Μοντελοποιηση Ενδογενους Οικονομικης Αναπτυξης Με Βαση Τις Ενεργειακες Καινοτομιες

Abstract

Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής αφορά την ανάπτυξη και εφαρμογή ενός πρωτότυπου δυναμικού μοντέλου υπολογιζόμενης γενικής οικονομικής ισορροπίας με ενδογενή τεχνολογική πρόοδο. Η ανάπτυξη του προτεινόμενου μοντέλου, με την ονομασία GEME3-RD, έχει ως σκοπό τη αναλυτικότερη μοντελοποίηση της τεχνολογικής προόδου, η οποία συμβάλλει στην καλύτερη ανάλυση των επιπτώσεων του μετασχηματισμού του ενεργειακού συστήματος στη βιομηχανία και την οικονομία, ώστε να μειωθούν δραστικά οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και να αποτραπεί/περιοριστεί η κλιματική αλλαγή σε παγκόσμιο επίπεδο. Για το λόγο αυτό το μοντέλο έχει παγκόσμια εμβέλεια και περιλαμβάνει όλες τις χώρες του κόσμου συναθροισμένες σε ομάδες. Περιλαμβάνει, επίσης, όλους τους κλάδους παραγωγής αγαθών και υπηρεσιών στην οικονομία με αρκετή λεπτομέρεια, καθώς και την αναπαράσταση των ενεργειακών τεχνολογιών και του οικονομικού συστήματος.Το θεωρητικό υπόβαθρο του προτεινόμενου μοντέλου συνδυάζει τη θεωρία της γενικής ισορροπίας, της ενδογενούς μεγέθυνσης, της διακριτής επιλογής, της μαθηματικής μοντελοποίησης και των αλγορίθμων επίλυσης μη γραμμικών συστημάτων. Η μοντελοποίηση αφορά την αναπαράσταση της συμπεριφοράς κάθε οικονομικού παράγοντα (νοικοκυριά, επιχειρήσεις και δημόσιος τομέας), ως αποτέλεσμα της βελτιστοποίησης της χρησιμότητας ή του κόστους υπό τεχνικούς και οικονομικούς περιορισμούς. Οι οικονομικοί αυτοί παράγοντες λαμβάνουν τις αποφάσεις τους βασιζόμενοι σε μυωπικές προσδοκίες, ενώ υπάρχει επιπλέον η επιλογή να προσομοιωθούν με βάση ορθολογικές προσδοκίες. Η προσομοίωση των αποφάσεων των νοικοκυριών σχετικά με την επιλογή διαρκών καταναλωτικών αγαθών (π.χ. αυτοκίνητα, ηλεκτρικές συσκευές κτλ.) βασίζεται στη θεωρία διακριτών επιλογών, η οποία είναι κατάλληλη για την αναπαράσταση αποφάσεων όταν υφίσταται σημαντική ετερογένεια μεταξύ των αποφασιζόντων. Το μοντέλο που αναπτύχθηκε στη διατριβή, ως μοντέλο γενικής ισορροπίας, είναι σε θέση να αποτυπώσει τις πολλαπλές αλληλεπιδράσεις μεταξύ όλων των αγορών ενός οικονομικού συστήματος και να προσομοιώσει με συνέπεια τους μηχανισμούς που καθορίζουν την κατανομή πόρων, δραστηριότητας και εισοδημάτων.Το μοντέλο είναι κατασκευασμένο σαν σύστημα μη γραμμικών εξισώσεων διατυπωμένο με τη μορφή προβλήματος μεικτής συμπληρωματικότητας (MCP), που στοχεύει να υπολογίσει την ταυτόχρονη ισορροπία των αγορών σε όλες τις χώρες/περιοχές. Οι χώρες/περιοχές συνδέονται μεταξύ τους μέσω διμερών εμπορικών συναλλαγών, οι οποίες υπολογίζονται ενδογενώς. Η κατάστρωση του μοντέλου έγινε σε περιβάλλον GAMS και για την επίλυσή του σε Η/Υ χρησιμοποιούνται είτε έτοιμοι αλγόριθμοι μη γραμμικού προγραμματισμού, είτε ο προτεινόμενος αλγόριθμος της παρούσης διατριβής.