شماره مدرك
21013
شماره راهنما
18034
پديد آورنده
بختياري، پيام
عنوان
يك رويكرد نظريه بازي براي مدل سازي و تحليل رقابت اقتصادي بين توليدكنندگان سوخت فسيلي و هيدروژن
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
سيستم هاي كلان
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
دوازده، 72ص. : مرور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
نظريه بازيها , سوخت هيدروژن , سوخت فسيلي , گذار انرژي , سياستهاي دولتي , رقابت , همكاري
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/13
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي صتايع
دانشكده
مهندسي صنايع و سيستم ها
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/02/14
كد ايرانداك
23199533
چكيده فارسي
افزايش نگرانيهاي زيستمحيطي، تشديد فشارهاي ناشي از تغييرات اقليمي و تعهدات بينالمللي براي كاهش انتشار گازهاي گلخانهاي، سياستگذاران، صنايع و فعالان اقتصادي را به سمت گذار شتابان از سوختهاي فسيلي به سوي انرژيهاي پاك هدايت كرده است. اين تغيير راهبردي نه تنها به دليل محدوديت منابع فسيلي و نگرانيهاي زيستمحيطي، بلكه به دليل ضرورت تضمين امنيت انرژي و ايجاد مزيت رقابتي در بازار جهاني انرژي اهميت يافته است. در اين ميان، هيدروژن بهعنوان يكي از انعطافپذيرترين و كمكربنترين حاملهاي انرژي، جايگاهي استراتژيك در معماري نوين انرژي جهان پيدا كرده است و نقشي كليدي در تحقق اهداف توسعه پايدار، كاهش انتشار گازهاي گلخانهاي، بهبود كارايي انرژي و تسهيل گذار به اقتصاد كمكربن ايفا ميكند.
پژوهش حاضر با استفاده از چارچوب نظريه بازيها، رفتار راهبردي بازيگران اصلي در بازار انرژي را مورد تحليل قرار داده و با بهرهگيري از دو مدل تحليلي متمايز، تعاملات ميان توليدكنندگان هيدروژن و سوختهاي فسيلي را بررسي كرده است. در مسئله نخست، رقابت ميان يك توليدكننده هيدروژن و يك توليدكننده سوخت فسيلي در حضور مداخله سياستي دولت مدلسازي شد. دو سناريوي سياستي متفاوت در اين مدل در نظر گرفته شد. در سناريوي اول، دولت نقش تنظيمگر فعال را با ارائه يارانه به توليدكننده هيدروژن و اعمال ماليات بر توليدكننده سوختهاي فسيلي ايفا كرد. نتايج نشان داد كه در حالي كه هيدروژن توانايي تصاحب بخشي از سهم بازار را دارد، هزينههاي بالاي يارانه و استمرار مزيت هزينهاي سوختهاي فسيلي موجب محدود ماندن سود اجتماعي دولت ميشود و اثربخشي سياستهاي توليدمحور تا حدي محدود است.
در سناريوي دوم، تمركز سياستها از توليد به سمت مصرف تغيير يافته و حمايت از تقاضا و توسعه زيرساختهاي مصرف هيدروژن در اولويت قرار گرفت. يافتهها حاكي از آن است كه اين رويكرد تقاضامحور موجب افزايش چشمگير مصرف هيدروژن، كاهش سودآوري توليدكننده فسيلي و ارتقاي قابل توجه سود اجتماعي ميشود. اين نتيجه، اهميت جهتگيري صحيح سياستهاي گذار انرژي و تمركز بر توسعه زيرساختها و تشويق تقاضا را بهوضوح نشان ميدهد.
در مسئله دوم، امكان همكاري استراتژيك ميان دو بازيگر بررسي شد. تحليل مدل نشان داد كه سرمايهگذاري فناورانه توليدكننده هيدروژن ميتواند شرايطي ايجاد كند كه زيرساختهاي بلااستفاده توليدكننده فسيلي مورد بهرهبرداري قرار گيرد. اين همكاري منجر به خلق منافع مشترك ميشود؛ بهگونهاي كه توليدكننده هيدروژن علاوه بر سود مستقيم توليد، بخشي از درآمد توليدكننده فسيلي را نيز كسب ميكند و توليدكننده فسيلي با مشاركت در بازار هيدروژن، داراييهاي غيرفعال خود را به سرمايه مولد تبديل مينمايد. مطالعه توابع سود و رفتار تقاضا نشان داد كه تركيب سرمايهگذاري فناورانه و همكاري زيرساختي، عليرغم رقابت قيمتي، شرايط يك بازي با مجموع مثبت را ايجاد كرده و مسير گذار به اقتصاد كمكربن را تسريع ميكند.
