Please use this identifier to cite or link to this item: http://artemis.cslab.ece.ntua.gr:8080/jspui/handle/123456789/8503
Title: Εύρωστες Αποφάσεις Σε Ενεργειακά Συστήματα Έντονης Αβεβαιότητας
Authors: Λαζαρόπουλος Αθανάσιος
Ψαρράς Ιωάννης
Keywords: διπλωματία
. πολιτική
ενέργεια
αβεβαιότητα χάσματος πληροφορίας
μοντελοποίηση χάσματος πληροφορίας
λήψη αποφάσεων
μοντέλο times
προβλήματα απόφασης υπό ιδανικές συνθήκες
προβλήματα απόφασης υπό έντονη αβεβαιότητα
εύρωστη λήψη αποφάσεων
ενεργειακοί διάδρομοι
μοντέλο ενεργειακών συστημάτων
σκανδιναβικές χώρες
χαρτοφυλάκιο σεναρίων
λύπη
σχετική λύπη
ανταγωνιστικές και μη ανταγωνιστικές πολιτικές
συσωρευτική αύξηση κόστους
ευρωστία
ακρίβεια.
Issue Date: 16-Jul-2008
Abstract: Εξετάζοντας τα κρίσιμα θέματα της ενεργειακής πολιτικής όπως είναι η διασφάλιση του ενεργειακού ανεφοδιασμού, η αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής και η ανταγωνιστικότητα του ενεργειακού τομέα αναδεικνύονται ζητήματα έντονης αβεβαιότητας. Η ενεργειακή υποδομή απαιτεί χρόνο για να υλοποιηθεί και το προσδόκιμο ζωής της είναι μερικές δεκαετίες. Οι νέες ενεργειακές τεχνολογίες απαιτούν χρόνο για να αναπτυχθούν και ακόμα περισσότερο χρόνο για να λάβουν μεγάλο μερίδιο αγοράς. Η αυξανόμενη παγκόσμια ζήτηση για πετρέλαιο, αέριο και ηλεκτρική ενέργεια και η ανάγκη για συνεχές και όσο το δυνατόν οικονομικότερο ενεργειακό ανεφοδιασμό αναγκάζουν τις χώρες να σκεφτούν σοβαρά τη μελλοντική τους θέση στην παγκόσμια ενεργειακή και πολιτική «σκακιέρα». Ομοίως, οι αλλαγές στο κλίμα προκαλούμενες από τις αυξανόμενες συγκεντρώσεις αερίων θερμοκηπίου από τις ανθρώπινες δραστηριότητες επιβάλλουν τη λήψη μέτρων από τις χώρες σε συλλογικό επίπεδο. Η ανάλυση που επιδιώκει να αντιμετωπίσει αυτά τα ζητήματα πρέπει να υποστηρίξει μια ομοίως μακροπρόθεσμη λύση με χρονικό ορίζοντα που κυμαίνεται από τριάντα έως πενήντα έτη.Δυστυχώς, η ανάλυση σε τέτοιους χρονικούς ορίζοντες είναι μια αβέβαιη διαδικασία. Το μέλλον είναι εξ’ορισμού άγνωστο και δεν μπορεί να προβλεφθεί. Ενώ σε χρονικούς ορίζοντες δέκα ετών, η αδράνεια του συστήματος ενέργειας/οικονομίας είναι τόσο ισχυρή ώστε λίγα περιθώρια για αλλαγή υπάρχουν, κατά τη διάρκεια ευρύτερων χρονικών οριζόντων, το μέλλον είναι σχεδόν βέβαιο ότι θα είναι έντονα διαφοροποιημένο από το παρόν. Οι αποφάσεις για ζητήματα σχετικά με αυτό το μακρινό μέλλον θα μπορούσαν να χαρακτηριστούν ως προβλήματα αποφάσεων υπό έντονη αβεβαιότητα (decisions problems under severe uncertainty). Οι προβλέψεις και η ανάλυση σεναρίων μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό των παραγόντων που μπορούν να έχουν επιπτώσεις στο μέλλον της ενεργειακής οικονομίας. Οι παράγοντες αυτοί μπορεί να είναι οι αβέβαιες μελλοντικές τεχνολογικές εξελίξεις, η οικονομική ανάπτυξη, οι κυβερνητικές πολιτικές και ένας κυκεώνας προσφοράς και ζήτησης (ενεργειακών και άλλων) προϊόντων. Οι παράγοντες αυτοί μπορούν, μακροπρόθεσμα, να αλλάξουν πλήρως τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιούμε την ενέργεια.