هذا العمل مرخص بموجب رخصة جنو العمومية.
تم تطوير مولد نموذج TIMES (نظام MARKAL-EFOM المتكامل) بواسطة برنامج تحليل أنظمة تكنولوجيا الطاقة ETSAP، وهو برنامج للتعاون التكنولوجي التابع لوكالة الطاقة الدولية. ETSAP هو مجتمع دولي يستخدم سيناريوهات الطاقة طويلة المدى لإجراء تحليلات متعمقة للطاقة والبيئة. يجمع مولد نموذج TIMES بين نهجين مختلفين، ولكن متكاملين، ومنهجيين لنمذجة الطاقة: نهج هندسي تقني ونهج اقتصادي. TIMES عبارة عن مولد نموذجي غني بالتكنولوجيا، يستخدم البرمجة الخطية لإنتاج نظام طاقة أقل تكلفة، ويتم تحسينه وفقًا لعدد من قيود المستخدم، على مدى فترات زمنية متوسطة إلى طويلة الأجل. باختصار، يتم استخدام TIMES من أجل "استكشاف العقود المستقبلية المحتملة للطاقة بناءً على سيناريوهات متناقضة".
تشمل نماذج TIMES جميع الخطوات بدءًا من الموارد الأولية وحتى سلسلة العمليات التي تحول الطاقة وتنقلها وتوزعها وتحولها إلى توريد خدمات الطاقة التي يطلبها مستهلكو الطاقة. ومن ناحية إمدادات الطاقة، فهي تشمل استخراج الوقود، والإنتاج الأولي والثانوي، والاستيراد والتصدير الخارجي. "الوكلاء" في جانب إمدادات الطاقة هم "المنتجون". ومن خلال ناقلات الطاقة المختلفة، يتم توصيل الطاقة إلى جانب الطلب، والذي يمكن تنظيمه قطاعيًا إلى قطاعات سكنية وتجارية وزراعية ونقل وصناعية. إن تقسيم قطاع الطلب مرن تمامًا وقابل للتكيف في أوقات معينة. "وكلاء" جانب الطلب على الطاقة هم "المستهلكون". إن العلاقات الرياضية والاقتصادية والهندسية بين "منتجي" و"مستهلكي" الطاقة هؤلاء هي الأساس الذي تقوم عليه نماذج TIMES.
يتم تحقيق الأفكار الأساسية الناتجة عن TIMES من خلال تحليل السيناريو. يتم إنشاء سيناريو الطاقة المرجعية أولاً عن طريق تشغيل النموذج في غياب أي قيود سياسية. هذه النتائج من السيناريو المرجعي لا تتوافق عادة تمامًا مع توقعات الطاقة الوطنية (التي تم إنشاؤها عن طريق محاكاة العرض والطلب على الطاقة في المستقبل)، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن TIMES تعمل على تحسين أنظمة الطاقة التي توفر حلاً أقل تكلفة. يتم بعد ذلك إنشاء سيناريو ثانٍ من خلال فرض قيود سياسية (واحدة من العديد) على النموذج (على سبيل المثال الحد الأدنى من حصة الطاقة المتجددة، أو الحد الأقصى من انبعاثات غازات الدفيئة أو الحد الأدنى من أمن الطاقة) ويولد النموذج نظام طاقة مختلفًا أقل تكلفة مع التكنولوجيا المختلفة وخيارات الوقود. عند مقارنة النتائج مع تلك الواردة في السيناريو المرجعي، يمكن تحديد خيارات التكنولوجيا المختلفة التي توفر قيود السياسة بأقل تكلفة.
بمجرد وضع جميع المدخلات والقيود والسيناريوهات في مكانها الصحيح، سيحاول النموذج حل وتحديد نظام الطاقة الذي يلبي متطلبات خدمة الطاقة على مدى الأفق الزمني بأكمله وبأقل تكلفة. وتقوم بذلك عن طريق اتخاذ قرارات الاستثمار في المعدات والتشغيل وإمدادات الطاقة الأولية وقرارات تجارة الطاقة في نفس الوقت، حسب المنطقة. تفترض TIMES البصيرة الكاملة، وهذا يعني أن جميع قرارات الاستثمار يتم اتخاذها في كل فترة مع المعرفة الكاملة بالأحداث المستقبلية (من الممكن أيضًا تشغيل النموذج بقصر النظر). يتم تحسينه أفقيًا (عبر جميع القطاعات) وعموديًا (عبر جميع الفترات الزمنية التي تم فرض الحد عليها). وستكون النتائج هي المزيج الأمثل من التقنيات وأنواع الوقود في كل فترة، بالإضافة إلى الانبعاثات المرتبطة بها لتلبية الطلب. يقوم النموذج بتكوين إنتاج واستهلاك السلع (أي الوقود والمواد وخدمات الطاقة) وأسعارها؛ عندما يطابق النموذج العرض مع الطلب، أي منتجي الطاقة مع مستهلكي الطاقة، يقال إنه في حالة توازن. ويعني هذا رياضياً أن النموذج يعمل على تعظيم فائض المنتج والمستهلك. تم إعداد النموذج بحيث يؤثر سعر إنتاج السلعة على الطلب على تلك السلعة، وفي نفس الوقت يؤثر الطلب على سعر السلعة. يقال إن السوق قد وصل إلى التوازن عند الأسعار p والكميات q عندما لا يرغب أي مستهلك في شراء أقل من q ولا يرغب أي منتج في إنتاج أكثر من q عند السعر p. عندما تكون جميع الأسواق في حالة توازن، يتم تعظيم الفائض الاقتصادي الإجمالي (أي مجموع فوائض المنتجين والمستهلكين). المخرجات الرئيسية TIMES هي تكوينات نظام الطاقة، التي تلبي متطلبات خدمة الطاقة للاستخدام النهائي بتكلفة على الأقل مع الالتزام أيضًا بالقيود المختلفة (على سبيل المثال تقليل الانبعاثات بنسبة 80٪، واختراق الكهرباء المتجددة بنسبة 40٪). في المقام الأول، يعالج نموذج TIMES السؤال: هل الهدف ممكن؟ إذا كان نظام الطاقة ممكنا، فيمكن بعد ذلك فحصه، بأي تكلفة؟ وتتمثل مخرجات النموذج في تدفقات الطاقة، وأسعار سلع الطاقة، وانبعاثات الغازات الدفيئة، وقدرات التكنولوجيا، وتكاليف الطاقة، وتكاليف الحد من الانبعاثات الهامشية.
الوثائق التفصيلية متاحة على موقع ETSAP:
ط) المفهوم والنظرية. ب) الدليل المرجعي الشامل. ج) تشغيل رمز TIMES.
النموذج التجريبي متاح على GitHub.
تتوفر المعلومات حول أنشطة ETSAP على موقع ETSAP الإلكتروني.
إذا كنت مهتمًا بتلقي المعلومات والنشرات الإخبارية على أداة ETSAP، يمكنك التسجيل هنا.
يتوفر منتدى لمستخدمي TIMES.