Tiểu luận môn phương pháp nghiên cứu khoa học mô hình toán học cải tiến đánh giá lợi ích hợp tác quốc tế trong việc giảm

Trường Đai Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học & Kỹ Thuật Máy Tính

MƠN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Báo cáo bài tập
Mơ Hình Tốn Học Cải Tiến Đánh Giá
Lợi Ích Hợp Tác Quốc Tế Trong Việc Giảm Thiểu Khí C02

CBGD:
TS. Nguyễn Văn Minh Mẫn

Nhóm 5:
Phạm Phi Long - 7140245
Lê Trương Trọng Duy - 7140227
Trịnh Thị Hồng Nhung - 7140672


Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

Mục lục
1 Giới thiệu

3

2 Biến đổi khí hậu
2.1 Khái niệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Nguyên nhân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Hậu quả của biến đổi khí hậu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

3
3
4

3 Mô
3.1
3.2
3.3
3.4

.
.
.
.
.
.

4
4
6
7
7
8
8

4 Mơ hình tốn học cải tiến
4.1 Tiếp cận trực tiếp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Tiếp cận gián tiếp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

9
9

5 Mơ
5.1
5.2
5.3

hình hóa bài tốn:
Mơ hình EFOM và MARKAL trong quốc gia . . . . . . . . .
Mơ hình EFOM-MARKAL đa quốc gia . . . . . . . . . . . . .
Thuế suất thống nhất hoặc thị trường cho giấy phép phát thải
Thanh toán chuyển khoản . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.1 Phương pháp một thị trường cho phép phát thải . . . .
3.4.2 Phương pháp dựa trên giá trị Shapley . . . . . . . . . .

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

phỏng 4 nước
10
Mơ hình hợp tác quốc tế . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Đánh giá hợp tác . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Chia sẻ cổ tức hợp tác . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

6 Kết luận

PPNCKH

.
.
.
.
.
.

13

Trang 1/14


Mơ Hình Tốn Học Cải Tiến Đánh Giá
Lợi Ích Hợp Tác Quốc Tế Trong Việc Giảm Thiểu
Khí C02

Ngày 3 tháng 6 năm 2015
Tóm tắt nội dung
Hiện nay tình hình biến đổi khí hậu diễn biến vơ cùng phức tạp mà nguyên
nhân chính gây ra là do các khí nhà kính đặc biệt là khí CO2 được thải ra mơi

trường với mức độ ngày càng nghiêm trọng. Nhằm khuyến khích các quốc gia
tích cực tham gia giảm phát xạ khí CO2 . Bài báo đã đề xuất phương pháp
ghép các mô hình năng lượng quốc gia nhằm đánh giá lợi ích sẽ có được khi
các quốc gia tham gia xử lý khí thải CO2 . Mơ hình này sẽ được đánh giá dựa
trên sự tham gia của 4 nước Châu Âu: Hà Lan, Bỉ, Thụy sĩ, Đức.
Keywords: Kiểm sốt lượng khí thải CO2 , mơ hình năng lượng , kỹ thuật giải quyết toán
học.

2


Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

1

Giới thiệu

Mục đích của bài báo gồm 3 phần:
• Đề xuất một phương pháp để ghép mơ hình năng lượng để đánh giá lợi ích hợp tác
trong việc giảm các khí thải gây ơ nhiễm mơi trường.
• Mơ hình tốn học và kỹ thuật phân tích giải quyết các mơ hình năng lượng đa quốc
gia.
• Mơ phỏng một sự hợp tác giữa bốn nước châu Âu Bỉ, Đức, Hà Lan và Thụy Sĩ trong
việc kiềm chế lượng khí thải CO2 của họ.

2

Biến đổi khí hậu

Trước khi đi vào nội dung chính của bài báo. Ta tìm hiểu về một số khái niệm và sự ảnh
hưởng của biến đổi khí hậu.

