåller ett komplett system för simulering och ekonomisk analys av världens energisektor fram till 2050. POLES är en partiell jämviktsmodell med en årlig rekursiv simuleringsprocess med en kombination av prisinducerade beteendeekvationer och en kostnads- och prestationsbaserad system för ett stort antal energi- eller energirelaterade tekniker. I motsats till flera andra energisektormodeller är internationella energipriser endogena. De huvudsakliga exogena variablerna är bruttonationalprodukten och befolkningen för varje land eller region.

Modellens struktur motsvarar ett system av sammankopplade moduler och artikulerar tre nivåer av analys: internationella energimarknader, regionala energibalanser och nationell energiefterfrågan (som inkluderar ny teknik, elproduktion, primära energiproduktionssystem och sektoriella växthusgasutsläpp ) .

POLES delar upp världen i 66 regioner, varav 54 motsvarar länder (inklusive de 28 länderna i Europeiska unionen) och 12 motsvarar länderaggregat; för var och en av dessa regioner modelleras en full energibalans. Modellen omfattar 15 energiefterfrågan i varje region.

Efterfrågan sektorer

Varje efterfrågesektor beskrivs med en hög detaljgrad, inklusive aktivitetsindikatorer, kort- och långsiktiga energipriser och tillhörande elasticiteter och tekniska utvecklingstrender (därmed inklusive de dynamiska kumulativa processer som är förknippade med tekniska inlärningskurvor). Detta möjliggör en stark ekonomisk konsekvens i anpassningen av utbud och efterfrågan per region, eftersom relativa prisförändringar på sektorsnivå påverkar alla nyckelkomponenter i en regions sektor. Sektoriellt förädlingsvärde simuleras.

Energiefterfrågan för varje bränsle i en sektor följer en marknadsandelsbaserad konkurrens som drivs av energipriser och faktorer relaterade till policy eller utvecklingsantaganden.

Modellen är sammansatt av följande efterfrågesektorer:

  • Bostäder och tertiär : två sektorer.
  • Bransch :
    • Energianvändning inom industrin: fyra sektorer, vilket möjliggör en detaljerad modellering av sådana energiintensiva industrier som stålindustrin, kemiindustrin och den icke-metalliska mineralindustrin (cement, glas).
    • Icke-energianvändning inom industrin: två sektorer, för omvandlingssektorer som plastproduktion och kemisk råvaruproduktion.
  • Transport : fyra sektorer (flyg, järnväg, väg och andra). Modellering av vägtransporter omfattar flera fordonstyper (personbilar, tunga lastbilar) och gör det möjligt att studera konkurrensen mellan olika tekniker med penetrationen av alternativa fordon (hybrider, el- eller bränslecellsfordon).
  • Internationella bunkrar : två sektorer.
  • Jordbruk : en sektor.

Olje- och gasförsörjning

Det finns 88 olje- och gasproduktionsregioner med interregional handel; dessa producerande regioner försörjer de internationella energimarknaderna, som i sin tur matar efterfrågan från de 66 ovannämnda världsregionerna. Modellering av tillgången på fossila bränslen inkluderar en teknisk förbättring av oljeutvinningsgraden, en koppling mellan nya upptäckter och kumulativ borrning och en återkoppling av förhållandet reserver/produktion på oljepriset. OPEC och icke-OPEC produktion är differentierad. Modellen inkluderar icke-konventionella oljeresurser som oljeskiffer och tjärsand .

Kraftgenerering

Det finns 30 elproduktionstekniker, bland vilka flera tekniker som fortfarande är marginella eller planerade, såsom termisk produktion med koldioxidavskiljning och -lagring eller nya kärnkraftskonstruktioner . Prisinducerade spridningsverktyg som inmatningstariffer kan inkluderas som drivkrafter för att projicera den framtida utvecklingen av ny energiteknik.

Modellen särskiljer fyra typiska dagliga belastningskurvor under ett år, med tvåtimmarssteg. Belastningskurvorna uppfylls av en generationsmix som ges av en meritordning som baseras på marginalkostnader för drift, underhåll och årliga kapitalkostnader. Förväntat effektbehov under året påverkar investeringsbeslut för ny kapacitetsplanering i nästa steg.

Utsläpp och koldioxidpris

Modellen inkluderar redovisning av utsläpp av växthusgaser (GHG) och möjliggör visualisering av växthusgasflöden på sektoriell, regional och global nivå. POLES täcker förbränningsrelaterade utsläpp av bränsle i alla efterfrågesektorer och täcker därmed över hälften av de globala växthusgasutsläppen. De sex från Kyotoprotokollet omfattas (koldioxid, metan, dikväveoxid, svavelhexafluorid, fluorkolväten och perfluorkolväten).

Modellen kan användas för att testa energisektorns känslighet för koldioxidpriset så som det tillämpas på priset på fossila bränslen på regional nivå, som förutses eller experimenteras av tak- och handelssystem som EU:s system för handel med utsläppsrätter .

Databaser

Modellens databaser har utvecklats av IPTS, EDDEN och Enerdata. Data om tekniska kostnader och prestanda tillhandahölls av TECHPOL-databasen. Uppgifterna för historisk energiefterfrågan, förbrukning och priser sammanställs och tillhandahålls av Enerdata.

Används

POLES-modellen kan användas för att studera eller testa effekten av olika energiresursantaganden eller energipolicyer och bedöma betydelsen av olika drivande variabler bakom energiefterfrågan och penetrationshastigheten för viss elproduktion eller slutanvändningsteknik. POLES tillhandahåller inte direkt den makroekonomiska effekten av begränsningslösningar som förutses i Stern Review , men det tillåter en detaljerad bedömning av kostnaderna förknippade med utvecklingen av tekniker med låg eller ingen koldioxidutsläpp .

I samband med växthusgasutsläppsprofiler kan modellen producera marginalminskningskostnadskurvor (MACC) för varje region och sektor vid en önskad tidpunkt; dessa kan användas för att kvantifiera kostnaderna för att minska utsläppen av växthusgaser eller som ett analysverktyg för strategiska områden för utsläppskontrollpolicyer och system för handel med utsläppsrätter under olika marknadskonfigurationer och handelsregler.

Studier inklusive POLES-simuleringar har beställts av internationella organ som flera generaldirektorat vid Europeiska kommissionen, nationella energi-, miljö-, industri- och transportbyråer eller privata aktörer inom energisektorn.

Kritik

POLES kan modellera förändringar i sektoriellt mervärde och förskjutningar av aktivitet mellan sektorer. POLES är dock inte en makroekonomisk modell i den meningen att den använder bruttonationalprodukten som en insats och inte inkluderar någon feedback på den som skulle kunna bli resultatet av energisystemets utveckling: kolprissättning, fallande oljeproduktion och dess effekt på transport och mobilitet , eller tillväxt inducerad av teknisk innovation (som IT-boomen på 1990-talet). Som sådan ger den inte den totala inverkan på samhället av t.ex. klimatanpassning eller begränsning (den kvantifierar dock den totala kostnaden för energisektorn, inklusive nödvändiga investeringar i utvecklingen av koldioxidsnål teknik).

Modellen omfattar inte alla utsläpp av växthusgaser, särskilt de som är relaterade till jordbruk (delvis), markanvändning, förändrad markanvändning och skogsbruk . Som sådan tillåter klimatkomponenten i modellen inte att helt projicera växthusgaslager, koncentrationer och tillhörande temperaturhöjningar från antropogena klimatförändringar .

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Prospective_Outlook_on_Long-term_Energy_Systems&oldid=1119971803 "