Decision support and Op0misa0on for policy making Michela - PowerPoint PPT Presentation

Decision ¡support ¡and ¡ Op0misa0on ¡for ¡policy ¡making ¡ Michela ¡Milano ¡ Università ¡di ¡Bologna ¡

Policy ¡making ¡process ¡ � Public ¡policy ¡issues ¡are ¡extremely ¡complex, ¡occur ¡in ¡rapidly ¡ changing ¡and ¡uncertain ¡environments, ¡and ¡involve ¡conflicts ¡ among ¡different ¡interests. ¡ ¡ � ICT ¡is ¡an ¡important ¡instrument ¡for ¡helping ¡governance ¡and ¡ policy ¡making: ¡ � agent-­‑based ¡simula0on, ¡ ¡ � visualiza0on, ¡ ¡ � opinion ¡mining, ¡ ¡ � op0miza0on ¡ ¡ � Large ¡space ¡for ¡improvement ¡ We ¡focus ¡on ¡energy ¡policies ¡as ¡an ¡example ¡ �

Policy ¡making ¡process ¡ � Four ¡steps ¡in ¡the ¡policy ¡ making ¡process: ¡ ¡ ¡ ¡ � Tradi0onally ¡performed ¡in ¡ ¡ sequence ¡ ¡ � BeNer ¡if ¡integrated ¡and ¡ supported ¡by ¡ICT ¡tools ¡

Planning ¡phase ¡ � In ¡the ¡planning ¡step, ¡strategic ¡objec0ves ¡are ¡ set, ¡budget ¡constraints ¡are ¡defined, ¡geo-­‑ physical ¡constraints ¡are ¡considered. ¡ ¡ � Energy ¡plan: ¡regional ¡level ¡ � Perceive ¡the ¡EU ¡direc0ve ¡20-­‑20-­‑20 ¡ • 20% ¡reduc0on ¡of ¡CO 2 ¡ emissions ¡ • 20% ¡of ¡energy ¡produced ¡by ¡renewable ¡sources ¡ • 20% ¡increase ¡of ¡energy ¡efficiency ¡

Planning ¡phase ¡ � Energy ¡objec0ve ¡Emilia ¡Romagna ¡Region ¡ energy savings energy requirements 20% from renewable for 2013 sources ¡ 2010 2013 2020 � Total ¡requirement ¡for ¡2013: ¡177 ¡kToe ¡(Tonnes ¡ of ¡Oil ¡Equivalent) ¡of ¡electrical ¡Energy ¡from ¡ renewables ¡

Planning ¡phase ¡ � Energy ¡efficiency: ¡ � Biomasses ¡produce ¡energy ¡24 ¡hours ¡a ¡day ¡ � Photovoltaic ¡only ¡during ¡the ¡day ¡ � Wind ¡energy ¡occasionally ¡ � Different ¡ra0o: ¡installed ¡MW ¡power/ ¡Toe ¡of ¡ energy ¡produced ¡in ¡Emilia ¡Romagna ¡ ¡ Source Power (MW) Energy (TOE) Biomasses 1 0.602 ¡ Wind generators 1 0.12875 Hydroelectric 1 0.2235 Photovoltaic 1 0.10317 Thermodynamic solar 1 0.1

Planning ¡phase ¡ � (Primary ¡and ¡Secondary) ¡Ac0vi0es ¡in ¡a ¡plan: ¡they ¡ both ¡have ¡impact ¡on ¡the ¡environment ¡ (considered ¡in ¡the ¡Assessement ¡phase) ¡and ¡have ¡ a ¡cost ¡ � Constraints ¡on ¡impacts, ¡costs, ¡geo-­‑physical ¡ characteris0cs ¡ � Building ¡a ¡plan ¡means ¡solving ¡an ¡op0miza0on ¡ problem. ¡ � Mu0ple ¡Objec0ve ¡func0ons: ¡min ¡cost ¡and ¡max ¡air ¡ quality ¡ � Linear ¡constraints ¡if ¡we ¡do ¡not ¡consider ¡synergies ¡ between ¡pressures/receptors ¡

Model ¡ � Ac0vi0es ¡are ¡decision ¡vars ¡and ¡have ¡bounds ¡ ∀ i, L i ≤ a i ≤ U i � Ac0vi0es ¡have ¡a ¡cost ¡that ¡is ¡constrained ¡by ¡a ¡ budget ¡ c a B ∑ ≤ i i i • Ac0vi0es ¡producing ¡energy ¡should ¡produce ¡a ¡ minimum ¡amount ¡of ¡energy ¡ ¡ ∑ a i ≥ E plan e i ¡ i

Primary/Secondary ¡Ac7vi7es ¡ • Energy ¡plan: ¡primary ¡ac0vi0es ¡are ¡those ¡ producing ¡energy ¡ • In ¡order ¡to ¡implement ¡primary ¡ac0vi0es, ¡other ¡ ac0vi0es ¡are ¡necessary ¡ ¡ S j A , a = d a ∑ ∀ ∈ ¡ j ij i P i A ∈ ¡ • secondary ¡ac0vi0es ¡may ¡also ¡have ¡impact ¡on ¡the ¡ environment! ¡

Pareto ¡front ¡ 4000 Experts' Plan 3800 Pareto 3600 3400 Cost (M € ) 3200 3000 2800 2600 2400 2200 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 Quality of air

