英国能源需求模型

最后更新于结婚,05年4月2023年|能源需求

德里克。霍奇森和基思·米勒

文摘

本章描述了最近的能源需求模型的经济学和统计部门工业贸易部(DTI)(原能源部),聚焦在一些正在进行的研究国内部门的能源需求。各部门长期价格的能量和输出报告弹性特别强调国内部门,反映了最新的研究成果。这些比较与先前的估计提出了弹性和差异的原因。(长期不在这里公布cross-price弹性作为燃料分解工具,科学和政策研究单位的锅炉模型,目前正在更新。)结果表明,DTI长期弹性大致类似于其他研究人员获得的。弹性估计的一些差异是不可避免的,然而,随着计量经济学家获得不同的信息来源。这反映在最终使用的不同级别的解集模型。在这方面,DTI具有良好分类数据访问来源,因此它的模型往往更比其他研究人员所使用的分类。因此DTI能源模型是不太可能遭受比大多数其他英国能源模型聚合的偏见。

介绍

本章首先描述了近代历史的DTI能量模型,然后继续讨论模型的当前版本的估计方法,数据和结果。估计产出和价格弹性及其属性进行了部分7.4和7.5。最后,在7.6节中,我们最近的研究在国内部门能源需求描述、需求被分为能源需求取暖,做饭和电器。能源需求模型结构以图解形式呈现在附录7并给出模型的概述在附录7 b。

7.1历史

经济计量模型的能源需求和供应最初由美国能源部(DTI)的一部分原因能源规划。好多调查在1983年的最后一次模型明确用于提供能源预测为此发表。好多询盘后长期能源的角色造型减少,符合政府所采用的以市场为基础的方法(见官方能源价格(1991)背景建模)。

然而,到了1980年代后期需要估算未来的水平的污染物导致的兴趣复苏部门能源建模和大量的重建的模型。从这个模型的结果随后发表在1989年10月能源纸58。在1991年进一步修正模型用于能源纸58了,这个修正模型的结果发表在能源纸59。基于模型的1991版能源大臣,1991年12月6日在国会的问题,给下列范围的二氧化碳排放量(几百万吨的碳):

1990 2000 2005 2020

160 156 - 178 166 - 200 188 - 284

值得注意的是,然而,下面描述的模型(1992年版)包括一组新的国内金融业方程估计在1992。这没有显著改变二氧化碳范围报告上面。

最后一篇描述政府能源模型发表在执掌et al . (1989)。论文基本上好多能量模型用于描述调查。中使用的方程模型简单的偏调整方程。因为这些方程估计计量经济学方面的显著提高建模技术和软件提供给研究人员。最新版本的能量模型利用这些改进和基于一组的计量经济学方程在无限制的估计误差修正形式,例如

Y是能源需求,X是一个向量的外生变量,如价格、收入和输出,一个是一个系数和bt, c和d,是向量的系数。无限制的使用误差修正模型优先部分调整模型,因为它有三个优于后者。

1它允许更大的灵活性之间短期和长期的价格和产出的影响。

2能源需求可以调整速度不同价格和产出的变化。

3历史数据估计方程中发挥更大的作用。

估计技术

不受限制的纠错功能形式应用于年度数据来源于英国能源统计的消化(公爵)。由于能源需求数据只在一个可靠的基础上从1950年代初开始就决定不使用协整技术(见恩格尔和格兰杰(1991)讨论这种技术)来估计方程单位根测试通常需要大约一百个观测。上面的函数形式包括前面的部分调整函数形式,并允许数据在评估过程中发挥更大的作用。

能源需求的数据收集从公爵1968标准产业分类的基础上(原文如此),直到1984年它被转移到1980原文如此。尽管能源部尽全力把这些数据一致的1980 SIC的基础上,一个虚拟的值从1984年起被插入到每个方程允许任何矛盾的中心。方程中使用一个虚拟的也允许矿工罢工的1980年代中期。每个方程是由普通最小二乘估计使用计量经济学软件包Microfit (Pesaran和Pesaran 1991)。在这个包中被用来推导给出的诊断最终方程为每个分部门。大部分的方程估计在1954 - 88年期间。

能源需求数据

能源需求分为五个部门:

1运输

2其他行业

3服务

4国内

5钢铁

这些行业进一步细分为更合适的类别进行评估。因此,交通部门的能源需求细分为汽油、柴油和航空燃料等non-transport最初是细分行业类型的最终消费者。有把部门能源需求到最终消费者的这些需求的主要类别依次分为主要的燃料类型。这种方法的一个明显的问题是这些信息在这个级别的崩溃往往是穷人。为了解决这个问题已经被从不同的特定部门信息能源效率办公室(EEO)出版物。国内部门的最终用途要求派生的基础上建立研究机构提供的数据。附录A显示了当前的模型中使用的分散程度。

能源需求模型测量和估计的“有用的小卡”,而不是小卡。有两个原因使用这种计价单位的能源需求。第一个开关远离煤炭石油和天然气夸大了最近,当以千卡,减少能源强度自这场战争。这表明我们应该感兴趣的估计是有效的对能源的需求或有用的能源需求。有用的能源需求可以被认为是能源消费实际上需要一旦所有的损失和低效率已经扣除了的能量(通常以千卡)。因此有用的能源需求与能源服务需求而不是能源需求本身。为了计算每个燃料转换成小卡有用的能源需求,然后因素在0和1之间定义应用于这些数据产生有用的小卡数据。注意,使用的因素将从千卡转化为有用的小卡通过燃料和不同部门。

第二个原因使用有用的小卡而不是交付千卡的能量计价单位是当燃料的价格相比,燃料替换的目的,重要的是,他们的价格比较在相同的基础能源消费会比较他们。换句话说,他们必须比较有用的小卡的基础上。在某种程度上不同的燃料效率将反映在他们的热价格,这就是为什么电力和天然气通常溢价超过煤炭和石油。

长期弹性造成这种评估过程如下所示节7.2.1应该注意的是,工业和服务业的化石燃料切换在很大程度上取决于科学政策研究中心(SPRU)模型。使用SPRU模型确定的需求bet雷竞技在工业和服务业是首选计量经济学cross-price弹性有几个原因。

1 SPRU模型包含特定信息等能源合同必须购买最低数量的能量,如可中断天然气、信息计量经济学cross-price弹性估计忽略。

2 /一系列价格一个燃料可能占据主导地位的能源需求和计量经济学的基础cross-price弹性可能会误导人。

3 SPRU模型包含的信息时经济与资本设备取代fuel-specific资本设备使用不同的燃料。

上述表明,燃料切换模型基于计量经济学cross-price弹性可能会误导cross-price弹性本身可能不稳定。

长期弹性7.4.1

长期价格弹性

表7.1中给出的讨论弹性对能源税收和二氧化碳排放看到霍奇森(1992)。

自己的长期价格弹性的DTI的能源模型可以比由英国的运筹学执行官煤(BC)(见Gregory et al . 1991年);这些如表7.2所示。比较工业显示平均价格的弹性模型是相同的。DTI石油和天然气弹性越高抵消公元前稍高煤和电弹性。

钢铁电力价格弹性能量模型之间的差别很大。而DTI无法找到任何重要的价格影响,公元前找到一个相对较大的弹性为-0.7。两个原因提出这种差异。公元前第一,工作似乎比用于DTI使用更多的聚合数据模型,特别涉及电力消耗弧钢铁生产。由于电力在这个行业是几乎完全用于电弧钢铁产量可能是公元前的工作可能不充分捕捉这种关系。公元前第二,论文表明,他们利用水平类型方程而不是无限制使用的DTI误差修正方程。有可能在造型技术可以解释这种差异,而获得的高电力弹性BC。有趣的是两个模型估计煤炭弹性是-0.2。由于煤炭、焦炭的形式,是主要的燃料消耗在这个部门是一个重要的结果。整体DTI模型具有更大的平均价格弹性比BC模式,-0.35与-0.2。

当比较弹性之间的研究需要注意的是,产业结构随时间的变化和所以的包含或排除

表7.1 DTI能量模型的长期价格弹性

行业平均水平电煤石油天然气

行业-0.6 -0.3 - -0.9 -1.3 - -2.1

钢铁-0.35 -0.2 - -0.8可以忽略不计

-0.3 -0.6 -0.1国内服务

部门	平均	电	煤炭	石油	气体
加热	N /一个	-0.54	-0.49	-0.45	-0.20
烹饪	N /一个	-0.1	N /一个	N /一个	-0.1
设备	N /一个	N /一个	N /一个	N /一个	N /一个
	平均	汽油	柴油	航空燃料
运输	-0.2	-0.3	-0.2	-0.1