Στόχος αυτής της Μεταπτυχιακής Εργασίας είναι λαμβάνοντας τα αποτελέσματα από ένα σύνολο ενεργειακών σεναρίων (μέσω του μοντέλου TIMES που παρουσιάζεται στο Κεφ.2) να προσδιοριστούν εύρωστες στρατηγικές (μέσω της Εύρωστης Λήψης Αποφάσεων που παρουσιάζεται στο Κεφ.3) με τη χρήση της θεωρίας χάσματος πληροφορίας (όπως παρουσιάζεται στο Κεφ.1) λαμβάνοντας υπόψη τις δαπάνες από την κατασκευή ανταγωνιστικών ενεργειακών υποδομών, την ανάπτυξη ενεργειακών διαδρομών, τη σύναψη ενεργειακών/οικονομικών συμφωνιών (και εξαρτήσεων) μεταξύ χωρών και τον περιορισμό της περιβαλλοντικής ζημίας στη χάραξη των μελλοντικών ενεργειακών στρατηγικών βοηθώντας στην προώθηση των καλύτερων μακροπρόθεσμων (και βραχυπρόθεσμων στη συνέχεια) επιλογών στον τομέα της ενέργειας (μια ανασκόπηση, γενικά, των Ευρωπαϊκών υποδομών δίνεται στο Κεφ.4 ενώ μια ανασκόπηση, ειδικά, των Σκανδιναβικών υποδομών δίνεται στο Κεφ.5). Το μοντέλο εφαρμόζεται στο ενεργειακό σύστημα των Σκανδιναβικών χωρών (όπως αυτό παρουσιάζεται στο Κεφ.6) δίνοντας αριθμητικά αποτελέσματα και χρήσιμα συμπεράσματα σχετικά με την ακολουθούμενη πολιτική τα οποία παρουσιάζονται στο Κεφ.7. Αναλυτικά τα Κεφάλαια της Μεταπτυχιακής Εργασίας είναι τα παρακάτω.Στο Κεφ.1 παρουσιάζονται δύο κύριες ιδέες. Κατά πρώτο λόγο, το Κεφάλαιο 1 εστιάζει στην αβεβαιότητα χάσματος πληροφορίας (info-gap uncertainty) διακρίνοντάς την από την έννοια της πιθανότητας (probability). Η θεωρία χάσματος πληροφορίας (info-gap modeling) θεωρείται ως μια από τις καλύτερες λύσεις για τη διαμόρφωση και τη διαχείριση της αβεβαιότητας σε μοντέλα συστημάτων. Κατά δεύτερο λόγο, εξετάζεται η αλληλεξάρτηση μεταξύ της μοντελοποίησης της αβεβαιότητας (uncertainty model) και της λήψης αποφάσεων (decision-making). Η ορθή μοντελοποίηση της αβεβαιότητας απαιτεί την επαφή με τον τελικό χρήστη, δηλαδή με την εφαρμογή λήψης αποφάσεων του μοντέλου αβεβαιότητας. Η σημαντικότερη οδός διάδοσης της αβεβαιότητας είναι από τα δεδομένα εισόδου (initial data) και μέσω της δομής του μοντέλου στην περιοχή απόφασης (decision-domain).Στο Κεφ.2 παρουσιάζονται τα κύρια χαρακτηριστικά του μοντέλου TIMES και η παγκόσμια υλοποίησή του ως ETSAP-TIAM. Στο μοντέλο έχουν προστεθεί νέα χαρακτηριστικά και δυνατότητες οι οποίες επεκτείνουν τις λειτουργίες-συναρτήσεις του και τη δυνατότητα εφαρμογής τους στη μελέτη των ενεργειακών συστημάτων και την ανάλυση της ενέργειας και των πολιτικών για το περιβάλλον. Σε πρώτη φάση, το Κεφ.2 μένει στο εννοιολογικό και πρακτικό επίπεδο. Σε δεύτερη φάση, εμπλέκεται στην πιο λεπτομερή διατύπωση των εξισώσεων του μοντέλου TIMES. Ειδική μνεία επίσης γίνεται στην περιγραφή τεσσάρων προαιρετικών χαρακτηριστικών γνωρισμάτων του μοντέλου TIMES που είναι οι άμορφες επενδύσεις (lumpy investments), η ενδογενής τεχνολογία μάθησης (endogenous technology learning), ο στοχαστικός προγραμματισμός (stochastic programming) και η ενότητα του κλίματος (climate module). Επιπλέον, το Κεφ.2 περιέχει τρία τμήματα, που παρουσιάζουν την απλουστευμένη διατύπωση του γραμμικού προγράμματος (simplified formulation of Linear Program), τις λεπτομέρειες υπολογισμού της ισορροπίας προσφοράς-ζήτησης (supply demand equilibrium) και τη δόμησης της τεχνολογίας ενδογενούς εκμάθησης (Endogenous Technology Learning Formulation).Στο Κεφ.3 παρουσιάζεται η τυποποιημένη θεωρία απόφασης (standard decision theory) και περιγράφεται η εφαρμογή της σε προβλήματα απόφασης υπό ιδανικούς όρους (decision problems under ideal conditions). Έπειτα, το Κεφ.3 περιγράφει τους τέσσερις κύριους όρους που πρέπει να ισχύουν προκειμένου η τυποποιημένη θεωρία απόφασης να παρέχει αδιαμφισβήτητα αποτελέσματα όσον αφορά την επιλογή πολιτικής. Τέλος, παρουσιάζεται μια νέα αναλυτική μέθοδος για τη λήψη απόφασης υπό έντονη αβεβαιότητα (decision making under deep uncertainty) η οποία καλείται Εύρωστη Λήψη Αποφάσεων (Robust Decision Making) και που μπορεί να βοηθήσει τις μελλοντικές προσπάθειες ενεργειακού προγραμματισμού.