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研究生: 賴彥江
Lai, Yan-Jiang
論文名稱: 應用系統動態學評估碳定價對我國碳排放量與電力供需之影響
The Application of System Dynamics Model to Evaluate the Impact of Carbon Fee on Carbon Emissions and Electricity Supply and Demand in Taiwan
指導教授: 黃韻勳
Huang, Yun-Hsun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 129
中文關鍵詞: 淨零排放碳費電力供需系統動態學
外文關鍵詞: Net Zero Emissions, Carbon fee, Electricity supply and demand, System dynamics
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  • COP26 (Conference of the Parties)再次重申巴黎協定的降溫目標,期望能將全球氣溫上升的幅度控制在工業革命前的1.5℃內,並逐步減少煤炭的使用,冀望在2050年達到淨零排放。台灣亦積極響應國際減碳趨勢,在2022年公布2050淨零排放路徑及策略總說明,同時擬將溫室氣體減量及管理法修正為氣候變遷因應法。其中修正草案條文中提及將徵收碳費作為經濟誘因工具,並將碳費收入納入基金,用於補助、獎勵、投資溫室氣體減量技術等用途。
    由於課徵碳費後將改變用電結構及減少碳排放,並對台灣電力供需平衡產生影響,此影響又會再次回饋影響碳費,這些影響關係環環相扣,具有高階複雜性及非線性關係,故本研究應用系統動態學建構一個整合碳定價系統、電力供給系統、電力消費系統與社會需求系統的分析模式。其中,目前國內的系統動態學文獻並未見社會需求系統之研究,本研究為國內首篇利用系統動態學結合社會需求系統以分析碳定價之研究。接著透過情境模擬方式,模擬在不同初始碳費費率與碳費改變率及不同碳費收入之比例投入再生能源設置下,對再生能源發電量占比、工業部門電力消費碳排放量、電力供應量及電力消費量之影響。
    模擬結果顯示,碳價格調整對再生能源發電量占比造成的影響並不顯著,不過當提高碳費收入的分配比例用於再生能源設置時,可有效增加再生能源裝置量與發電量,故建議後續溫室氣體管理基金之主要運用項目可納入用於再生能源設置。此外,所模擬18種情境的工業部門電力消費碳排放量皆低於基準情境,且碳排放量主要受到初始碳定價與碳價變化率之影響。電力供應量與電力消費量方面,所模擬18種情境於2050年總電力供應量介於442,164至494,622百萬度間。而總電力需求量主要受到為碳價變化率之影響,當碳價變化率提昇為20%情況下,總電力需求量至2050年時可降低至441,584~448,208百萬度。

    Taiwan’s dedication to reduce carbon emissions is exemplified by the announcement of the 2050 Net-Zero Emissions Pathway earlier this year. The government is also revising the Greenhouse Gas Reduction and Management Act as the Climate Change Response Act. Provisions in the draft amendment indicate that a carbon fee will be levied as an economic incentive, and income generated by the carbon fee will be used for subsidies, incentives, investment in greenhouse gas reduction technologies, and other purposes. In other words, Taiwan is planning to levy a carbon fee; however, it has yet to reach finalize the initial rates or outline the means by which income generated by the carbon fee will be distributed.
    This paper analyzes carbon pricing based on a system dynamics model integrating carbon pricing, electricity supply, electricity consumption and social demand (which has not previously been addressed in this context). A variety of simulations were conducted to explore the influence of initial carbon fees, changes in carbon fees, and the allotment of carbon fee income for renewables on industrial carbon emissions, the consumption of electricity, and the electricity supply.
    Our simulation results revealed that adjustments to the carbon fee would have a negligible effect on the proportion of electricity from renewable sources. We also determined that increasing the amount of carbon fee income for renewable energy would increase the number of renewable energy installations and corresponding power generation. Under the net-zero emission path, we therefore suggest that a portion of the GHG management fund be earmarked for investment in renewable energy. Under all 18 scenarios, carbon emissions associated with electricity consumption in the industrial sector were below the baseline scenario. We determined that carbon emissions were affected mainly by the initial carbon price and the degree to which the carbon price changed.

