運輸部門能源消耗與溫室氣體減量評估模型架構(gòu)的建立_第1頁
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運輸部門能源消耗與溫室氣體減量評估模型架構(gòu)的建立1目錄2運輸部門整合模型之政策評估目的整合模型應備功能與方法(模型)選擇政策評估架構(gòu)與關聯(lián)運輸CGE模型之理論基礎與模型設定整合模型資料結(jié)構(gòu)與信息平臺連結(jié)整合模型建構(gòu)流程與時間規(guī)劃運輸部門減量目標訂定方式運輸部門面臨的問題(1/3)3運輸部門排放基線趨勢為何?在不同社經(jīng)條件下基線如何變化?經(jīng)濟發(fā)展與運輸部門排放基線脫鉤:效率、結(jié)構(gòu)、技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與運輸部門排放之關聯(lián)?運具結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對運輸部門排放之影響?對國家整體排放之影響?運具技術(shù)發(fā)展對運具選擇及減量之影響?運輸部門面臨的問題(2/3)4在國家減量目標下(2020年回到2005年排放水平),

運輸部門之減量目標如何計算?運輸部門減量目標運輸部門面臨的問題(3/3)5非運輸部門減量政策(如能源稅)對運輸部門排放之影響?在不同外部減量政策下,運輸部門能采取哪些策略?減量成效為何?運輸部門減量付出的代價為何?如何衡量?運輸部門減量政策成效與選擇運輸部門整合模型之定位與功能6做為我國運輸部門溫室氣體減量目標與因應策略規(guī)劃的決策支援工具兼具理論與實務基礎,考慮運輸、能源、經(jīng)濟、科技創(chuàng)新與環(huán)境關聯(lián)定位:考慮經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)活動、技術(shù)條件、其他部門等外在因素對運輸部門排放量之影響在上述外部因素影響下,運輸部門最適當?shù)臏p量目標與減量幅度探討運輸部門可行且有效的減量措施與方案,并評估減量成效與減量成本功能:各國運輸部門減量政策7燃油效率大眾運輸燃料稅費其他財政措施交通管理國土規(guī)劃直接管制排放交易節(jié)能架駛德國√√√√√英國√√√√√美國√開發(fā)中國家√√√√√√建置完整的決策支援體系89運輸部門能源使用與溫室氣體排放決策支援系統(tǒng)架構(gòu)由數(shù)據(jù)庫、模式庫、及知識庫組成信息平臺,并將龐雜訊息匯總為容易判別之運輸部門減量指標10數(shù)據(jù)庫、模式庫與知識庫之關聯(lián)數(shù)據(jù)庫為模式庫之基礎資料集,提供模式評估過程所有參變量所需資料,包括統(tǒng)計資料、自行推估資料、及文獻研究成果知識庫為決策分析之背景資料集,提供模式庫做為政策評估情境設計之參考依據(jù),資料型態(tài)包括技術(shù)發(fā)展藍圖、相關研究方法與結(jié)論、國內(nèi)外法規(guī)與政策走向運輸研究所能源相關模式之整合應用架構(gòu)11能源消耗、污染排放與車輛使用之整合關聯(lián)模式研究12選擇行為理論推估排放量推估能耗量

