Luận án tiến sĩ mô hình tính toán giảm phát thải khí nhà kính trong ngành năng lượng và lâm nghiệp theo hướng xã hội các bon thấp

Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chính của nghiên cứu là xây dựng mô hình cho phép tính toán giảm phát thải khí nhà kính trong ngành năng lượng và lâm nghiệp theo mục tiêu của xã hội các bo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN HOÀNG LAN

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG NGÀNH NĂNG LƯỢNG VÀ LÂM NGHIỆP THEO HƯỚNG XÃ HỘI CÁC BON THẤP

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KINH TẾ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN HOÀNG LAN

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG NGÀNH NĂNG LƯỢNG VÀ LÂM NGHIỆP THEO HƯỚNG XÃ HỘI CÁC BON THẤP

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình của tôi, do tôi nghiên cứu và thực hiện Các

số liệu trong luận án đƣợc trích dẫn có nguồn gốc Các kết quả trình bày trong luận

án là trung thực và chƣa từng đƣợc các tác giả khác công bố

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Hoàng Lan

Người hướng dẫn khoa học

PGS TS Trần Văn Bình

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS TS Trần Văn Bình, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu Sự dẫn dắt và định hướng của thầy đã giúp tôi có một lộ trình đúng đắn để đạt được các kết quả trong nghiên cứu Tôi cũng gửi lời cảm ơn đến các anh chị ở Viện năng lượng, Viện quy hoạch

và phát triển rừng, Tổng công ty Điện lực Việt Nam đã tạo điều kiện cho tôi thu thập các số liệu cần thiết để thực hiện nghiên cứu

Tôi cũng xin cảm ơn đến Ban giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện công việc nghiên cứu Tôi cũng gửi lời cảm ơn đến các anh chị, thầy cô của Viện Kinh tế và Quản lý đã có những gợi ý quý báu, tạo điều kiện và động viên tôi để tôi có thể tập trung hoàn thành nghiên cứu của mình

Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Hoàng Lan

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Câu hỏi nghiên cứu 2

3 Mục tiêu nghiên cứu 2

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Ý nghĩa của đề tài 4

7 Các kết quả mới đạt được 5

8 Kết cấu của luận án 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH VÀ XÃ HỘI CÁC BON THẤP 7

1.1 Các khái niệm cơ bản 7

1.1.1 Khái niệm khí nhà kính 7

1.1.2 Khái niệm xã hội các bon thấp 7

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến phát thải Khí nhà kính 8

1.2 Điểm lại các nghiên cứu trong nước và ngoài nước 10

1.2.1 Các nghiên cứu về phát thải Khí nhà kính 10

1.2.2 Các nghiên cứu về xã hội các bon thấp 15

1.3 Các chính sách của Việt Nam về giảm phát thải khí nhà kính và xã hội các bon thấp 17

1.4 Các công cụ, mô hình lý thuyết sử dụng trong đánh giá phát thải Khí nhà kính 21

1.4.1Mô hình MARKAL 21

1.4.2 Mô hình LEAP 22

1.4.4 Mô hình COMAP 23

1.4.5 Mô hình FASOMGHG 23

1.4.6 Mô hình CO2FIX 24

1.4.7 Mô hình EFI- GTM 24

1.4.8 Mô hình GAYA-JLP 26

1.4.9 Đánh giá chung về các công cụ và mô hình 27

1.5 Các vấn đề cần nghiên cứu trong luận án 32

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT M HÌNH TÍNH TOÁN GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH THEO HƯỚNG XÃ HỘI CÁC BON THẤP 36

2.1 Phương pháp tính toán phát thải và hấp thụ khí nhà kính 36

2.1.1 Phát thải khí nhà kính do sử dụng năng lượng 37

2.1.2 Phát thải khí nhà kính trong quá trình sản xuất không liên quan đến sử dụng năng lượng 38

2.1.3 Phát thải và hấp thụ khí nhà kính trong ngành lâm nghiệp 39

2.2 Đề xuất mô hình giảm phát thải khí nhà kính hướng tới xã hội các bon thấp cho Việt Nam 44

2.2.1 Mục tiêu của mô hình 44

2.2.2 Mô hình tổng thể 44

2.2.3 Mô đun cho năng lượng MARKAL 47

2.2.4 Mô đun lâm nghiệp FOREST 57

2.2.5 Mô đun COST 65

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG KINH TẾ, PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH Ở VIỆT NAM VÀ XÂY DỰNG KỊCH BẢN CHO M HÌNH NGHIÊN CỨU 67

3.1 Phân tích tình hình kinh tế và hiện trạng phát thải Khí nhà kính ở Việt Nam 67

3.1.1 Phân tích tình hình kinh tế Việt Nam giai đoạn 2000-2015 67

3.1.2 Phân tích tình hình phát thải khí nhà kính ở Việt Nam giai đoạn 2000-2015 77

3.2 Các giả thiết của mô hình giảm phát thải Khí nhà kính theo hướng xã hội các bon thấp 79

3.2.1 Mô tả các kịch bản 80

3.2.2 Số liệu đầu vào của mô hình 84

CHƯƠNG 4 ÁP DỤNG M HÌNH TÍNH TOÁN GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH VỚI CÁC KỊCH BẢN HƯỚNG TỚI XÃ HỘI CÁC BON THẤP CHO VIỆT NAM GIAI ĐOẠN 2010 – 2030 89

4.1 Phân tích kết quả tính toán với kịch bản gốc khi không có ràng buộc hạn chế về phát thải Khí nhà kính 89

4.1.1 Phân tích cơ cấu năng lượng 89

4.1.2 Phân tích cơ cấu lâm nghiệp 92

4.1.3Phân tích tình hình phát thải Khí nhà kính 93

4.2 Phân tích kết quả tính toán với kịch bản tối đa hóa lưu trữ các bon trong rừng (FMC) 95

4.2.1 Phân tích cơ cấu lâm nghiệp 96

4.2.2Phân tích tình hình phát thải và hấp thụ Khí nhà kính 96

4.2.3 Phân tích về chi phí 97

4.3 Phân tích kết quả tính toán với kịch bản ngưỡng phát thải trong ngành năng lượng 98

4.3.1 Phân tích về cơ cấu ngành năng lượng 99

4.3.2 Phân tích về phát thải Khí nhà kính 100

4.3.3 Phân tích về chi phí 101

4.4 Phân tích kết quả tính toán với kịch bản mục tiêu giảm phát thải 25% cho cả hai ngành năng lượng và lâm nghiệp 101

4.4.1 Phân tích cơ cấu ngành lâm nghiệp và năng lượng 102

4.4.2 Phân tích về chi phí 104

4.5 Phân tích kết quả tính toán với kịch bản thuế các bon 104

4.5.1 Phân tích cơ cấu ngành năng lượng 105

4.5.2 Phân tích về phát thải Khí nhà kính 107

4.5.3 Phân tích về chi phí và chi phí giảm phát thải 107

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 114

DANH MỤC CÁC C NG TRÌNH ĐÃ C NG BỐ CỦA LUẬN ÁN 121

PHỤ LỤC 122

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Giải nghĩa

AIM Asian-Pacific Intergrated

CO2FIX Mô hình tính toán phát thải CO2 sử dụng

trong lâm nghiệp COMAP COmprehensive Mitigation

Assessment Process

Mô hình đánh giá giảm nhẹ toàn diện

COP21 The twenty-first session of the

Conference of the Parties

Hội nghị các bên lần thứ 21

EFI- GTM European Forest Institute –

Global Trade Model

Mô hình thương mại toàn cầu – Viện lâm nghiệp Châu Âu

năng lượng FASOMGHG The Forest and Agricultural

Sector Optimization Model with Greenhouse Gases

Mô hình tối ưu hóa nông lâm nghiệp có xét đến Khí nhà kính

rừng GAYA-JLP GAYA – Linear Programing

version J

Mô hình quy hoạch lâm nghiệp – quy hoạch tuyến tính phiên bản J

GTM Global Trade Model Mô hình thương mại toàn cầu

GWPs Global Warming Potentials Tiềm năng gây nóng lên toàn cầu

IEA International Energy Agency Tổ chức năng lượng quốc tế

IPCC Intergovernmental Panel on

Climate Change

Ủy ban liên quốc gia về biến đổi khí hậu

LCS Low-carbon society Xã hội các bon thấp

LEAP Long range Energy

Alternatives Planning System

Mô hình quy hoạch năng lượng dài hạn

MARKAL Market allocation Mô hình cân bằng thị trường

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1-1: So sánh các mô hình quy hoạch năng lượng và lâm nghiệp 28

Bảng 2-1: Các loại bể chứa các bon 40

Bảng 3-1: Tình hình dân số Việt Nam 67

Bảng 3-2: Tốc độ phát triển kinh tế Việt Nam giai đoạn 2000 – 2015 68

Bảng 3-3: Diện tích các loại cây trồng 68

Bảng 3-4: Khối lượng hành khách luân chuyển theo loại hình vận tải 69

Bảng 3-5: Khối lượng luân chuyển hàng hóa theo loại hình vận tải 69

Bảng 3-6: Trữ lượng các nguồn năng lượng hóa thạch 70

Bảng 3-7: Khai thác các nguồn năng lượng hóa thạch 70

Bảng 3-8: Tiềm năng Năng lượng gió của Việt Nam 71

Bảng 3-9: Tiềm năng và hiện trạng khai thác năng lượng mới tại Việt Nam 71

Bảng 3-10: Tiêu thụ năng lượng cuối cùng theo dạng năng lượng 72

Bảng 3-11: Công suất lắp đặt, công suất đỉnh và lượng điện sản xuất 72

Bảng 3-12: Khối lượng đường dây và công suất trạm biến áp 72

Bảng 3-13: Diện tích rừng giai đoạn 2002 – 2015 74

Bảng 3-14: Diện tích rừng phân theo chức năng 75

Bảng 3-15: Diện tích rừng phân theo chủ thể quản lý 76

Bảng 3-16: Sự suy giảm diện tích rừng theo các nguyên nhân 77

Bảng 3-17: Kiểm kê khí nhà kính Việt Nam 78

Bảng 3-18: Phát thải KNK từ sử dụng đất năm 2010 79

Bảng 3-19: Cường độ phát thải khí nhà kính 79

Bảng 3-20: Mức thuế các bon trong kịch bản T650 83

Bảng 3-21: Tốc độ phát triển kinh tế 84

Bảng 3-22: Tổng diện tích đất rừng và độ che phủ 84

Bảng 3-23: Diện tích rừng bị cháy hàng năm 85

Bảng 3-24: Các số liệu của ngành lâm nghiệp 85

Bảng 4-1: Năng lượng sơ cấp kịch bản gốc giai đoạn 2010 – 2030 90

Bảng 4-2: Cơ cấu điện năng sản xuất kịch bản gốc 92

Bảng 4-3: Diện tích rừng theo loại trong kịch bản gốc 92

Bảng 4-4: Phát thải khí nhà kính của Việt Nam giai đoạn 2010 – 2030 93

Bảng 4-5: Lượng các bon hấp thụ và KNK phát thải từ lâm nghiệp 94

Bảng 4-6: Lượng các bon hấp thụ và phát thải bình quân 95

Bảng 4-7: Diện tích rừng theo loại trong kịch bản tối đa hóa lưu trữ các bon 96

Bảng 4-8: Phát thải KNK trong kịch bản tối đa hóa lưu trữ các bon 97

Bảng 4-9: Chi phí trong kịch bản FMC 98

Bảng 4-10: Lượng giảm phát thải áp dụng cho kịch bản ngưỡng phát thải trong ngành năng lượng 99

