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目前各地区、各部门在分析研究碳排放达峰目标和路径时,采用的方法和模型形式多样、简繁不一,部分研究还缺少对路径合理性、科学性、可操作性的深入论证,很大程度上影响了碳排放目标和实施路径的科学设定。
本文介绍3类主要的碳达峰情景预测模拟方法,并对其进行了综合对比分析,同时对3种代表性模型(LEAP、CGE、MARKAL-MACRO )及应用情况进行梳理,以期为有关研究人员开展碳达峰研究和实践提供参考。
大家感兴趣可以静下心来学习预测建模。
01
LEAP模型
LEAP模型(Long-range Energy Alternatives Planning System),即长期能源替代规划系统,是“自下而上”模拟方法的典型代表之一,是一种基于情景分析的经济-能源-环境多领域复杂系统的综合模型,由斯德哥尔摩环境研究所与美国波士顿大学共同开发。LEAP拥有灵活的结构,使用者可以根据研究对象特点、数据的可得性、分析的目的和类型等来构造模型结构和数据结构,可以用来分析不同情景下的能源消耗和温室气体排放,这些情景是基于能源如何消耗、转换和生产的复杂计算,综合考虑关于人口、经济发展、技术、价格等一系列假设。LEAP 模型被广泛应用于国家、省、市等不同尺度范围,建筑、交通等不同行业的能源需求与规划、碳达峰水平估算、碳达峰时间预测等研究中。
学习视频如下(LEAP使用介绍):
29:5
02
CGE模型
CGE模型是“自上而下”模拟方法的典型代表之一,其利用非线性函数对供给、需求和市场之间的关系进行描述,在生产者利润、消费者效益、进口收益利润和出口成本等一系列优化条件下,对各个市场的均衡状态进行模拟。而进一步在CGE 模型中添加与减排措施相关的模块,便可以对减排措施的宏观经济影响进行定量评估,比如碳关税,碳交易,碳捕集、利用与封存(CCUS)和能效提升等。
03
MARKAL—MACRO 模型
MARKAL—MACRO 模型是混合模型的典型代表之一,它是由MARKAL 模型与 MACRO 模型耦合的混合模型,是一个考虑能源系统与宏观经济的动态非线性规划模型,它的目标函数是消费的总折现效用最大,其最大的效用函数决定了最优储备、投资、消费等一系列结果。MARKAL-MACRO 模型将能源系统和整个经济考虑为统一体,能够将宏观经济数据和能源生产消费等具体技术细节数据相结合,提高了模型分析能力,增强了结果可靠性,使所得模拟结果更具有指导意义。MARKAL-MACRO 耦合模型被广泛应用于预测规划期内的碳排放总量,为探索未来能源结构、能源消费模式提供技术支持。
总结对比 ·
近年来,许多专家和学者就我国碳排放峰值、实现路径等问题进行了广泛讨论与研究,不同的预测模型得到的结果不同,但多数研究认为我国在2030年左右具备实现碳排放达峰的条件。如利用 C-GEM 一般均衡模型模拟2020年后不同减排情景下的达峰时间,结果表明,在基准情景无政策情景)、现行政策情景和强化政策情景下,我国二氧化碳排放量分别会在2050年、2040年和2030年达到210.57,121.02,101.58 亿吨峰值。何建坤研究表明,在2030年GDP总量相比2010年增长3.5倍,单位GDP能耗同比下降约60%的情景下,我国可在2030年实现碳达峰。柴麒敏和徐华清利用IAMC模型对我国实现碳排放总量控制以及达到峰值的路径和情景进行深入分析,结果表明,“十五五”期间是实现碳排放峰值在120 亿吨 和 8.5 吨/人左右水平的较好机会窗口。周伟等的研究表明,基于MARKAL—MACRO 模型预测基准方案下,我国二氧化碳排放量将在2036年达到峰值,峰值为 107.53 亿吨,而优化方案下将在2029年达到峰值,峰值为95.27 亿吨。由此可见,当选择的模型和情景不同时,得出的预测结果也有较大差异。这是由于碳达峰预测涉及经济、社会、技术等各种因素,是一个复杂的系统工作,而不同研究模型使用的数据、方法论、基础假设和政策目的也不尽相同,导致研究结果具有较大的不确定性和难以比较的特征。
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