2.1

Khái niệm

Biến đổi khí hậu là sự biến đổi khác thường của điều kiện khí hậu trong bầu khí quyển
trên Trái Đất và kéo theo đó là những tác động tiêu cực lên nhiều phần của Trái Đất

2.2

Nguyên nhân

Một trong những nguyên nhân dẫn đến hiện tượng biến đổi khí hậu là sự gia tăng phát
xạ các khí nhà kính (Hình1):CO2 , CH4 , N2 O, HF Cs, P F Cs và SF6 , đặc biệt là khí C02
từ con người.

PPNCKH

Trang 3/14


Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

Hình 1: Khí nhà kính

2.3

Hậu quả của biến đổi khí hậu

• Mưa acid, thủng tần Ozon, cháy rừng, lũ lụt, hạn hán, sa mạc hóa, băng tan.
• Hệ sinh thái bị phá hủy
• Mất đa dạng sinh học
• Thiệt hại về kinh tế
• Dịch bệnh

3

Mơ hình hóa bài tốn:

Trong phần này,chúng ta sẽ xem xét mơ hình EFOM và MARKAL của mỗi quốc gia. Sau
đó, là mơ hình kết hợp EFOM và MARKAL đa quốc gia, chúng ta sẽ thấy rằng mơ hình
này có liên quan trong bối cảnh thuế suất thống nhất chung trong các quốc gia và một thị
trường giấy phép phát thải cân bằng. Cuối cùng, là đề xuất hai phương pháp để tính tốn
chuyển khoản các khoản chi phí cần thiết (trong phương pháp tính thuế) để tạo cơng bằng
về lợi ích khi các nước hợp tác với nhau.

3.1

Mơ hình EFOM và MARKAL trong quốc gia

EFOM và MARKAL là mơ hình bottom-up hay cịn gọi là tổng hợp hoặc quy nạp. Mơ
hình mô phỏng thị trường cạnh tranh của các hãng năng lượng và công nghệ năng lượng

PPNCKH

Trang 4/14

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

trong một quốc gia tại khu vực nhất định.
Họ dùng một số lượng lớn các thiết bị hỗ trợ người sử dụng, để đáp ứng các dịch vụ
năng lượng và cạnh tranh sản xuất ra các hãng tiếp tế năng lượng. Trong MARKAL có 3
hoạt động, có liên quan với mỗi cơng nghệ ở từng giai đoạn: đầu tư, năng lực và sản xuất.
Những hoạt động này ảnh hưởng từ đầu tư, bảo trì và hoạt động của chi phí tương ứng.
Trong EFOM, hệ thống năng lượng được mô tả bởi một mạng lưới theo định hướng, trong
đó các liên kết đại diện cho một dịng năng lượng hình thành, trong khi các nút đại diện
cho một cơng nghệ năng lượng. Các hoạt động sau đó là sự gia kết các dòng năng lượng
trên mỗi liên kết và gia tăng năng lực cần thiết để thực hiện những dòng chảy.
Việc phát thải CO2 tỷ lệ thuận với việc tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch cũng như các
mức độ hoạt động của công nghệ mà các nhiên liệu được sử dụng. EFOM và MARKAL
mô phỏng lâu dài sự tiến hóa của hệ thống năng lượng để đáp ứng một cách ngoại sinh các
mức quy định của dịch vụ năng lượng. Những yêu cầu này là được đưa ra trong các điều
khoản của nhu cầu kinh tế-xã hội khác nhau. Giả định rằng nhu cầu của kinh tế-xã hội tỷ
lệ nghịch với sự đàn hồi của việc cân bằng giá năng lượng. Từ quan điểm này, EFOM và
MARKAL một phần đề xuất năng lượng cân bằng thị trường,thu được thơng qua việc tối
ưu hóa sử dụng năng lượng. Để tinh có thể sử dụng các mơ hình như MARKAL-MACRO,
nơi mà nhu cầu về các dịch vụ năng lượng là các biến nội sinh được xác định trong một
nền kinh tế vĩ mô. EFOM và MARKAL là 1 mô hình quy hoạch tuyến tính đa chiều (LP)
có cơng thức được viết như sau:
min{cT x : Ex ≤ e, P x ≤ p},
x

Trong đó:
• x là vector hoạt động cho các hệ thống năng lượng của các quốc gia.
• c là vector chi phí cho các hoạt động.