Bảng 4-11: Sự thay đổi tiêu thụ NLSC khi so sánh kịch bản ENRC và kịch bản gốc 99

Bảng 4-12: Phát thải KNK trong kịch bản ngưỡng phát thải trong ngành năng lượng ENRC 100

Bảng 4-13: Chi phí và chi phí giảm phát thải kịch bản ngưỡng phát thải ngành năng lượng 101

Bảng 4-14: Lượng giảm phát thải KNK từ năng lượng và lâm nghiệp kịch bản AEL25 102

Bảng 4-15: Chi phí và chi phí giảm phát thải kịch bản AEL25 104

Bảng 4-16: Sự thay đổi tiêu thụ NLSC khi so sánh kịch bản ENRC và kịch bản gốc 105

Bảng 4-17: Phát thải KNK trong kịch bản thuế các bon 107

Bảng 4-18: Chi phí và chi phí giảm phát thải kịch bản thuế các bon 107

Bảng 4-19: So sánh kết quả nghiên cứu với kết quả của một số báo cáo về Việt Nam 108

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1-1: Khung nghiên cứu của luận án 4

Hình 1-1: Xã hội bình thường 8

Hình 1-2: Xã hội các bon thấp 8

Hình 2-1: Sự dịch chuyển các bon giữa các bể chứa 41

Hình 2-2: Mô hình ENFOR 46

Hình 2-3: Mô hình xã hội bình thường 47

Hình 2-4: Mô hình xã hội các bon thấp 47

Hình 2-5 Mô hình MARKAL cho năng lượng 48

Hình 2-6: Mô hình khung Markal 49

Hình 2-7: Cấu trúc nhóm Nguồn năng lượng 49

Hình 2-8: Cấu trúc nhóm sản xuất điện và nhiệt 49

Hình 2-9: Cấu trúc nhóm Biến đổi năng lượng 50

Hình 2-10: Số liệu đầu vào và kết quả đầu ra của Mô đun Năng lượng 56

Hình 2-11: Sơ đồ mô hình FOREST cho lâm nghiệp 56

Hình 2-12: Mô hình khung mô đun lâm nghiệp 57

Hình 2-13: Số liệu đầu vào và kết quả đầu ra của mô đun Lâm nghiệp 65

Hình 3-1: Kịch bản gốc 80

Hình 3-2: Kịch bản tối đa hóa lưu trữ các bon trong rừng 81

Hình 3-3: Kịch bản ngưỡng phát thải ngành năng lượng 82

Hình 3-4: Kịch bản mục tiêu giảm phát thải 25% 82

Hình 3-5: Kịch bản thuế các bon 83

Hình 4-1: Tiêu thụ NLSC trong kịch bản gốc 91

Hình 4-2: Điện năng sản xuất kịch bản gốc 91

Hình 4-3: Cơ cấu rừng trong kịch bản gốc 93

Hình 4-4: Phát thải khí nhà kính của Việt Nam giai đoạn 2010 – 2030 94

Hình 4-5: Hấp thụ bình quân của rừng, kịch bản FMC và kịch bản gốc 97

Hình 4-6: Cơ cấu tiêu thụ NLSC trong kịch bản ENRC 100

Hình 4-7: Cơ cấu tiêu thụ NLSC kịch bản AEL25 103

Hình 4-8 Cơ cấu điện sản xuất kịch bản AEL25 103

Hình 4-9: Cơ cấu NLSC kịch bản Thuế các bon T650 106

Hình 4-10: Cơ cấu điện sản xuất kịch bản T650 106

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế cũng như dân số, vấn đề môi trường càng trở nên quan trọng Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng đặc biệt đối với nhiên liệu hóa thạch đã khiến Việt Nam phải đối diện với các vấn đề về chất thải rắn, lỏng và khí Bên cạnh đó, sự thay đổi mục đích sử dụng đất phục vụ cho các nhu cầu kinh tế và xã hội đã có tác động không nhỏ đến môi trường

Trong thế kỷ này, ảnh hưởng của các Khí nhà kính (KNK) càng trở nên trầm trọng hơn với những dự báo về nhiệt độ bề mặt trái đất tăng khoảng 2,9 độ, mức nước biển tăng từ 39 đến 54 cm vào cuối thế kỷ này Vì vậy, các hậu quả do nó gây nên rất lớn trong đó Việt Nam là một trong 5 quốc gia chịu tác động lớn nhất của biến đổi khí hậu Theo dự báo, Việt Nam có thể chịu thiệt hại khoảng 10 tỷ đô la do

sự phá hủy các công trình, hệ thống cơ sở vật chất ven biển [52] Hiện tại, tuy rằng mức phát thải của của các nước đang phát triển còn thấp so với các nước phát triển, nhưng mức tăng của các nước đang phát triển được dự báo sẽ tăng rất nhanh trong tương lai Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng này Theo số liệu về kiểm kê khí nhà kính tại Việt Nam, năm 1994, Việt Nam phát thải 103 triệu tấn CO2 tương đương; đến 1998 đã tăng lên 121 triệu tấn CO2 tương đương và tăng gấp đôi 247 triệu tấn CO2 tương đương vào năm 2010 [6], [7] Rõ ràng các nước đang phát triển như Việt Nam mặc dù cường độ phát thải KNK thấp so với các nước đang phát triển nhưng lại là những quốc gia chịu ảnh hưởng lớn từ biến đổi khí hậu Do vậy, chúng

ta cần có những hành động để giảm bớt việc gia tăng nhanh chóng lượng KNK phát thải toàn cầu để giảm thiểu các hậu quả do biến đổi khí hậu Nhận thức được điều này, Việt Nam đã ký vào Hiệp ước khung về biến đổi khí hậu, ký và phê chuẩn Hiệp định Kyoto vào 25 tháng 9 năm 2002 Việt Nam cũng tham gia các cam kết trong Hội nghị các bên lần thứ 21 về biến đổi khí hậu thế giới COP21 Trong Hội nghị này, Việt Nam cũng đã cam kết giảm 8% lượng phát thải khí nhà kính vào năm

2030 và có thể tới 25% nếu có sự hỗ trợ về tài chính từ quốc tế[8]

Như vậy, để đảm bảo sự phát triển kinh tế, việc sử dụng ngày càng nhiều năng lượng và khai thác các nguồn tài nguyên là không thể tránh khỏi Nhưng với xu thế

vệ môi trường, giảm phát thải KNK hướng tới một xã hội các bon thấp Việt Nam cũng không đặt mình nằm ngoài xu thế này Với định hướng như vậy, Việt Nam rất cần các nghiên cứu để thấy được các bước đi trong lộ trình tiến tới một xã hội các bon thấp Các nghiên cứu hiện tại thường xem xét các ngành một cách riêng rẽ, như ngành năng lượng, nông nghiệp, lâm nghiệp mà chưa có nghiên cứu nào xem xét về mối liên hệ giữa các ngành trong việc đánh giá về phát thải KNK Việt Nam cần một nghiên cứu về phát thải KNK hướng tới một xã hội các bon thấp Nghiên cứu

sẽ bao phủ các mảng của phát thải khí nhà kính bao gồm các ngành phát thải KNK

và ngành hấp thụ KNK Để làm được việc đó, cần thiết phải có một công cụ, một

mô hình cho phép tính toán phát thải và hấp thụ KNK từ các ngành trong nền kinh

tế, chỉ ra được tính tối ưu trong cơ cấu ngành để đạt được các mục tiêu giảm phát thải KNK hướng tới xã hội các bon thấp

2 Câu hỏi nghiên cứu

Các câu hỏi nghiên cứu được đặt ra trong luận án này bao gồm:

- Xã hội các bon thấp là gì và đặc trưng của xã hội các bon thấp?

- Phát thải và hấp thụ khí nhà kính được tính toán như thế nào trong ngành năng lượng và lâm nghiệp?

- Sử dụng mô hình nào để phân tích giảm phát thải KNK theo hướng xã hội các bon thấp?

- Vai trò của các ngành năng lượng và lâm nghiệp trong giảm phát thải KNK như thế nào?

3 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xây dựng mô hình cho phép tính toán giảm phát thải khí nhà kính trong ngành năng lượng và lâm nghiệp theo mục tiêu của xã hội các bon thấp, áp dụng cho Việt Nam giai đoạn 2010 – 2030

Các nhiệm vụ nghiên cứu bao gồm

- Tổng quan tình hình nghiên cứu về khí nhà kính và xã hội các bon thấp, các phương pháp tính toán phát thải khí nhà kính từ ngành lâm nghiệp và năng lượng

- Xây dựng mô hình tính toán giảm phát thải KNK theo hướng xã hội các bon thấp Mô hình được xây dựng dựa trên việc phân tích, đánh giá hiện trạng các ngành năng lượng và lâm nghiệp (đánh giá về mặt công nghệ, sử dụng năng lượng và phát thải/hấp thụ khí nhà kính)

- Sử dụng mô hình để phân tích tiềm năng giảm phát thải KNK hướng tới xã hội các bon thấp cho Việt Nam giai đoạn 2010 – 2030 và hàm ý chính sách từ các phân tích

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu được tiến hành cho ngành năng lượng và lâm nghiệp Việt Nam Các phân tích hiên trạng cho ngành năng lượng và lâm nghiệp được tiến hành cho giai đoạn 2000 – 2015, nghiên cứu về giảm phát thải KNK theo mục tiêu xã hội các bon thấp được thực hiện cho giai đoạn 2010 – 2030

Trong luận án, các KNK xem xét bao gồm khí các bon níc (CO2) và khí Mê tan (CH4) Các phát thải khí nhà kính trong quá trình sản xuất công nghiệp được xem xét cộng gộp với phát thải do sử dụng năng lượng của quá trình đó

5 Phương pháp nghiên cứu

Trong nghiên cứu tác giả sử dụng các phương pháp sau: phương pháp thống

kê, phương pháp phân tích, phương pháp mô hình hóa và sử dụng phần mềm MARKAL và FOREST làm công cụ hỗ trợ

Phương pháp thu thập thông tin tư liệu:

Do đặc thù của nghiên cứu, các số liệu sử dụng cho nghiên cứu là các số liệu thứ cấp bao gồm các thông tin, số liệu sẵn có, được một cơ quan tổ chức thống kê Các số liệu này được thu thập từ các nguồn sau như các báo cáo của tổ chức (Tổng cục thống kê, Viện năng lượng, Tổng cục lâm nghiệp, các cơ quan viện chuyên ngành có liên quan) và hệ thống cơ sở dữ liệu của các nghiên cứu trước đây

Do các phần mềm sử dụng hệ Anh – Mỹ trong trình bày số liệu nên các số liệu trong luận án được trình bày theo chuẩn Anh – Mỹ (dấu phảy (,) để phân cách phần thập phân và dấu chấm (.) để phân cách hàng nghìn) để tránh nhầm lẫn khi chuyển đổi số liệu

Phương pháp tư duy

Phương pháp nghiên cứu định tính được tiến hành để xác định vấn đề, các giả thuyết; xác định các vấn đề ưu tiên Phương pháp nghiên cứu này không lượng hóa các biến và không sử dụng các mô hình để đo lường

Phương pháp nghiên cứu định lượng được tiến hành để xác định các biến liên quan đến đối tượng nghiên cứu và lượng hóa mối quan hệ giữa các biến Mô hình sẽ

Phương pháp hệ thống, tổng hợp, phân tích: xử lý các số liệu đầu vào, đầu ra cũng như xem xét, giải quyết vấn đề đặt ra

Các bước nghiên cứu được mô tả trong Hình 1-1

Thiết lập Mô hình chi tiết

Thiết lập các giả thiết, kịch bản và nhập số liệu để tạo dựng mô hình chi tiết cho Việt Nam

Xử lý số liệu

tiến hành xử lý số liệu để sử dụng làm đầu vào cho mô hình

Phân tích kết quả và hiệu chỉnh mô hình chi tiết

Từ số liệu đầu ra, tiến hành phân tích, so sánh và hiệu chỉnh mô hình chi tiết để có được mô hình hợp lý

Xây dựng mô hình khung

Lựa chọn các khung lý thuyết phù hợp để xây dựng mô hình khung và mô hình toán học.

