运输部门能源消耗与温室气体减量评估模型架构的建立

运输部门能源消耗与温室气体减量评估模型架构的建立1目录2运输部门整合模型之政策评估目的整合模型应备功能与方法(模型)选择政策评估架构与关联运输CGE模型之理论基础与模型设定整合模型资料结构与信息平台连结整合模型建构流程与时间规划运输部门减量目标订定方式运输部门面临的问题(1/3)3运输部门排放基线趋势为何？在不同社经条件下基线如何变化？经济发展与运输部门排放基线脱钩：效率、结构、技术产业结构与运输部门排放之关联？运具结构转变对运输部门排放之影响？对国家整体排放之影响？运具技术发展对运具选择及减量之影响？运输部门面临的问题(2/3)4在国家减量目标下(2020年回到2005年排放水平)，

运输部门之减量目标如何计算？运输部门减量目标运输部门面临的问题(3/3)5非运输部门减量政策(如能源税)对运输部门排放之影响？在不同外部减量政策下，运输部门能采取哪些策略？减量成效为何？运输部门减量付出的代价为何？如何衡量？运输部门减量政策成效与选择运输部门整合模型之定位与功能6做为我国运输部门温室气体减量目标与因应策略规划的决策支援工具兼具理论与实务基础，考虑运输、能源、经济、科技创新与环境关联定位：考虑经济发展、产业活动、技术条件、其他部门等外在因素对运输部门排放量之影响在上述外部因素影响下，运输部门最适当的减量目标与减量幅度探讨运输部门可行且有效的减量措施与方案，并评估减量成效与减量成本功能：各国运输部门减量政策7燃油效率大众运输燃料税费其他财政措施交通管理国土规划直接管制排放交易节能架驶德国√√√√√英国√√√√√美国√开发中国家√√√√√√建置完整的决策支援体系89运输部门能源使用与温室气体排放决策支援系统架构由数据库、模式库、及知识库组成信息平台，并将庞杂讯息汇总为容易判别之运输部门减量指标10数据库、模式库与知识库之关联数据库为模式库之基础资料集，提供模式评估过程所有参变量所需资料，包括统计资料、自行推估资料、及文献研究成果知识库为决策分析之背景资料集，提供模式库做为政策评估情境设计之参考依据，资料型态包括技术发展蓝图、相关研究方法与结论、国内外法规与政策走向运输研究所能源相关模式之整合应用架构11能源消耗、污染排放与车辆使用之整合关联模式研究12选择行为理论推估排放量推估能耗量

