FTTFLEX：面向数据贫乏国家的灵活技术扩散分析工具

10767 FTT-FLEX 灵活的技术扩散分析工具针对数据匮乏的国家 Unnada Chewpreecha, Francis Dennig, Ib Hansen 政策研究工作论文 10767 摘要 为了实现显著的排放减少，广泛采用低碳技术至关重要。了解去碳化的过程需要一种工具，它可以真实地描述与不同行业技术采用相关的几种现象，包括技术扩散、投资决策、技术成本演变以及技术锁定等。本文介绍了FTT-FLEX，这是未来技术转型模型的简化版。FTT-FLEX适合作为单国独立工具应用，或者在其他研究中作为辅助工具。 与宏观经济模型相连。FTT-FLEX捕捉了未来技术转型（知识溢出作为技术成本驱动和采用新技术时的惯性）的核心国家级特征，与针对个别国家的全球未来技术转型模型相比，大大减少了所需的数据。如所示，FTT-FLEX是分析小型发展中国家关键排放部门脱碳的国家特定宏观经济模型的自然补充。FTT-FLEX的效用通过几内亚比绍电力部门的脱碳分析得到证明。 本文是宏观经济、贸易与投资全球实践的产品。它是世界银行为提供其研究开放访问并提供对全球发展政策讨论的贡献而作出的一项更大努力的一部分。政策研究工作论文也发布在http://www.worldbank.org/prwp上。作者可以通过uchewpreecha@worldbank.org联系。 政策研究工作报告系列发布正在进行中的研究成果，以促进关于发展的思想交流问题。本系列的目标是尽快发布研究结果，即使报告的呈现不够完美。论文包含作者姓名应相应引用。本文中表达的研究发现、解释和结论完全是作者自己的。作者的观点。它们不一定代表国际复兴开发银行/世界银行的立场。其附属机构，或世界银行执行董事或他们所代表的政府。 FTT-FLEX：数据贫乏国家的灵活技术扩散分析工具 Unnada Chewpreecha, Francis Dennig 和 Ib Hansen* JEL No.: O33; O38; E17; Q55; Q42; Q43; Q48关键词：技术扩散模型、低碳政策、宏观经济模型 1. 简介及目标 在追求可持续未来的过程中，鉴于应对气候变化的紧迫需要，世界各国正积极寻求脱碳战略（联合国，2015年）。这些战略需要制定政策，以促进经济体日常运营中减少碳排放，包括在电力行业。一项有效的政策必须考虑经济激励措施，但同时也应考虑低碳技术被采用以满足日益增长的电力需求的复杂动态。 数据丰富的发达国家通常可以访问分析工具来评估低碳政策及其对减排、能源使用、政府预算和整体宏观经济影响的后果。然而，许多发展中国家面临着重大障碍，部分原因在于数据可用性有限。虽然世界银行的MFMod（Burns等，2019）和MANAGE（Beyene等，2023）模型适合分析气候变化政策的经济激励和后果，但它们缺乏与新技术扩散如何内生于影响不同技术的成本和因此采用的情况相关的功能。 本文介绍了FTT-FLEX模型，该模型旨在为发展中国家环境中的差距搭建桥梁。应用于电力行业，FTT-FLEX可用于帮助设计在小型开放经济体环境下实现电力行业脱碳的政策。FTT-FLEX还适用于一些较小的高收入国家，这些国家的行动在全球范围内足够小，不会对全球价格产生显著影响。 2. FTT-FLEX模型 FTT-FLEX是对一个已经建立的全局技术扩散建模框架的简化，该框架称为未来技术转型-FTT (Mercure, 2012)。