领域：经济建模与政策
问题类型：MCP
使用 GAMS 对欧盟的交通碳强度目标进行建模
背景
国际清洁交通理事会（ICCT）是一个非营利组织，帮助政府和政策制定者做出正确的决策，以减少所有运输方式的空气污染和燃料消耗。 鉴于运输部门的复杂性，决策者只有在能够使用一套一致的规则和整个部门的复杂综合模型来模拟政策选择的情况下，才能做出明智的决定。代数建模语言（AML）如GAMS已被证明是开发此类模型的有用工具。对于欧盟委员会发起的运输部门脱碳项目，ICCT要求GAMS开发，测试和运行欧盟运输部门的部分均衡模型，包括轻型车辆，重型车辆和航空部门的代表。该模型的目的是测试几种政策情景，包括重叠的温室气体（GHG）减排目标，资格上限和其他优惠待遇。在GAMS中，我们可以同时应用所有这些约束集，并求解模型以衡量市场对这些政策的反应。 这项工作的结果被纳入欧盟委员会关于气候变化的“绿色新政”计划，目标是到55年将温室气体排放量减少2030%，到2050年实现气候中和。 以下文本以精简的格式总结了该研究的某些方面。完整的报告可以在ICCT网站上访问。
考虑的政策方案
总共考虑了10种政策情景，这些情景是与ICCT的研究人员合作制定的。每个方案代表以下各项的组合：
- 温室气体减排目标或可再生能源要求
- 食品和饲料生物燃料的上限
- 先进的生物燃料任务
- 非生物来源的可再生燃料（RFNBO）
- 可持续航空燃料 （SAF） 要求
- 航空电子燃料任务
- 预计电动汽车年增长率
- 限制使用某些中间作物（如大豆或玉米）生产生物燃料
方案参数总结如下：
表 1.输入方案
模型
该模型被表述为静态部分均衡模型，使用多个代理。这些代理中的每一个都充当成本最小化器，同时遵守一组建议的政策目标：
关于扩展数学规划 （EMP）
均衡问题的实现可能很乏味，但GAMS（作为唯一的代数建模语言）提供了“扩展数学规划”（EMP）扩展，并特别支持这些问题。EMP可以将单个代理实现为单独的子问题，然后将其自动重新制定为可由商业求解器有效求解的格式。这种重新制定技术的真正力量在于，它可以实现快速的模型重新开发，而无需担心与重新制定-调试-验证周期相关的必要员工时间。如果需要后期更改，这种重新开发的周期很快就会变得势不可挡，这是旨在为不断发展的政策对话提供信息的项目所固有的。
结果
图1总结了用于满足每种情景的政策要求的燃料类型。情景之间的一些差异符合预期，例如，当温室气体目标减少时，可再生能源总量较低（情景2），当基于食品的上限设置为0%时，没有基于食品的生物燃料（情景3，4和10）。一个引人注目的结果是，在大多数情况下，大量的中间作物生物燃料不受基于食品的生物燃料上限的限制。当政策变得更加雄心勃勃时，例如将能源任务水平从情景8提高到情景9，中间作物生物燃料填补了可再生燃料需求总量的大部分。特别是，我们发现大豆加氢处理植物油（HVO）大幅增加。 简单地降低目标水平，例如从情景1降低到2，就会大大减少中间作物生物燃料的使用量。我们发现，一旦子任务和上限得到遵守，中间作物是实现温室气体目标或可再生能源任务的最便宜的合规选择。
图1.按政策情景分列的燃料类别能源消耗
问题在于，全球大多数中间作物都是主要商品作物，它们在生物燃料中的使用预计将引起间接土地利用变化（ILUC），就像基于粮食的生物燃料一样。当我们考虑ILUC排放时，中间作物大豆生物燃料的非常高的温室气体排放总量显着降低了整个政策的温室气体节省量。我们可以在表2中看到这一点，它显示了每种情景的总温室气体减排量，以及碳减排的平均成本，温室气体信用价格以及可再生能源在公路和航空领域的总份额。
表 2.环境汇总统计
这项研究的一个重要发现是，温室气体目标比可再生能源任务产生的温室气体减排量要大得多。情景8代表26%的可再生能源任务，导致可再生燃料总量与情景1相似，但仅提供约三分之一的温室气体减排量。因此，情景8的碳减排成本约为情景1的三倍。与可再生能源任务相比，温室气体目标似乎也是实现减缓气候变化的更具成本效益的手段。
可再生燃料政策很复杂，政策变化的影响并不总是直观的。如此处所示，定量建模可以成为客观分析准则变化的广泛影响的有用工具，并使政策制定者能够做出明智的决定。
完整报告可在https://theicct.org/publications/transport-carbon-intensity-targets-eu-aug2021获得。
关于ICCT
国际清洁交通理事会是一个独立的非营利组织，旨在为环境监管机构提供一流、公正的研究以及技术和科学分析。他们的使命是改善道路、海运和航空运输的环境绩效和能源效率，以造福公众健康并缓解气候变化。
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