MOBILE能耗系数排放系数家户运具总行驶里程数各家户运具车辆数各家户运具年行驶里程家户运具使用模型替代能源车辆家户运具车型车龄选择模型家户运具持有选择模型政策变量情境模拟家户运具：小汽车、机车96-98中纲计划：能源消耗、污染排放与车辆使用之整合关联模式研究交通大学执行(邱裕钧)运输部门能源与温室气体资料之构建与盘查机制之建立13基线推估减量目标差额分析减量行动方案能源别平均值96-97中鼎公司执行、98开南大学执行能源消耗、污染排放与运输规划作业关联分析1496-97中纲计划：能源消耗、污染排放与运输规划作业关联分析98中纲计划：能源消耗、污染排放推估模式与永续运输模式之整合应用鼎汉顾问公司、中华经济研究院与车测中心执行中纲计划之比较与关联15计划名称比较项目中鼎、开南执行计划交大执行计划鼎汉、中华经研、车测中心执行计划研究范围整体运输部门Top-down公路私人运输(家户)：小汽车、机车Bottom-up公路私人运输：小客车Bottom-up研究课题能耗量、排放量能耗量、排放量能耗量、排放量重要研究变量次级资料国家总计能耗值总计平均能耗系数总计平均排放系数第一手资料抽样值建立模型车型车龄车辆数车型车龄行驶里程数第一手资料抽样值建立模型动态能耗系数动态排放系数模型关联意义总体经济、社会属性家户、运具属性运具、行车、道路属性分析与应用面整体分析：规划层级planninglevel预测基线局部分析：规划层级planninglevel政策情境模拟局部分析：营运层级operationlevel、适宜在有动态车流资料之分析计划间反馈小客车、机车车辆数与行驶里程文献上运输减量评估模型类型16模型CGE运输需求预测模型能源工程模型系统动态模型方法论一般均衡理论运具持有与选择模型计量预测模型成本极小之最适化方法反馈控制理论与模拟方法行为理论架构厂商理论消费者行为理论消费者行为理论须整合其他经济模型仅建立观测变量之因果关系市场交互影响考虑所有市场均衡与经济个体关联市场及经济因素为给定条件市场及经济因素为给定条件透过因果关系呈现运输服务需求模型可内生求解并产出结果模型可内生求解并产出结果为给定外生条件，须整合其他模型模型可内生求解燃料价格变化模型可内生求解并产出结果为给定外生条件为给定外生条件，须整合其他模型模型可内生求解经济与产业成长模型可内生求解并产出结果为给定外生条件为给定外生条件，须整合其他模型模型可内生求解技术变化可由需求面建立诱发技术变动机制为给定外生条件模型可内生求解并产出结果须视模型设计而定空间与时间分布有单国与区域模型，可考虑旅行时间节省对效用之影响可依范围之界定考虑时空分布问题未能考虑须视模型设计而定运输模型整合型式与选择ECLIPSE与EPPA/MARKAL着重能源与车辆技术发展规划，ASTRA则重经济、运输行为与能源消费关联ASTRA运用系统动力学建构模型，须重新建立许多反馈机制﹐较难执行﹐故参酌EPPA以CGE模型建立国家经济、运输与能源关联运输规划模式国内已发展城际与都会区模型，适用于运输计划评估﹐但因过于详细﹐故需建立总体运输模型，借以桥接CGE模型17ECLIPSEASTRAEPPA/MARKALCGE模型与运输需求模型之功能18长处缺失解决方式CGE模型可呈现运输部门与其他产业部门、家计部门、能源部门、甚至国家公共建设之间的关联，评估部门间相互影响以求算利润与效用极大下之均衡能源价格、能源需求、运输服务需求、以及经济相关数据可求取成本有效下之减量目标因含纳经济体系众多部门，故以总体性(aggregate)或由上而下(top-down)方式描绘运输部门内各运具或运输模式与bottom-up模式整合资料可及下，尽量细分运具或运输模式，并将各运具特性直接建构在CGE中运输需求预测模式可弹性建置详尽的路网与运具信息，并精确掌握特定路网之车流特性、能耗、以及排放量无法考虑与其他部门之交互影响需要大量时间、经费、与人力搜集或推估相关资料以由下而上(bottom-up)方式计算的运量、能耗与排放，常与总量不符整合top-down模型，以总体模型提供的总量作控制，做为运输部门的总量目标为什么需要动态CGE模型19貼近經濟體系的實際運作原理，並有系統地建立各行為主體的決策模式以經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濟及各產業部門的3E影響可彈性調整產業部門及其商品，以進行未來之政策願景及科技創新的影響評估兼顧各部門或各運具間的互動關聯，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效果，並可拆解其組成內容，以利政策的選擇與制訂整合模型架构20整合阶段—历史校准：各模型本身要能复制历史结果—基线校准：依左图流程整合各模型基线—政策评估：依政策类别决定模型运作顺序影响范围较全面之政策1.由CGE模型进行政策模拟，提供GDP、粗分类运输服务需求、所得与燃料价格之变化；2.再由运输需求模式求算运具分配，或规划细部运输减量计划，进行政策配套模拟，并提出细分类运具结构变化、燃料效率变化、旅行时间节省等结果；3.CGE模型根据2.之结果，修正参数设定并重新求解。区域性运输政策与行动计划1.由运输需求模式求算运具分配、能源消耗与燃料效率变化，并提出细分类运具结构变化、燃料效率变化、旅行时间节省等结果；2.CGE模型根据1.