Thu thập số liệu

Từ yêu cầu về số liệu của mô hình khung, tiến hành thu thập thông tin

Tìm hiểu lý thuyết

Tổng kết các lý thuyết về phát thải KNK và xã hội cácbon thấp, đúc kết và rút ra các lý thuyết phù hợp với

mục tiêu nghiên cứu

Kết luận

Đưa ra các đánh giá phân tích và khả năng ứng dụng của mô hình

Hình 1-1: Khung nghiên cứu của luận án

6 Ý nghĩa của đề tài

Ý nghĩa khoa học của đề tài

Luận án đã hệ thống hóa lý thuyết về phát thải KNK và xã hội các bon thấp, xây dựng mô hình giảm phát thải KNK hướng đến mục tiêu xã hội các bon thấp, trong mô hình xem xét đến hai ngành năng lượng và lâm nghiệp Luận án đã góp cho khoa học về phát triển kinh tế cùng với bảo vệ môi trường

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Luận án đã xây dựng bộ công cụ cho phép lượng hóa việc giảm phát thải KNK

và áp dụng vào điều kiện thực tế Việt Nam trong việc tính toán giảm phát thải KNK cho hai ngành năng lượng và lâm nghiệp giai đoạn 2010 - 2030 Các kết quả tính toán và hàm ý chính sách rút ra từ các phân tích kết quả có thể được sử dụng như một kênh tham khảo đối với các nhà nghiên cứu chính sách trong lĩnh vực năng lượng, lâm nghiệp cũng như trong tính toán phát thải KNK và bảo vệ môi trường

7 Các kết quả mới đạt được

Các kết quả mới đạt được trong nghiên cứu bao gồm:

- Xây dựng mô hình lý thuyết cho ngành năng lượng và lâm nghiệp Mô hình cho phép tính toán giảm phát thải KNK hướng đến mục tiêu xã hội các bon thấp

- Áp dụng mô hình tính toán cho Việt Nam giai đoạn 2010 – 2030

8 Kết cấu của luận án

Luận án gồm mở đầu, kết luận và 4 chương chính

Chương 1: Tổng quan về phát thải khí nhà kính và xã hội các bon thấp

Chương 1 nêu các khái niệm cơ bản về xã hội các bon thấp, khái niệm khí nhà kính, khái niệm mô hình Trong chương này cũng điểm qua các nghiên cứu trên thế giới cũng như ở Việt Nam về phát thải khí nhà kính và xã hội các bon thấp Ngoài

ra cũng đề cập đến các chính sách của Việt Nam về giảm phát thải khí nhà kính Các công cụ, mô hình lý thuyết sử dụng trong đánh giá phát thải khí nhà kính cũng được tổng kết trong chương 1 Cuối chương là tổng kết và đưa ra các vấn đề cần nghiên cứu

Chương 2: Phương pháp luận xây dựng mô hình tính toán giảm phát thải khí nhà kính theo hướng xã hội các bon thấp

Chương 2 làm rõ khái niệm xã hội các bon thấp trên cơ sở đặc trưng và các chỉ tiêu đo lường xã hội các bon thấp Chương 2 cũng đưa ra lý thuyết về tính toán phát thải và hấp thụ khí nhà kính Bên cạnh đó, chương này cũng đề cập đến các cách tiếp cận trong xây dựng mô hình Phương pháp nghiên cứu, dữ liệu và các công cụ

sử dụng trong nghiên cứu cũng được nêu trong chương 2

Mô hình tính toán giảm phát thải khí nhà kính cũng được mô tả trong chương này bao gồm mục tiêu của mô hình, cấu trúc và các thuật toán sử dụng trong mô

Chương 3: Phân tích hiện trạng kinh tế, phát thải khí nhà kính ở Việt Nam và xây dựng kịch bản cho mô hình nghiên cứu

Chương 3 khái quát các nét chính về Việt Nam như vị trí địa lý, dân số, kinh

tế, khai thác và sử dụng năng lượng, thực trạng ngành lâm nghiệp, hiện trạng phát thải khí nhà kính ở Việt Nam Các giả thiết của xã hội các bon thấp gồm các mô tả

về các kịch bản xây dựng trong nghiên cứu như kịch bản gốc, kịch bản xã hội các bon thấp (gồm kịch bản tối đa hóa lưu trữ các bon trong rừng, kịch bản ngưỡng phát thải trong ngành năng lượng, kịch bản mục tiêu giảm phát thải 25%, và kịch bản thuế các bon), các số liệu đầu vào cũng được đề cập đến trong chương này

Chương 4: Áp dụng mô hình tính toán giảm phát thải khí nhà kính với các kịch bản hướng tới xã hội các bon thấp cho Việt Nam giai đoạn 2010 – 2030

Chương 4 đưa ra kết quả và phân tích kết quả đầu ra để thấy được sự thay đổi

về cơ cấu năng lượng, cơ cấu lâm nghiệp, chi phí hệ thống, chi phí giảm phát thải khi theo đuổi các mục tiêu của xã hội các bon thấp trên phương diện giảm phát thải KNK đối với Việt Nam giai đoạn 2010 – 2030 Từ đó thấy được khả năng áp dụng của mô hình trong phân tích về giảm phát thải KNK trong điều kiện Việt Nam dưới tác động của việc đặt ngưỡng phát thải, áp thuế các bon, và thực hiện việc bảo vệ rừng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ

KÍNH VÀ XÃ HỘI CÁC BON THẤP

1.1 Các khái niệm cơ bản

1.1.1 Khái niệm khí nhà kính

Khí nhà kính (KNK) là các khí gây ra hiệu ứng nhà kính được đặc trưng bởi

“tiềm năng gây nóng lên toàn cầu” (global warming potentials – GWPs) của một tấn KNK với một tấn CO2 trong khoảng thời gian xác định (100 năm) Các KNK chính bao gồm: Các bon níc (CO2), Mêtan (CH4), Đinitơ mônôxít (N2O)

1.1.2 Khái niệm xã hội các bon thấp

Xã hội các bon thấp (Low-carbon society, LCS) là xã hội phát triển bền vững trên cơ sở phối hợp một cách hài hòa giữa phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường Trong xã hội này, bảo vệ môi trường được xếp ngang bằng với các mục tiêu kinh tế xã hội khác

Xây dựng xã hội các bon thấp không chỉ tập trung vào giảm phát thải khí nhà kính mà còn giúp đạt được các mục tiêu phát triển quốc gia đặc biệt là phát triển bền vững và hiệu quả [65]

Bên cạnh khái niệm xã hội các bon thấp, các khái niệm về phát triển các bon thấp, nền kinh tế các bon thấp, tăng trưởng xanh cũng được đề cập đến trong nhiều nghiên cứu [11], [25], [71], Tuy nhiên, khái niệm xã hội các bon thấp có độ bao phủ không chỉ là kinh tế, xã hội, phát triển kinh tế mà tổng hòa tất cả các yếu tố để phát triển xã hội, kinh tế, con người và môi trường

Một sự so sánh (Hình 1-1 và Hình 1-2) có thể cho thấy mục tiêu phát triển của

xã hội bình thường và xã hội các bon thấp có đích đến khác nhau Xã hội bình thường hướng tới là một nền kinh tế phát triển (được đo bằng các chỉ số phát triển kinh tế), trong đó các yếu tố môi trường và xã hội sẽ có tác động đến phát triển kinh

tế Do đó, yếu tố môi trường sẽ được xem xét trong xã hội này như là một điều kiện ràng buộc trong bài toán phát triển kinh tế Đối với xã hội các bon thấp, môi trường được coi là mục tiêu, làm sao bảo vệ được môi trường và vẫn phát triển kinh tế trong phạm vi cho phép Trong xã hội này, kinh tế và xã hội sẽ là yếu tố tác động đến mục tiêu môi trường (được đo bằng các chỉ tiêu về môi trường như lượng phát

KINH TẾ Môi trường

Chỉ số Phát triển kinh tế

Xã hội

Kinh tế phát triển

Chi phí phát triển hệ thống Tốc độ phát triển kinh tế

Hình 1-1: Xã hội bình thường

MÔI TRƯỜNG Kinh tế

Chỉ số phát thải Khí nhà kính

Xã hội

Giảm suy thoái môi trường

Ngưỡng phát thải Khí nhà kính cho phép

Hình 1-2: Xã hội các bon thấp

Xã hội các bon thấp có những đặc trưng sau [65]:

 Đảm bảo phát triển bền vững, nhu cầu phát triển của tất cả các tầng lớp xã hội

 Đóng góp vào nỗ lực toàn cầu trong việc giảm phát thải khí nhà kính đặc biệt

là khí các bonic, tức là ổn định mức tập trung khí nhà kính trong khí quyển

để tránh các nguy cơ do biến đổi khí hậu gây ra

 Sử dụng tối đa các công nghệ có hiệu suất năng lượng cao, các nguồn năng lượng phát thải các bon thấp

 Điều chỉnh hành vi tiêu dùng để đảm bảo mức phát thải các bon thấp

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến phát thải Khí nhà kính

1.1.3.1 Yếu tố công nghệ

Các yếu tố về mặt công nghệ được coi là cốt lõi của các chiến lược hướng tới

xã hội các bon thấp [47] Từ đó các giải pháp được hình thành bao gồm việc sử dụng các công nghệ hiệu suất cao tiết kiệm năng lượng; công nghệ phát thải ít các bon và sử dụng nguồn năng lượng phát thải các bon thấp

Các công nghệ hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng

Các công nghệ hiệu suất cao được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực tiêu thụ năng lượng cuối cùng như đèn hiệu suất cao (đèn compact, đèn led) trong chiếu

sáng, mô tơ hiệu suất cao trong công nghiệp, điều hòa nhiệt độ trong sinh hoạt, các phương tiện lai ghép trong giao thông vận tải Bên cạnh đó, công nghệ hiệu suất cao cũng sử dụng trong các quá trình khai thác và biến đổi năng lượng (trong các nhà máy sản xuất điện)

Công nghệ thu giữ các bon (carbon capture and storage CCS)

Công nghệ thu giữ các bon đã được nghiên cứu trong một thời gian dài Mặc

dù chi phí cho các công nghệ này hiện tại tương đối cao nhưng lại có xu hướng giảm theo thời gian