با وجود نتايج ارزشمند، اين پژوهش محدوديتهايي دارد كه شامل سادهسازي ساختار مدل، تمركز بر دو بازيگر اصلي و ناديده گرفتن نوسانات و عدمقطعيتهاي ذاتي بازارهاي انرژي ميشود. بنابراين، پژوهشهاي آتي ميتوانند با گسترش مدل به چارچوب چندبازيگري، لحاظ پوياييهاي زماني و يادگيري استراتژيك با استفاده از نظريه بازيهاي پويا، و بهرهگيري از روشهاي نوين تحليل رفتار تقاضا همچون يادگيري ماشين، تحليل جامعتر و دقيقتري ارائه دهند. همچنين، ادغام ملاحظات اجتماعي، زيستمحيطي و نهادي ميتواند به غناي بيشتر تحليل و ارائه راهكارهاي عملياتي كارآمد كمك كند.
چكيده انگليسي
Rising environmental concerns, escalating pressures from climate change, and international commitments to reduce greenhouse gas emissions have directed policymakers, industries, and economic actors toward an accelerated transition from fossil fuels to clean energy sources. This strategic shift is driven not only by the limitations of fossil resources and environmental considerations but also by the imperative to ensure energy security and enhance competitive advantage in the global energy market. Among various energy carriers, hydrogen has emerged as one of the most flexible and low-carbon options, playing a strategic role in the modern energy architecture. Its importance in achieving sustainable development goals, reducing carbon emissions, improving energy efficiency, and facilitating the transition to a low-carbon economy has become increasingly prominent.
This study employs the framework of game theory to analyze the strategic behavior of key players in the energy market and investigates their interactions through two distinct analytical models. In the first scenario, competition between a hydrogen producer and a fossil fuel producer is modeled under government policy intervention. Two policy scenarios are considered. In the first, the government acts as an active regulator by providing subsidies to the hydrogen producer while imposing taxes on the fossil fuel producer. The results indicate that although hydrogen can capture a portion of the market share, high subsidy costs and the persistent cost advantage of fossil fuels limit the overall social welfare, demonstrating the partial effectiveness of production-oriented policies.
In the second policy scenario, the focus shifts from production to consumption, prioritizing demand support and the development of hydrogen consumption infrastructure. Findings reveal that this demand-oriented approach significantly increases hydrogen consumption, reduces the profitability of the fossil fuel producer, and substantially enhances social welfare. This outcome highlights the critical importance of correctly oriented energy transition policies, emphasizing infrastructure development and demand stimulation over merely supporting production.
In the second analytical model, the potential for strategic collaboration between the two players is explored. The analysis demonstrates that technological investment by the hydrogen producer can create conditions that enable the utilization of the underused infrastructure of the fossil fuel producer. Such cooperation generates mutual benefits, whereby the hydrogen producer gains not only direct production profits but also a share of the fossil fuel producer’s revenue, while the fossil fuel producer transforms idle assets into productive capital by participating in the hydrogen market. Examination of profit functions and demand behavior indicates that, despite price competition, the combination of technological investment and infrastructure collaboration can establish a positive-sum game, potentially accelerating the transition to a low-carbon economy.
Despite its valuable findings, this study has certain limitations, including the simplification of the model structure, the focus on only two main players, and the exclusion of inherent uncertainties in energy markets. Future research could expand the model to a multi-player framework, incorporate temporal dynamics and strategic learning using dynamic game theory, and utilize advanced methods such as machine learning for demand behavior modeling. Additionally, integrating social, environmental, and institutional considerations could further enrich the analysis and provide actionable insights for policymakers and industry stakeholders.
استاد راهنما
ناصر ملاوردي اصفهاني
استاد داور
مرتضي راستي برزكي , مهدي ايران پور