تعیین بهینه قیمت کربن با در نظر گرفتن منافع سلامت انسان ناشی از کاهش انتشار آلاینده‌های هوای سیستم انرژی شهری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی سیستم‌های انرژی، دانشکده مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

چکیده

هدف: یکی از روش‌ها کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای تعیین قیمت کربن است. این قیمت‌گذاری نه‌تنها شرایط بهینه سیستم انرژی و ترکیب فناوری‌های آن را تحت تأثیر قرار می‌دهد، بلکه به الگوهای جدید انتشار آلاینده‌ها نیز منجر می‌شود. از سوی دیگر، ساختار سیستم انرژی تأثیر قابل‌توجهی بر قیمت مناسب کربن دارد، لذا استفاده از یک مدل‌سازی یکپارچه در این زمینه ضروری است.
روش پژوهش: در این مطالعه، یک مدل یکپارچه انتشار- سلامت- انرژی دوسطحی برای تعیین بهینه قیمت کربن توسعه داده شده است. در این مدل حداقل قیمت کربن تعیین می‌گردد به شرط آن که مدل یکپارجه نیز در شرایط بهینه قرار داشته باشد. این مدل به کمک یک الگوریتم تکراری قیمت بهینه کربن را در سال‌ها و سناریوهای مختلف ارائه می‌دهد. مدل یکپارچه به صورت نرم با مدل‌های تدوین سناریوها، مدل‌ریزمقیاس‌نمایی، مدل تقاضای حمل‌ونقل و تقاضای انرژی یکپارچه شده است و به صورت سخت با مدل‌های عرضه انرژی، انتشار و سلامتی یکپارچه شده است.
یافته‌ها: با اعمال این مدل در چهار سناریوی مختلف در تهران، قیمت‌های کربن بین 3 تا 8 دلار به ازای هر تن معادل دی‌اکسیدکربن محاسبه شد که بسته به سال و سناریو متفاوت است. این در حالی است که با این قیمت حداقلی اهداف محیط‌زیستی هر سناریو شامل کاهش انتشار و خالص انتشار صفر اجرا می‌گردد و در عین حال حداقل تغییر در تعادل بازار را ایجاد می‌کند. این موضوع با توجه به این که در این مطالعه همسودی تغییر اقلیم و اقتصاد در مدل یکپارچه ارزیابی شده است قابل درک است زیرا پتانسیل‌های سودآوری کاهش انتشار زیادی در این محدوده وجود دارد.
نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان می‌دهد که کاهش انتشار و حتی دستیابی به هدف خالص انتشار صفر در سیستم انرژی امکان‌پذیر است. برای دستیابی به این موضوع می‌توان از اعمال قیمت کربن استفاده کرد. بنابراین نیاز به قیمت گذاری بهینه کربن است تا بهینه‌سازی منافع زیست‌محیطی، سلامت، و اقتصادی به‌صورت هم‌زمان صورت بگیرد. به این منظور می‌توان از مدل‌های ارزیابی یکپارچه استفاده کرد. این مطالعه نشان داد که قیمت‌گذاری کربن با این روش نه تنها می‌تواند اهداف محیط‌زیستی کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای را میسر نماید بلکه امکان داخلی‌سازی هزینه‌های سلامتی ناشی از آلودگی هوا و تغییر اقلیم را هم دارد. نتایج و روش این پژوهش رویکردی مناسب به تصمیم‌گیران و محققان این حوزه می‌دهد. از طرفی استفاده از این روش در سایر مطالعات و همچنین درونی کردن سایر هزینه‌های خارجی با این روش پیشنهاد می‌گردد. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Afsari Mamaghani, F., Omidvar, B., Avami, A., & Nabi-Bidhendi, G. (2023). An optimal integrated power and water supply planning model considering Water-Energy-Emission nexus. Energy Conversion and Management, 277, 116595. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.116595
Alizadeh, S., Rezazadeh, A. A., & Avami, A. (2023). A cutting-edge tool for sustainable environmental management through life cycle assessment, under review. Renewable & Sustainable Energy Reviews.