• E là hệ số phát thải CO2 của ma trận.
• e là các vector mục tiêu phát thải CO2.
• P là các mơ tả ràng buộc ma trận hệ thống năng lượng.
• p là Right-hand-side vector.[3]
Trong EFOM, những biến số chính là dòng chảy năng lượng di chuyển qua các hệ thống và
năng lực cần thiết để vận chuyển các dòng chảy. Trong MARKAL,các biến mô tả chủ yếu
là các công nghệ.Hơn nữa các nội dung chi tiết của các ràng buộc P x ≤ p là khác nhau
trong hai mơ hình, đặc biệt là việc xây dựng các cơ chế cân bằng.
PPNCKH

Trang 5/14


Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

3.2

Mơ hình EFOM-MARKAL đa quốc gia

Bắt đầu từ sự khác nhau giữa mơ hình EFOM và mơ hình MARKAL trong mỗi quốc gia,
chúng tơi đã thiết kế một mơ hình EFOM - MARKAL đa quốc gia lớn hơn. Nó liên kết
các mơ hình quốc gia thơng qua một tập các ràng buộc tồn cầu về khí thải CO2, vì thế
cho phép một nghiên cứu về hợp tác quốc tế để hài hòa trong nỗ lực giảm khí thải.Dạng
tuyến tính của mơ hình EFOM và MARKAL cho N quốc gia có thể biểu đồ hóa như sau :
N

cTr xr

(1a)

cTr xr

(1b)

Pr xr ≤ pr = 1..N

(1c)

min
r=1
N

min
r=1

Trong đó
• r=1..N là số quốc gia tham gia trong mơ hình.
• cr là vector chi phí các hoạt động của hệ thống năng lượng.
• xr vector chỉ cấp độ.
• Er hệ số phát thải CO2 của ma trận.
• Pr là các ràng buộc của ma trận mơ tả hệ thống năng lượng
• pr liên quan đến các vector bên phải.
• e là vector mục tiêu tổng thể cho lượng CO2 thải ra của N nước với nhau.
Ràng buộc (1c) là ràng buộc cục bộ, chúng tương ứng với mơ hình EFOM và MARKAL
cho N quốc gia khơng hạn chế khí thải và có một khối cấu trúc chéo. Ràng buộc (1b) được
gọi là ràng buộc tồn cục những hạn chế, vì chúng liên kết các nước N. Họ đảm bảo rằng
tổng lượng khí thải CO2 của các nước N là giảm xuống mức e. Chú ý rằng những hạn chế
toàn cục cũng có thể được mở rộng để đối phó với việc ô nhiễm không khí xuyên biên giới,
hoặc trao đổi năng lượng giữa N quốc gia [1]. Hàm mục tiêu của vấn đề được đưa ra bởi

(1a). Nó tương ứng để giảm thiểu tổng chi phí hệ thống cho N nước. Các chi phí này được
chuyển đổi trước với cùng 1 loại tiền tệ và do đó có thể được tăng thêm lên. Bài báo đã giả
định rằng các nền kinh tế của N các nước tương đối có cùng một trạng thái phát triển. Để
đưa vào tài khoản nền kinh tế của các quốc gia phát triển khác nhau, chi phí quốc gia có
thể có trọng lượng khác nhau, sử dụng các tỷ suất điện được mua khách nhau. Cuối cùng,
lưu ý rằng tổng giá trị của hàm mục tiêu có thể là vơ nghĩa, như trong mơ hình này các
PPNCKH

Trang 6/14


Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

quốc gia khơng nhất thiết chiếm chi phí cố định như nhau. Tuy nhiên, sự biến thiên của
hàm mục tiêu có giá trị trong hai tình huống khác nhau (ví dụ, có và khơng có phối hợp
chính sách) có ý nghĩa vì nó đại diện cho tiết kiệm hoặc thêm chi phí phát sinh.