MOBILE能耗系數(shù)排放系數(shù)家戶運具總行駛里程數(shù)各家戶運具車輛數(shù)各家戶運具年行駛里程家戶運具使用模型替代能源車輛家戶運具車型車齡選擇模型家戶運具持有選擇模型政策變量情境模擬家戶運具:小汽車、機車96-98中綱計劃:能源消耗、污染排放與車輛使用之整合關聯(lián)模式研究交通大學執(zhí)行(邱裕鈞)運輸部門能源與溫室氣體資料之構(gòu)建與盤查機制之建立13基線推估減量目標差額分析減量行動方案能源別平均值96-97中鼎公司執(zhí)行、98開南大學執(zhí)行能源消耗、污染排放與運輸規(guī)劃作業(yè)關聯(lián)分析1496-97中綱計劃:能源消耗、污染排放與運輸規(guī)劃作業(yè)關聯(lián)分析98中綱計劃:能源消耗、污染排放推估模式與永續(xù)運輸模式之整合應用鼎漢顧問公司、中華經(jīng)濟研究院與車測中心執(zhí)行中綱計劃之比較與關聯(lián)15計劃名稱比較項目中鼎、開南執(zhí)行計劃交大執(zhí)行計劃鼎漢、中華經(jīng)研、車測中心執(zhí)行計劃研究范圍整體運輸部門Top-down公路私人運輸(家戶):小汽車、機車Bottom-up公路私人運輸:小客車Bottom-up研究課題能耗量、排放量能耗量、排放量能耗量、排放量重要研究變量次級資料國家總計能耗值總計平均能耗系數(shù)總計平均排放系數(shù)第一手資料抽樣值建立模型車型車齡車輛數(shù)車型車齡行駛里程數(shù)第一手資料抽樣值建立模型動態(tài)能耗系數(shù)動態(tài)排放系數(shù)模型關聯(lián)意義總體經(jīng)濟、社會屬性家戶、運具屬性運具、行車、道路屬性分析與應用面整體分析:規(guī)劃層級planninglevel預測基線局部分析:規(guī)劃層級planninglevel政策情境模擬局部分析:營運層級operationlevel、適宜在有動態(tài)車流資料之分析計劃間反饋小客車、機車車輛數(shù)與行駛里程文獻上運輸減量評估模型類型16模型CGE運輸需求預測模型能源工程模型系統(tǒng)動態(tài)模型方法論一般均衡理論運具持有與選擇模型計量預測模型成本極小之最適化方法反饋控制理論與模擬方法行為理論架構(gòu)廠商理論消費者行為理論消費者行為理論須整合其他經(jīng)濟模型僅建立觀測變量之因果關系市場交互影響考慮所有市場均衡與經(jīng)濟個體關聯(lián)市場及經(jīng)濟因素為給定條件市場及經(jīng)濟因素為給定條件透過因果關系呈現(xiàn)運輸服務需求模型可內(nèi)生求解并產(chǎn)出結(jié)果模型可內(nèi)生求解并產(chǎn)出結(jié)果為給定外生條件,須整合其他模型模型可內(nèi)生求解燃料價格變化模型可內(nèi)生求解并產(chǎn)出結(jié)果為給定外生條件為給定外生條件,須整合其他模型模型可內(nèi)生求解經(jīng)濟與產(chǎn)業(yè)成長模型可內(nèi)生求解并產(chǎn)出結(jié)果為給定外生條件為給定外生條件,須整合其他模型模型可內(nèi)生求解技術(shù)變化可由需求面建立誘發(fā)技術(shù)變動機制為給定外生條件模型可內(nèi)生求解并產(chǎn)出結(jié)果須視模型設計而定空間與時間分布有單國與區(qū)域模型,可考慮旅行時間節(jié)省對效用之影響可依范圍之界定考慮時空分布問題未能考慮須視模型設計而定運輸模型整合型式與選擇ECLIPSE與EPPA/MARKAL著重能源與車輛技術(shù)發(fā)展規(guī)劃,ASTRA則重經(jīng)濟、運輸行為與能源消費關聯(lián)ASTRA運用系統(tǒng)動力學建構(gòu)模型,須重新建立許多反饋機制﹐較難執(zhí)行﹐故參酌EPPA以CGE模型建立國家經(jīng)濟、運輸與能源關聯(lián)運輸規(guī)劃模式國內(nèi)已發(fā)展城際與都會區(qū)模型,適用于運輸計劃評估﹐但因過于詳細﹐故需建立總體運輸模型,借以橋接CGE模型17ECLIPSEASTRAEPPA/MARKALCGE模型與運輸需求模型之功能18長處缺失解決方式CGE模型可呈現(xiàn)運輸部門與其他產(chǎn)業(yè)部門、家計部門、能源部門、甚至國家公共建設之間的關聯(lián),評估部門間相互影響以求算利潤與效用極大下之均衡能源價格、能源需求、運輸服務需求、以及經(jīng)濟相關數(shù)據(jù)可求取成本有效下之減量目標因含納經(jīng)濟體系眾多部門,故以總體性(aggregate)或由上而下