![[09127409082]](https://barast.com/wp-content/uploads/2021/01/newlogo.png){kind=small}
مسیریابی و اتخاذ فناوری سبز در حمل و نقل جادهای بار تحت طرح محدودیت و تجارت کربن
طرح محدودیت و تجارت کربن (CCT) یکی از اقدامات مبتنی بر بازار است که به طور گسترده در بسیاری از صنایع اتخاذ شده است و میتواند با درونیسازی هزینههای خارجی، انتشار کربن را به طور مؤثر کاهش داده و فناوری سبز را ترویج دهد. این مقاله به بررسی مسیریابی حاملهای بار و رفتار پذیرش فناوری سبز در یک شبکه حمل و نقل عمومی تحت طرح CCT میپردازد. تحت این طرح، دولت سهمیه کربن را بین هر جفت مبدا-مقصد (OD) برای یک واحد بار تعیین میکند. حاملها به طور مشترک انتخابهای مسیریابی و پذیرش فناوری سبز خود (مانند خرید وسایل نقلیه با انتشار کم) را انجام میدهند تا هزینه کل خود، از جمله هزینه حمل و نقل، هزینه سرمایه فناوری سبز و هزینه یا درآمد تجاری از بازار داخلی کربن را به حداقل برسانند. مسئله مسیریابی و پذیرش فناوری سبز تحت طرح CCT را میتوان به عنوان مسئله جریان شبکه سنتی با حداقل هزینه با محدودیت تعادل تجارت کربن مدلسازی کرد. رفتار جمعی آنها به صورت درونزا، قیمت تجاری انتشار کربن بین حاملها را تعیین میکند. ما دریافتیم که انتخاب مسیر و فناوری بین هر جفت مبدا-مقصد باید بهینه پارتو (Pareto Optimality) باشد، به این معنا که همزمان هزینه (هزینه حمل و نقل و هزینه سرمایه) و انتشار گازهای گلخانهای به حداقل برسد. بنابراین، میتوان رابطه بین قیمت معاملاتی و انتخاب شرکت حمل و نقل را ایجاد کرد. دو الگوریتم مبتنی بر این رابطه برای محاسبه راهحلهای بهینه تحت هر سطح محدودیت کربن پیشنهاد شده است. نتیجهگیری و الگوریتم همچنین به موارد مختلف با چندین فناوری سبز تعمیم داده شده است. علاوه بر این، ما طرح CCT و طرح مالیات زیستمحیطی را مقایسه میکنیم. ما نتیجه میگیریم که طرح CCT در ترویج فناوری سبز کارآمدتر است، زیرا درآمد معاملاتی بین شرکتهای حمل و نقل توزیع میشود تا هزینه کاهش کربن آنها کاهش یابد. مطالعات موردی مبتنی بر یک شبکه جادهای در مقیاس بزرگ، عملی بودن و اثربخشی مدل را تأیید میکند.
مقدمه
حمل و نقل و توزیع کالا به طور فزایندهای در شکلدهی به چشمانداز کلی اقتصادی تأثیرگذار شده است. همانطور که کمیسیون اروپا (2018) نشان داده است، کل فعالیتهای حمل و نقل کالا در اتحادیه اروپا-28 در سال 2016 به 361 میلیارد تن کیلومتر رسید که از این میان، حمل و نقل جادهای محبوبترین شیوه حمل و نقل بود و 49.3 درصد از کل را تشکیل میداد. در مقابل، در ایالات متحده، حمل و نقل با کامیون، بیشترین اتکا را به خود اختصاص داده است. کامیونها در سال 2020، 12.5 میلیارد تن بار را حمل کردند (هو و همکاران، 2022)، که ارزش آن بیش از 13.1 تریلیون دلار است که به ترتیب تقریباً 65٪ و 73٪ از کل وزن و ارزش بار را تشکیل میدهد. در حالی که حجم ترافیک جادهای بار در چین، طبق دادههای آماری، در سال ۲۰۲۱ به نزدیک به ۶۹۰۹ میلیارد تن-کیلومتر رسیده است. بدیهی است که اهمیت حمل و نقل بار با سهم آن در تولید ناخالص ملی یک کشور و تأثیر قابل توجه آن بر عملکرد تقریباً تمام بخشهای اقتصادی دیگر سنجیده میشود.