Στο Κεφ.4 παρουσιάζεται το ζήτημα των Ευρωπαϊκών ενεργειακών διαδρόμων (European energy corridors). Η Ευρωπαϊκή Ένωση (EU) εισάγει σήμερα τις μισές από τις ενεργειακές ανάγκες της και προβλέπεται ότι αυτή η ενεργειακή εξάρτηση μπορεί να αυξηθεί σε 70% μέχρι το 2030. Για να αντιμετωπιστούν αυτές οι προκλήσεις, απαιτείται τόσο εσωτερική όσο και εξωτερική δράση στα πλαίσια της ΕΕ. Σαν εσωτερική πολιτική της ΕΕ, καλείται η έμφαση στις νέες ενεργειακές τεχνολογίες. Όσον αφορά την εξωτερική πλευρά δράσεων που απασχολεί το Κεφ.4, δίνεται έμφαση στη δημιουργία των ενεργειακών διαδρόμων (ενεργειακών διόδων ή ενεργειακών διαδρομών) μεταξύ της ΕΕ και των γειτονικών χωρών. Στο Κεφ.4 γίνεται μια επισκόπηση του Ευρωπαϊκού ενεργειακού προβλήματος και παρουσιάζεται η υπάρχουσα και μελλοντική κατάσταση σε υποδομές για τους ευρωπαϊκούς ενεργειακούς διαδρόμους.Στο Κεφ.5 εξετάζεται ένα μοντέλο ενεργειακών συστημάτων (energy system model) το οποίο περιγράφει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας στις Σκανδιναβικές χώρες (Nordic countries). Το μοντέλο εξελίχθηκε χρησιμοποιώντας ως πλατφόρμα και γεννήτρια σεναρίων το μοντέλο TIMES στοχεύοντας να δημιουργήσει ένα απλουστευμένο μοντέλο με μια διαφανή δομή. Το μοντέλο καταδεικνύει τη χρήση των χαρακτηριστικών γνωρισμάτων της πρότυπης γεννήτριας σχετικά με το Σκανδιναβικό σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας. Αρχικά, παρουσιάζεται η γενική δομή της παραγωγής θερμότητας και ισχύος μεμονωμένα σε κάθε Σκανδιναβική χώρα, η ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ τους και η διαμόρφωση της υδροηλεκτρική ενέργεια και της συνδυασμένης παραγωγής θερμότητας και ισχύος (σημαντικοί παράγοντες για την παραγωγή ενέργειας στις Σκανδιναβικές χώρες). Τέλος, παρουσιάζονται τα δεδομένα εξόδου του μοντέλου και οι χρησιμοποιούμενες παράμετροι.Στο Κεφ.6 παρουσιάζονται συνολικά εννέα σενάρια τα οποία αναλύθηκαν με το μοντέλο που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο της Μεταπτυχιακής εργασίας. Μόνο τα αποτελέσματα που επιτυγχάνονται στο σενάριο με τις υποθέσεις βασικών γραμμών (scenario with base-line assumptions), το αποκαλούμενο και ως σενάριο αναφοράς (reference scenario), περιγράφονται με λεπτομέρεια ενώ τα αποτελέσματα άλλων σεναρίων αντιμετωπίζονται σε ένα γενικότερο επίπεδο. Εκτός από το σενάριο αναφοράς, δύο σύνολα σεναρίων έχουν υπολογιστεί και εξετάζεται σε αυτά η συμπεριφορά του μοντέλου. Το πρώτο σύνολο σεναρίων αποτελείται από τέσσερα σενάρια επικύρωσης (validation scenarios) ενώ το δεύτερο σύνολο το οποίο θα απασχολήσει και περαιτέρω την ανάλυση εξαιτίας των σημαντικών αποτελεσμάτων του χρησιμοποιείται για μια πρακτική ανάλυση του Σκανδιναβικού συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.Τέλος, στο Κεφ.7 δίνονται αριθμητικά αποτελέσματα και συμπεράσματα από την εφαρμογή του μοντέλου για διάφορες πολιτικές (policies), συνδυασμούς σεναρίων (portfolio of scenarios), λύπη (regret) και σχετική λύπη (relative regret), ανταγωνιστικές και μη ανταγωνιστικές πολιτικές (competitive and non competitive policies), ευρωστία (robustness), συσωρευτική αύξηση κόστους (cumulative cost increase) και ακρίβεια (accuracy).
URI: http://artemis-new.cslab.ece.ntua.gr:8080/jspui/handle/123456789/8503
Appears in Collections:Μεταπτυχιακές Εργασίες - M.Sc. Theses

Files in This Item:
File SizeFormat 
MT2008-0001.pdf130.36 MBAdobe PDFView/Open


Items in Artemis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.