Công nghệ sử dụng khí Hydro

Công nghệ sử dụng pin nhiên liệu (fuel cell) đặc biệt ứng dụng trong giao thông vận tải Hydro được sản xuất từ các nguồn năng lượng khác (năng lượng mới hoặc năng lượng hóa thạch) và được sử dụng như là nhiên liệu cho các phương tiện giao thông Trong quá trình sử dụng, chất phát thải chỉ là hơi nước Ngoài ra công nghệ này cũng sử dụng cho phát điện tại các khu vực xa lưới Nếu hydro được sản xuất từ năng lượng tái tạo thì đây là một dạng năng lượng có mức phát thải thấp

Công nghệ điện hạt nhân

Điện hạt nhân vẫn là một sự lựa chọn tốt trong điều kiện đảm bảo các chỉ tiêu

an toàn phóng xạ trong quá trình vận hành nhà máy điện Mặc dù có các lo ngại sau

sự cố hạt nhân tại nhà máy điện Fukushima (Nhật Bản) năm 2011 nhưng đối với các quốc gia không có nguồn nhiên liệu hóa thạch dồi dào thì đây vẫn là nguồn cung cấp điện đáng kể Quá trình sản xuất điện không phát thải khí nhà kính là một điểm mạnh của điện hạt nhân trong quá trình đạt mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính

Công nghệ biến rác thành năng lượng

Trong công nghệ tái chế rác cho mục đích năng lượng rác được coi là một nguồn tài nguyên thay vì là một chất thải Với chu trình xử lý rác thải thông thường, rác được thu gom, vận chuyển và được xử lý tại nhà máy xử lý rác và chôn lấp thì đối với tái chế rác cho sản xuất năng lượng, khâu xử lý rác sẽ phức tạp hơn bằng việc tách các rác có thể sử dụng cho mục đích sản xuất năng lượng và các loại rác

đã được phân loại này trở thành đầu vào của quá trình sản xuất năng lượng

Như vậy ngoài mục đích nâng cao chất lượng môi trường (giảm ô nhiễm, giảm phát thải khí nhà kính), công nghệ biến rác thành năng lượng còn cung cấp một

về tài chính cũng như tăng tỷ lệ sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo trong tổng tài nguyên quốc gia

1.1.3.2 Yếu tố phi công nghệ

Thuế các bon

Để đảm bảo mức tập trung khí nhà kính (CO2) trong không khí ở mức chấp nhận được, thuế các bon được sử dụng như là giá phải trả để phát thải 1 đơn vị khí nhà kính ra không khí Thuế các bon khuyến khích các bên phát thải KNK (khai thác, vận chuyển, biến đổi và sử dụng năng lượng) áp dụng các giải pháp để đảm bảo mức phát thải tối ưu cho đơn vị mình trên phương diện xem xét chi phí cho giải pháp và chi phí đóng thuế các bon

Nhận thức của xã hội

Nhận thức của xã hội là một yếu tố quan trọng đóng góp vào việc giảm phát thải KNK Nhận thức được nguy cơ và các tác động tiêu cực của phát thải KNK, con người sẽ có các thay đổi trong hành vi lối sống để đạt được mục tiêu xã hội các bon thấp Sự thay đổi này bao gồm: tiết giảm nhu cầu và sử dụng tiết kiệm

Như vậy, các giải pháp về tăng cường nhận thức được đưa ra trên cơ sở nhận định việc thay đổi hành vi sẽ là một phần rất lớn đóng góp vào việc đạt mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính Chỉ áp dụng các giải pháp công nghệ là không đủ để đạt các mục tiêu xã hội các bon thấp Do vậy, thay đổi hành vi tiêu dùng theo hướng tích cực của con người sẽ giúp điền vào khoảng cách còn lại

Lưu trữ các bon trong các khu rừng

Các khu rừng được coi là nơi lưu trữ các bon tiềm năng [76] Tăng cường phát triển và bảo vệ rừng không chỉ làm giảm lượng KNK trong môi trường mà còn đảm bảo các lợi ích đi kèm khác (như chống xói mòn, bảo tồn đa dạng sinh học )

1.2 Điểm lại các nghiên cứu trong nước và ngoài nước

1.2.1 Các nghiên cứu về phát thải Khí nhà kính

Chúng ta có thể thấy ảnh hưởng của phát thải khí nhà kính (KNK) đến môi trường như hiện tượng trái đất ấm lên, mực nước biển tăng, suy giảm tầng ozon ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn Nhận thức được nguy cơ đó, Công ước khung

về biến đổi khí hậu của Liên hợp quốc đã được ký kết vào năm 1992 với sự tham gia của 155 nước là một bước ngoặt quan trọng trong quá trình thích ứng với biến đổi khí hậu

Ủy ban liên quốc gia về biến đổi khí hậu (IPCC) [52] cũng phát triển 400 kịch bản phát thải KNK bằng việc sử dụng các mô hình khác nhau

Một vài nghiên cứu gần đây đã chỉ ra mối quan hệ mật thiết giữa năng lượng

và môi trường và đưa ra những phân tích, dự báo cho giai đoạn 2005 đến 2030

Để giảm phát thải khí nhà kính (KNK), vai trò quan trọng của các thiết bị, công nghệ có hiệu suất cao là hết sức quan trọng trong chiến lược phát triển năng lượng đến ([43], [82]) Mức giảm phát thải có thể đạt được là 15% so với phương

án cơ sở [43] Ngoài ra, còn cần sự chuyển đổi sang các nguồn năng lượng mới, năng lượng tái tạo cũng như giảm nhu cầu năng lượng cuối cùng [82] Điều này sẽ

có tác động qua lại với sự tăng trưởng kinh tế, giảm phát thải cũng làm tăng trưởng kinh tế chậm lại [82] hay giảm phát thải sẽ dẫn đến giảm tổng sản phẩm quốc nội [56] Giảm phát thải cũng đồng nghĩa với sự thay đổi về cơ cấu công nghệ, cơ cấu năng lượng trong quy hoạch năng lượng tổng thể Việt Nam [12] Xét riêng về hệ thống điện, yếu tố môi trường được lượng hóa bằng chi phí môi trường trong hàm mục tiêu, chi phí này được xem xét như là thiệt hại do khí nhà kính đến hiện tượng nóng lên toàn cầu [36] Để có thể giảm phát thải, Trung Quốc phải thực thi các chính sách nhằm giảm nhu cầu năng lượng như khuyến khích các công nghệ hiện đại, hiệu quả cao, sử dụng năng lượng tái tạo, phát triển điện hạt nhân hoặc tăng thuế năng lượng [57]

Nghiên cứu về các chính sách để ổn định mức tăng bức xạ trên phạm vi toàn cầu Jakeman và Fisher [56] đã phát triển ba kịch bản tương ứng với việc (i) xem xét các ràng buộc về phát thải khí CO2 (không xem xét ngành trồng rừng và sự thay đổi trong

sử dụng đất), (ii) các ràng buộc về KNK khác không xét đến ngành trồng rừng và sự thay đổi sử dụng đất, và (iii) ràng buộc về KNK khác có xét đến ngành trồng rừng và

sự thay đổi sử dụng đất Kết quả của nghiên cứu đã chỉ ra vai trò quan trọng của các KNK khác ngoài khí CO2 cũng như ngành trồng rừng trong việc giảm chi phí để đạt được các mục tiêu về ổn định mức tăng bức xạ toàn cầu Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng đưa ra các nhân tố quan trọng tác động đến lượng phát thải như dân số, tổng sản phẩm quốc nội, hệ số phát thải và mức phát thải giả thiết của sử dụng đất

Rừng được coi là một nguồn lưu trữ các bon đóng góp phần đáng kể vào việc giảm lượng khí nhà kính trong khí quyển [76] Đã có một số các nghiên cứu về mô

Trên phạm vi toàn cầu, mô hình xác định mức lưu trữ các bon trong rừng trong nghiên cứu của Sohngen, B et al [76] giả thiết người sở hữu rừng sẽ được trả cho lượng các bon họ lưu trữ và chịu thuế phát thải khi họ thu hoạch gỗ cho mục đích thương mại Mô hình lựa chọn phương thức quản lý và khai thác để tối đa hóa lợi ích của người trồng rừng Nghiên cứu chỉ ra khi giá các bon bắt đầu ở mức thấp nhưng tăng dần 3-5% mỗi năm, việc quyết định lưu trữ các bon sẽ diễn ra vào cuối thời kì nghiên cứu Tốc độ tăng giá càng nhanh thì việc lưu trữ các bon có xu thế càng rơi vào cuối thời kì Các chính sách ngắn hạn về giới hạn phát thải các bon sẽ khiến giá các bon cao hơn Với giá các bon ban đầu cao (giá các bon rơi vào khoảng 75$-100$) thì lượng các bon lưu trữ trong rừng đến 2050 là 35-80Pg các bon Khi giá các bon ban đầu cao sẽ khiến diện tích rừng tăng hơn trong thời gian đầu và tăng khả năng lưu trữ các bon trong dài hạn Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tổng lượng các bon có thể được trữ bằng việc sử dụng đất và trồng rừng trong giai đoạn 2010 -2100 lên tới 147 Pg C (tương đương 1015

gam các bon) tương ứng với kịch bản giá các bon là 10USD/tấn vào năm 2010 và tốc độ tăng giá là 5%/năm [76]

Với phạm vi quốc gia, trong nghiên cứu về Hà Lan [59] tác giả đã đề cập đến phát thải KNK từ sử dụng, chuyển đổi sử dụng đất, và giải pháp lưu giữ CO2 ở các khu rừng Nghiên cứu sử dụng phương pháp tính toán phát thải KNK cho lâm nghiệp và sử dụng đất được hướng dẫn bởi IPCC Các giải pháp đưa ra đối với lâm nghiệp bao gồm các giải pháp về bảo tồn rừng như kéo dài tuổi của cây rừng để tăng lưu trữ các bon (lượng các bon lưu trữ tăng thêm vào khoảng 0.1 – 0.8 MgC/hecta hàng năm); giảm khai thác rừng (lượng các bon lưu trữ tăng thêm vào khoảng 0.2 – 1.4 MgC/hecta hàng năm); tăng tuổi sử dụng sản phẩm từ gỗ (giảm phát thải từ các sản phẩm gỗ sau khi các sản phẩm này bị thải bỏ)

Trong nghiên cứu cho nước Mỹ, tính toán chi phí lưu trữ các bon trong các khu rừng bằng việc xây dựng mô hình tính chi phí và tính lượng các bon lưu trữ, từ

đó tính toán được chi phí lưu trữ trung bình cho 1 tấn các bon lưu trữ [68] Tổng chi phí bao gồm chi phí thuê đất, chi phí trồng, chăm sóc rừng Chi phí lưu trữ trung bình được tính bằng tổng chi phí chia cho tổng lượng các bon lưu trữ Các kịch bản lưu trữ các bon khác nhau được xây dựng dựa trên các chương trình quản lý và trồng rừng khác nhau Từ đó xác định được chi phí biên lưu trữ các bon Mục đích của nghiên cứu này là xác định các thứ tự ưu tiên của các chương trình quản lý và

bảo tồn rừng theo tiêu chí chi phí biên của lưu trữ các bon Với các số liệu đầu ra này, các nhà hoạch định sẽ sử dụng để so sánh chi phí cho việc tăng lưu trữ các bon (trong rừng) và chi phí cho việc giảm phát thải các bon (từ các ngành kinh tế mà tập trung nhiều nhất là năng lượng) để đưa ra quyết định