(top-down)方式描繪運輸部門內(nèi)各運具或運輸模式與bottom-up模式整合資料可及下,盡量細分運具或運輸模式,并將各運具特性直接建構(gòu)在CGE中運輸需求預測模式可彈性建置詳盡的路網(wǎng)與運具信息,并精確掌握特定路網(wǎng)之車流特性、能耗、以及排放量無法考慮與其他部門之交互影響需要大量時間、經(jīng)費、與人力搜集或推估相關資料以由下而上(bottom-up)方式計算的運量、能耗與排放,常與總量不符整合top-down模型,以總體模型提供的總量作控制,做為運輸部門的總量目標為什么需要動態(tài)CGE模型19貼近經(jīng)濟體系的實際運作原理,並有系統(tǒng)地建立各行為主體的決策模式以經(jīng)濟體系實際市場均衡資料為基礎,量化各種政策的衝擊效果,並相互比較同時掌握外在衝擊或政策變革對於總體經(jīng)濟及各產(chǎn)業(yè)部門的3E影響可彈性調(diào)整產(chǎn)業(yè)部門及其商品,以進行未來之政策願景及科技創(chuàng)新的影響評估兼顧各部門或各運具間的互動關聯(lián),逐項或同時評估多種政策工具變動的影響可用以評估非邊際性變動(non-marginalchange)的衝擊最適合用以評估政策的福利(welfare)及其分配效果(distributionaleffects)除適用於運輸部門的相關政策評估之外,也可評估其他政策對運輸部門的影響便於掌握各項政策之動態(tài)效果,並可拆解其組成內(nèi)容,以利政策的選擇與制訂整合模型架構(gòu)20整合階段—歷史校準:各模型本身要能復制歷史結(jié)果—基線校準:依左圖流程整合各模型基線—政策評估:依政策類別決定模型運作順序影響范圍較全面之政策1.由CGE模型進行政策模擬,提供GDP、粗分類運輸服務需求、所得與燃料價格之變化;2.再由運輸需求模式求算運具分配,或規(guī)劃細部運輸減量計劃,進行政策配套模擬,并提出細分類運具結(jié)構(gòu)變化、燃料效率變化、旅行時間節(jié)省等結(jié)果;3.CGE模型根據(jù)2.之結(jié)果,修正參數(shù)設定并重新求解。區(qū)域性運輸政策與行動計劃1.由運輸需求模式求算運具分配、能源消耗與燃料效率變化,并提出細分類運具結(jié)構(gòu)變化、燃料效率變化、旅行時間節(jié)省等結(jié)果;2.CGE模型根據(jù)1.之結(jié)果,修正參數(shù)設定并重新求解。整合模型評估流程:以提升公共運輸30%為例21提升公共運輸之政策工具—全面性政策:課征能源稅;調(diào)整牌照稅與燃料稅;大規(guī)模的公共建設,提高公共運輸系統(tǒng)供給;全面補貼公共運輸票價;—區(qū)域性計劃:提高路邊停車費、過路費;提高區(qū)段票價;增加個別運輸系統(tǒng)供給。能源稅與運輸計劃搭配1.由CGE模型進行能源稅模擬,提供GDP、粗分類運輸服務需求、所得與燃料價格之變化;2.再由運輸需求模式依據(jù)1之結(jié)果,規(guī)劃細部運輸減量計劃,進行政策配套模擬,并提出細分類運具結(jié)構(gòu)變化、燃料效率變化、旅行時間節(jié)省等結(jié)果;3.CGE模型根據(jù)2.之結(jié)果,修正參數(shù)設定并重新求解。22補貼購置油電混合公交車在CGE模型中影響機制23補貼公共運輸在CGE模型中影響機制24課征能源稅在CGE模型中影響機制整合模型的運具與能源技術(shù)短期:參考TRIAS,建立技術(shù)數(shù)據(jù)庫,做為模型評估之給定條件,為外生設定中期:匯整搜集運具與燃料技術(shù)發(fā)展roadmap與成本資料,做為在模型中內(nèi)生考慮技術(shù)學習效果與研發(fā)創(chuàng)新效果之基礎資料長期:在模型中建立誘發(fā)性技術(shù)創(chuàng)新機制,以考量新型運具之減量與經(jīng)濟貢獻25輔助模型的角色與功能26經(jīng)濟計量模型解釋經(jīng)濟變量間的關系運量排放量基線值運具替代彈性能源替代彈性時間序列模型發(fā)掘時間序列變量過去與現(xiàn)在的關系預測未來趨勢:提出對策因應運輸結(jié)構(gòu)趨勢的估計運量趨勢能耗量/CO2趨勢不同運輸型態(tài)GDP占比提供CGE/運輸規(guī)劃模型所需之信息用途進行政策分析能耗量變動CO2減量能源稅能源價格生質(zhì)燃料配比能源效率補貼公共運輸購置油電混合車其他與CGE模型之推估結(jié)果比較生產(chǎn)成本最小—生產(chǎn)成本包含原物料成本、運輸成本、能源成本;生產(chǎn)技術(shù)限制—以生產(chǎn)函數(shù)代表技術(shù)水平,說明生產(chǎn)投入與產(chǎn)出的關系;—生產(chǎn)投入包括各項原物料、中間商品、各類運輸服務、各種能源等;—為規(guī)模參數(shù),代表各項投入對產(chǎn)量的總合貢獻;—為技術(shù)參數(shù),代表個別投入(如能源)對產(chǎn)量的貢獻,當燃料效率提升,此參數(shù)隨之修正;產(chǎn)能限制—若i代表運輸服務業(yè),則該業(yè)所提供之服務量存在上限。