概况
我国“双碳”目标下,地方层面的碳中和研究能力相对薄弱,多数研究采用数据需求较少、线性外推的计量经济学方法。能源政策模型(EPS)是一个免费、开源的基于系统动力学的量化分析工具,可用于模拟和评估能源与气候政策对能源消费、温室气体排放、污染物排放、投资需求及相关宏观社会经济指标的影响。EPS模型更好反映复杂开放和动态系统内不同要素的相互作用和影响,支持政策影响评估,并可考虑不同政策间的相互协同影响。
模型下载及使用
EPS模型是一个系统动力学模型,主要在Vensim软件中运行和解读。用户可从EPS官网下载免费的Vensim Model Reader和模型文件。模型文件分为输入数据、其他重点文件和模型文件。模型使用流程为运行模型、政策设置、提取数据。
EPS模型情景
EPS模型支持BAU情景(参考情景)和政策情景的各项数据对比。情景代表一系列政策组成的政策包,每项政策设置均有相对应的政策实施时间线。情景按照研究目的可以分为评估现有政策型和目标倒逼型。在应用EPS评估地方“双碳”政策和减排路径研究,通常定义三个情景:参考情景、现有政策情景和碳中和情景。
数据更新方式
EPS模型的输入数据可以粗略分为时间序列、常数和模型参数三类。数据更新方式为更新.xlsx工作簿、生成.csv文件和重新打开Vensim运行模型。
校对
由于EPS模型逻辑和数据结构十分复杂,在更新输入数据和情景设置后均需对模型结果进行校对,以免模型结果距离预期结果过远。校对使用倒推逻辑,即遵循先排放后用能、先总体后分部门/分子分类的基本顺序。
重点部门逻辑和重点数据
EPS模型主体由5大部门/行业模块构成,分别是交通、电力供应、建筑运行、工业(包括建筑业、农业)、土地利用和林业。本节简述EPS模型电力、工业、建筑、交通四大重点模块的输入数据、内部子系统构成、和输出数据情况,帮助了解EPS模型在能源需求和温室气体排放预测领域的逻辑思路。
- 工业部门:覆盖了农业、开采业、制造业和建筑业范围下的25个细分行业,通过构建变量间的因果回路图和存量流量图的7个子模块,来量化估算工业产量变化、工业能源消费需求、工业电力需求、工业各类温室气体排放等。
- 建筑部门:计算建筑设施运行阶段的能源消耗和直接碳排放。EPS中,建筑类型分为城镇住宅、农村住宅和公共建筑三类;6种用能设施(建筑组件)包括,供暖系统、制冷和通风系统、建筑围护结构、照明、用能设备及其他建筑用能设施等;燃料类型包括电力、煤炭、天然气、各类油品、生物质和氢能。
- 交通部门:EPS的交通模块是以周转量为基础的交通模型,同时通过燃料经济性及成本改变判断未来车辆及其他交通工具的数量及能源结构。交通方式类型分为道路交通、航空、水运、铁路和摩托,而每种交通方式又分为客运和货运,其中道路交通进一步分为轻型和重型;按技术类型分为锂电池、天然气、汽油、柴油、混合动力、液化石油气和氢动力,按燃料类型则分为电力、天然气、汽油、柴油、生物汽油、生物柴油、喷气燃料、重油或燃料油、液化石油气(或丙烷及丁烷)以及氢气。
- 电力部门:EPS电力模块基于其他终端模块计算的电力需求和最大负荷需求来计算电力生产系统。模块的电源分类有火电(煤电、调峰气电、普通气电、褐煤、原油、重油及燃料油、石油)、水电、风电(陆上风电、海上风电)、太阳能发电(太阳能光伏、太阳能光热)、生物质能、生活垃圾、地热能、核电,总计16种。