表7.2英国煤炭的长期价格弹性
部门	平均	电	煤炭	石油	气体
行业	0.6	-0.5	-1.0	-0.6	-1.3
铁和钢	-0.2	-0.7	-0.2	-0.3	-0.3
Servicea	-0.35	-0.1	-0.3和-1.1	-0.2	-1.5和-0.4
国内	-0.1	-0.8	-0.3	-0.5	-0.6
	平均	汽油	柴油	航空燃料
运输	-0.1	N /一个	N /一个	N /一个

资料来源:格里高利等。1991年

注:雅典英国煤炭弹性估计将服务业分为公共行政和杂项。前者是首先在这些表所示。N / A,不可用。

资料来源:格里高利等。1991年

注:雅典英国煤炭弹性估计将服务业分为公共行政和杂项。前者是首先在这些表所示。N / A,不可用。

能源需求的时间趋势方程可以产生至关重要的影响最终的估计弹性系数。在服务行业个人弹性有所不同在这两种模型,虽然平均价格弹性几乎是相同的。

DTI平均运输部门长期能源价格弹性是两倍,发现在公元前的研究。这种差异可能是由于不同的聚合和水平的函数形式。Dargay(见1992 Hawdon)使用公路运输需求找到一个长期不可逆模型-0.1的价格弹性(尽管她的最大前价格变量的长期弹性-1.5)和-0.4使用可逆的模型。自从DTI平均弹性介于两个Dargay估计有一些对它的支持;然而,它应该记得Dargay的工作不包括non-road运输需求。

长期的产出弹性

Hawdon(1992),指工作通过Beenstock和新西兰,显示他们的工业长期产出弹性是1.1和-0.29能源价格弹性。假设行业指的是其他行业和钢铁行业,从表7.3可以看出,DTI工业长期产出弹性均小于1.1。DTI工业长期平均价格弹性比-0.29的要稍高一些。Beenstock和新西兰似乎使用了对数线性方程,所以评论给BC使用这个函数形式也适用于这项工作。因为他们的方程只是估计从1953年到1982年,他们不捕获制造行业的洗牌在1980年代和1979年石油价格上涨的长期影响。因此,能源价格弹性的-0.29 Hawdon可能在绝对值和输出过低弹性过高。Lynk(再次Hawdon所示)1944 - 81年期间估计

表7.3 DTI能量模型的长期income-output弹性
部门	所有的燃料	电	煤炭	石油	气体
行业	0.82	1.73	N /一个	N /一个	N /一个
铁和钢	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
Service3	0.6	2.7	N /一个	N /一个	N /一个
Domesticb	0.2	0.3	-2.4	-0.2	0.3
	平均	汽油	柴油	航空燃料
运输	N /一个	0.81	1.25	经合组织国内生产总值=	2.07
				英国RPDY =我	0.31

注:在价值仅供空间和热水需求。只发到bSpace和水加热。

RPDY,实际个人可支配。收入;N / A,不可用。

注:在价值仅供空间和热水需求。只发到bSpace和水加热。

RPDY,实际个人可支配。收入;N / A,不可用。

长期的工业产出和价格弹性分别为0.44和-0.69。DTI工业价格弹性类似Lynk的-0.69,虽然他的产出弹性是发现的DTI的一半左右。

Dargay,上面所提及的在她的作品中,发现长期道路运输产出弹性是0.7或1.49取决于可逆或不可逆模型使用。DTI的汽油和柴油长期以来属于这两个估计她的工作产出弹性又倾向于支持DTI弹性。Dargay还使用无限制的纠错机制与她的工作所以比较DTI的模型更容易,一个不需要不同的功能形式的免税额。

弹性的性质

以来能源弹性通常用于评估碳税等环境政策措施是很重要的决策者认识到弹性不是常数。回忆起自己价格弹性公式:

考虑第一个比这个公式。它可以被认为是代表的可能性节能。以低价格水平第一比率会相对较大,说明节能的可能性是充足的。然而,随着体育增加,由于对碳税说,节能的可能性将会下降,因为他们会逐渐占据,所以第一个比例将会下降。但是请注意,第二个比例将会增加,所以弹性的价值是不确定的。

能源价格的敏感度也会相差很大取决于特定的燃料的市场渗透。例如假设燃料有低水平的市场渗透,这样值E弹性公式是相对较小。如果燃料价格的E (PE)现在下降,然后假设第一个比弹性公式保持不变的弹性会随着时间的增加。在英国能源需求的背景下,这一过程的一个明显的例子是引入工作bet雷竞技工业市场在1960年代末。