之结果，修正参数设定并重新求解。整合模型评估流程：以提升公共运输30%为例21提升公共运输之政策工具—全面性政策：课征能源税；调整牌照税与燃料税；大规模的公共建设，提高公共运输系统供给；全面补贴公共运输票价；—区域性计划：提高路边停车费、过路费；提高区段票价；增加个别运输系统供给。能源税与运输计划搭配1.由CGE模型进行能源税模拟，提供GDP、粗分类运输服务需求、所得与燃料价格之变化；2.再由运输需求模式依据1之结果，规划细部运输减量计划，进行政策配套模拟，并提出细分类运具结构变化、燃料效率变化、旅行时间节省等结果；3.CGE模型根据2.之结果，修正参数设定并重新求解。22补贴购置油电混合公交车在CGE模型中影响机制23补贴公共运输在CGE模型中影响机制24课征能源税在CGE模型中影响机制整合模型的运具与能源技术短期：参考TRIAS，建立技术数据库，做为模型评估之给定条件，为外生设定中期：汇整搜集运具与燃料技术发展roadmap与成本资料，做为在模型中内生考虑技术学习效果与研发创新效果之基础资料长期：在模型中建立诱发性技术创新机制，以考量新型运具之减量与经济贡献25辅助模型的角色与功能26经济计量模型解释经济变量间的关系运量排放量基线值运具替代弹性能源替代弹性时间序列模型发掘时间序列变量过去与现在的关系预测未来趋势:提出对策因应运输结构趋势的估计运量趋势能耗量/CO2趋势不同运输型态GDP占比提供CGE/运输规划模型所需之信息用途进行政策分析能耗量变动CO2减量能源税能源价格生质燃料配比能源效率补贴公共运输购置油电混合车其他与CGE模型之推估结果比较生产成本最小—生产成本包含原物料成本、运输成本、能源成本；生产技术限制—以生产函数代表技术水平，说明生产投入与产出的关系；—生产投入包括各项原物料、中间商品、各类运输服务、各种能源等；—为规模参数，代表各项投入对产量的总合贡献；—为技术参数，代表个别投入(如能源)对产量的贡献，当燃料效率提升，此参数随之修正；产能限制—若i代表运输服务业，则该业所提供之服务量存在上限。运输CGE模型产业部门生产行为27接下页运输CGE模型产业部门生产架构运输辅助：依主计处分类，包含报关服务、船务代理及货运承揽、停车服务、陆运辅助、水运辅助、空运辅助、其他运输服务。中期CGE模型运输服务架构自营货运：依主计处分类，为设算值，凡自备陆上运输工具从事自有货物运输之活动均属之。29中期CGE模型运输工具架构30长期CGE模型运输服务架构长期CGE模型运输工具架构32能源服务带给家计效用，而非能源使用结合设备(车辆)与能源方能提供能源服务设立家计能源服务生产函数，呈现设备、能源使用，与能源服务供给之关系设备特征(运具种类、车辆cc数、油耗特性、品牌、旅行时间)隐含设备购置与使用成本运输CGE模型家计部门消费行为：两阶段决策两阶段决策：第一阶段：家计消费决策，在满足所得限制与时间限制下，选择使效用最大的最适商品消费量、能源服务需求、休闲与工作时间第二阶段：家计能源服务生产决策，在满足能源服务总需求下，选择使生产成本最小的最适设备特征、能源用量、与旅行时间33运输CGE模型家计部门消费行为：第一阶段34商品消费、能源服务、休闲时间带来效用所得限制式：所得来源为工资与资本报酬，消费支出则包含商品与能源服务支出时间限制式：工作时间、休闲时间与旅行时间受限于总时数，而总时数为个人时数T与人口数N之乘积第二阶段35运输部门能源消耗预测模式之定位与功能36承接总体经济模型总量预测资料，进行运输部门整体客货运需求量预测。具备巨观行为分析功能，分析运输路网、运输成本、运具持有成本下各运具运输需求量具备反映未来政策影响的分析功能，如碳税、低碳运具补贴等。链结能源消耗模型，推估不同政策情境及能源科技演进的运输能源使用量。推估政策情境下之各运具运输需求，反餽至总体经济模型。探讨在能源经济政策情境下与目标减量下，总体运输政策之因应。运输部门能源消耗预测模式之架构(1/2)37建构在TDM2008架构上之新的独立模型。将空间观念带入数学公式的模型，有起迄、运具，但是没有实质路网。用距离与总体系统容量来建构使用者之旅行时间与成本函数。模型将运用交通分区来反映各地区之独特性，并建立起迄关系。都会区交通需求运用适当分类与数学分析，纳入总体运输需求。运输部门能源消耗预测模式之架构(2/2)38运输部门能源消耗预测模式之交通分区与空间处理39分析内容客/货运建议分类基础社经预测客运与货运大分区旅次产生与分布客运小分区货运大分区运具选择客运小分区货运大分区指派客运与货运小分区能耗排放客运与货运小分区运输部门能源消耗预测模式之城际与都会运输40城际运输需求都会运输需求由TDM2008汇整，支援总体模型之分类体系。建立简易的城际运输总体模型。客运货运分为四大类以建立运输需求与运具选择模型：台北都会区高雄都会区捷运系统规划中之都会区，含基隆、桃园、新竹、台中、台南等其他小型城市资料缺乏，且在整个运输体系中所占比例并不高，故建议暂以小货车油耗数据，佐以零售业之统计数字概估。InputdataInputdata资料来源经济模型社会会计矩阵(模型使用之基础数据库)原始资料包括主计处产业关联表、国民所得统计、能源局能源平衡表、运输统计将上述资料依模型架构编制社会会计矩阵2.运具替代弹性3.燃料替代弹性文献与相关研究辅助(计量)模型推估5.