Environmental ¡Assessment ¡ � Understand ¡the ¡impact ¡of ¡ac0vi0es ¡contained ¡in ¡ the ¡plan ¡on ¡the ¡environment ¡ � Now ¡performed ¡manually ¡and ¡acer ¡the ¡planning ¡ step ¡is ¡concluded: ¡only ¡correc0ve ¡ countermeasures ¡ � Coaxial ¡matrices ¡linking ¡units ¡of ¡ac0vi0es ¡on ¡their ¡ impact ¡on ¡environmental ¡pressures ¡and ¡ pressures ¡to ¡receptors ¡

co-­‑axial ¡matrices ¡ Ac7vi7es ¡ M Pressures Receptors ¡ N

co-­‑axial ¡matrices ¡ sewers ¡ aqueducts ¡ wind ¡generators ¡ Ac7vi7es ¡(93) ¡ roads ¡ Ac7vi7es ¡ bridges ¡ M dams ¡ mines ¡ wells ¡ movement ¡of ¡dangerous ¡ ¡ ¡material ¡ informa7on ¡systems ¡ .... ¡ Pressures Receptors ¡ N

co-­‑axial ¡matrices ¡ Pressures Ac7vi7es ¡ NEGATIVE: (29) M energy consumption water consumption modification of water flows dispersion of dangerous material production of waste prod. smells Pressures prod. noise prod. electromagnetic fields risk of accidents ... Receptors ¡ N POSITIVE: (19) creation of work opportunities reduction of pollution creation of new ecosystems savings of natural resources ...

co-­‑axial ¡matrices ¡ Ac7vi7es ¡ M Stability ¡of ¡riverbeds ¡ Pressures Quality ¡of ¡sea ¡ Receptors ¡(23) ¡ Quality ¡of ¡river ¡waters ¡ Quality ¡of ¡underground ¡water ¡ Receptors ¡ Quality ¡of ¡atmosphere ¡ N Human ¡wellbeing ¡ Quality ¡of ¡ ¡landscapes ¡ Availability ¡of ¡energy ¡ Value ¡of ¡cultural ¡heritage ¡ .... ¡

co-­‑axial ¡matrices ¡ M ¡ Industrial ¡transforma7ons ¡ H ¡ H ¡ Ac7vi7es ¡ M L ¡ L ¡ M ¡ Pressures Creat. ¡work ¡opport. ¡ Receptors ¡ Gas ¡emissions ¡ N

Strategic ¡Environmental ¡Assessment ¡ H ¡ 0.75 ¡ • Qualita0ve ¡values ¡converted ¡into ¡ M ¡ 0.5 ¡ numerical ¡values, ¡suggested ¡by ¡the ¡expert ¡ 0.25 ¡ L ¡ -­‑0.25 ¡ L ¡ • Given ¡a ¡vector ¡of ¡ac0vi0es, ¡compute ¡ M ¡ -­‑0.5 ¡ pressures ¡as ¡ H ¡ -­‑0.75 ¡ ¡ ∀ j , p j = ∑ i m j i a i • and ¡receptors ¡as ¡ ∀ j ,r j = ∑ i n j i p i

Value of material goods Availab. of productive resources Energy availability Lithoid resource availability Availability of fertile land Water availability Accessib. of recreation resources Cultural/historical heritage value Quality of sensitive landscapes Wellness and health of mankind Wellness aquatic plants Wellness of wildlife Wellness of terrestrial vegetation Quality of climate Quality of air Quality groundwater Quality of inland surface waters Quality of the water of seas Soil quality Stability of the banks or river beds Stability of coastal waters Stability of embankments Limitation of ground subsidence -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000 4000 5000

Implementa7on ¡phase ¡ � Acer ¡the ¡planning ¡and ¡environmental ¡ assessment ¡steps, ¡policy ¡makers ¡should ¡ transform ¡plans ¡into ¡ac0ons. ¡ � Many ¡instruments ¡for ¡implemen0ng ¡a ¡policy: ¡ in ¡the ¡energy ¡case ¡we ¡have, ¡to ¡name ¡a ¡few: ¡ ¡ � Grants ¡ ¡ � Feed ¡in ¡taxes ¡ � Fiscal ¡Incen0ves ¡ � Tax ¡exemp0on ¡ � Green ¡cer0ficates….. ¡

Implementa7on ¡phase ¡ � Each ¡instrument ¡has ¡a ¡cost ¡and ¡its ¡“quan0ty” ¡ can ¡be ¡decided. ¡ � The ¡ques0on ¡is: ¡which ¡instrument ¡to ¡choose ¡ and ¡in ¡which ¡amount ¡to ¡achieve ¡the ¡planned ¡ regional ¡objec0ve ¡ ¡ � The ¡plants ¡are ¡installed ¡by ¡ci0zens ¡and ¡enterprises ¡ � We ¡need ¡to ¡understand ¡the ¡ social ¡reac7on ¡ to ¡ policy ¡instruments: ¡social ¡simulator ¡

Simulated ¡PV ¡adop0on ¡

Basic ¡Agent ¡Decision ¡Hypotheses ¡ � Loca0on ¡influences ¡the ¡PV ¡decision ¡ � Financial ¡issues ¡affect ¡the ¡PV ¡decision, ¡and ¡also ¡ act ¡as ¡restric0ve ¡element ¡ � Other ¡main ¡parameters ¡affec0ng ¡the ¡PV ¡decision ¡ (Jager2006): ¡ � iden0ty ¡(environmental ¡sensi0vity) ¡ � feeling ¡of ¡belongingness ¡to ¡a ¡group ¡ � feeling ¡of ¡freedom ¡ � importance ¡of ¡crea0on ¡to ¡agent ¡ � trust ¡in ¡the ¡government ¡and ¡future ¡ � perceived ¡bureaucracy ¡

Ques0on ¡ � How ¡to ¡combine ¡simula0on ¡with ¡op0miza0on, ¡ namely ¡Planning ¡with ¡implementa0on? ¡