3.3

Thuế suất thống nhất hoặc thị trường cho giấy phép
phát thải

Các mơ hình đa quốc gia EFOM-MARKAL (1) cho phép chúng ta xem xét một nhóm các
quốc gia, mà họ cam kết giảm lượng khí thải CO2 của họ theo một tỷ lệ nhất định. Để
thực hiện cam kết này,mỗi nước r = 1,...,N có thể đạt được một mục tiêu CO2 tương ứng
er . Có nhiều cách hiệu quả là cho các nước đang tồn tại đạt được hàm mục tiêu tổng thể
N

e=

er bằng cách chia sẻ giảm lượng khí thải để chi phí xử lý cận biên của mỗi nước là
r=1

bằng nhau. Điều này có thể thu được bằng cách áp đặt một khoản thuế CO2 thống nhất ở
mỗi nước. Chúng tơi tính thuế này bằng cách giải quyết (1). Thuế giá trị được đưa ra bởi
các biến tối ưu kép kết hợp với ràng buộc (1b). Thật vậy, nó được đặt ra trong [1] rằng
các vấn đề (1) và có:
N

min

(cr − ErT v ∗ )T xr :Pr xr ≤ pz

(xr )N r=1

Trong trường hợp không suy biến, giống như nguyên thủy và giải pháp tối ưu kép. Nhận
thấy rằng vấn đề sau tương ứng với tình hình thuế thống nhất v> 0 là áp đặt trong mỗi
r nước về khí thải của nó Er xr . Thơng qua thuế này, các nước r có một biên độ tương
đối cao chi phí xử lý - khi kiềm chế sự phát thải của cá nhân họ. Phát ra nhiều hơn so với
mục tiêu ban đầu của họ er . Sau đó như là mặc dù mỗi quốc gia đã mua (tương ứng, bán)
- khi chi phí xử lý cận biên của nó là (tương ứng, thấp) cao - giấy phép phát thải trên thị
trường được hình thành bởi các nước N.

3.4

Thanh tốn chuyển khoản

Giả sử rằng một nhóm các quốc gia N đã cam kết kiềm chế lượng khí thải CO2 của họ bởi
một lượng khí nhất định (giảm đến mức e = N

r=1 er )bẳng cách sử dụng một loại thuế
thống nhất. Cách này hiệu quả hơn là mỗi nước tự quy định mức giảm, nó mang lại lợi ích
tài chính được gọi là "cổ tức hợp tác". Tuy nhiên, theo một thuế suất thống nhất như vậy,
một số nước r trong số N sẽ thải nhiều hơn mục tiêu ban đầu er và các nước còn lại phải
bồi thường bằng cách giảm nhiều khí thải của mình lại. Để đảm bảo lợi ích cho các nước
tham gia giảm lượng khí thải thì phương pháp này địi hỏi phân chia cơng bằng các khoản
thanh toán chuyển giao giữa các nước. Việc tính tốn được thể hiện qua 2 cơng thức sau:

PPNCKH

Trang 7/14


Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

3.4.1

Phương pháp một thị trường cho phép phát thải

Có cơng thức là:
t∗r = v ∗T (er − Er x∗r )

(2)

• t∗r (t∗r ≥) là khoản nhận
• t∗r (t∗r ≤) là khoản trả
• v ∗ và x∗r là vector tối ưu.

3.4.2

Phương pháp dựa trên giá trị Shapley

Đây là một khái niệm lý thuyết về sự phân bổ lợi ích hợp tác đáp ứng cơng bằng cho tất
cả các nước tham gia. Công thức:
t∗r = v(r) − cTr (x∗r − xG
r )

(3)

• t∗r (t∗r ≥) là khoản nhận.
• t∗r (t∗r ≤) là khoản trả.
• v(r) là hàm tính toán khả năng giảm lợi nhuận khi tham gia hợp tác.
• x∗r vector tối ưu
• G thể hiện số liên minh của các nước.
Lưu ý khi sử dụng công thức này thì thời gian sẽ tính tốn sẽ tăng lên nhanh chóng nếu
số lượng các nước liên minh tăng.
Hai phương pháp là 2 cách tính khác nhau, tùy vào trường hợp mà ta sử dụng. Đối với
phương pháp thị trường cho phép thì tất cả các nước đều tham gia khơng có việc khơng
tham gia mà vẫn có lợi ích, cịn đối với phương pháp tính tốn theo giá trị Shapley thì có
quyền khỏi liên minh sau khi đã tính tốn khoản lợi nhuận chi trả cần thiết.