اگرچه حمل و نقل جادهای بار برای اقتصاد مدرن ضروری است، اما نگرانیهای اجتماعی قابل توجهی را در مورد تأثیر زیستمحیطی آن ایجاد میکند. از آنجایی که سوختهای فسیلی هنوز منابع اصلی انرژی در بخش حمل و نقل هستند و حمل و نقل زمینی بار عمدتاً به سوخت دیزل وابسته است، این امر منجر به انتشار قابل توجه گازهای گلخانهای (GHG) مانند دی اکسید کربن، اکسید نیتروژن، اکسید گوگرد و ذرات معلق (PM) شده است. طبق اعلام وزارت محیط زیست و اکولوژی چین (MEE)، وسایل نقلیه یا کشتیهای دیزلی در مقایسه با همتایان بنزینی خود، بیش از 90 درصد ذرات معلق را تولید میکنند (MEE، 2022). در واقع، با وجود اینکه وسایل نقلیه دیزلی تنها 9.1 درصد از کل وسایل نقلیه را تشکیل میدهند، آنها مسئول تولید تقریباً 0.38 میلیون تن ذرات معلق (PM) هستند که بیش از 90 درصد از انتشار ذرات معلق از وسایل نقلیه جادهای را تشکیل میدهد (MEE، 2022). در پاسخ به این موضوع، دولت چین چندین استاندارد جدید انتشار گازهای گلخانهای را برای محدود کردن انتشار گازهای گلخانهای خودروهای دیزلی معرفی کرده است (یانگ و همکاران، ۲۰۱۵). به همین ترتیب، انتشار کربن ناشی از فعالیتهای حمل و نقل، بیشترین سهم (۲۹٪) از کل انتشار گازهای گلخانهای در ایالات متحده را در سال ۲۰۲۱ به خود اختصاص داده است. طبق گزارش EPA (۲۰۱۶)، حجم حمل بار جادهای توسط کامیونها همچنان رو به افزایش خواهد بود و تا سال ۲۰۲۵، ۲۳٪ و تا سال ۲۰۴۵، ۴۵٪ دیگر افزایش خواهد یافت. افزایش سریع تقاضا برای حمل و نقل بار، همراه با شدت فزاینده انتشار کربن از این بخش، نیاز فوری به تنظیم بیشتر انتشار کربن و ترویج فناوری سبز در حمل و نقل بار را برجسته میکند.
اقتصاددانان به طور گسترده اقدامات مبتنی بر بازار را به عنوان مقرون به صرفهترین سیاست برای کاهش انتشار کربن در بسیاری از صنایع با درونیسازی هزینههای خارجی میپذیرند (مکلینگ و همکاران، ۲۰۱۷). طرحهای مالیات زیستمحیطی (تعهد قیمت) و سقف و تجارت کربن (تعهد مقداری) استراتژیهای رایجی هستند. به طور کلی، طرح مالیات زیستمحیطی با موانع سیاسی روبرو است، زیرا اندازهگیری مزایای آن دشوار است و مستقیماً بار اقتصادی قابل توجهی را بر صنایع تحمیل میکند (بای و رو، ۲۰۲۴). اخیراً، سیاستگذاران بر محدود کردن کل میزان انتشار کربن تمرکز کردهاند. در سال ۲۰۰۵، طرح تجارت انتشار گازهای گلخانهای اتحادیه اروپا (ETS)، اولین طرح چندملیتی سقف و تجارت کربن (CCT)، راهاندازی شد. طرح CCT برای هر صنعت محدودیتی برای انتشار کربن در جو تعیین میکند. شرکتها میتوانند سهمیه مجاز را از بازار تجارت کربن، طبق نیاز خود، بفروشند یا بخرند (Brink et al., 2016). در مقایسه با طرح مالیاتی، طرح CCT مزایای زیادی دارد، مانند تضمین اینکه میتوان با کمترین هزینه از منابع انتشار به هدف تنظیم کربن دست یافت و از دخالت دولت در تصمیمگیریهای خصوصی جلوگیری کرد (Yin et al., 2024). مسئله چالشبرانگیز طرح CCT این است که چگونه میتوان سقف سختگیرانهتری را طراحی کرد و قیمت معاملاتی را در بازاری که شامل بخشهای صنعتی متعدد است، تعیین کرد (Aatola et al., 2013).
در بخش حمل و نقل، صنعت کشتیرانی اولین صنعتی است که در چارچوب CTT قرار میگیرد. در سال 2021، اتحادیه اروپا (EU) از یک توافق سبز بهروز شده رونمایی کرد که به تدریج سیستم تجارت انتشار گازهای گلخانهای اتحادیه اروپا را از سال 2023 تا 2025 به بخش دریایی گسترش میدهد. با این حال، در حمل و نقل جادهای، محققان و سیاستگذاران در درجه اول بر ترویج سوختها و فناوریهای جایگزین برای کاهش شدت کربن در حمل و نقل بار جادهای از طریق مالیات زیستمحیطی تمرکز میکنند. طرح CCT، به عنوان یکی از اقدامات مبتنی بر بازار، میتواند انگیزههای مداوم برای شرکتهای حمل و نقل و تولیدکنندگان خودرو را برای اتخاذ سوختها و فناوریهای جایگزین بهبود بخشد (Flachsland و همکاران، 2011). استراتژیهای به کار گرفته شده توسط شرکتهای حمل بار برای مقابله با فشارهای نظارتی تحت طرح CCT را میتوان به سه سطح طبقهبندی کرد: (1) تنظیمات عملیاتی. این استراتژیها عمدتاً بر بهینهسازی مسیریابی و برنامهریزی کمکربن برای به حداقل رساندن انتشار گازهای گلخانهای تمرکز دارند (Zhou و همکاران، 2023)؛ (2) تنظیمات تاکتیکی. این سطح شامل طراحی مجدد استراتژیهای استقرار ناوگان و اتخاذ سوختهای جایگزین است (Bae و همکاران، 2022)؛ و (3) سرمایهگذاریهای استراتژیک. در این دسته، اپراتورها قصد دارند ناوگانها را نوسازی کرده و فناوریهای سبز را برای دستیابی به کربنزدایی بلندمدت اتخاذ کنند (Shen و همکاران، 2019).
