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Carbon-Driven Incentive Mechanism for Renewable Power-to-Ammonia Production in Coupled Carbon and Ammonia Markets

炭素とアンモニアの連動市場における再生可能エネルギー由来アンモニア生産のための炭素駆動型インセンティブメカニズム (AI 翻訳)

Yangjun Zeng, Hua Geng, Yiwei Qiu, Xiuli Sun, Liuchao Xu, Jiarong Li, Shi Chen, Buxiang Zhou, Kaigui Xie College of Electrical Engineering, Sichuan University, School of Statistics, Data Science, Southwestern University of Finance, Economics, Harvard John A. Paulson School of Engineering, A. Sciences, Harvard University

2026-04-04#炭素価格Origin: Global
原典: https://www.semanticscholar.org/paper/388d8bc2d9264dd0dfb09405ccbc73bc63f00556

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本論文は、再生可能エネルギー由来アンモニア（ReP2A）の競争力向上のため、炭素市場とアンモニア市場を連携した階層的インセンティブメカニズム（PCIM）を提案する。PCIMにより、炭素排出量を12.9%削減しつつ、収益の減少は1.8%に抑えられる。また、炭素クレジット配分メカニズム（PCAM）が利害関係者の参加意欲を高めることを示す。

English

This paper proposes a hierarchical carbon-driven incentive mechanism (PCIM) linking carbon and ammonia markets to boost renewable power-to-ammonia (ReP2A) competitiveness. Results show a 12.9% emission reduction with only a 1.8% revenue loss, and a carbon allowance allocation mechanism (PCAM) enhances stakeholder participation.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本はアンモニア混焼を水素戦略の柱と位置づけており、本論文の炭素市場連動型インセンティブ設計は、グリーンアンモニア普及の政策設計やSSBJ開示における炭素価格リスク評価に示唆を与える。

In the global GX context

This paper offers a novel mechanism for coupling carbon pricing with ammonia markets, relevant to global efforts like the EU ETS and CBAM. It provides a framework for policymakers designing incentives for green ammonia, a key sector for industrial decarbonization.

👥 読者別の含意

🔬研究者:The hierarchical equilibrium model and PCAM mechanism provide a rigorous foundation for further study of carbon-market interactions with multi-energy systems.

🏢実務担当者:Energy and ammonia producers can use the proposed mechanism to design PPA and carbon-credit structures for ReP2A projects.

🏛政策担当者:The paper demonstrates how carbon pricing can be leveraged to support green ammonia without harming overall welfare, informing carbon market design and subsidy schemes.

📄 抄録（日本語訳）

再生可能電力由来アンモニア（ReP2A）生産は、電力、運輸、化学部門の脱炭素化に向けた有望な経路を提供するが、その競争力は依然として高コストと断片的な炭素政策枠組みによって制限されている。特に、ReP2A生産者と化石燃料由来のグレーアンモニア（GA）競合事業者を炭素市場とアンモニア市場で結び付け、ReP2Aプロセスチェーンにおける再生可能エネルギー発電、水素生産、アンモニア合成のステークホルダー間のインセンティブを調整する統一メカニズムは、依然として欠如している。このギャップに対処するため、本論文は、炭素政策と多エネルギー市場の相互作用を統合する階層型炭素駆動インセンティブメカニズム（PCIM）を提案する。二層取引フレームワークが開発され、ReP2AとGAは炭素排出枠（CA）市場とアンモニア市場で競争し（外層）、電力と水素の取引がReP2Aチェーンを調整する（内層）。結果として生じる相互作用は階層的均衡としてモデル化され、内層は扱いやすい等価最適化問題として再定式化され、外層はKarush-Kuhn-Tucker条件から導出された混合整数線形計画法（MILP）として解かれる。均衡分析に基づき、ReP2Aの炭素関連収益が定量化され、ステークホルダー間の個別合理性を確保するためのCA配分メカニズム（PCAM）が提案される。結果は、提案メカニズムが部門全体の収益のわずか1.8%の減少で炭素排出量を12.9%削減することを示している。さらに、提案フレームワークの下での炭素価格設定は、総余剰を減少させることなくグリーンアンモニアとグレーアンモニアの間で利益を再分配し、PCAMはReP2A生産へのステークホルダーの参加意欲をさらに高める。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

Renewable power-to-ammonia (ReP2A) production offers a promising pathway to decarbonize the power, transport and, chemical sectors, yet its competitiveness remains limited by high costs and fragmented carbon-policy frameworks. In particular, a unified mechanism that links ReP2A producers with fossil-based gray ammonia (GA) competitors in carbon and ammonia markets, while coordinating incentives among renewable generation, hydrogen production, and ammonia synthesis stakeholders in the ReP2A process chain, is still lacking. To address this gap, this paper proposes a hierarchical carbon-driven incentive mechanism (PCIM) that integrates carbon policy with multi-energy market interactions. A two-layer trading framework is developed, where ReP2A and GA compete in carbon allowance (CA) and ammonia markets (outer layer), while electricity and hydrogen transactions coordinate the ReP2A chain (inner layer). The resulting interactions are modeled as a hierarchical equilibrium, where the inner layer is reformulated as a tractable equivalent optimization problem, and the outer layer is solved as a mixed-integer linear program (MILP) derived from Karush-Kuhn-Tucker conditions. Based on equilibrium analysis, the carbon-related revenue of ReP2A is quantified, and a CA allocation mechanism (PCAM) is proposed to ensure individually rationality among stakeholders. Results show that the proposed mechanism reduces carbon emissions by 12.9% with only a 1.8% decrease in sector-wide revenue. Moreover, carbon pricing under the proposed framework redistributes profits between green and gray ammonia without reducing total welfare, and the PCAM further enhances stakeholders'willingness to participate in ReP2A production.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。