4

Mơ hình tốn học cải tiến

Mơ hình EFOM-MARKAL đã đưa vấn đề về bài tốn qui hoạch tuyến tính rất lớn. Cụ thể
với mơ hình tính tốn cho 4 nước nêu trên, ma trận tạo ra đạt đến 51,900 hàng và 54,800
cột. Vì thế độ phức tạp sẽ tăng lên nhanh chóng. Để giải quyết bài tốn, tác giả đã phân
tích theo 2 hướng tiếp cận

PPNCKH

Trang 8/14


Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

4.1

Tiếp cận trực tiếp

Trong hướng tiếp cận này, 2 phương pháp chủ yếu được sử dụng là "interior point" và
"simplex". Theo đánh giá, phương pháp interior point dù có ưu điểm hơn so với simplex,
nhưng có nhu cầu cần bộ nhớ vượt quá khả năng cung cấp của một máy tính đơn lẻ. Để
vượt qua trở ngại này, một số tác giả khác đã sử dụng biện pháp song song hóa. Tuy nhiên,
vào thời điểm năm 1998, phần cứng và phần mềm hỗ trợ cho giải pháp song song hóa đều
chưa phổ biến.

4.2

Tiếp cận gián tiếp

Phương pháp được chọn để sử dụng ở đây là "phân rã". Ý tưởng chủ đạo là mơ hình hóa
bài tốn ban đầu vốn chứa rất nhiều biến về thành một bài tốn mới có ít nghiệm hơn.
Bài tốn mới này vẫn đảm bảo tính "lồi" nhưng khơng khả phân. Những kĩ thuật đặc biệt
được dùng để giải quyết khó khăn của vấn đề toán học này. Nguyên tắc "phân rã" có thể
được giải thích với ý nghĩa kinh tế như sau: trong vấn đề của chúng ta có một người điều
phối quốc tế và N đại diện các quốc gia. Người điều phối có nhiệm vụ quản lý các tài

nguyên chung (ví dụ như lượng khí thải tối đa được phép phát xạ ra khí quyển) và cố gắng
để thỏa mãn những ràng buộc đó. Mỗi quốc gia sẽ xem xét mơ hình EFOM và MARKAL
của mình và tìm cách tối thiểu hóa các chi phí hệ thống. Để đạc được mức tối ưu toàn cục,
cần phải thiết lập sự giao tiếp và mơ hình điều chỉnh giữa đơn vị điều phối và các quốc
gia. Điều này được thực hiện bằng cách thiết lập một tập các mức giá do đơn vị điều phối
quy định ứng với quyền sử dụng các tài ngun chung đối với mơ hình phân rã theo hướng
chi phí, hay mức cung cấp tài nguyên giữa các quốc gia, trong mơ hình phân rã theo tài
ngun. Tại mỗi bước, cơ quan điều phối sẽ tạo ra một tập giá hoặc quyền phối phối tài
nguyên chung tùy theo mơ hình phân rã được chọn và gửi thơng tin này đến các quốc gia.
Sau đó, từng quốc gia sẽ sử dụng thông tin này để xác định các hành động tối ưu nhất cho
quốc gia họ, và gửi lại cho cơ quan điều phối. Sự trao đổi thông tin này sẽ tiếp diễn cho tới
khi đạt được sự cân bằng, nghĩa là những hành động tối ưu của các quốc gia khơng cịn
có thế cái thiện cho tồn cục được nữa.
Trong mơ hình phân rã về giá, việc sử dụng tập giá v ≥ 0 được thiết lập bởi cơ quan điều
phối và bởi các ràng buộc Lagrang, vấn đế có thể được mơ hình lại như sau
Trong đó (dr )N = -(Cr )N . Hàm mục tiêu có thể được diễn giải là tối đa hóa tổng lợi nhuận
dTr xr , trừ đi chi phí v để sử dụng Er xr các tài nguyên chung. v có thể được xem như thuế
thống nhất của cơ quan điều phối cho sự phát thải khí CO2 nhằm đảm bảo N quốc gia
phát thải nhiều hơn e. Do đó, cách phân rã này tương ứng với cách tiếp cận bằng thuế
thống nhất.
N

min(eT v +
v≥0

PPNCKH

max{(dr − ErT v)T xr : Pr xr ≤ pr })
r=1

r=1

(4)