این تحقیق با ارائه یک بررسی اولیه از تنظیم انتشار کربن از حمل و نقل جادهای بار از طریق اجرای طرح CCT، به غنای ادبیات فعلی میافزاید. انگیزه تحقیقاتی این مقاله بررسی چگونگی تکامل مسیر و رفتارهای پذیرش فناوریهای سبز توسط شرکتهای حمل و نقل تحت محدودیت کربن و چگونگی تعیین درونزای قیمتهای معاملات کربن توسط این تصمیمات جمعی است. این امر به یک شکاف مهم در مطالعات قبلی میپردازد که اغلب قیمتهای ثابت کربن را فرض میکنند یا وابستگی متقابل بین طراحی سیاست و تصمیمگیری شرکتهای حمل و نقل را نادیده میگیرند. سهم اصلی این مقاله سه جنبه دارد.
نخست، این مقاله به بررسی مشکل پذیرش فناوری سبز و مسیریابی در طرح CCT در شبکههای حمل و نقل عمومی بار میپردازد. مطالعات قبلی عمدتاً بر سیاستهای مالیات کربن تمرکز دارند که معمولاً به عنوان پارامترهای برونزا در چارچوبهای هزینه حمل و نقل در نظر گرفته میشوند. با این حال، تحت طرح CCT، قیمت معاملاتی مجوزهای کربن به صورت درونزا از طریق رفتارهای تصمیمگیری جمعی حملکنندگان، که شامل انتخاب مسیر و استراتژیهای پذیرش فناوری است، تعیین میشود. هر شرکت حمل و نقل به دنبال به حداقل رساندن کل هزینه عملیاتی خود است که شامل هزینههای حمل و نقل عمومی، هزینههای سرمایهگذاری برای فناوریهای سبز و هزینههای معاملات کربن میشود. هزینههای سرمایهگذاری سرمایهای برای فناوریهای وسایل نقلیه سبز در طول گردش بار در طول عمر آنها مستهلک شده و به عنوان هزینههای حاشیهای به ازای هر واحد بار، که بر حسب یوان/(تن) اندازهگیری میشود، مفهومسازی میشوند. با ادغام این هزینههای حاشیهای در هزینههای حمل و نقل سطح لینک، هزینههای سرمایهای برای فناوریهای سبز به بخشی جداییناپذیر از مدل جریان شبکه تبدیل میشوند. در نتیجه، مسئله مسیریابی مشترک و پذیرش فناوری سبز برای حاملها تحت طرح CCT به عنوان یک مسئله جریان شبکه با حداقل هزینه سنتی فرموله میشود که با محدودیت تعادل تجاری برای مجوزهای کربن در آن گنجانده شده است.
دوم، با مسئله جریان شبکه با حداقل هزینه پیشنهادی، انتخاب مسیر بهینه و/یا پذیرش فناوری سبز تحت هر سطح کمی محدودیت کربن به صورت نظری تجزیه و تحلیل میشوند. ما دریافتیم که انتخاب مسیر و/یا پذیرش فناوری سبز باید زیرمجموعه محدب از راهحلهای بهینه پارتو باشد که به طور همزمان هزینه (هزینه حمل و نقل و هزینه سرمایه فناوری سبز) و مقدار انتشار کربن را به حداقل میرساند. بنابراین، میتوانیم تمام «بهترین» انتخابهای ممکن در مورد مسیر و/یا پذیرش فناوری بین هر جفت مبدا-مقصد برای همه حاملها را بشماریم. دو الگوریتم مبتنی بر روش دوبخشی برای تعیین راهحل بهینه برای هر سطح کمی محدودیت کربن ارائه شده است. این الگوریتمها همچنین میتوانند قیمت معاملاتی مربوط به مجوزهای کربن را محاسبه کنند.
سوم، ما مدل پیشنهادی را از حالتی که یک نوع فناوری سبز واحد وجود دارد، به حالتی که چندین نوع فناوری سبز در دسترس شرکتهای حمل و نقل قرار دارد، تعمیم میدهیم. این نتیجهگیری همچنین برای بهینهسازی مشترک انتخاب مسیر و پذیرش فناوری سبز نیز صادق است. ما همچنین رابطه بین طرحهای مالیات زیستمحیطی و CCT را در سناریوی حمل و نقل بار مورد بحث قرار میدهیم. طرح CCT در دستیابی به هدف تنظیم انتشار کربن کارآمد است. با این حال، طرح مالیات زیستمحیطی برای رسیدن به هدف زمانی که فناوریهای مختلف در بازار وجود دارند، از کنترل خارج میشود. علاوه بر این، طرح CCT درآمد حاصل از تجارت انتشار کربن بین شرکتهای حمل و نقل را تخفیف میدهد، که در ترویج فناوریهای سبز نسبت به مالیات مفیدتر است.(منبع).