運輸CGE模型產(chǎn)業(yè)部門生產(chǎn)行為27接下頁運輸CGE模型產(chǎn)業(yè)部門生產(chǎn)架構(gòu)運輸輔助:依主計處分類,包含報關服務、船務代理及貨運承攬、停車服務、陸運輔助、水運輔助、空運輔助、其他運輸服務。中期CGE模型運輸服務架構(gòu)自營貨運:依主計處分類,為設算值,凡自備陸上運輸工具從事自有貨物運輸之活動均屬之。29中期CGE模型運輸工具架構(gòu)30長期CGE模型運輸服務架構(gòu)長期CGE模型運輸工具架構(gòu)32能源服務帶給家計效用,而非能源使用結(jié)合設備(車輛)與能源方能提供能源服務設立家計能源服務生產(chǎn)函數(shù),呈現(xiàn)設備、能源使用,與能源服務供給之關系設備特征(運具種類、車輛cc數(shù)、油耗特性、品牌、旅行時間)隱含設備購置與使用成本運輸CGE模型家計部門消費行為:兩階段決策兩階段決策:第一階段:家計消費決策,在滿足所得限制與時間限制下,選擇使效用最大的最適商品消費量、能源服務需求、休閑與工作時間第二階段:家計能源服務生產(chǎn)決策,在滿足能源服務總需求下,選擇使生產(chǎn)成本最小的最適設備特征、能源用量、與旅行時間33運輸CGE模型家計部門消費行為:第一階段34商品消費、能源服務、休閑時間帶來效用所得限制式:所得來源為工資與資本報酬,消費支出則包含商品與能源服務支出時間限制式:工作時間、休閑時間與旅行時間受限于總時數(shù),而總時數(shù)為個人時數(shù)T與人口數(shù)N之乘積第二階段35運輸部門能源消耗預測模式之定位與功能36承接總體經(jīng)濟模型總量預測資料,進行運輸部門整體客貨運需求量預測。具備巨觀行為分析功能,分析運輸路網(wǎng)、運輸成本、運具持有成本下各運具運輸需求量具備反映未來政策影響的分析功能,如碳稅、低碳運具補貼等。鏈結(jié)能源消耗模型,推估不同政策情境及能源科技演進的運輸能源使用量。推估政策情境下之各運具運輸需求,反餽至總體經(jīng)濟模型。探討在能源經(jīng)濟政策情境下與目標減量下,總體運輸政策之因應。運輸部門能源消耗預測模式之架構(gòu)(1/2)37建構(gòu)在TDM2008架構(gòu)上之新的獨立模型。將空間觀念帶入數(shù)學公式的模型,有起迄、運具,但是沒有實質(zhì)路網(wǎng)。用距離與總體系統(tǒng)容量來建構(gòu)使用者之旅行時間與成本函數(shù)。模型將運用交通分區(qū)來反映各地區(qū)之獨特性,并建立起迄關系。都會區(qū)交通需求運用適當分類與數(shù)學分析,納入總體運輸需求。運輸部門能源消耗預測模式之架構(gòu)(2/2)38運輸部門能源消耗預測模式之交通分區(qū)與空間處理39分析內(nèi)容客/貨運建議分類基礎社經(jīng)預測客運與貨運大分區(qū)旅次產(chǎn)生與分布客運小分區(qū)貨運大分區(qū)運具選擇客運小分區(qū)貨運大分區(qū)指派客運與貨運小分區(qū)能耗排放客運與貨運小分區(qū)運輸部門能源消耗預測模式之城際與都會運輸40城際運輸需求都會運輸需求由TDM2008匯整,支援總體模型之分類體系。建立簡易的城際運輸總體模型??瓦\貨運分為四大類以建立運輸需求與運具選擇模型:臺北都會區(qū)高雄都會區(qū)捷運系統(tǒng)規(guī)劃中之都會區(qū),含基隆、桃園、新竹、臺中、臺南等其他小型城市資料缺乏,且在整個運輸體系中所占比例并不高,故建議暫以小貨車油耗數(shù)據(jù),佐以零售業(yè)之統(tǒng)計數(shù)字概估。InputdataInputdata資料來源經(jīng)濟模型社會會計矩陣(模型使用之基礎數(shù)據(jù)庫)原始資料包括主計處產(chǎn)業(yè)關聯(lián)表、國民所得統(tǒng)計、能源局能源平衡表、運輸統(tǒng)計將上述資料依模型架構(gòu)編制社會會計矩陣2.運具替代彈性3.燃料替代彈性文獻與相關研究輔助(計量)模型推估5.