Trong một nghiên cứu khác của Mỹ, tác giả Stavins xây dựng mô hình lựa chọn sử dụng đất cho mục đích trồng rừng hay sử dụng đất cho trồng cây nông nghiệp trên cơ sở tối đa hóa lợi ích thu được của người sở hữu đất [78], áp dụng tính toán cho một số vùng được lựa chọn của Mỹ và mở rộng kết quả tính toán cho toàn

bộ quốc gia Khả năng lưu trữ các bon đối với một diện tích đất xác định được đưa vào mô hình dưới dạng lợi ích thu được qua trợ cấp của chính phủ khi tăng mức lưu trữ và chi phí phải trả khi chịu thuế phát thải Từ đó mô hình xác định được chi phí biên và chi phí trung bình cho việc lưu trữ các bon đối với mỗi kịch bản thuế/trợ cấp các bon khác nhau Kết quả tính toán cho 36 vùng của Mỹ với diện tích đất là 10.6 triệu mẫu chỉ ra với mức thuế/trợ cấp 100USD/mẫu/năm, mức lưu trữ các bon là 7 triệu tấn các bon hàng năm, chi phí biên là 66USD/tấn; chi phí biên có xu hướng tăng nhanh hơn mức tăng của thuế/trợ cấp trong khi chi phí trung bình có mức tăng chậm hơn Kết quả tính toán được mở rộng cho phạm vi toàn nước Mỹ với diện tích đất là 551 triệu mẫu

Về phạm vi vùng, thành phố, mô hình được xây dựng để chọn thời điểm khai thác tối ưu để cực đại hóa lợi ích của người sở hữu rừng có tính đến giá các bon và ảnh hưởng của nguy cơ cháy rừng (áp dụng tính toán cho khu vực Tây bắc nước Pháp[79] Trong mô hình, giá trị của các bon được đưa vào dưới dạng giá các bon khi tăng lưu trữ hoặc khi phát thải các bon Cháy rừng làm tăng lượng phát thải các bon níc, do vậy làm giảm lợi ích của người sở hữu Vì vậy, tác giải đã đưa yếu tố cháy rừng trong mô hình trên phương diện làm tăng rủi ro về tài chính cho chủ sở hữu rừng Kết quả chỉ ra rằng khi đưa vào giá trị của các bon, tuổi khai thác gỗ kéo dài hơn so với khi không đưa vào mô hình giá trị của các bon Trong trường hợp giá các bon bằng 10 Euro/tấn, tuổi khai thác tối ưu là 42 năm, trong khi con số này là

38 năm với trường hợp không xem xét đến giá các bon Lượng các bon lưu trữ tăng cùng chiều với giá các bon Lượng lưu trữ là 29 tấn/hecta trong trường hợp giá các bon 100 Euro/tấn so với 12 tấn/hecta trong trường hợp giá các bon là 10 Euro/tấn

giảm tuổi khai thác gỗ Với khả năng cháy rừng tăng từ 0.17% lên 1.7%, tuổi khai thác gỗ tối ưu giảm từ 42 năm xuống 38 năm Đánh giá ảnh hưởng tổng hợp của giá các bon và nguy cơ cháy rừng, kết quả chỉ ra giá các bon tăng sẽ có tác động ngược chiều với ảnh hưởng của việc tăng nguy cơ cháy rừng Với một mức tối ưu của tuổi khai thác sẽ có các cách kết hợp khác nhau của giá các bon và nguy cơ cháy rừng

Mô hình ước tính chi phí biên của lưu trữ các bon trong rừng vùng Tây Nam nước Pháp dựa trên các giả định (i) chỉ khai thác gỗ trong rừng (ii) nếu người sở hữu rừng kéo dài độ tuổi khai thác sẽ hưởng các ưu đãi từ chính sách thuế và trợ cấp (iii) người sở hữu rừng tối đa hóa lợi ích quy về hiện tại, từ đó xác định tính hiệu quả về mặt chi phí của hệ thống thuế các bon và trợ cấp [69] Trong nghiên cứu này,

mô hình được xây dựng nhằm xác định chi phí biên của lưu trữ các bon bằng cách kéo dài độ tuổi khai thác (vòng đời) của cây gỗ Hai dòng kịch bản được xây dựng nhằm so sánh trường hợp quản lý rừng theo hướng sản xuất gỗ (kịch bản tham chiếu) và quản lý rừng theo hướng lưu trữ các bon Kịch bản tham chiếu được xây dựng dựa trên cơ sở xác định tuổi khai thác gỗ tối ưu để tối đa hóa lợi ích quy về hiện tại của người sở hữu rừng Kịch bản lưu trữ các bon được xây dựng trên giả thiết người sở hữu rừng được hưởng các lợi ích khi tăng lưu trữ các bon trong rừng

và chịu chi phí khi giảm lưu trữ các bon (khi khai thác gỗ) Lợi ích này được tính toán dựa trên sự thay đổi lượng các bon lưu trữ trong rừng và tính cho từng năm Chi phí giảm lưu trữ các bon trong rừng khi chủ rừng quyết định khai thác gỗ được thể hiện dưới dạng thuế Điểm tối ưu đạt được khi chi phí biên của việc tăng tuổi khai thác gỗ bằng với lợi ích biên của việc kéo dài tuổi khai thác gỗ Nghiên cứu đã chỉ ra khi giá các bon tăng thì độ tuổi khai thác gỗ tăng, chi phí biên lưu trữ các bon

tỉ lệ thuận với giá bán gỗ Chi phí biên của lưu trữ các bon nằm trong khoảng từ 170 Euro/tấn các bon đến 719 Euro/tấn các bon khi tuổi khai thác năm trong khoảng từ

50 năm đến 75 năm

Ngoài ra còn các mô hình đánh giá lợi ích của việc phát triển cây/rừng trong thành phố (đánh giá trên số liệu của 5 thành phố thuộc Mỹ) [62]; mô hình để xác định tuổi khai thác tối ưu nhằm tối đa hóa giá trị hiện tại thuần của gỗ và lưu trữ các bon của rừng có xem xét đến giá các bon [42], mô hình xác định mức lưu trữ các bon trong bể chứa và mức khai thác rừng trên cơ sở tối đa hóa lợi ích tài chính của chủ sở hữu rừng với giả thiết các chủ sở hữu rừng tham gia vào thị trường các bon;

họ sẽ được trả cho lượng các bon lưu trữ và phải chi trả cho lượng các bon phát thải

ra môi trường[70]

Các mô hình về phát thải và hấp thụ khí nhà kính được xây dựng độc lập cho các ngành phát thải và hấp thụ KNK chủ yếu Các mô hình về phát thải KNK cho ngành năng lượng được xây dựng và áp dụng trong nhiều quốc gia từ các quốc gia phát triển đến các quốc gia đang phát triển Cốt lõi của các mô hình năng lượng chính là xác định cấu trúc ngành tối ưu trên phương diện cực tiểu hóa chi phí Phát thải KNK là một đầu ra của mô hình Các yếu tố môi trường (trong đó có phát thải KNK) được lượng hóa dưới dạng các ràng buộc về môi trường (ngưỡng phát thải, mục tiêu phát thải) Các mô hình về lưu trữ các bon trong rừng được phát triển từ

mô hình giản đơn là tính toán chi phí và mức lưu trữ trong các kịch bản khác nhau của lưu trữ các bon đến phức tạp hơn là cực đại hóa lợi ích của bên sở hữu rừng có tính đến giá trị của các bon Các yếu tố được quan tâm bao gồm việc lựa chọn cách thức quản lý rừng đến việc xác định tuổi khai thác tối ưu, lựa chọn phát triển rừng hay phát triển cây nông nghiệp, đến xem xét các yếu tố bất định rủi ro như cháy rừng Mô hình cũng được xây dựng cho từng khu vực đến xây dựng cho phạm vi quốc gia hay rộng hơn là phạm vi toàn cầu

1.2.2 Các nghiên cứu về xã hội các bon thấp

Nghiên cứu về xã hội các bon thấp được khởi đầu từ Nhật Bản với các tính toán cho quốc gia, vùng, thành phố Các nghiên cứu này đã chỉ ra lộ trình để đạt được mục tiêu xã hội các bon thấp Với các kịch bản khác nhau tương ứng với các mức giảm phát thải KNK khác nhau Các chính sách cũng được đề nghị thực hiện đối với từng ngành, lĩnh vực Ngoài ra, còn có các nghiên cứu đề cập đến thực hiện

xã hội các bon thấp ở phạm vi vùng/thành phố Như trong nghiên cứu của Kei Gomi [58] đã phát triển 3 kịch bản phát thải cho vùng Shiga của Nhật Bản với mục tiêu giảm từ 30-50% lượng phát thải CO2 vào năm 2030 so với mức phát thải vào năm

1990 và đảm bảo tăng trưởng kinh tế hàng năm ở mức 1 – 2% Các giải pháp được

đề cập đến trong nghiên cứu này là thay đổi lối sống để giảm nhu cầu năng lượng hữu ích, quy hoạch sử dụng đất để giảm khoảng cách di chuyển và giảm nhiên liệu tiêu thụ, khuyến khích sử dụng năng lượng tái tạo Nhật Bản có các nghiên cứu dài hạn hơn với mục tiêu xã hội các bon thấp với mức cắt giảm lượng KNK vào 2050 là

cho các ngành năng lượng và tiêu thụ năng lượng để đảm bảo các ràng buộc về môi trường được đề cập trong nghiên cứu của Bộ môi trường Nhật Bản [65] Trong nghiên cứu này cũng đưa ra các giải pháp để xây dựng xã hội các bon thấp, áp dụng cho thành phố cỡ lớn và nhỏ và vùng nông thôn Trong các biện pháp được đề nghị bao hàm cả các biện pháp về công nghệ và thay đổi cách sống Nghiên cứu này cũng đưa ra các chiến lược để thực hiện xã hội các bon thấp cũng như các rào cản trong quá trình thực hiện Trong nghiên cứu về Thái Lan [80], tác giả đưa ra kịch bản Xã hội các bon thấp vào năm 2030 với các giải pháp để đạt được mức phát thải thấp hơn 42% so với phương án cơ sở bao gồm sử dụng thiết bị hiệu suất cao trong gia đình, tòa nhà, công nghiệp, giao thông vận tải; các chuẩn và quy định trong xây dựng tòa nhà; chuyển đổi nhiên liệu trong công nghiệp, giao thông vận tải, sản xuất điện; chuyển đổi loại hình vận tải từ đường bộ sang đường sắt, đường thủy Một số nghiên cứu tương tự cũng đã được thực hiện cho các quốc gia Ấn độ [41][75], Indonesia [72] và Malaysia[81]

Đối với Việt Nam, nghiên cứu về xây dựng kịch bản xã hội các bon thấp được thực hiện bởi trường đại học Kyoto Nhật Bản [10] Trong nghiên cứu này, kịch bản được xây dựng cho năm 2030 và đánh giá sự tác động của các hành động/biện pháp giảm phát thải tới tổng phát thải vào năm 2030 Mức phát thải cơ sở vào 2030 là

601 triệu tấn CO2 Trong lĩnh vực năng lượng, việc thực hiện các biện pháp giảm phát thải trong lĩnh vực năng lượng (chuyển đổi nhiên liệu, tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, tiết kiệm năng lượng, tòa nhà xanh ) đóng góp lượng giảm phát thải là

