模型拓展

CHEER-CLEAN

CHEER-CLEAN模型在CHEER模型的基础功能之上,对电力、钢铁及水泥行业的技术进行了细致拆分,其中电力行业刻画了 3 种化石燃料发电技术(煤电、 油电、气电)和 5 种非化石燃料发电技术(核电、水电、风电、太阳能光伏发电 和生物质能发电),钢铁行业生产活动则生产活动分为高炉-转炉炼钢(BOF)和电炉炼钢(EAF)两种工艺,能够较好地对于这些行业进行模拟分析;将居民根据性别、年龄、受教育程度等参数拆分为28种类型。

模型特色:

  • 拆分电力、钢铁和水泥等重点减排行业的技术
  • 拆分劳动力类型

模型参数:

  • 区域:中国全国
  • 部门划分:22部门
  • 基年:2012年
  • 运行年份:2013-2030

CHEER-HI

图. CHEER-HI结构

中国分居民收入群体能源-环境-健康综合评估模型(CHEER-HI)以2012年投入产出表为数据基础,构建了包括42个生产部门、重点刻画居民收入机理机制的中国混合可计算一般均衡模型。

模型特色:

  • 对劳动力和居民进行了多种收入水平人群的划分
  • 在劳动力供给中考虑了空气质量对居民健康的影响

模型参数:

  • 区域:中国全国
  • 部门划分:42部门
  • 基年:2012年
  • 运行年份:2013-2030

CHEER-BE

CHEER-BE模型(China Hybrid Energy and Economic Research model for BioEnergy)围绕中国未来碳中和需求下的生物质能发展,对与之相关的技术参数和土地利用类型进行拆分。

模型结构图:

模型特色:

  • 将生物质原料部门和生物质能源部门细分为多个子部门。生物质原料包括:粮食作物、糖料作物、油料作物、纤维素作物、农林剩余物、生活垃圾;生物质能源包括:生物质电、生物乙醇、生物柴油。
  • 实现对关键负排放技术的建模,具体类型包括生物质发电+CCS、生物燃料+CCS、植树造林和直接空气捕集。
  • 拓展土地利用模块,考虑土地利用类型的异质性以及不同类型之间的替代性、流动性,并通过与元胞自动机模型的连接实现空间化模拟。具体土地利用类型包括:耕地(区分作物类型)、林地、草地、水域、城市用地、边际土地、未利用地。

模型参数:

  • 覆盖部门数:22个大类生产部门,并按作物种类和能源类型细分农业、电力和成品油部门;
  • 区域尺度:全国模型;
  • 基准年份:2017年
  • 运行年份:2018-2060年

CHEER-LCT

图. 模型结构

CHEER-LCT(China Hybrid Energy and Economic Research model  with detailed Low Carbon Technologies)模型在全国尺度上拓展改进了几类重要的低碳和负碳技术的刻画。第一类低碳技术是核电和可再生能源发电部门,在CHEER-Clean模型基础上纳入了风电和光伏两类波动性可再生能源因储能、灵活性并网产生的消纳成本;第二类低碳技术是火电部门和工业部门的碳捕集与封存(CCS)技术,实现对于燃料燃烧和工业过程阶段碳排放量的吸收;第三类低碳技术是生物质发电加CCS(BECCS)技术、空气直接捕集(DAC)技术和造林三种负排放技术,其中造林以减排成本曲线的形式纳入模型。在技术进步模拟上,CHEER-LCT模型模拟了各类低碳和负碳技术“干中学”的技术进步机制,以反映各类技术随投资规模扩张而产生的自发的成本下降趋势。此外CHEER-LCT模型整合了分行业分过程的空气污染物排放,可分析不同社会经济发展路径的空气污染物排放量的变化。

CHEER-LCT模型存在GAMS和Python两个版本,Python版本具有更强的模型耦合能力,用户能够自主选择空间尺度为全国或单一省份、研究行业数量,模型可以自适应更新调整模型参数和输入数据,实现用户自定义的模拟分析。

CHEER-LCT模型能够用来模拟分析中国实现双碳目标的政策措施、转型路径与社会经济影响,例如一次能源生产结构、用能结构、经济规模、产业结构、减污协同效益等。

模型特色:

  • 面向碳中和需求对低碳和负碳技术进行细分拆分
  • 具有GAMS和python两个版本,可拓展性较强

功能参数:

  • 覆盖部门数:42部门
  • 区域尺度:全国/单省
  • 基准年份:2017年
  • 运行年份:2018-2060年

CHEER-P

CHEER-P模型以2017年的全国各省投入产出表为基准构建核算经济核算矩阵(Social Account Matrix), 基于5个SSP情景,外生给定中国各省的劳动力供给、全要素生产率和技术进步率变化,5年一迭代,模拟中国未来的经济发展、能源消费、居民就业和碳排放。其中,碳排放的核算包含与化石能源消费、工业过程相关的二氧化碳排放。

图4. CHEER-P模型结构

模型特色:

  • CHEER系列模型的分省基础版本
  • 动态迭代机制基于SSP情景校准

功能参数:

  • 覆盖部门数:11部门
  • 区域尺度:大陆31省
  • 基准年份:2017年
  • 运行年份:2018-2060年

CHEER-HE

中国分省能源-经济-环境-健康综合评估模型(CHEER-HE由三个模型耦合而成:中国分省CGE模型CHEER-P,中国分省简化空气质量模型CHEER-AIR和中国分省健康影响评估模型CHEER-HA。CHEER-HE模型将各个模型进行时间和空间尺度上的匹配、从机理上打通了“经济活动-污染物排放-污染浓度-健康影响-劳动供给-经济活动”的闭合回路、基于GAMS的Python API接口实现了模型之间跨平台的数据共享和函数调用,解决了模型动态耦合的技术难点,实现了模型间的硬连接。CHEER-AIR模型基于省级精度的源-受体矩阵(Source-Receptor Matrix, 简称为S-R矩阵)刻画了给定单位的一次PM2.5、SO2、NH3和NOX等污染物从排放源S排放到受体地R之后形成的PM2.5前体物质的过程。这一转化分为两个过程:基于高斯烟气扩散模型刻画的扩散过程,和基于湿沉降系数、干沉降系数和化学反应系数刻画的转换过程。然后,CHEER-AIR模型基于前体物质的转换系数刻画了前体物质最终形成了大气中PM2.5浓度的过程。同时,CHEER-AIR考虑了中国未来不同空气污染物治理力度下各类空气污染物在各部门排放因子的变化。CHEER-HA模型以暴露-反应函数为核心,模拟了不同PM2.5暴露浓度下中国各省不同年龄层居民多种健康终点下的致病率、致死率和劳动生产率变化。CHEER-HA考虑了9种健康结局,包括与长期PM2.5暴露有关的缺血性心脏病、中风、慢性阻塞性肺病、肺癌相关的过早死亡,以及与急性PM2.5暴露相关的急性死亡、呼吸道感染造成的住院、心脑血管疾病住院、急性支气管炎和急诊。

图. CHEER-HE结构

模型特色:

  • 基于跨系统建模,动态追踪低碳政策的空气质量和健康协同效益变化

功能参数:

  • 覆盖部门数:11部门
  • 区域尺度:大陆31省
  • 基准年:2017年
  • 运行年份:2018-2060年

CHEER-Plato

CHEER-Plato模型(Provincial labor, tax and governmental expenditure)模型能够描述中央政府和地方政府的财政收支和政府间转移支付关系,反映各级政府在税收收入和财政支出方面的差异。由于模型同时拓展了多区域CGE模型中低碳模块与政府财政收支模块,并实现了双向连接,能够模拟碳定价收入分别归属于中央或地方政府,并通过不同税种返还至企业或居民,实现了对碳定价收入在经济系统中流转过程的全流程模拟,并突出中央政府和省级地方政府在低碳政策中的差异化作用和效果。

政府部门分为中央级政府(下称中央政府)和省级地方政府(下称地方政府),图中展示了中央政府与地方政府的财政收支以及央地之间的财政关系。地方政府和中央政府的财政收入来自税收收入,主要分为个人所得税、企业所得税和生产税共三类税种,其中生产税包括增值税和其他生产税,若实行碳定价政策,碳定价收入也将纳入中央或地方政府的财政收入。中央政府的财政支出分为直接消费、专项转移支付和一般转移支付三种支出类型,地方支出则分为消费和上解中央(即地方对中央的转移支付)两种支出类型。

模型特色:

  • 中央政府和地方政府财税收支和转移支付结构模拟

模型参数:

  • 覆盖部门数:12部门
  • 区域尺度:30个省级地区
  • 基准年:2017年
  • 运行年份:2018-2042年

CHEER-PPS

CHEER-PPS模型(China Hybrid Energy and Economic Research model with Provincial Population Structure)

图. 模型结构

模型特色:

  • 细分劳动力部门。对各区域劳动力部门按城乡及低教育水平、初中、高中、大专、本科及研究生6类教育水平拆分为12类劳动力类型。
  • 细分居民部门。将各地区居民部门按城乡及生命周期阶段(低龄在学阶段、中龄工作阶段、老龄退休阶段)拆分为6类。
  • 构建中国多区域人口动态模型,实现对未来长时间尺度中国包含省份、年龄、城乡、教育水平等多维度信息的人口变化的预估,并与CHEER-PPS模型链接,实现人口数量及结构变化对经济系统的模拟。

模型参数:

  • 覆盖部门数:15个生产部门,考虑到电力行业在低碳转型中的重要作用,电力部门拆分为电力传输、化石能源发电、非化石能源发电;
  • 区域尺度:30个省份(香港、澳门、台湾、西藏地区受到数据限制,暂未包含在模型地区中);
  • 基准年份:2017
  • 运行年份:2018-2060年

CHEER-HL

图. CHEER-HL模型结构图

模型特色:

  • 细分劳动力要素部门。由于劳动力对于高温的适应能力不同,模型将劳动力按照职业分为免受高温影响类型(主要为管理人员)和受高温影响类型(主要为除管理人员外的普通工人、服务人员等)。对劳动力要素的细分可以评估高温对不同类型劳动力的经济影响。
  • 耦合高温健康与经济系统模块。相比CHEER模型,CHHER-HL模型增加了高温对劳动力影响参数,对高温对劳动力健康影响与原有CGE实现了耦合。

模型参数:

  • 覆盖部门数:10个生产部门
  • 区域尺度:30个省份(西藏除外)
  • 基准年份:2017年
  • 运行年份:2018-2100年