Alizadeh, S., Vali, F., Vatani, Z., & Avami, A. (2023). Sustainable analysis of Waste-to-Energy systems in cities by eco-efficiency assessment using DEA approach: A case study of Iran’s municipalities. Sustainable Cities and Society, 98, 104825. https://doi.org/10.1016/j.scs.2023.104825
Bhattacharyya, S. C. (2011). Energy Economics: Concepts, Issues, Markets and Governance. Springer, London. https://doi.org/https://doi.org/10.1007/978-0-85729-268-1
Carleton, T. A., Hsiang, S. M., Kopp, R. E., Mccusker, K. E., & Rising, J. (2021). VALUING THE GLOBAL MORTALITY CONSEQUENCES OF CLIMATE CHANGE ACCOUNTING FOR ADAPTATION COSTS AND BENEFITS.
DOE(Iran). (2015). Islamic Republic of Iran Intended Nationally Determined Contribution. https://www.ctc-n.org/sites/www.ctc-n.org/files/UNFCCC_docs/indc_iran_final_text.pdf
Emmerling, J., Drouet, L., van der Wijst, K. I., van Vuuren, D., Bosetti, V., & Tavoni, M. (2019). The role of the discount rate for emission pathways and negative emissions. Environmental Research Letters, 14(10). https://doi.org/ 10.1088/1748-9326/ab3cc9
Erfan Doraki, M., Avami, A., Boroushaki, M., & Amini, Z. (2024). Agent-Based Modeling for Sustainable Urban Passenger Vehicle Mobility: A Case of Tehran. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 135, 104380. https://doi.org/10.1016/j.trd.2024.104380
Fremstad, A., & Paul, M. (2019). The Impact of a Carbon Tax on Inequality. Ecological Economics, 163, 88–97. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2019.04.016
Goedkoop, M., & Huijbregts, M. (2013). ReCiPe 2008 A life cycle impact assessment method which comprises hamonised category indicators at the midpoint and the endpoint level. 4–20.
Hojjat, Y., & Zinti, S. (2021). The list of air pollutant emissions caused by man-made sources in the metropolis of Tehran, including compilation and evaluation of emission reduction scenarios for the base year of 2017 (in Persian). Tehran University Publishing Institute.
Hollander, A., & et al. (2017). ReCiPe 2016 v1.1 A harmonized life cycle impact assessment method at midpoint and endpoint level Report I: Characterization.
InternationalEnergyAgency. (2022). World Energy Outlook 2022.
Lin, B., & Li, X. (2011). The effect of carbon tax on per capita CO2 emissions. Energy Policy, 39(9), 5137–5146. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2011.05.050
Manta, A. G., Doran, N. M., Bădîrcea, R. M., Badareu, G., & Țăran, A. M. (2023). Does the implementation of a Pigouvian tax be considered an effective approach to address climate change mitigation? Economic Analysis and Policy, 80, 1719–1731. https://doi.org/10.1016/j.eap.2023.11.002
Mesrzade, P., Dehghanian, F., & Ghiami, Y. (2023). A Bilevel Model for Carbon Pricing in a Green Supply Chain Considering Price and Carbon-Sensitive Demand. Sustainability, 15(24), 16563. https://doi.org/10.3390/ su152416563
Nemet, G. F., Holloway, T., & Meier, P. (2010). Implications of incorporating air-quality co-benefits into climate change policymaking. Environmental Research Letters, 5(1), 014007. https://doi.org/10.1088/1748-9326/5/1/014007
Rezazadeh, A. A., Alizadeh, S., Avami, A., & Kianbakhsh, A. (2022). Integrated analysis of energy-pollution-health nexus for sustainable energy planning. Journal of Cleaner Production, 131824. https://doi.org/10.1016/ j.jclepro.2022.131824
Rezazadeh, A. A., & Avami, A. (2024). An integrated policy approach for sustainable decarbonization pathways of energy system in a city under climate change scenarios. Energy Policy, 195, 114394. https://doi.org/10.1016/j.enpol. 2024.114394
Rezazadeh, A. A., Avami, A., Mashayekhi, M., & Kianbakhsh, A. (2022). Assessing the contribution of different sources in atmospheric dispersion of PM2.5 and related health impact in a region of Qazvin, Iran. Air Quality, Atmosphere & Health. https://doi.org/10.1007/s11869-022-01163-6
Rezazadeh, A. A., Avami, A., & Soleymani Baghshah, M. (2024). Climatic scenario-based integrated recurrent ensemble model for energy demand forecasting. Energy and Buildings, 114103. https://doi.org/10.1016/ j.enbuild.2024. 114103
Rezazadeh, A., & Avami, A. (2024). An Integrated Policy Approach for Sustainable Decarbonization Pathways of Energy System in a City under Climate Change Scenarios. Energy Policy.