單位運量之能耗效率知識庫之技術(shù)資料由運輸模型堤供6.

運能限制由運輸模型提供7.人口數(shù)經(jīng)建會預測OutputdataOutputdata去處國家GDP與運輸部門GDP家庭所得運輸部門及其他產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值提供運輸模型做為計算旅次所需之經(jīng)社資料4.能源價格5.運輸服務價格提供運輸模型做為計算燃料及旅行成本之基礎6.能源耗用與結(jié)構(gòu)與能源平衡表校估與輔助模型比較做為運輸模型能源耗用之控制總量7.運輸服務需求做為運輸模型運輸需求之控制總量8.私人運輸需求整合模型參變量資料關聯(lián)41運輸CGE模型的整體資料結(jié)構(gòu)SAMIndustriesFactorsHouse-holdTotalI1…TransportInCapitalLaborIndustriesI12151523…13536Transport257In22FactorsCapital52025Labor151530Household252550Total23367252555總能耗陸運客運大客車營業(yè)用自用小客車營業(yè)用計程車其他自用貨運大貨車小貨車軌道臺鐵客運貨運捷運北捷高捷其他高鐵空運國內(nèi)國際海運國內(nèi)國際LEDtREDtAEDtSEDt運輸資料體系4344整合信息平臺架構(gòu)圖45整合信息平臺數(shù)據(jù)庫與整合模型數(shù)據(jù)庫之關系社經(jīng)數(shù)據(jù)庫運輸數(shù)據(jù)庫能源數(shù)據(jù)庫排放數(shù)據(jù)庫