本质上类似的参数上面做的那些自己的能量也可以为价格弹性能量cross-price弹性。点出来的这些例子是明确的:弹性的估计只有很短的时间内有效,市场份额等等的变化将导致弹性的价值的变化。这对那些有明显影响使用弹性政策工作。

时,必须记住一个重要的因素考察个人长期output-income能源弹性能量饱和水平接近这个弹性趋向于零。这是特别重要的建模与预测长期的二氧化碳排放相关的工作,作为一个日志记录函数形式将导致能源需求被大大高估了。这种过高的能源需求/二氧化碳随时间将会增加。为了避免将显式天花板到DTI能量模型的方程估计线性对数形式,即。

弹性b / Y。因此,随着时间的推移income-output弹性随着收入的增长而下降。这个函数形式有理想的连续属性相等的增量在income-output越来越少影响能源需求的增长。一旦达到饱和水平的影响能源效率措施变得有些清晰的感知能源消耗只能减少能源效率措施的结果。二氧化碳排放的non-econometric造型是基于饱和水平会在不久的将来,如看到建筑研究机构的工作。

自底向上的模型饱和水平尤为重要。自底向上的模型本质上是资本设备的现有的数据库。他们也通常考虑的经济投资新设备和现有的资本设备的报废。这些数据库可以用来确定预计能源消耗水平通过假设能源消费者使用最有效率的技术来满足其有用的能源需求的要求。尽管一个重要方法,自底向上的方法确实遭受的缺点,它只能捕获相对价格效应,即切换燃料,而不是绝对价格效应。此外能源消费水平低于饱和水平底部,模型难以捕捉income-output能源需求增加的影响。在识别的重要性自底向上DTI能源模型对能源消费的影响包含很多资本存量的特性有助于限制未来能源消费的增长。其中最重要的可能是SPRU模型。如附录7 a所示,SPRU模型用于确定锅炉燃料股票在工业和服务业。

国内金融业造型7.6.1

国内部门能源需求取暖的目的

另一个行业股票的影响和饱和水平重要的是国内部门。为了捕捉饱和效应的影响logit模型用于项目比例的家庭拥有中央供暖系统(CH)。最初logit模型用于项目的百分比家庭拥有中央供暖,饱和度为100%。这个比例被划分在与不同类型的CH家庭;气、电、油和固体燃料。再次用logit模型来完成这个任务。相对价格效应发挥重要作用在决定哪些燃料用于CH分对数方程。因为大部分家庭永远不会获得天然气,因为连接费用在偏远地区,高百分比的家庭可以获得气体只限于90%的家庭。

有估计的百分比家庭拥有每种类型的CH下一步是使用此信息来估计的能源消耗。这是通过估计空间和水加热方程为每个燃料类型,使用上面的CH股票变量作为解释变量包含在这些方程。应该注意的是,CH能源需求只有一个部分的主要部分)(当然国内总行业空间和热水需求。因此额外的解释变量也添加到空间和水加热能源需求方程为了捕捉non-CH股票的影响因素如便携式气体加热器。的一些空间和热水方程估计线性对数形式。因此任何剩余饱和度影响不被CH股票分对数方程处理需求的方程。

最近DTI研究表明国内行业空间和热水弹性在表7.4。目前我们正在评估确定和多项式估计技术来看看他们是否可以显著改进这些初步结果。

国内企业也使用能源的另外两个原因:

表7.4国内金融业供热价格弹性
		能源需求的天然气	石油	煤炭	电
P	气体	-0.2	+ 0.55	+ 0.30	+ 0.54
r我	石油	+ 0.1	-0.45	可以忽略不计	可以忽略不计
c e	煤炭	可以忽略不计	可以忽略不计	-0.49	可以忽略不计
年代	电	可以忽略不计	+ 1.36	+ 0.52	2 Appliances_ 1烹饪 2 Appliances_ 国内能源需求的烹饪用途能源消耗烹饪用途主要是天然气和电力。一些油和固体燃料也用于烹饪,但涉及的金额如此之小,以至于更有意义输入作为外生的假设,而不是作为独立的方程。天然气和电力之间的分裂大约是争取。虽然少量的炊具是双发射最不所以重要的是模型的炊具之前估计个体的燃料需求。为了做到这一点我们首先造型家庭燃气灶具的百分比,再应用上述90%的上限。使用假设每个家庭拥有一个锅就可以推导出总燃料需求的数量乘以家庭使用给定的燃料用于烹饪的年平均油耗每锅燃料。煤气炉燃料总需求通过假设一个典型的煤气炉每年消耗大约50千卡。这估计平均每年煤气炉消费可以调整投影期间符合可能提高煤气炉的效率。年均电炉消费是通过方程估计有370千瓦小时的下限。因此年均电炉消费不能低于这一限制在投射期间。这个下限从能源效率获得系列13(穴1990 b)。使用以上国内炊具方程给出的长期价格弹性在表7.5。请注意,我们无法找到一个重要的实际个人可支配收入项的方程。缺乏意义可以归因于这样一个事实:很久以前炊具能源总需求饱和,所以剩下的唯一感兴趣的项目是哪个燃料满足能源需求的饱和水平。饱和的影响不谈,一个期望,增加实际收入会减少炊具表7.5国内金融业烹饪价格弹性气电 P气体r我电动c e s_ 因为家庭的需求将越来越多地出去吃而不是在家吃饭。因此国内金融业炊具消费将在某种程度上被其他服务业炊具消费代替,例如餐厅和自助餐厅。家用电器能源需求的能量消耗可归因于电器是一个特别困难的领域模型的计量经济学家试图模型设备的能源消耗,甚至不存在。一个例子可能会说明所涉及的问题估计这种类型的能源消耗。假设我们正在准备1950年的预测设备的能源消耗。我们会发现很难(如果不是不可能的话)预测设备的能源消耗没有发明,如录像机和个人电脑。此外,尽管许多新的家用电器似乎有很大的节能潜力,这并非总是如此。一个典型的例子是被认为是微波ios版雷竞技下载。往往是错过了什么,然而,是微波可以把额外的使用,因为他们可以用来解冻食物煮。当这种类型的考虑额外的能源消耗储蓄获得新电器常常是比原来预想的要小得多。因此突然引入新的设备并不总是失效之前预测的能源需求,新设备被引入。正是这些考虑,今天的能源计量经济学家必须纳入他们的模型如果二氧化碳排放量显著预计超过2000年。事实上,计量经济学和自底向上的模型都是在这方面不足。采用的方法到目前为止的DTI类似采用空间和热水需求。最初的电器为模板通过相关收入等等。这只股票估计然后进入设备能源需求方程,以及其他变量和未来设备能源需求的估计方程的预测到未来。由于上述问题的家用电器能源消耗是最困难的部分国内能源消费总量模型。然而,幸运的是,设备能源消耗仅是一些国内能源消耗总量的14%,因此相对能源需求图7.1国内部门设备能源总需求来源:建筑研究建立大的错误在这个组件的国内能源消耗大大不改变总。设备能耗历来是国内能源消费增长最快的组成部分;然而,自1986年以来,它已经显示出一些饱和的迹象(图7.1)。我们正在调查上述图表中所示的数据发现如果设备能源需求确实饱和或者有一些国内能源需求总量的分配不当,导致这个界别分组的需求太少。一旦这种分析已经完成很可能至少部分估计弹性将会改变。当然能源设备需求数据后1986年格格不入与真正的个人收入的增长在这一时期,这表明设备的需求并没有饱和。后者还支持electricity-income弹性相对较高的表7.3所示为国内空间和水加热的能源需求。由于电力需求烹饪用途是定义相对较好,任何缺失的设备需求必须出现在空间和热水电力需求。结论本章讨论了一些计量经济学技术的改进,最近被纳入DTI能量模型。几个方程中使用模型的误差修正模型的类型和遇到的问题估计这些方程描述。未来发展到模型将包括引入新的工业和服务业锅炉热模型,结合联产技术。请注意本章中描述的工作是基于正在进行的工作,因此没有一个明确的指南DTI能量模型;感兴趣的研究人员应该直接联系基斯米勒最近的造型工作的细节。 1被省略了,因为DTI Cross-price弹性能量模型是目前更新的包含修改后的刺激锅炉模型。锅炉模型的功能是把整体对热量的需求附录7能源需求模型结构工业部门要求个体化石燃料。因此cross-price弹性的主要决定因素。希望报告在1994年这项工作的结果。附录7 b 贸易和工业部门能源模型概述第二部分能源、经济和温室气体减排