单位运量之能耗效率知识库之技术资料由运输模型堤供6.

运能限制由运输模型提供7.人口数经建会预测OutputdataOutputdata去处国家GDP与运输部门GDP家庭所得运输部门及其他产业产值提供运输模型做为计算旅次所需之经社资料4.能源价格5.运输服务价格提供运输模型做为计算燃料及旅行成本之基础6.能源耗用与结构与能源平衡表校估与辅助模型比较做为运输模型能源耗用之控制总量7.运输服务需求做为运输模型运输需求之控制总量8.私人运输需求整合模型参变量资料关联41运输CGE模型的整体资料结构SAMIndustriesFactorsHouse-holdTotalI1…TransportInCapitalLaborIndustriesI12151523…13536Transport257In22FactorsCapital52025Labor151530Household252550Total23367252555總能耗陸運客運大客車營業用自用小客車營業用計程車其他自用貨運大貨車小貨車軌道台鐵客運貨運捷運北捷高捷其他高鐵空運國內國際海運國內國際LEDtREDtAEDtSEDt运输资料体系4344整合信息平台架构图45整合信息平台数据库与整合模型数据库之关系社经数据库运输数据库能源数据库排放数据库

三种转换形式

整合模型数据库社会会计矩阵SAM技术资料参数资料整合模型数据库与其他数据库存在三种转换形式：经由原始资料搜集、整理与分析即可转换，例如：运量、总计能耗量、排放系数、燃油效率、弹性系数、技术参数等；必须经由计算或建立辅助模型推估即可转换，例如：细分类能耗量推估、排放量推估、既有研究成果或文献无法提供之参数或技术学习曲线等；输出入变量之间的转换(校估或模拟过程的一致性检定)，例如：社经变量、能源价格、运输服务价格、运量、能耗量、排放量(总计量与细分量)等。46运输CGE模型建构程序47运输需求模型建构程序48整合模型建构流程与时间规划49国家减量目标｢国家节能减碳总计画｣(2010.04.08行政院院会)：节能目标：

