Strategic Studies of public policy

Strategic Studies of public policy

Strategic Assessment of Household Energy Imbalances Using a Cluster Bootstrap Approach and an Integrated Policy Model: A Case Study of Semnan Province

Document Type : Research Paper

Authors
Mohammad Javad Kolivand 1
Esmail Saghab Esfahani 2
Seyfolah Sadodin 3
Majid Gholhaki 4
Omid Karimi 5
Fatemeh Hosseini 5
Iliat, Farajolah 6
1 Governor General of Semnan Province, Semnan Provincial Government, Semnan, Iran.
2 Vice President, Head of the Organization for Energy Optimization and Strategic Management, Tehran, Iran.
3 Professor, Faculty of Mechanical Engineering, Semnan University, Semnan, Iran.
4 Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran.
5 Associate Professor, Faculty of Mathematics, Statistics and Computer Science, Semnan University, Semnan, Iran.
6 The Deputy Coordinator of Civil Affairs of Semnan Provincial Government, Semnan, Iran.
10.22034/sspp.2026.2080852.3881
Abstract
Energy subsidies have long been used as a key instrument to ease household cost burdens. However, deviations from prescribed consumption patterns and above-threshold use in the residential sector lead to resource waste and exacerbate energy imbalance. Focusing on integrated urban–rural households in Semnan Province, this study first collected household and dwelling characteristics through a multi-stage cluster sampling field survey, and then matched these survey records to administrative utility data to obtain observed (actual) electricity and natural gas consumption for the Iranian year 1403. Consumption was subsequently assessed against national per-capita energy thresholds. In addition to constructing an excess-from-threshold index, bootstrap resampling was used to quantify uncertainty and to derive the empirical distribution of the success rate under three policy scenarios. Results indicate that, in the baseline situation, about 55% of households fall within the threshold.

