TIMES_model

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TIMES_モデル

Integrated MARKAL-EFOM System (TIMES) – エネルギー環境システムのボトムアップ最適化モデル。

TIMES (統合 MARKAL-EFOM システム) モデル ジェネレーターは、国​​際エネルギー機関の技術協力プログラムである ETSAP エネルギー技術システム分析プログラムによって開発されました。 ETSAP は、長期的なエネルギー シナリオを使用して詳細なエネルギーと環境の分析を行う国際コミュニティです。 TIMES モデル ジェネレーターは、技術工学的アプローチと経済的アプローチという、エネルギーをモデル化するための 2 つの異なる、しかし補完的な体系的なアプローチを組み合わせています。 TIMES は、技術が豊富なボトムアップ モデル ジェネレーターであり、線形計画法を使用して、中長期の期間にわたってユーザーのさまざまな制約に従って最適化された最小コストのエネルギー システムを生成します。一言で言えば、TIMES は「対照的なシナリオに基づいて起こり得るエネルギーの未来を探求する」ために使用されます。

モデル構造

TIMES モデルは、一次資源から、エネルギーを変換、輸送、分配し、エネルギー消費者が要求するエネルギー サービスの供給に変換する一連のプロセスに至るまでのすべてのステップを網羅しています。エネルギー供給側では、燃料採掘、一次および二次生産、外生輸出入で構成されます。エネルギー供給側の「代理人」は「生産者」です。さまざまなエネルギーキャリアを通じて、エネルギーは需要側に供給されます。需要側は、住宅、商業、農業、運輸、産業の各部門に分けて構成できます。 TIMES では、ブレイクダウンした需要セクターは完全に柔軟で順応性があります。エネルギー需要側の「代理人」は「消費者」です。これらのエネルギー「生産者」と「消費者」の間の数学的、経済的、工学的関係は、TIMES モデルを支える基礎です。

シナリオ

TIMES から生成される基本的な洞察は、シナリオ分析を通じて得られます。まず、ポリシー制約がない状態でモデルを実行することにより、参照エネルギー シナリオが生成されます。参照シナリオからのこれらの結果は、主に TIMES が最小コストのソリューションを提供するエネルギー システムを最適化しているため、通常、国のエネルギー予測 (将来のエネルギー需要と供給をシミュレーションすることによって生成される) と完全には一致しません。次に、モデルに（多数のうちの 1 つの）政策制約（たとえば、再生可能エネルギーの最小シェア、GHG 排出量の最大量、またはエネルギー安全保障の最小レベル）を課すことによって 2 番目のシナリオが確立され、モデルは次の条件を備えた別の最小コストのエネルギー システムを生成します。さまざまなテクノロジーと燃料の選択肢。結果を参照シナリオの結果と比較すると、少なくともコストでポリシー制約を実現するさまざまなテクノロジーの選択肢を特定できます。

機能性

すべての入力、制約、およびシナリオが設定されると、モデルは、期間全体にわたって少なくともコストでエネルギー サービスの需要を満たすエネルギー システムを解決して決定しようとします。これは、地域ごとに設備投資の決定と運用、一次エネルギー供給、エネルギー貿易の決定を同時に行うことで実現されます。 TIMES は完全な先見性を前提としています。つまり、すべての投資決定は将来の出来事を完全に知った上で各期間に行われます (モデルの近視眼的な実行も可能です)。水平方向 (すべてのセクターにわたって) と垂直方向 (制限が課されているすべての期間にわたって) を最適化します。その結果、各期間における技術と燃料の最適な組み合わせと、それに伴う排出量が需要を満たすことになります。このモデルは、商品 (つまり、燃料、材料、エネルギー サービス) の生産と消費、およびその価格を構成します。モデルが供給と需要、つまりエネルギー生産者とエネルギー消費者を一致させたとき、モデルは均衡していると言われます。数学的には、これはモデルが生産者余剰と消費者余剰を最大化することを意味します。このモデルは、商品の生産価格がその商品の需要に影響を与えると同時に、需要が商品の価格に影響を与えるように設定されています。消費者がq未満の購入を希望せず、生産者が価格pでqを超える生産を希望しない場合、市場は価格pと数量qで均衡に達したと言われます。すべての市場が均衡すると、経済的余剰の合計（つまり、生産者と消費者の余剰の合計）が最大化されます。 TIMES の主な出力は、さまざまな制約 (例: 80% の排出削減、40% の再生可能電力の普及) を遵守しながら、少なくともコストで最終用途のエネルギー サービスの需要を満たすエネルギー システム構成です。まず、TIMES モデルは「目標は実現可能か?」という質問に対処します。エネルギーシステムが可能であれば、どれくらいのコストで検討できるでしょうか?モデルの出力は、エネルギーフロー、エネルギー商品価格、温室効果ガス排出量、技術の能力、エネルギーコスト、限界排出削減コストです。

ドキュメント

詳細なドキュメントは ETSAP の Web サイトで入手できます。

i) 概念と理論。 ii) 包括的なリファレンスマニュアル。 iii) TIMES コードの運用。

タイムズデモ

デモ モデルは GitHub で入手できます。

コミュニティ

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