    中文摘要 I Abstract II 誌謝 VI 目錄 VII 表目錄 X 圖目錄 XII 第一章 緒論 1 1.1研究背景與動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究內容與架構 3 第二章 文獻回顧 6 2.1 碳費之研究 6 2.2 電力供應、電力消費與碳排放之研究 8 2.3 系統動態學應用於能源經濟之研究 11 2.4 本章小結 13 第三章 台灣電力消費、供應、碳排放量與碳定價機制現況 14 3.1 台灣電力消費概況 14 3.2 台灣電力供應概況 17 3.3 台灣二氧化碳排放概況 21 3.4 台灣碳定價機制發展現況 23 3.5 本章小節 25 第四章 系統動態學 26 4.1 系統動態學之緣起與發展歷程 26 4.2 系統動態學之執行程序 27 4.3 系統動態學之主要特色 28 4.4 本章小結 30 第五章 模型建構 31 5.1 心智模型 31 5.2 電力消費系統 32 5.3 電力供應系統 33 5.4 碳定價系統 37 5.5 社會需求系統 39 5.6 本章小結 41 第六章 模型結果分析與情境模擬 44 6.1 模式效度測試 44 6.2 模擬情境設計 48 6.3 情境模擬結果 53 6.4 情境綜合分析 66 第七章 結論與建議 74 7.1 結論 74 7.2 建議 75 7.3 研究貢獻 76 參考文獻 77 附錄一、電力供應系統之系統動態圖 83 附錄二、電力消費系統之系統動態圖 84 附錄三、碳定價系統之系統動態圖之一 85 附錄四、碳定價系統之系統動態圖之二 86 附錄五、社會需求系統之系統動態圖 87 附件六、本模型之完整模型程式碼 88 附錄七、電力消費系統之重要變數設定說明 124 附錄八、電力供應系統之重要變數設定說明 124 附錄九、碳定價系統之重要變數設定說明 126 附錄十、社會需求系統之重要變數設定說明 127

    一、中文部分
    1. 行政院能源及減碳辦公室(2017),前瞻基礎建設計畫-綠能建設。
    2. 行政院環保署(2020),台灣碳定價之選擇-給臺灣環境保護署之研究報告。
    3. 呂佩玲(2008),電力消費與二氧化碳排放趨勢變動及關聯分析,國立成功大 學環境工程學系碩士論文。
    4. 吳珮瑛(2020),台灣課徵碳稅面面觀-「有感」空氣污染降低引領之共伴效 益,臺灣國際研究季刊;16 卷 2 期,P1-78。
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    9. 張景淳(2012),我國電力供需平衡策略之權衡分析,國立成功大學資源工程 研究所碩士論文。
    10. 國家發展委員會(2022),臺灣 2050 淨零排放路徑及策略總說明。
    11. 國家發展委員會(2022),臺灣 2050 淨零排放路徑及策略總說明_簡報。
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    22. 經濟部能源局(2021),108_109 年度全國電力資源供需報告。
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    24. 溫麗琪(2022),臺灣如何邁向淨零。
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    27. 劉哲良、吳珮瑛(2010),跨國 CO2 排放交易機制初始總量分配之檢視-不同 公平準則下個別國家與世界整體之衝突與調和,農業經濟叢刊;15 卷 2 期,P133 - 181。
    28. 鄭詩妤(2014),影響碳權交易機制成效之關鍵因素-系統動態學之應用,國立 成功大學資源工程研究所碩士論文。
    29. 韓釗(2008),系統動力學:探索動態複雜之鑰,滄海書局股份有限公司。

    二、外文部分
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    3. EU carbon permits price,https://tradingeconomics.com/commodity/carbon
    4. 中華民國總統府(2022,3 月 21 日)。面對 2050 淨零轉型 總統:能源轉型 要繼續、產業轉型要加速、生活轉型要啟動、社會轉型要公正,資料引自 https://www.president.gov.tw/News/26618
    5. 環境權保障基金會(2022,5 月 11 日)。我們與碳費的距離:碳定價多少才合 理?,環境資訊中心,資料引自 https://e-info.org.tw/node/234045
    6. 蘇秀慧(2022,4 月 18 日),2024 開徵碳費 每噸 300 元以下,工商時報,資 料引自 https://ctee.com.tw/news/policy/628488.html
    7. 新馬小歐 (2022,3 月 18 日)。新加坡突宣布大漲碳稅,這下台灣的「碳 費」該課多少?,環境資訊中心,資料引自 https://e-info.org.tw/node/233599
    8. 天下編輯部 (2022,7 月 13 日)。歐盟碳費破兩千,台灣只收 100?中研院 蕭代基:碳定價太低,會欠下一代「碳債」,天下雜誌,資料引自 https://www.cw.com.tw/article/5121975?template=transformers
    9. 陳映璇(2022,5 月 17 日),碳費怎麼收? 中小企業碳費調查出爐,4 成接 受每噸最高 900 元,數位時代,資料引自 https://www.bnext.com.tw/article/69224/greenpeace-carbon-pricing
    10. 翁至威(2022,5 月 1 日),碳定價調高 大勢所趨,經濟日報,資料引自 https://udn.com/news/story/7238/6279602 11.
    11. 林妤柔(2022,5 月 18 日),碳錢時代》碳稅、碳費差在哪?企業因「碳」被 收哪些費用,帶你一次看,科技新報,資料引自 https://technews.tw/2022/05/18/carbon-net-zero-climate/
    12. 林彥呈(2022,5 月 21 日),台灣要收碳費了,但費率還喬不攏!曾文生:抬頭看看鄰近國家怎麼做吧,風傳媒,資料引自 https://www.storm.mg/article/4342597
    13. 王玉樹(2022,3 月 24 日),綠能新標曝光 光電 2030 年達 30GW,中國時 報,資料引自 https://www.chinatimes.com/newspapers/20220324000424- 260110?chdtv

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