180 triệu tấn CO2 Trong lĩnh vực nông nghiệp và sử dụng đất, có thể giảm phát thải 42 triệu tấn CO2 vào năm 2030 nhờ các biện pháp quản lý trong lĩnh vực đất đai, đất rừng và trồng lúa, quản lý chất thải từ gia súc

Trong các nghiên cứu về xã hội các bon thấp, phương pháp được sử dụng là xây dựng kịch bản cho năm đích, các năm được lựa chọn thường là 2030, 2050,

2100 Các số liệu đầu vào bao gồm dân số, GDP, công nghệ được dự báo cho năm đích, từ đó có thể đưa ra các kịch bản ứng với các bộ số liệu khác nhau của năm đích Các giải pháp giảm phát thải được đưa vào các kịch bản và từ đó lượng hóa lượng KNK giảm được khi áp dụng các giải pháp này

Bên cạnh nghiên cứu về xã hội các bon thấp, ở Việt Nam có một số các nghiên cứu về phát triển các bon thấp, tăng trưởng xanh Một nghiên cứu về phát

triển các bon thấp để thấy được khả năng thực hiện mục tiêu tăng trưởng xanh của Việt Nam được tiến hành bởi Ngân hàng thế giới [71] Nghiên cứu đã xây dựng kịch bản BAU (Bussiness as Usual) và nhóm kịch bản phát triển các bon thấp (LCD) cho giai đoạn 2010 – 2030 để phân tích các khía cạnh cơ cấu ngành năng lượng, phát thải KNK và chi phí Bằng phương pháp tính toán kiểm kê, từ thông tin

về dự báo nhu cầu điện năng và các nhà máy điện sẽ được xây dựng theo Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia [28], nghiên cứu đã xây dựng kịch bản BAU và tính toán lượng phát thải KNK từ ngành năng lượng (ngành điện và các ngành sử dụng năng lượng như giao thông vận tải, dân dụng, công nghiệp) Các kịch bản LCD xem xét việc áp dụng các hành động giảm phát thải để Việt Nam có thể đạt được mục tiêu của tăng trưởng xanh Các hành động này bao gồm: sử dụng hiệu quả năng lượng trong công nghiệp và dân dụng, chuyển dịch sang dạng năng lượng hoặc công nghệ phát thải ít các bon trong sản xuất điện (nhiệt điện than siêu tới hạn, tua bin khí sử dụng khí tự nhiên, điện gió, điện mặt trời, điện nguyên tử….), giao thông vận tải và quy hoạch đô thị, chính sách giá năng lượng Các hành động ở phía nhu cầu về giảm nhu cầu năng lượng, tiết kiệm điện hoặc sử dụng thiết bị hiệu suất cao này sẽ làm giảm tiêu hao năng lượng từ đó giảm phát thải KNK Các biện pháp phía cung cấp điện năng như thay đổi công nghệ cũng làm giảm tiêu thụ năng lượng hoặc giảm tiêu thụ loại năng lượng có lượng phát thải lớn và từ đó làm giảm phát thải KNK Với các giả thiết như vậy, kịch bản LCD sẽ được xây dựng và việc tính toán sẽ cho thấy lượng KNK có thể giảm thải và chi phí thay đổi do áp dụng các biện pháp này Nghiên cứu sử dụng phương pháp tính toán chi phí giảm phát thải biên (MACC), so sánh giữa kịch bản LCD và BAU để xếp các biện pháp theo tiêu chí chi phí cho một đơn vị giảm phát thải theo thứ tự ưu tiên từ thấp đến cao và từ

đó xác định được lộ trình áp dụng các biện pháp để đạt tới mục tiêu phát triển các bon thấp Kết quả của nghiên cứu cho thấy với việc áp dụng tổng hợp các biện pháp

có thể giảm được 845 triệu tấn CO2 trong giai đoạn 2010 – 2030, đạt được mục tiêu giảm phát thải 7.5% vào năm 2020 và 27.7% vào năm 2030 khi so sánh với kịch bản BAU

1.3 Các chính sách của Việt Nam về giảm phát thải khí nhà kính và xã hội các bon thấp

trình hành động, các luật và quy định liên quan đến vấn đề môi trường nói chung,

và giảm phát thải khí nhà kính nói riêng Trong phần tiếp theo, các luật, quy định và các chương trình hành động sẽ được mô tả một cách vắn tắt để thấy được toàn cảnh khung pháp lý, chính sách của Việt Nam từ vấn đề môi trường nói chung đến vấn đề

cụ thể là phát thải khí nhà kính

Từ những năm đầu của thế kỉ 21, Việt Nam đã thông qua các luật và chính sách hướng tới bảo vệ môi trường Trong thời gian đầu, luật đưa ra các quy định mang tính định hướng như trong Luật bảo vệ môi trường năm 2005 [13] được Quốc hội thông qua 29 tháng 11 năm 2005 có phạm vi điều chỉnh là “hoạt động bảo vệ môi trường; chính sách, biện pháp và nguồn lực để bảo vệ môi trường; quyền và nghĩa vụ của tổ chức, hộ gia đình, cá nhân trong bảo vệ môi trường” với mục đích gắn liền bảo vệ môi trường với phát triển kinh tế Với những quy định bao phủ các mảng tiêu chuẩn môi trường, đánh giá tác động môi trường, bảo tồn và sử dụng hợp

lý tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường trong sản xuất, sinh hoạt, bảo vệ môi trường nước, môi trường đất, quản lý chất thải bao gồm chất thải rắn, lỏng, khí Trong luật môi trường cũng quy định rõ việc phải bảo vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên, phát triển năng lượng tái tạo, năng lượng sạch và các sản phẩm thân thiện với môi trường

Các văn bản luật liên quan đến bảo vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên cũng được thông qua như Luật tài nguyên nước, Luật dầu khí, Luật bảo vệ và phát triển rừng trong đó đều đề cập đến việc bảo vệ môi trường Luật tài nguyên nước [19] được quốc hội thông qua ngày 21 tháng 6 năm 2012 với các điều khoản liên quan đến khai thác và bảo tồn nguồn tài nguyên nước Trong đó có điều 47 và điều 53 quy định về khai thác nguồn nước cho mục đích thủy điện phải đảm bảo “sử dụng tổng hợp, đa mục tiêu” nhằm hài hòa giữa việc khai thác và bảo vệ tài nguyên cũng như đảm bảo an toàn cho dân cư vùng xây dựng thủy điện Luật dầu khí [16] được Quốc hội thông qua vào ngày 6 tháng 7 năm 1993 và sửa đổi hai lần vào năm 2000

và 2008 Luật điều chỉnh các hành vi liên quan đến hoạt động dầu khí như thăm dò

và khai thác dầu khí Trong luật có quy định việc “thu dọn các công trình cố định, thiết bị và phương tiện phục vụ hoạt động dầu khí không còn sử dụng và phục hồi môi trường” Luật bảo vệ và phát triển rừng [15] được Quốc hội thông qua ngày 3 tháng 12 năm 2004 với nội dung quy định về “quản lý, bảo vệ, phát triển, sử dụng

rừng”, đảm bảo sự phát triển bền vững tài nguyên rừng Các nguồn tài chính để phục vụ công tác bảo vệ và phát triển rừng bao gồm ngân sách nhà nước, quỹ bảo

vệ và phát triển rừng, các cá nhân tổ chức có liên quan đến hoạt động bảo vệ và phát triển rừng Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả [18] được Quốc hội thông qua ngày 28 tháng 6 năm 2010 đề cập đến bảo vệ môi trường trên phương diện sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên năng lượng hiệu quả Luật đã nhấn mạnh

“Áp dụng thực hiện biện pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả phục vụ phát triển kinh tế - xã hội là một trong những ưu tiên hàng đầu” Bên cạnh các chính sách hỗ trợ tài chính và công cụ giá, “phát triển và ứng dụng công nghệ tiên tiến sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; phát triển năng lượng tái tạo phù hợp với tiềm năng, điều kiện của Việt Nam góp phần bảo đảm an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường” cũng được coi là chính sách quan trọng trong việc đảm bảo sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Bên cạnh đó, một ngành đặc thù liên quan hầu hết đến các ngành khác trong nền kinh tế là ngành Điện lực cũng đã có sự quan tâm đến môi trường được thể hiện trong việc khuyến khích tiết kiệm trong phát điện, truyền tải và sử dụng điện năng, đặc biệt nhấn mạnh các chính sách và biện pháp nhằm thúc đẩy việc tiết kiệm điện Thông điệp đó được thể hiện trong một chương của Luật điện lực [17] được Quốc hội thông qua ngày 03 tháng 12 năm 2004

Cho đến gần đây, trong lần sửa đổi Luật bảo vệ môi trường và được Quốc hội thông qua ngày 23 tháng 06 năm 2014 [14], vấn đề bảo vệ môi trường cụ thể là biến đổi khí hậu đã được đề cập đến trong một chương riêng biệt (chương 4) đã cho thấy sự quan tâm của Việt Nam đối với vấn đề toàn cầu này Trong đó quy định rõ những việc cần làm để quản lý phát thải KNK như xây dựng hệ thống quốc gia về kiểm kê KNK, quản lý tài nguyên rừng, tăng lưu trữ các bon trong rừng

Dựa trên các văn bản luật đã ban hành, các bộ ngành liên quan cũng đã xây dựng các chiến lược, các quy định liên quan đến bảo vệ môi trường nói chung và giảm phát thải khí nhà kính ứng phó với biến đổi khí hậu nói riêng Năm 2006, Chính phủ ban hành Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả [23] (Số 79/2006/QĐ-TTg, phê duyệt ngày 14/4/2006) nhằm tăng cường nhận thức của cộng đồng, khuyến khích các nghiên cứu và phát triển khoa học công nghệ trong tiết kiệm năng lượng Chương trình đã đặt ra mục tiêu tiết

2006 - 2010 và từ 5% đến 8% tổng mức tiêu thụ năng lượng trong giai đoạn

2011 - 2015 so với dự báo hiện nay về phát triển năng lượng và phát triển kinh tế

- xã hội theo phương án phát triển bình thường Ngay sau đó, năm 2008 Chính phủ đưa ra Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu [24] Mục tiêu chính của chương trình là “đánh giá được mức độ tác động của biến đổi khí hậu đối với các lĩnh vực, ngành và địa phương trong từng giai đoạn và xây dựng được kế hoạnh hành động có tính khả thi để ứng phó hiệu quả với biến đổi khí hậu cho từng giai đoạn ngắn hạn và dài hạn nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững của đất nước, tận dụng các cơ hội phát triển theo hướng các bon thấp và tham gia cùng cộng đồng quốc tế trong nỗ lực giảm nhẹ biến đổi khí hậu, bảo vệ hệ thống khí hậu trái đất” Cùng vào năm 2012, Chiến lược bảo vệ môi trường quốc gia đến 2020 tầm nhìn đến

2030 [22] và Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh [25] được thông qua đã thể hiện quyết tâm của Việt Nam trong việc bảo vệ môi trường Các chiến lược này đã đưa ra các mục tiêu cụ thể như khuyến khích sử dụng công nghệ sạch, quá trình sản xuất sạch hợn và sử dụng nhiên liệu và nguyên liệu thân thiện với môi trường, ít gây

