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5月工研院TIMES模型团队
2018 年5 月
工研院TIMES 模型團隊
Q1 :TIMES 模型是什麼?
TIMES 模型是國際能源總署(International Energy Agency, IEA)的能源技術
系統分析計畫(Energy Technology Systems Analysis Programme, ETSAP)所開
發的能源工程模型,其前身是 MARKAL 模型。目前全世界目前有超過60 個國
家、約234 個機構在使用TIMES 模型,適合應用在國家中長期的能源供需規劃
中,例如國家自主減碳貢獻;英國也將UK TIMES 模型應用在碳預算的制定上。
工研院綠能所於1993 年引進MARKAL 模型,建置臺灣本土版本。2010 年
轉版為臺灣TIMES 模型,透過更細緻化與彈性的模型操作功能,協助我國多項
重大能源政策決策評估,近期的重要評估包括溫管法階段管制目標的燃料燃燒
CO2 排放路徑、我國減煤路徑等。
圖:應用MARKAL 與TIMES 模型之國際機構
資料來源:原始圖檔來自ETSAP 網站,工研院TIMES 模型團隊重製。
Q2 :TIMES 模型怎麼反映實際能源供需的狀況?
在真實世界中,能源開採並冶煉處理後的能源產品,會提供能源設備使用,
產生能源服務,滿足人類生活所需,例如原油經過提煉產生汽油,汽油可供車輛
使用,以滿足人類運輸的需求。而人類生活所需的能源服務需求依型態的不同,
可以分成運輸、住宅、服務業與工業等需求部門。下圖示意從初級能源經過處理
產生能源產品,而後進入各需求部門產生能源服務需求的流程圖。
1
圖:真實世界的能源流示意圖
資料來源:工研院TIMES 模型團隊
而模型的運算原則構築在能源供需平衡上,去評估要滿足這麼多的各類能源
服務需求,需要多少的各類能源,而服務需求到能源投入之間的轉換,則是由大
量堆疊的能源技術串接而成。因此模型求解的模擬程序,可以反過來從能源服務
需求出發,到估算出滿足能源服務需求所需的能源供應來解釋。
由上述可知,TIMES 模型求解的驅動力即是各類能源服務需求的量。各類的
能源服務需求是外生給定的(即輸入模型的前提條件,也可以說是自變數) ,通常
會依據未來經濟(如各行業經濟成長率、產業結構等) 、社會(如人口數量與結構變
化、家庭戶數變化等) 、環境(如氣溫)等發展或變化趨勢,推估各類型的能源服務
需求未來趨勢。
而模型中建置的能源技術資料庫,可以計算滿足各類服務需求所需的能源數
量,這些能源技術包括如工業的鋼鐵業高爐、運輸的小客車、住宅與服務業的空
調設備等,此外也包括原油煉製技術和發電技術等更源頭的技術。透過各類型新
舊技術效率、成本、使用年限等參數資料,可以估算要滿足給定的能源服務需求,
在最小成本的前提下,所需要的技術組合以及各類能源投入量,以及相應的碳排
放等資訊。
總和來說,TIMES 模型是以龐大且複雜的能源技術由下而上堆疊而成的線性
規劃模型 ,以能源服務需求(外生變數)為驅動力,考慮能源系統發展情境,在能
源系統成本最小化目標下,符合能源供需平衡 、環境與資源限制下規劃求解。
2
圖:真實世界能源流與模型模擬程序關聯說明
資料來源:工研院TIMES 模型團隊
Q3 :能源技術資料庫聽起來好複雜,它到底是什麼?
能源技術資料庫可以從能源技術間的「架構」和各技術的「參數」來解釋。
能源技術之間的關聯可以分為平行鏈結和垂直競爭兩種(如圖) 。平行鏈結如
燃料能源的進口、處理技術、發電技術、到各種需求部門的技術,將初級能源一
路轉換為最終的能源服務需求;垂直競爭則指有相同產出的技術間具有競爭及替
代性,例如同樣可以產出電力的燃煤與燃氣發電技術,或是同樣可以產生照明服
務的白熾燈與 LED 燈等。利用這樣的定義,考量我國能源系統的實際情形,可
以一步一步構築出我國本土化的能源技術資料庫架構。
有了架構後,要逐一填入各項技術參數 ,以描述各種技術與產品之間的量化
關係。在TIMES 模型中 ,依評估功能的不同,可設
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