Rezazadeh, A., Avami, A., & Hassanvand, M. S. (2025). Energy Planning in Urban Areas under Climate Change: An Integrated Energy-Emission-Health Optimization Model (under review). Energy Reports.
Ricke, K., Drouet, L., Caldeira, K., & Tavoni, M. (2018). Country-level social cost of carbon. Nature Climate Change, 8(10), 895–900. https://doi.org/10.1038/s41558-018-0282-y
Salgas, A., Lafforgue, G., Planès, T., & Delbecq, S. (2025). Enhanced marginal abatement cost curves for analysing and designing aviation decarbonisation scenarios. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 146, 104836. https://doi.org/10.1016/j.trd.2025.104836
Shahbazi, A., Avami, A., Moeini-Aghtaie, M., & Tavassoti, H. (2024). Optimum carbon tax rate for emission targets of electricity generation system by life cycle techno-economic-environmental optimization model. Renewable Energy, 237, 121877. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.121877
Shen, Y., Su, Z.-W., Malik, M. Y., Umar, M., Khan, Z., & Khan, M. (2021). Does green investment, financial development and natural resources rent limit carbon emissions? A provincial panel analysis of China. Science of The Total Environment, 755, 142538. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142538
Stott, R. (1999). The World Bank - Sindh Solar Energy Project (P159712). British Medical Journal.
US EPA, O. (2024). AP-42: Compilation of Air Emissions Factors. https://www.epa.gov/air-emissions-factors-and-quantification/ap-42-compilation-air-emissions-factors
Watch, C. (2022). Greenhouse Gas Emissions. https://www.climatewatchdata.org/ghg-emissions?end_year=2019& start_year=1990
West, J. J., Smith, S. J., Silva, R. A., Naik, V., Zhang, Y., Adelman, Z., Fry, M. M., Anenberg, S., Horowitz, L. W., & Lamarque, J.-F. (2013). Co-benefits of mitigating global greenhouse gas emissions for future air quality and human health. Nature Climate Change, 3(10), 885–889. https://doi.org/10.1038/nclimate2009
World Bank. (2025). Carbon Pricing Dashboard | Up-to-date overview of carbon pricing initiatives. https://carbonpricingdashboard.worldbank.org/
Xiong, Z., Wang, L., Jiang, C., Zhou, S., & Li, Y. (2025). Bi-Level Low-Carbon Optimal Operation Model of Multi-Energy Aggregator in Energy and Flexibility Market. IEEE Transactions on Industry Applications, 61(3), 4755–4767. https://doi.org/10.1109/TIA.2025.3542724
Xu, H., Pan, X., Li, J., Feng, S., & Guo, S. (2023). Comparing the impacts of carbon tax and carbon emission trading, which regulation is more effective? Journal of Environmental Management, 330, 117156. https://doi.org/ 10.1016/j.jenvman.2022.117156