该框架适用于供应不同商品的供应，其中包含包括能源、交通、钢铁或供暖在内的技术菜单（Mercure, 2012; Mercure et al., 2014; Mercure et al., 2018; Knobloch et al., 2018, Vercoulen et al., 2018）。 本文重点关注FTT-FLEX在电力供应中的应用。然而，所阐述的方法也可以扩展到其他行业的科技选择。FTT-FLEX降低了全球FTT模型的数据需求，使其能够在数据有限的国家使用。它侧重于全球FTT模型中嵌入的过程，即小型发展中国家采用和传播全球水平的电力生成技术，同时纳入外部决策可能对较小经济体面临的全球技术-成本前沿产生的影响。 在FTT模型中，特定技术的技术扩散过程既取决于其成本结构，也取决于其在全球和本地层面上的使用程度（其在总发电能力中的份额）。技术成本被假定为全球过去在技术上累积投资的下降函数。新技术的经验，通过其在总产出中的份额来代表，构成了全球知识外部性。随着世界在新兴技术中安装更多产能，这些技术对新投资者的成本将降低。在FTT-FLEX模型中，来自全球其他地区技术扩散和安装的成本降低是一个外生输入。然而，国内扩散（如在大FTT模型中）受到国内经济中不同技术使用程度的影响。 与之相反，标准的“最低成本”能源系统模型提出了一条高效路径，即选择成本最低的技术组合以满足既定的能源需求路径——但这些成本并不受技术采用程度的影响。在FTT（快速转型技术）中，成本更低的技术也具有相应的优势。但是，增加市场份额会产生一种既得利益者的优势，这可能会加强或削弱成本优势。在国内市场拥有大量装机容量的技术将在多个方面优于新兴技术，而这些优势与成本无关。例如，投资者在看到该技术在其他地方应用后，对成熟技术的信心将更大，从而减少项目的不确定性和风险感知。这会在成本演变和技术扩散中引入滞后效应，有助于解释为什么即使新技术成本可能更低，旧的技术也可能持续存在。 FTT-FLEX 可单独使用或与宏观经济模型结合使用。单独使用时，针对电力行业的 FTT-FLEX将电力需求路径作为一个外生输入，并模拟在满足该需求过程中选择的技术组成。用户可以修改参数以实施大多数政府在其脱碳战略中通常考虑的政策（碳税、能源税、补贴、启动政策以及法规），并评估这些政策对成本、投资、技术组合和排放轨迹的影响。 当与宏观经济模型结合使用时，电力需求路径由宏观经济模型（作为价格、增长和其他经济因素的函数）确定，并传递给FTT-FLEX，该模型确定电力价格和电力部门投资路径，然后将其传递回宏观经济模型。允许电力需求根据价格进行调整，反之亦然，与从成本最小化模型或单独运行的FTT-FLEX得出的部分均衡输出相比，提高了组合模型的真实性。 第三部分详细描述了FTT-FLEX的直觉和主要特性。之后是第四部分，它介绍了如何将FTT-FLEX与宏观经济学模型（本例中为世界银行的气候分析宏观财政模型（MFMod-CC））相结合。最后，第五部分通过一个案例研究展示了通过共同模拟电力需求、技术扩散和宏观经济来建立过渡政策经济影响的一些优点。 尽管这篇论文侧重于分析电力行业脱碳过程中FTT-FLEX的应用，但它也可用于其他问题（如供热和交通），在这些领域，未来的成本可能取决于新技术的采用程度。 3. FTT-FLEX功能（电力行业应用） 本节大部分内容描述了FTT-FLEX在电力领域的应用。结尾简要概述了其他替代应用。完整的模型方程列表提供在论文末尾的附录I中。 3.1 扩散与份额动态 FTT-FLEX是一个动态模型，它根据提供的电力需求路径，计算电力供应中的技术分布。在任何给定时期，电力作为一种流动，由已安装的发电能力库存和多种中间投入（煤炭、石油、太阳能、风能和水能）提供。不同的可行技术体现在这个资本库存中，因此总电力供应被分配到与使用的技术相对应的份额中。