ô nhiễm [22] hay giảm cường độ phát thải khí nhà kính 8 – 10% so với mức năm

2010 vào giai đoạn 2011 – 2020

Gần đây nhất, vấn đề bảo vệ môi trường đã được Chính phủ Việt Nam cụ thể hóa bằng con số trong cam kết giảm phát thải KNK trong Hội nghị thượng đỉnh khí hậu thế giới COP21 Việt Nam đã cam kết giảm 8% lượng phát thải khí nhà kính vào năm 2030 và có thể tới 25% nếu có sự hỗ trợ về tài chính từ quốc tế[8] Để triển khai thực hiện cam kết này, Thủ tướng chính phủ cũng đã phê duyệt Kế hoạch thực hiện thỏa thuận Paris trong đó đề rõ các nhiệm vụ cần thực hiện trong giai đoạn

2016 – 2030 cũng như phân công cơ quan phụ trách các nhiệm vụ [26]

Ngoài việc đưa ra các mục tiêu về giảm phát thải, Việt Nam cũng đã lên kế hoạch về ngân sách dành cho thực hiện các chiến lược này Nguồn vốn được dự kiến phân bổ cho các hoạt động liên quan đến biến đổi khí hậu và tăng trưởng xanh giai đoạn 2016 – 2020 là 24 tỷ USD [11]

Như vậy, các văn bản luật, quy định của Việt Nam đã thể hiện rõ mối quan tâm đến vấn đề bảo vệ môi trường, đặc biệt về giảm phát thải KNK, giảm nhẹ và thích ứng với biến đổi khí hậu Các chiến lược đề ra hướng tới việc tiết kiệm năng lượng,

sử dụng công nghệ xanh sạch, thân thiện với môi trường, giảm phát thải KNK Việt

Nam đã có nền tảng pháp lý cần thiết để đưa các chiến lược, chính sách vào thực thi

để đạt được các mục tiêu về môi trường nói chung và giảm phát thải KNK nói riêng Tuy nhiên cũng phải nói rằng Việt Nam chưa xem xét và đánh giá trước được các tác động của biến đổi khí hậu để có cách thức ứng phó phù hợp Giải pháp phòng chống hạn hán, xâm mặn được đưa ra sau khi có hiện tượng xâm mặn nghiêm trọng ảnh hưởng đến nông nghiệp trong năm 2015 – 2016 [9] Các nguồn tài chính dành cho công tác giảm phát thải KNK, giảm nhẹ và thích ứng với biến đổi khí hậu còn hạn chế phần ngân sách dành cho công tác này thấp, do vậy làm giảm khả năng nhân rộng các mô hình thành công trong ứng phó với biến đổi khí hậu [2]

1.4 Các công cụ, mô hình lý thuyết sử dụng trong đánh giá phát thải Khí nhà kính

Các mô hình sử dụng trong phân tích, tính toán phát thải KNK có thể chia theo các cách tiếp cận, từ trên xuống (top-down) hoặc từ dưới lên (bottom-up); cách tiếp cận tối ưu hoặc kiểm kê Các mô hình bottom-up thường xem xét từ khía cạnh công nghệ một cách chi tiết để thấy được cơ cấu công nghệ, nhiên liệu và phát thải cho vùng, miền hoặc quốc gia; trong khi các mô hình top-down thường xem xét lao động, vốn, năng lượng trên phương diện vĩ mô thông qua chỉ số về giá, thuế Với cách tiếp cận tối ưu, việc lựa chọn giải pháp tối ưu trong điều kiện hạn chế của các nguồn lực sẽ được giải quyết bằng một mô hình tối ưu hóa Trong mô hình này, hàm mục tiêu sẽ phản ánh mục đích muốn hướng tới như mục tiêu về môi trường, kinh tế xã hội Các hạn chế về nguồn lực sẽ được thể hiện bằng tập hợp các điều kiện ràng buộc Kết quả của mô hình sẽ cho phép xác định cách thức tối ưu huy động nguồn lực để đạt được mục tiêu đề ra Với cách tiếp cận kiểm kê, dự đoán cách thức huy động nguồn lực được tiến hành với sự tư vấn của các chuyên gia Mô hình sẽ tính toán các chỉ tiêu về kinh tế (như chi phí), môi trường (như phát thải KNK) trên cách thức huy động nguồn lực được lựa chọn Một số mô hình thường được sử dụng như MARKAL, LEAP, AIM cho lĩnh vực năng lượng; COMAP, FASOMGHG cho lĩnh vực sử dụng đất và rừng

1.4.1 Mô hình MARKAL

MARKAL (MARKet ALlocation) là một phần mềm mô phỏng hệ thống năng lượng dưới dạng các biểu thức toán học cho phép xác định phương án tối ưu trong

phương án thỏa mãn nhu cầu năng lượng hữu ích với chi phí nhỏ nhất Nhu cầu năng lượng hữu ích được coi là biến ngoài mô hình và giá trị của nó được dự báo bằng các

mô hình khác, hay nói cách khác, nhu cầu năng lượng hữu ích là đầu vào của mô hình MARKAL Phát thải KNK được xác định cho phương án tối ưu bao gồm tổng phát thải cho cả thời kỳ quy hoạch và phát thải cho từng giai đoạn quy hoạch Ngoài ra, phát thải KNK cũng được đưa vào mô hình như là một điều kiện ràng buộc Markal được sử dụng bởi 77 viện nghiên cứu và đào tạo ở 37 quốc gia [51]

Mô hình MARKAL được áp dụng cho Việt Nam trong các nghiên cứu của tác giả Phan Diệu Hương [12] và Phan Quang Vinh [82]

1.4.2 Mô hình LEAP

LEAP (Long range Energy Alternatives Planning System) là mô hình kết hợp năng lượng và môi trường LEAP thiên về kiểm kê dựa trên các kịch bản thiết lập bởi người sử dụng hơn là một mô hình tối ưu Các phiên bản gần đây có thêm phần tối ưu hóa, nhưng đó không phải là điểm mạnh của LEAP Mô hình LEAP tập trung vào các vấn đề cung cấp và nhu cầu năng lượng, nguồn năng lượng và môi trường, chi phí và lợi ích; phát thải từ ngành năng lượng và phi năng lượng Điểm mạnh của LEAP chính là mô hình khá linh hoạt, thân thiện, yêu cầu về số liệu không quá phức tạp Phát thải KNK tính toán cho mỗi kịch bản, việc so sánh các kịch bản được thực hiện ngoài mô hình dựa trên các kết quả đầu ra của mô hình

LEAP được áp dụng cho cả phạm vi vùng, lãnh thổ, quốc gia LEAP được sử dụng ở trên 190 quốc gia trên thế giới [45]

1.4.3 Mô hình AIM

Asian-Pacific Integrated Model (AIM) là mô hình phát triển cho vùng Châu Á AIM là một công cụ hỗ trợ các quốc gia đang phát triển trong quá trình ra quyết định AIM có nhiều mô đun được liên kết với nhau Việc sử dụng các mô đun như thế nào phụ thuộc vào việc lựa chọn cách tiếp cận bottom-up hay top-down [63] Ba

mô đun chính của AIM là Mô hình phát thải KNK (AIM/Emission), Mô hình biến đổi khí hậu toàn cầu (AIM/Climate) và Mô hình ảnh hưởng của biến đổi khí hậu (AIM/Impact) Trong AIM/Emission có AIM/end-use sử dụng cho ngành năng lượng, cho phép xác định phương án tối ưu để thỏa mãn nhu cầu năng lượng cuối cùng với mức chi phí tối thiểu Phát thải khí nhà kính là kết quả đầu ra của mô hình AIM/end-use

Phạm vi ứng dụng của AIM là vùng, quốc gia, liên quốc gia Ưu điểm của AIM chính là sự linh hoạt khi thiết lập mô hình, người sử dụng có thể lựa chọn khung thời gian nghiên cứu, bước thời gian Tùy thuộc vào mức độ sẵn có của số liệu, người sử dụng có thể xây dựng mô hình sơ lược hoặc chi tiết để mô phỏng hệ thống năng lượng [64]

Trong nghiên cứu về chính sách năng lượng dài hạn có xét đến yếu tố giảm phát thải KNK cho Việt Nam tác giả Bình đã sử dụng mô hình AIM cho công trình của mình [43]

1.4.4 Mô hình COMAP

COMAP (COmprehensive Mitigation Assessment Process) được sử dụng để phân tích tác động của các dự án, chương trình riêng lẻ trong lĩnh vực sử dụng đất đến giảm phát thải KNK Mục tiêu của COMAP là tìm phương án cung cấp các dịch vụ và sản phẩm từ rừng song song với việc giảm thiểu lượng các bon phát thải

từ sử dụng đất Cách tiếp cận trong COMAP là cách tiếp cận từ dưới lên up) với việc xác định cơ cấu sử dụng đất hiện tại (trong phương án cơ sở) và cơ cấu

(bottom-sử dụng đất trong trường hợp giảm phát thải KNK (trong các phương án thay thế)

Từ đó, mô hình sẽ tính toán được lượng phát thải trên một đơn vị sử dụng đất trong phương án cơ sở và các phương án thay thế, cùng với đó là tính hiệu quả chi phí-lợi ích của từng phương án thay thế COMAP không phải là mô hình tối ưu [48]

Việt Nam hiện đã sử dụng COMAP cho nghiên cứu kiểm kê KNK trong lĩnh vực sử dụng đất [6]

1.4.5 Mô hình FASOMGHG

FASOMGHG (The Forest and Agricultural Sector Optimization Model with Greenhouse Gases) [73] là mô hình quy hoạch động phi tuyến được phát triển cho ngành nông nghiệp và lâm nghiệp Mỹ Đây là mô hình tối ưu với hàm mục tiêu là tối đa hóa giá trị hiện tại thuần của thặng dư người tiêu dùng và nhà sản xuất của hai ngành nông nghiệp và lâm nghiệp trong thời gian quy hoạch Các ràng buộc trong

mô hình bao gồm cân bằng tiêu thụ và sản xuất, tổng quỹ đất là không đổi, cân bằng đầu ra đầu vào FASOMGHG mô phỏng việc phân bổ đất đai trong thời kì quy hoạch cho các hoạt động có tính cạnh tranh nhau trong lĩnh vực nông nghiệp và lâm nghiệp có tính đến yếu tố thị trường hàng hóa nông sản và lâm sản Thêm vào đó,

sử dụng đất, các tác động này được biểu thị thông qua lượng phát thải khí nhà kính (KNK) Mô hình được xây dựng để đánh giá ảnh hưởng của các chính sách về phân

bổ đất và các hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp đến thị trường cũng như các phúc lợi Mô hình này cũng được sử dụng trong một số nghiên cứu để đánh giá các tác động của các chính sách giảm thải KNK, biến đổi khí hậu, chính sách khai thác gỗ trên đất công, sản xuất năng lượng sinh học và các chính sách khác có ảnh hưởng đến ngành nông lâm nghiệp Các KNK được đề cập trong mô hình bao gồm khí các bon níc (CO2), mêtan (CH4) và nitơ oxit (N2O)

1.4.6 Mô hình CO2FIX

CO2FIX là mô hình mô phỏng hệ thống sinh thái để xác định mức độ lưu trữ các bon trong các khu rừng Đây là một dạng mô hình kiểm kê các bon Phiên bản đầu tiên được phát triển trong khuôn khổ dự án CASFOR và sử dụng từ năm 1999 [74] Vào năm 2001, phiên bản thứ 2 của mô hình được hoàn thiện và đưa vào sử dụng Phiên bản thứ 3 CO2FIX V 3.1 được sử dụng từ 2004, trong phiên bản này (còn gọi là CO2Land) không chỉ kiểm kê lượng các bon lưu trữ trong cây rừng mà còn xác định lượng các bon lưu trữ trong các thành phần khác của rừng như đất rừng, thảm mục Tính đến tháng 11 năm 2004, đã có gần 2000 người sử dụng từ