三種轉(zhuǎn)換形式

整合模型數(shù)據(jù)庫社會會計矩陣SAM技術(shù)資料參數(shù)資料整合模型數(shù)據(jù)庫與其他數(shù)據(jù)庫存在三種轉(zhuǎn)換形式:經(jīng)由原始資料搜集、整理與分析即可轉(zhuǎn)換,例如:運量、總計能耗量、排放系數(shù)、燃油效率、彈性系數(shù)、技術(shù)參數(shù)等;必須經(jīng)由計算或建立輔助模型推估即可轉(zhuǎn)換,例如:細分類能耗量推估、排放量推估、既有研究成果或文獻無法提供之參數(shù)或技術(shù)學習曲線等;輸出入變量之間的轉(zhuǎn)換(校估或模擬過程的一致性檢定),例如:社經(jīng)變量、能源價格、運輸服務價格、運量、能耗量、排放量(總計量與細分量)等。46運輸CGE模型建構(gòu)程序47運輸需求模型建構(gòu)程序48整合模型建構(gòu)流程與時間規(guī)劃49國家減量目標?國家節(jié)能減碳總計畫?(2010.04.08行政院院會):節(jié)能目標:

未來8年每年提高能源效率2%以上

能源密集度于2015年較2005年下降20%以上

藉由技術(shù)突破及配套措施,于2050年下降50%以上;減碳目標:

全國二氧化碳排放減量,于2020年回到2005年排放量

于2025年回到2000年排放量。50國內(nèi)當前部門減量責任分配倡議僅討論2020年核配量。國家削減量扣除能源部門各項策略(包含天然氣與再生能源發(fā)

展目標、核能、發(fā)電效率提升、碳匯與碳權(quán)經(jīng)營)之減量后,

余額再分配給工業(yè)、運輸、及住宅與服務業(yè)等三大部門。(i)依三大部門2006年至2008年平均歷史排放量計算部門分配

比例,以分擔2020年國家削減量余額。(ii)依2020年基線排放量計算三大部門分配比例,以分擔2020

年國家削減量余額。(iii)將2020年依歷史排放量分配之部門減量額,與依基線排放

量分配之部門減量額,以0.5與0.5之權(quán)數(shù)加權(quán)計算三大部

門分配減量額。51世界各國核配方法國別部門分配考量因子其他德國2000~2002部門歷史排放量均一性之遵行因子:0.9709奧地利1.1998~2001部門歷史排放量2.部門成長因子(依據(jù)WIFO-KWI研究或1.051)3.部門減碳潛力因子工業(yè)部門均一性之遵行因子:0.978希臘1.2000~2003部門歷史排放量2.部門成長因子保留已知、未知之新排放額度后再計算遵行因子向下分配荷蘭1.2001~2002部門歷史排放量2.部門成長因子(區(qū)分至次部門)3.效率因子(參考技術(shù)與燃料標竿值)均一性之遵行因子:0.97資料來源:李堅明(2010)、工研院(2010)。注1:遵行因子為平衡部門總管制量等于部門總核配量,抑或達成目標比例;注2:成長因子為以模型與產(chǎn)業(yè)調(diào)查評估之遵行期間成長率。52我國國家減量目標的問題(1/2)國家減量潛力未經(jīng)評估

?至2020年較基線減排30%?之目標,是否符合臺灣最佳利益?經(jīng)濟所要付出之代價與承受能力?臺灣總體減量潛力為何?能源密集度目標之配套措施與經(jīng)濟影響未明

以能源密集度設定節(jié)能目標雖以結(jié)果觀之,目標明確且易于管考,但由決策角度,則未能掌握達成節(jié)能目標之措施與方法,又應如何在這些措施與方法配套中尋得成本最小或經(jīng)濟沖擊最小的選項。53我國國家減量目標的問題(2/2)最適排放路徑尚未確立

假設當前的減量目標已是國家最適的排放水平,則如何由目前的排放量往目標年之減量目標邁進?54我國部門核配方式之疑慮等比例分配部門減量無法滿足成本有效性能源部門不應事先排除核配國家削減量無法確保目標達成以歷史排放量核配易鼓勵提高現(xiàn)有排放水平部門許可排放量分配必須在一致的基礎下評估55成本有效之核配方式將減量水平表示的MAC轉(zhuǎn)換為以排放量表示的MAC;MAC1與MAC2分別代表兩部門之邊際減量成本,為排放量之遞減函數(shù);E1與E2兩部門為減量前之排放量;E為國家減量前之排放量。E1*與E2*為兩部門之最適排放量,此即成本有效之核配排放量,需分別減量A1與A2。56運輸部門減量責任分配計算過程基準情境設定產(chǎn)生基線推估各部門減量成本曲線利用TAIGEM-III模型模擬不同管制總量限制下所須付出之影子價格來計算減量成本。模擬范圍在管制總量為基線之60%至99%之間,對應的邊際減量成本則為每公噸CO2約在100元到5,400元之間。求得運輸部門許可排放量與減量所占比重在相同的邊際減量成本下,求得運輸部門許可排放水平,并據(jù)以計算占國家管制總量之比重。57基準情境設定基準情境設定基準情境說明總要素生產(chǎn)力參酌主計處推估之總要素生產(chǎn)力成長趨勢,設定未來總要素生產(chǎn)力,約平均每年成長2.4%。國際能源價格國際能源價格采用工研院于2009年推估之每五年燃煤、

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