随着资本库存 如果退休或电力需求增加，为了满足需求短缺，必须建设新的资本存量。模型所回答的基本问题是，这种资本存量的构成以及由此产生的供电分布如何随时间变化。模型包含了一个技术扩散过程 轨迹（如罗杰斯1962年首次提出的）以帮助回答问题。本小节描述扩散过程。 两个时间常数对资本存量构成的动态起着关键作用：建设新一代产能所需的时间和与每种技术相关的资本寿命。建设时间越短，一旦单位经济对其有利，技术将更快地获得市场份额。寿命越长（或折旧越慢），即使单位成本对其不利，向现有技术的转变也会越慢。 让扩散率 A, j衡量类型耐久资本被替换（速度）的易度（速度）。 你：空内容 耐久资本类型，其量级越大，过渡越快。设为 我：i 技术给定项目中使用光纤到户（FTT）技术时的成本-FLEX 是一种技术，其中成本分 以概率确定。对于每个 。在合适的分布假设下，1ij 技术σ的任何给定项目成本的概率就较小。�ij 是大于技术的 比某些使用技术的项目更便宜。但这不是零，因为在某些情况下（在 更低成本。这是因为我：i即使平均而言使用技术的项目更昂贵，也会有更多的项目数量。j .项目，从这些分布中抽取的配对，每种技术的成本为 $f_f$可以比较。蓝 es我：ij 此类项目成本比技术分布尾部更昂贵部分的成本要低。技术成本低于平均水平，在这些情况下，投资者将1成本感知被假定为Gumbel分布且具有单一峰值，因此二元Logit转化为对数逻辑曲线。更多详细信息请参阅Mercure等人2018年的补充材料。 我：ij选择技术，因为尽管与配对项目相比其成本较低，但出于以下原因： （请注意，原文中的\"this project its costs is lower\"是语法错误的，应该更正为\"this project, itscost is lower\"。但在翻译时，我按照原文的表述保留了这个错误，并按照原结构进行了翻译。） 图1：基于成本分布的二元离散技术采用选择（改编自Mercure, 2012）我：i 平均技术成本更高。在左侧和上方红色阴影区域以及蓝色区域之上。j阴影空间，投资者会选择技术。图1的底部图表显示了平滑的...j我：i – 一些非常昂贵，一些非常便宜。由于范围广泛，...j在该地区，存在相当数量的技术项目，其中特定安装或项目的成本非常σσ。我：i高（实际上比平均价格更高的技术还要高）。j尽管数量不多，但此类从分销中抽取的高成本技术项目将比大多数项目成本更高。我：i 图2：基于成本确定性的技术采用情况。如果不全是，则从技术的分布（红色下阴影的白色项目配对）中提取.分布曲线) FF 它是通过整个分布中的成对比较来测量的该观点认为，当成本不确定（且分布范围较广）时，将同时建设多种类型的技术。ij.衡量……的比较优势在极端情况下)图 2：当技术成本确定且非常狭窄时，曲线之间将没有交集且 FF（并且概率曲线非常地仅限于这项低技术的技术）j平均成本将实施（如图下所示的技术）。 考虑到技术的分布，我们可以推导出技术扩散的动态。 𝑖𝑖∆𝑆𝑆𝑖𝑖𝑡𝑡𝑡𝑡=𝑡𝑡−1𝑡𝑡−1𝑡𝑡−1𝑡𝑡−1𝑡𝑡−1𝑡𝑡−1𝑁𝑁Let it在每期中，技术份额（所有技术的总和）等于1。it由以下给出：关于技术随时间变化的份额（ ∆⋅ � =1 i 专注于括号中的术语，我们可以看到：−AA) 技术的扩散率和较低成本的概率增加时，其增长速度会更快。 与其他的成对比较中，高。 该模型的一个基本特征是条款超出总额。它捕捉了引言中讨论的既得优势。说−1煤炭太阳能有两种技术，并且对于其中成本和扩散比较（该求和内的整个术语）为了论述方便，假定是相