75 quốc gia khác nhau cài đặt phần mềm này và sử dụng cho các nghiên cứu của họ

Mô hình bao gồm sáu mô đun: mô đun sinh khối, mô đun đất, mô đun sản phẩm gỗ, mô đun năng lượng sinh học, mô đun tài chính và mô đun các bon

1.4.7 Mô hình EFI- GTM

EFI-GTM là một mô hình ngành lâm nghiệp bao gồm cả các ngành công nghiệp liên quan đến rừng [49] Trong số các mô hình thương mại toàn cầu cho ngành lâm nghiệp, mô hình EFI-GTM là một trong những mô hình có sự liên quan cao nhất đến lưu trữ các bon và phân tích ngành lâm nghiệp EU Mô hình xem xét mỗi quốc gia ở châu Âu như là một khu vực, các quốc gia khác trên thế giới được nhóm theo từng nhóm quốc gia, mỗi nhóm quốc gia này được coi là một khu vực Một yếu tố quan trọng của mô hình này là chi phí vận chuyển được xem xét giữa các khu vực và cho tất cả các sản phẩm gỗ

EFI-GTM là một mô hình cân bằng từng phần khu vực theo các thời đoạn khác nhau của ngành lâm nghiệp toàn cầu Hiện tại mô hình được cập nhật và điều hành bởi Viện rừng Châu Âu (European Forest Institute) Joensuu, Phần Lan

Mô hình này bắt nguồn từ mô hình thương mại toàn cầu (GTM-Global Trade Model) của các sản phẩm ngành lâm nghiệp phát triển và mô tả bởi Kallio, Dykstra

và Binkley (1987) Mô hình này là mô hình tĩnh liên thời gian, nó đưa ra một giải pháp cân bằng cho một giai đoạn thời gian, và sau đó cập nhật các dữ liệu đầu vào cho các giai đoạn tiếp theo Một yếu tố quan trọng liên kết các giai đoạn là những khoản đầu tư mới thực hiện nếu giá cả và chi phí cho lợi nhuận đủ cao

Các vùng trong mô hình được cho là trao đổi hàng hoá bất cứ khi nào việc trao đổi làm tăng phúc lợi kinh tế trong vùng Trong mô hình giả thiết rằng người tiêu dùng tối đa hóa lợi ích của họ và tối đa hóa lợi nhuận của họ (Samuelson 1954) Đối với mỗi khu vực, hàm cung theo các yếu tố sản xuất được xác định, cũng như một tập hợp các công nghệ đầu vào cố định ứng với năng lực cụ thể để sản xuất sản phẩm trung gian và cuối cùng Giả thiết tất cả bên trong mô hình cạnh tranh hoàn hảo và các giải pháp cân bằng trong mô hình mô phỏng hành vi cạnh tranh đó Mỗi quốc gia ở châu Âu là một khu vực trong mô hình Ngoài ra 10 nhóm các nước châu Á, 5 nhóm các nước Bắc Mỹ, nước Nga chia làm 3 khu vực, 6 nhóm các nước Mỹ Latin, 2 nhóm các nước Châu Đại Dương, và 4 nhóm các nước khu vực châu Phi Trong phiên bản mới nhất của mô hình, dữ liệu cho năm 1999 được sử dụng; bao gồm các dữ liệu cho các 61 khu vực trên thế giới, 36 loại sản phẩm rừng (25 sản phẩm công nghiệp rừng, 5 loại gỗ tròn cộng và 5 loại giấy phế liệu) và 3 loại công nghệ cho mỗi quốc gia châu Âu - tương ứng với chi phí sản xuất thấp, cao

và trung bình (ở đây "Công nghệ" có nghĩa là một đặc điểm kỹ thuật - cho mỗi sản phẩm, là sự kết hợp của lao động, năng lượng, gỗ (hoặc bột), hóa chất và các thành phần "khác" cho mỗi tấn sản phẩm sản xuất)

Trong mô hình, phần mềm tối ưu hóa phi tuyến tính MINOS được sử dụng kết hợp với phần mềm tối ưu hóa GAMS

Những điểm mạnh của mô hình EFI-GTM là mô hình dựa trên lý thuyết kinh

tế, đề cập đến khía cạnh thương mại quốc tế và các sản phẩm lâm nghiệp, và có thể được chia thành các khu vực của một quốc gia, nếu dữ liệu cho phép

Những điểm yếu của mô hình liên quan đến các vấn đề bể chứa các bon bao gồm mô hình con – mô hình lâm nghiệp chưa hoàn thiện, và các khía cạnh môi trường liên quan đến lâm nghiệp khác (ngoài hiệu ứng nhà kính) phải được xem xét

quốc gia

1.4.8 Mô hình GAYA-JLP

Các phân tích lưu trữ các bon thực hiện với mô hình này bao gồm hai phần: phần tính toán phát thải CO2, và thứ phần liên kết với một mô hình lập kế hoạch quản lý rừng dài hạn[49]

Phần mô hình con tính toán phát thải CO2 Dòng các bon liên quan chu trình tái tạo rừng chịu tác động của quá trình: (1) quá trình cố định các bon trong cây sống, và (2) quá trình phát thải các bon Để mô hình hóa chu trình này cần phải theo dõi sự thay đổi sinh khối trong cuộc sống và cây chết Sinh khối, được đo bằng tấn / ha, được tính toán cho từng thời kỳ cho cả cây sống và cây đã được chặt bỏ Sinh khối được định nghĩa là tổng số sinh khối của cây, bao gồm thân, cành, lá, gốc

và rễ Cây chặt bỏ có thể do cây chết hoặc được thu hoạch Các vụ thu hoạch có thể làm theo một trong hai chế độ: tỉa thưa hoặc thu hoạch toàn bộ Tăng trưởng sinh khối trong một khoảng thời gian được định nghĩa là sự khác biệt giữa sinh khối sống cộng với sinh khối đã chặt bỏ vào cuối thời kỳ t (tức là lúc bắt đầu giai đoạn t + 1) trừ đi sinh khối của cây còn lại vào đầu thời kỳ t Tổng lượng CO2 (tấn / ha) hấp thụ trong một khoảng thời gian bằng sự tăng trưởng sinh khối nhân với một hệ

số F, trong đó F = 0,5 x 44/12, khi hàm lượng các bon trong sinh khối được giả định

là 50 phần trăm (tất cả các cây trong thế giới có hàm lượng các bon rất gần với 50 phần trăm trọng lượng khô), trong khi 44/12 là khối lượng tương đối của một phân

tử CO2 so với một nguyên tử các bon Lượng CO2 (tấn / ha) phát thải trong một khoảng thời gian được tính bằng lượng sinh khối chặt bỏ nhân với hệ số F

Mô hình con liên kết phát thải CO2 ròng và lập kế hoạch quản lý rừng dài hạn

Mô hình phát thải CO2 có liên quan đến một mô hình lập kế hoạch quản lý dài hạn,GAYA- LP Mô hình được Hoen (1990) và Hoen và Eid (1990) mô tả, dựa trên mô phỏng của kế hoạch điều chỉnh và các giải pháp cho vấn đề quy hoạch quản lý rừng bằng việc sử dụng quy hoạch tuyến tính

GAYA-LP dự báo sự phát triển của một khu rừng mỗi thời đoạn 5 năm Các mô-đun độc lập được sử dụng để tính toán hệ số đầu vào / đầu ra liên quan đến từng

kế hoạch điều chỉnh độc lập Các tính toán dựa trên các số liệu tăng trưởng rừng hiện có cho Na Uy Các hàm tăng trưởng và năng suất trong mô phỏng tại thời điểm hiện tại, không được điều chỉnh để phản ánh những thay đổi có thể có trong tốc độ

tăng trưởng trong tương lai do những thay đổi của khí hậu, nhưng điều này có thể được thực hiện nếu giả định có dữ liệu thực nghiệm về những thay đổi về tăng trưởng gây ra bởi biến đổi khí hậu

Gần đây, mô hình tính toán cho đất rừng YASSO đã được thêm vào, do đó

có thể xác định được sự thay đổi khí nhà kính từ đất rừng

Điểm yếu chính của mô hình này là mô hình này chỉ áp dụng cho Na Uy

Điểm mạnh chính của nó là đây là mô hình tối ưu hóa kinh tế, có thể kết hợp các phương án quản lý rừng khá chi tiết, mô hình đất được chi tiết hóa, có thể mô phỏng các khía cạnh môi trường khác bằng các ràng buộc, có thể dùng như một mô hình bên ngoài để cung cấp cho dữ liệu đầu vào có giá trị cho mô hình tăng trưởng rừng EFI-GTM, có thể áp dụng cho vùng của một quốc gia, nếu dữ liệu cho phép

1.4.9 Đánh giá chung về các công cụ và mô hình

Các mô hình trên đều đã được sử dụng trong nhiều nghiên cứu để đánh giá tác động của các chính sách đến phát thải KNK trong các ngành nghiên cứu Về lĩnh vực năng lượng, mô hình MARKAL đã được hoàn thiện và ứng dụng trong các nghiên cứu của Việt Nam Qua đánh giá, mô hình MARKAL có cách tiếp cận bottom-up, tối ưu chi phí sản xuất của cả hệ thống cung cấp năng lượng, đánh giá tác động của các chính sách năng lượng cũng như chính sách giảm phát thải KNK đến sự lựa chọn cơ cấu năng lượng, cơ cấu công nghệ Mô hình khung có sẵn, việc linh hoạt trong xây dựng mô hình chi tiết cho phép người sử dụng lựa chọn phù hợp với hoàn cảnh của mỗi trường hợp cụ thể Do vậy, MARKAL được sử dụng trong thiết lập mô hình chi tiết trong lĩnh vực năng lượng

Các mô hình trong lĩnh vực phi năng lượng chủ yếu được xây dựng ở các nước phát triển trong đó ngành lâm nghiệp có tính đến sự sở hữu tư nhân Do đó, mục tiêu được xây dựng trong các mô hình này xem xét cả lợi ích lẫn chi phí từ bảo tồn

và khai thác rừng Điều này chưa thực sự phù hợp với trường hợp các nước đang phát triển Mô hình COMAP được xây dựng cho các nước đang phát triển nhưng thuộc dạng kiểm kê, không xem xét đến tính tối ưu của hệ thống Do vậy, cần thiết phải xây dựng một mô hình khác phù hợp hơn

Bảng 1-1: So sánh các mô hình quy hoạch năng lượng và lâm nghiệp

Xác định cung cầu và các tác động Phân tích chính sách năng lượng, chính sách môi trường Đánh giá sử dụng đất, năng lượng sinh học, phân tích

dự án tiền khả thi,QHNLTT,…

Đánh giá tác động của dự án, chương trình sử dụng đất đến giảm phát thải KNK

Đánh giá tác động chính sách phân bổ đất đai đến phát thải KNK

Xác định mức

độ lưu trữ các bon

Xác định mức

độ khai thác rừng đảm bảo cung cấp cho nhu cầu gỗ và sản phẩm gỗ toàn cầu

Lập kế hoạch quản

lý rừng dài hạn trên cơ

sở đảm bảo mức độ lưu trữ các bon