2013年-世界发展银行全球_Energy_Intensive_Infrastructure_Investments_with_Retrofits_in_Continuous_Time___Effects_of_Uncertainty_on_Energy_Use_and_Carbon_Emissions_34页_509kb

报告摘要

总结：Energy Intensive Infrastructure Investments with Retrofits in Continuous Time

核心内容

本论文探讨了在不确定性条件下，能源密集型基础设施投资与改造决策对能源使用和碳排放的影响。研究指出，当未来气候损害存在不确定性时，投资决策和改造时机都会受到影响，从而导致更高的碳排放水平和更长的改造延迟。

主要观点

不确定性对改造决策的影响
- 在不确定性较高的情况下，改造决策会延迟，因为更高的波动性增加了等待的期权价值。
- 更高的不确定性也导致初始基础设施选择更高的能源强度，从而增加当前和生命周期内的碳排放。
基础设施投资与改造的效率问题
- 如果决策者面对的是全球正确的价格信号（考虑了所有外部效应），则结果倾向于社会最优。
- 然而，在现实中，能源和碳排放价格通常偏低，因此这些决策往往是低效的。
- 更高的不确定性在价格信号不正确的情况下，可能进一步加剧社会损失。
改造的类型与效果
- 改造可以是消除能源使用（如转向可再生能源）、消除排放（如采用碳捕集与封存技术）或关闭基础设施。
- 在模型中，我们假设改造可以完全消除排放，而能源成本则由基础设施的初始选择决定。
数学模型与关键公式
- 论文建立了一个连续时间模型，其中气候损害成本遵循几何布朗运动过程。
- 通过最大化净社会福利函数，得出改造时机和初始能源强度的最优解。

关键信息

模型设定：
- 假设基础设施在初始阶段建立，之后持续运行，改造可以一次完成，且完全消除排放。
- 碳排放对大气中温室气体存量的影响通过一个确定性的路径模型来表达。
确定性情况下的分析：
- 在确定性情况下，改造时机是明确的，可以通过直接计算得出。
- 初始能源强度的选择由边际投资成本和环境成本之间的平衡决定。
不确定性情况下的分析：
- 气候损害成本 $\Theta_t$ 被设定为几何布朗运动过程，其漂移率 $\alpha$ 为正，波动率 $\sigma$ 为非零。
- 在这种情况下，改造时机的最优解依赖于一个与 $\Theta_t$ 波动性相关的参数 $\gamma$，该参数是方程 $\frac{1}{2}\sigma^2\gamma(\gamma -1) + \alpha \gamma - r = 0$ 的正根。
改造时机的决定：
- 当 $\Theta_t$ 达到某个阈值 $\theta^*$ 时，改造将被执行。
- $\theta^$ 的表达式为：$\theta^ = \frac{\gamma}{\gamma - 1}(r - \alpha)(r + \delta - \alpha) \cdot \frac{K(E_)}{E_}$，其中 $\gamma$ 是与波动率和贴现率相关的参数。
能源强度的决定：
- 在确定性情况下，能源强度 $E_*$ 是通过一阶条件得出的。
- 在不确定性情况下，能源强度的选择仍然受到改造成本和环境成本的影响，但波动性会增加初始能源强度。
社会影响与政策含义：
- 更高的不确定性可能导致更严重的碳排放问题，特别是在价格信号不正确的情况下。
- 政策制定者应考虑如何提高能源和碳排放价格，以减少因不确定性导致的低效投资和改造决策。