TIMES_model
TIMES Version 4.8.3
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O gerador do modelo TIMES (Sistema Integrado MARKAL-EFOM) foi desenvolvido pelo ETSAP, o Programa de Análise de Sistemas de Tecnologia de Energia, que é um Programa de Cooperação Tecnológica da Agência Internacional de Energia. A ETSAP é uma comunidade internacional que utiliza cenários energéticos de longo prazo para realizar análises energéticas e ambientais aprofundadas. O gerador de modelo TIMES combina duas abordagens sistemáticas diferentes, mas complementares, para modelar energia: uma abordagem de engenharia técnica e uma abordagem económica. TIMES é um gerador de modelo ascendente rico em tecnologia, que utiliza programação linear para produzir um sistema de energia de menor custo, otimizado de acordo com uma série de restrições do usuário, em horizontes de tempo de médio a longo prazo. Em suma, TIMES é utilizado para “a exploração de possíveis futuros energéticos com base em cenários contrastados”.
Os modelos TIMES abrangem todas as etapas desde os recursos primários até a cadeia de processos que transformam, transportam, distribuem e convertem energia no fornecimento de serviços energéticos exigidos pelos consumidores de energia. Do lado da oferta de energia, compreende a mineração de combustíveis, a produção primária e secundária e a importação e exportação exógena. Os “agentes” do lado da oferta de energia são os “produtores”. Através de vários vectores de energia, a energia é entregue ao lado da procura, que pode ser estruturada sectorialmente em sectores residencial, comercial, agrícola, de transportes e industrial. A quebra do setor de demanda é completamente flexível e adaptável no TIMES. Os “agentes” do lado da procura de energia são os “consumidores”. As relações matemáticas, económicas e de engenharia entre estes “produtores” e “consumidores” de energia são a base que sustenta os modelos TIMES.
Os principais insights gerados pelo TIMES são obtidos através da análise de cenários. Um cenário energético de referência é gerado primeiro executando o modelo na ausência de quaisquer restrições políticas. Estes resultados do cenário de referência normalmente não estão totalmente alinhados com as previsões energéticas nacionais (geradas pela simulação da procura e oferta futuras de energia), principalmente porque o TIMES optimiza os sistemas energéticos proporcionando uma solução de menor custo. Um segundo cenário é então estabelecido impondo uma restrição política (única de muitas) ao modelo (por exemplo, quota mínima de energia renovável, quantidade máxima de emissões de GEE ou nível mínimo de segurança energética) e o modelo gera um sistema energético diferente de menor custo com diferentes tecnologias e opções de combustível. Quando os resultados são comparados com os do cenário de referência, podem ser identificadas as diferentes opções tecnológicas que cumprem a restrição política ao menor custo.
Uma vez implementados todos os dados, restrições e cenários, o modelo tentará resolver e determinar o sistema energético que satisfaz as exigências do serviço energético ao longo de todo o horizonte temporal, ao menor custo. Fá-lo tomando simultaneamente decisões de investimento em equipamentos e decisões operacionais, de fornecimento de energia primária e de comércio de energia, por região. O TIMES pressupõe uma previsão perfeita, o que significa que todas as decisões de investimento são tomadas em cada período com pleno conhecimento dos eventos futuros (também são possíveis execuções míopes do modelo). Otimiza horizontalmente (em todos os setores) e verticalmente (em todos os períodos de tempo para os quais o limite é imposto). Os resultados serão a combinação ideal de tecnologias e combustíveis em cada período, juntamente com as emissões associadas para satisfazer a procura. O modelo configura a produção e o consumo de mercadorias (ou seja, combustíveis, materiais e serviços energéticos) e os seus preços; quando o modelo combina a oferta com a procura, ou seja, produtores de energia com consumidores de energia, diz-se que está em equilíbrio. Matematicamente, isto significa que o modelo maximiza o excedente do produtor e do consumidor. O modelo é configurado de tal forma que o preço de produção de uma mercadoria afecta a procura dessa mercadoria, ao mesmo tempo que a procura afecta o preço da mercadoria. Diz-se que um mercado atingiu um equilíbrio a preços p e quantidades q quando nenhum consumidor deseja comprar menos que q e nenhum produtor deseja produzir mais que q ao preço p. Quando todos os mercados estão em equilíbrio, o excedente económico total é maximizado (ou seja, a soma dos excedentes dos produtores e dos consumidores). O principal resultado do TIMES são as configurações do sistema energético, que satisfazem as exigências do serviço energético de utilização final ao menor custo, ao mesmo tempo que respeitam as diversas restrições (por exemplo, 80% de redução de emissões, 40% de penetração de electricidade renovável). Em primeiro lugar, o modelo TIMES aborda a questão: a meta é viável? Se um sistema energético for possível, ele poderá então ser examinado, a que custo? Os resultados do modelo são fluxos de energia, preços de matérias-primas energéticas, emissões de GEE, capacidades de tecnologias, custos de energia e custos marginais de redução de emissões.
A documentação detalhada está disponível no site da ETSAP:
i) Conceito e Teoria. ii) Manual de Referência Abrangente. iii) Funcionamento do código TIMES.
Um modelo de demonstração está disponível no GitHub.
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