Ο προτεινόμενος αλγόριθμος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση μεγάλης κλίμακας μοντέλων υπολογιζόμενης γενικής ισορροπίας (με πάνω από 5 εκατομμύρια μη γραμμικών εξισώσεων), όταν οι αλγόριθμοι, στη μέχρι τώρα βιβλιογραφία, αδυνατούν να επιλύσουν ένα μοντέλο με πάνω από 2 εκατομμύρια μη γραμμικές εξισώσεις. Το μοντέλο στην πλήρη διάστασή του αποτελείται από ένα σύστημα 616,000 μη γραμμικών εξισώσεων. Ο προτεινόμενος αλγόριθμος ανοίγει το δρόμο για προσομοιώσεις με μεγαλύτερο ρεαλισμό, αφού μπορεί να μεγαλώσει αρκετά τη διάσταση του μοντέλου. Στο πλαίσιο της διατριβής αναπτύχθηκε, επίσης, η βάση δεδομένων του μοντέλου σε πλήρη κλίμακα, καθώς επίσης τυποποιήθηκε η μορφή των αριθμητικών εκθέσεων που παράγονται από το μοντέλο. Επίσης, αναπτύχθηκε ένα περιβάλλον φιλικό προς τον χρήστη για τις προσομοιώσεις του μοντέλου. Το μοντέλο που αναπτύχθηκε καλύπτει την περίοδο 2004-2050, επιλύεται ταυτόχρονα για όλες τις οικονομίες και για πολλούς κλάδους της οικονομίας για κάθε κάθε έτος επιλογής. Επίσης, κατασκευάστηκε αλγόριθμος για τη δυναμική προσαρμογή του μοντέλου, ο οποίος προσαρμόζει τα αποτελέσματα του μοντέλου σε μελλοντικές προεκτάσεις, οι οποίες αφορούν οικονομικούς, ενεργειακούς και περιβαλλοντικούς δείκτες, με βασικότερους το ΑΕΠ και τα συστατικά του, την απασχόληση, την κλαδική δραστηριότητα, την κατανάλωση και την παραγωγή ενέργειας και, τέλος, την εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου.Η ανάπτυξη του μοντέλου έγινε με γνώμονα τα ερωτήματα πολιτικής που τέθηκαν και οδήγησαν σε μια σειρά από επεκτάσεις που ενσωματώθηκαν στο μοντέλο GEME3. Οι επεκτάσεις που υλοποιήθηκαν αφορούν στην ενσωμάτωση της τεχνολογικής προόδου ενδογενώς στο μοντέλο και την αναλυτική αναπαράσταση του ενεργειακού τομέα, με σκοπό να εξεταστούν πιθανά αναπτυξιακά οφέλη της ΕΕ στην πρωτοπόρα δράση της για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής μέσω των ενεργειακών καινοτομιών (GEME3-RD). Επίσης, αφορούν στη λεπτομερή αναπαράσταση του κλάδου των μεταφορών, με σκοπό την εξέταση ερωτημάτων οικονομικής, ενεργειακής πολιτικής, ανάπτυξης και ανταγωνιστικότητας αναφορικά με τη βαθιά μείωση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου (GEME3-T). Τέλος, αφορούν στην κατασκευή ενός μοντέλου υπολογιζόμενης γενικής ισορροπίας με αναλυτική αναπαράσταση του χρηματοπιστωτικού τομέα, με σκοπό τη βελτίωση των μηχανισμών χρηματοδότησης του μοντέλου σε σενάρια εξοικονόμησης ενέργειας (GEME3-FIN). Οι πολιτικές αξιολογούνται με βάση τις επιπτώσεις τους στο ΑΕΠ, στο δείκτη ισοδύναμης μεταβολής, και στις συνολικές εκπομπές στις χώρες/περιοχές στο υποεξέταση σενάριο.Το βασικό ερώτημα το οποίο ερευνά η διατριβή είναι αν οι ενεργειακές καινοτομίες μπορούν να αποτελέσουν μοχλό για οικονομική ανάπτυξη και, αν ναι, κάτω από ποιες προϋποθέσεις. Η έρευνα επικεντρώνεται κυρίως στα κράτη-μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Η συμβολή της διατριβής έγκειται (i) στην ανάπτυξη εφαρμοσμένου πολυτομεακού δυναμικού μοντέλου υπολογιζόμενης γενικής ισορροπίας, το οποίο καλύπτει όλες τις χώρες του κόσμου και ενσωματώνει πρωτότυπα χαρακτηριστικά, (ii) στην ανάπτυξη και εφαρμογή ενός πρωτότυπου αλγορίθμου επίλυσης μεγάλης κλίμακας μοντέλων υπολογιζόμενης γενικής ισορροπίας και (iii) στην διερεύνηση των οικονομικών επιπτώσεων και των πιθανών ωφελειών για την ΕΕ σε περίπτωση πρωτοπόρας δράσης της στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής. Αυτές οι ιδιότητες του μοντέλου οδήγησαν την Ευρωπαϊκή Επιτροπή στην επιλογή του για την εκπόνηση μελετών που υποστήριξαν πρόσφατες μεγάλες πρωτοβουλίες πολιτικής της ΕΕ.