Trang 9/14


Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

Trong phương pháp phân rã theo tài ngun, cơ quan điều phối phải tính tốn sự phân
bổ tối ưu (e∗r )N = (Er x∗r )N của các tài nguyên chung giữa N quốc gia, theo đó sự tối ưu sẽ
đạt được khii từng quốc gia tối ưu được hàm sau với er = e∗r :
gr (er ) = min{cTr xr : Er xr ≤ er , Pr xr ≤ pr }
xr

(5)

Vấn đề của tổ chức điều phối tương ứng với công thức sau:
N

min {
(er )N

N

er ≤ e}

gr (er ) :
r=1

(6)

r=1

Sự chia sẻ các tài nguyên chung do cơ quan điều phối đến từng quốc gia, ở đây là lương
phát thải khí CO2 được phép. Phương pháp phân rã theo tài nguyên này tương ứng với
hướng tiếp cận theo thị trường hạn ngạch khí thải. Chức năng của thị trường được mô
phỏng bằng sự trao đổi thông tin giữa cơ quan điều phối và các quốc gia. Sự tối ưu về
phân bổ khí thải giữa các quốc gia tương ứng sự chia sẽ hạn ngạch tại điểm cân bằng của
thị trường..
Một lợi ích chung của các mơ hình phân rã đó là giảm thiểu được nhu cầu về bộ nhớ
bằng cách chia bài toán ban đầu về những bài tốn nhỏ hơn. Bên cạnh đó, phương pháp
phân rã cho phép dễ dàng thực hiện song song hóa.

5

Mơ phỏng 4 nước

Để minh họa cho những lợi ích thu được từ việc hợp tác xử lý khí CO2 , bài báo đã mô
phỏng dựa trên sự hợp tác của bốn nước châu Âu: Bỉ, Đức, Hà Lan và Thụy Sĩ. Trong
phần này chúng ta mô tả ngắn gọn các mơ hình quốc gia được sử dụng để hạn chế phát
xạ khí CO2 , đánh giá lợi ích của việc hợp tác, chi trả chuyển giao khí CO2 để đạt được sự
cơng bằng cho 4 nước khi tham gia.

5.1

Mơ hình hợp tác quốc tế

Dưới đây là biểu đồ cho thấy lượng khí thải CO2 của 4 nước Châu Âu khi chưa có sự kết

hợp mơ hình năng lượng. Ba nước Bỉ, Hà Lan, Thụy sĩ sử dụng mơ hình MARKAL cịn
Đức là mơ hình EFOM.
Quan sát biểu đồ ta thấy đường gạch đứt thể hiện mong đợi tổng lượg khí thải của 4
nước là giảm 30% cho đến năm 2020. Nhưng thực tế khi mỗi nước sử dụng mơ hình riêng
thì tổng lượng khí thải CO2 giảm rất ít. Đồng thời nhận thấy lượng khí thải CO2 của nước
Đức cịn cao hơn rất nhiều so với ba nước còn lại. Để đạt được mục tiêu giảm 30% lượng
khí thải CO2 và tạo sự cơng bằng trong lợi ích kinh tế của 4 nước thì mơ hình cải tiến
EFOM-MARKAL ra đời.
PPNCKH

Trang 10/14


Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

Hình 2: Biểu đồ phát xạ khí CO2

5.2

Đánh giá hợp tác

Dưới đây là bảng thể hiện lợi nhuận của 4 nước có được Nhận thấy chi phí chi trả cho việc

Hình 3: Bảng giảm thiểu chi phí và lợi ích của hợp tác

thải khí CO2 của 3 nước Bỉ, Hà Lan và Thụy sĩ khi chưa hợp tác là nhiều hơn sau khi hợp
tác, còn Đức thì ngược lại. Nhắm khuyến khích Đức tiếp tục tham gia mơ hình ba nước
cịn lại đã đồng ý chia sẽ lợi nhuận với Đức, với mục đích các bên đều có lợi bằng cách cho
phép mua bán khí thải CO2 .