未来8年每年提高能源效率2%以上

能源密集度于2015年较2005年下降20%以上

藉由技术突破及配套措施，于2050年下降50%以上；减碳目标：

全国二氧化碳排放减量，于2020年回到2005年排放量

于2025年回到2000年排放量。50国内当前部门减量责任分配倡议仅讨论2020年核配量。国家削减量扣除能源部门各项策略(包含天然气与再生能源发

展目标、核能、发电效率提升、碳汇与碳权经营)之减量后，

余额再分配给工业、运输、及住宅与服务业等三大部门。（i）依三大部门2006年至2008年平均历史排放量计算部门分配

比例，以分担2020年国家削减量余额。（ii）依2020年基线排放量计算三大部门分配比例，以分担2020

年国家削减量余额。（iii）将2020年依历史排放量分配之部门减量额，与依基线排放

量分配之部门减量额，以0.5与0.5之权数加权计算三大部

门分配减量额。51世界各国核配方法国别部门分配考量因子其他德国2000~2002部门历史排放量均一性之遵行因子：0.9709奥地利1.1998~2001部门历史排放量2.部门成长因子（依据WIFO-KWI研究或1.051）3.部门减碳潜力因子工业部门均一性之遵行因子：0.978希腊1.2000~2003部门历史排放量2.部门成长因子保留已知、未知之新排放额度后再计算遵行因子向下分配荷兰1.2001~2002部门历史排放量2.部门成长因子（区分至次部门）3.效率因子（参考技术与燃料标竿值）均一性之遵行因子：0.97资料来源：李坚明(2010)、工研院(2010)。注1：遵行因子为平衡部门总管制量等于部门总核配量，抑或达成目标比例；注2：成长因子为以模型与产业调查评估之遵行期间成长率。52我国国家减量目标的问题(1/2)国家减量潜力未经评估

｢至2020年较基线减排30%｣之目标，是否符合台湾最佳利益？经济所要付出之代价与承受能力？台湾总体减量潜力为何？能源密集度目标之配套措施与经济影响未明

以能源密集度设定节能目标虽以结果观之，目标明确且易于管考，但由决策角度，则未能掌握达成节能目标之措施与方法，又应如何在这些措施与方法配套中寻得成本最小或经济冲击最小的选项。53我国国家减量目标的问题(2/2)最适排放路径尚未确立

假设当前的减量目标已是国家最适的排放水平，则如何由目前的排放量往目标年之减量目标迈进？54我国部门核配方式之疑虑等比例分配部门减量无法满足成本有效性能源部门不应事先排除核配国家削减量无法确保目标达成以历史排放量核配易鼓励提高现有排放水平部门许可排放量分配必须在一致的基础下评估55成本有效之核配方式将减量水平表示的MAC转换为以排放量表示的MAC；MAC1与MAC2分别代表两部门之边际减量成本，为排放量之递减函数；E1与E2两部门为减量前之排放量；E为国家减量前之排放量。E1*与E2*为两部门之最适排放量，此即成本有效之核配排放量，需分别减量A1与A2。56运输部门减量责任分配计算过程基准情境设定产生基线推估各部门减量成本曲线利用TAIGEM-III模型模拟不同管制总量限制下所须付出之影子价格来计算减量成本。模拟范围在管制总量为基线之60%至99%之间，对应的边际减量成本则为每公吨CO2约在100元到5,400元之间。求得运输部门许可排放量与减量所占比重在相同的边际减量成本下，求得运输部门许可排放水平，并据以计算占国家管制总量之比重。57基准情境设定基准情境设定基准情境说明总要素生产力参酌主计处推估之总要素生产力成长趋势，设定未来总要素生产力，约平均每年成长2.4%。国际能源价格国际能源价格采用工研院于2009年推估之每五年燃煤、