TIMES_model

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TIMES_模型

整合 MARKAL-EFOM 系統 (TIMES) – 能源環境系統自下而上的最佳化模型。

TIMES（整合MARKAL-EFOM系統）模型產生器是由ETSAP（能源技術系統分析計劃）開發的，該計劃是國際能源總署的技術合作計劃。 ETSAP 是一個國際社區，利用長期能源情境進行深入的能源和環境分析。 TIMES 模型產生器結合了兩種不同但互補的系統方法來建模能源：技術工程方法和經濟方法。 TIMES 是一種技術豐富、自下而上的模型產生器，它使用線性編程來產生成本最低的能源系統，並根據許多用戶約束在中長期時間範圍內進行最佳化。簡而言之，TIMES 用於「基於對比情境探索可能的能源未來」。

模型結構

TIMES 模型涵蓋從主要資源到將能源轉換、運輸、分配和轉換為能源消費者所需的能源服務供應的流程鏈的所有步驟。在能源供應方面，包括燃料開採、初級和次級生產以及外源進出口。能源供應方的「代理人」就是「生產者」。透過各種能源載體，能源被輸送到需求方，需求方可分為住宅、商業、農業、運輸和工業部門。時代的需求部門完全靈活且適應性強。能源需求方的「代理人」就是「消費者」。這些能源「生產者」和「消費者」之間的數學、經濟和工程關係是支撐 TIMES 模型的基礎。

應用場景

TIMES 產生的主要見解是透過情境分析獲得的。首先透過在沒有任何政策約束的情況下運行模型來產生參考能源情境。參考情境的這些結果通常並不完全符合國家能源預測（透過模擬未來能源需求和供應產生），主要是因為 TIMES 優化了能源系統，提供了成本最低的解決方案。然後透過對模型施加（多個中的一個）政策約束（例如可再生能源的最小份額、溫室氣體排放的最大量或能源安全的最低水平）來建立第二種情景，並且該模型產生不同的最低成本能源系統不同的技術和燃料選擇。將結果與參考情境的結果進行比較時，可以確定以最低成本實現政策限制的不同技術選擇。

功能性

一旦所有輸入、限制和場景都到位，該模型將嘗試求解並確定在整個時間範圍內以最低成本滿足能源服務需求的能源系統。它透過按地區同時做出設備投資決策和營運、一次能源供應和能源貿易決策來實現這一目標。 TIMES 假設有完美的遠見，也就是說，每個時期的所有投資決策都是在充分了解未來事件的情況下做出的（模型的短視​​運行也是可能的）。它可以水平（跨所有部門）和垂直（跨施加限制的所有時間段）進行最佳化。結果將是每個時期技術和燃料的最佳組合，以及滿足需求的相關排放量。該模型配置了商品（即燃料、材料和能源服務）的生產和消費及其價格；當模型將供給與需求（即能源生產者與能源消費者）相符時，就可以說處於均衡狀態。從數學上講，這意味著該模型最大化了生產者和消費者剩餘。此模型的建立使得生產商品的價格影響對該商品的需求，而同時需求又影響該商品的價格。當沒有消費者願意購買少於 q 且沒有生產者願意以價格 p 生產多於 q 時，就稱市場在價格 p 和數量 q 上達到均衡。當所有市場處於均衡狀態時，總經濟剩餘最大化（即生產者剩餘和消費者剩餘總和）。主要輸出TIMES是能源系統配置，它以最低成本滿足終端能源服務需求，同時遵守各種限制（例如80％的排放減少、40％的可再生電力滲透率）。首先，TIMES 模型解決了這樣的問題：目標是否可行？如果能源系統是可能的，那麼就可以對其進行檢查，成本是多少？此模型的輸出為能源流量、能源商品價格、溫室氣體排放、技術能力、能源成本和邊際減排成本。

文件

詳細文件可在 ETSAP 網站上找到：

i) 概念和理論。 ii) 綜合參考手冊。 iii) TIMES 代碼的操作。

時代示範

GitHub 上提供了演示模型。

社群

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