Nghĩa là theo quy định mỗi nước đều phải tuân theo một hạn mức cho phép thải khí CO2 ,
nếu như nước nào vượt q thì phải đóng thuế. Khi tham gia mơ hình cải tiến Bỉ, Hà Lan
và Thụy sĩ đều đạt mức dưới hạn mức cho phép nên tiết kiệm được một khoản chi phí, và
3 nước đã dùng khoản tiền này mua lượng khí thải mà nước Đức thải ra, nhằm chia sẻ lợi
ích cho nước Đức khi tham gia mơ hình.

PPNCKH

Trang 11/14


Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

5.3

Chia sẻ cổ tức hợp tác

Ở phần này bài báo đưa ra 2 bảng cho thấy lợi ích của 4 nước khi tham gia mơ hình cải
tiến EFOM-MARKAL
• Đầu tiên quan sát bảng lợi ích tính toán trong thị trường cho phép ta thấy Đức nhận
từ Bỉ $1,433, từ Hà Lan $4,874 và từ Thụy sĩ $2,822. Lúc này lợi nhuận của Đức thu
được là $2,193 chứ khơng cịn là -$6936. Trong cách tính này đảm bảo sự cơng bằng
cho Đức nhưng đối với Bỉ thì khơng. tính khác đã được

Hình 4: Bảng lợi ích hợp tác trong thị trường cho phép

Do đó một cách một cách tính khác đã được đưa ra
• Tính tốn lợi ích theo giá trị Shapley. Đối với cách tính này thì đảm bảo sự cơng
bằng cho cả 4 nước khi tham gia mơ hình liên kết, nhưng nếu số lượng nước tham

gia tăng lên thì việc tính tốn sẽ rất khó khăn.

Hình 5: Bảng lợi ích hợp tác với giá trị Shapley

PPNCKH

Trang 12/14


Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

6

Kết luận

Hợp tác quốc tế được ủng hộ bởi hiệp định UNFCCC là lựa chọn hiệu quả để giảm lượng
khí thải CO2 . Các mơ hình năng lượng EFOM và MARKAL là công cụ tốt để đánh giá
chi phí xử lý CO2CO2 . Và sự kết hợp mơ hình EFOM-MARKAL (mơ hình xem xét cả
thuế suất thống nhất quốc tế và thị trường giấy phép phát thải quốc tế). Đã đánh giá lợi
ích của hợp tác về xử lý chất thải CO2 đối với các nước khác nhau và cung cấp cái nhìn
sâu sắc về tác động của các hợp tác về các chính sách kế hoạch năng lượng quốc gia.
Mơ hình EFOM-MARKAL là vấn để cần giải quyết trong lập trình tốn học. Để làm như
vậy, tác giả sử dụng các kỹ thuật phân rã để tách mơ hình hợp tác đa quốc gia . Sau đó
tiếp tục được giải quyết bằng ACCPM, một thuật tốn tiên tiến để tối ưu hóa. Các ưu
điểm chính của phương pháp phân rã là giảm bộ nhớ và khả năng tính tốn song song.
Kết quả được trình bày minh họa cho những lợi ích của hợp tác quốc tế về cắt giảm khí
thải CO2 . Sự hợp tác đã mang lại một lợi ích cho mỗi quốc gia nhờ vào các khoản thanh
toán bồi thường.

PPNCKH

Trang 13/14


Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

Tài liệu
[1] O. Bahn, Techniques de decomposition dans l’analyse des choix én- ergétiques et environnementaux, Ph.D. thesis, University of Geneva,Geneva (1994).
[2] G.B. Dantzig, Linear Programming and Extensions(Princeton University Press,
Princeton, 1963).

[3] Right hand vector
http : //www.maths.unsw.edu.au/sites/def ault/f iles/M atlabSelf P aced/lesson6/M atlabLesson6L ine

PPNCKH

Trang 14/14