This share increases to about 66% under a hypothetical 20% consumption reduction, and to about 76% under a combined scenario of a 30% threshold increase alongside a 20% consumption reduction. Moreover, the final logistic model suggests that heterogeneity in success is primarily associated with building and climatic factors as well as household size. The policy implication is that sustained improvement in threshold compliance cannot be achieved through technical recommendations alone; it requires the joint design of financial and social incentives, scalable behavioral instruments, and a regulatory framework built around a single uniform threshold, so that households are autonomously motivated to adjust consumption behavior and invest in energy efficiency, with minimal supportive provisions for vulnerable groups.
Keywords
Energy consumption threshold
Energy imbalance
Consumption pattern
Cluster bootstrap sampling
Subjects
منابع فارسی
باجووند، بهزاد، ۱۴۰۱، فنون تسهیلگری و جلب مشارکت مردمی در پروژه‌های ملی،‌ انتشارات ارسطو. شورای اقتصاد، اصلاحیه مصوبه شماره 509258 مورخ 26/9/1399.
صابری،‌ علی و ظفریان ریگکی،‌ حبیب‌الله. (۱۴۰۲).  ناترازی گاز طبیعی در کشور:‌چارچوب راهکارهای پیشنهادی،‌ گزارش‌های کارشناسی مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی، ۳۱ (۱۰)،‌ ۱۹۵۲۹.
عظیم‌زاده آرانی، محمد، طهماسبی بلوک آباد، رضا، (1403)، بررسی نقش ساختار حکمرانی بخش گاز در حل چالش ناترازی، (مطالعه موردی: کشورهای منتخب)، مطالعات راهبردی سیاستگذاری عمومی، 52،  129 -155.
عظیم‌زاده آرانی، محمد، طهماسبی بلوک آباد، رضا، ریزوندی، محمدامیر، (1403)، جایگاه تنظیم‌گری در ساختار حکمرانی بخش انرژی ایران، مطالعات راهبردی سیاستگذاری عمومی، 53،  80 -55.
کاظمیان، فرزانه، (1401)، راهنمای تسهیلگری ویژه تسهیلگران توسعه روستایی، نشر آموزش کشاورزی.
مرکز پژوهش‌های مجلس (1404). ارزیابی عملکرد برنامه هفتم پیشرفت تا پایان شهریور 1404، فصل 9 -انرژی.
موسوی، ‌سیده مریم و شریفی، رضا. (۱۴۰۳). پایش شاخص‌های کلان بخش برق: سال ۱۴۰۲،‌ گزارش‌های کارشناسی مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی، ۳۲ (۶)،‌ ۳۱۰۲۰۰۱۶.
موسوی،‌ سیده مریم،‌ رمضانی،‌ ایمان و شریفی،‌ رضا. (۱۴۰۲). بررسی وضعیت مصرف و نظام تعرفه گذاری برق در بخش خانگی، گزارش‌های کارشناسی مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی، ۳۱ (۱۲)،‌ ۱۹۶۸۹.
همایون، محمدباقر، سقاب اصفهانی، اسماعیل، حیدری، حمید، سوهانکار، امیرحسین، میری لاریمی، سید مجید، اکبری، محمدرضا . (1403).  اصلاح نظام یارانه‌های انرژی ایران با معرفی رویکرد جدید بازتوزیع یارانه‌های انرژی؛ مطالعه موردی حامل‌های برق و گاز طبیعی،  مطالعات راهبردی سیاستگذاری عمومی، 52،  45-15.
Refrences
Abrahamse, W., Steg, L., Vlek, C., and Rothengatter, J. A. (2005). Encouraging sustainable household energy use: A review of intervention studies*. Journal of Environmental Psychology, 25, 291-273.
Allcott, H., & Rogers, T. (2014). The short-run and long-run effects of behavioral interventions: Experimental evidence from energy conservation. American Economic Review, 104(10), 3003–3037.
Carrus G, Tiberio L, Mastandrea S, Chokrai P, Fritsche I, Klöckner CA, Masson T, Vesely S, Panno A. Psychological Predictors of Energy Saving Behavior: A Meta-Analytic Approach. Front Psychol. 2021 Jun 24;12:648221. doi: 10.3389/fpsyg.2021.648221. PMID: 34248747; PMCID: PMC8265205. 
‎Davison A‎. ‎C.‎, ‎Hinkley D‎. ‎V‎. ‎(1997)‎. ‎Bootstrap methods and their application (Vol‎. ‎1)‎. ‎New York‎, ‎NY‎: ‎Cambridge University Press‎.
‎Efron B‎. ‎(1979)‎. ‎Bootstrap methods‎: ‎Another look at the jackknife‎. ‎Annals of Statistics‎, ‎7‎, ‎1-26‎.
‎Efron B.‎, ‎Tibshirani R‎. ‎J‎. ‎(1994)‎. ‎An introduction to the bootstrap‎. ‎Boca Raton‎, ‎FL‎: ‎CRC press‎.
Faryadras, A., Tahmasebiashtiani, S., Kasiri, M., &Mirnezami, S. R. (2025). Transforming energy landscape: A scenario-based robust planning strategy for addressing energy imbalance in Iran by 2035, Energy Strategy Reviews, 61, 101817, https://doi.org/10.1016/j.esr.2025.101817.
Fawcett‎, ‎T‎. ‎(2006)‎. ‎An introduction to ROC analysis‎. ‎Pattern Recognition Letters‎, ‎27(8)‎, ‎861–874‎. 
Gillingham, K., Rapson, D., and Wagner, G. (2016). The rebound effect and energy efficiency policy. Review of Environmental Economics and Policy, 10(1), 68–88.
‎Harasheh‎, ‎M‎. ‎(2016)‎. ‎Forecasting The Italian Day-Ahead Electricity Price Using Bootstrap Aggregation Method‎. ‎EUROPEAN SCIENTIFIC JOURNAL‎, ‎12(28)‎, ‎51-76‎. 
Huang‎, ‎F‎. ‎L‎. ‎(2018)‎. ‎Using cluster bootstrapping to analyze nested data with a few clusters‎. ‎Educ Psychol Meas‎, ‎78(2)‎, ‎297-318‎.
International Energy Agency. (2022). Energy efficiency 2022. IEA. https://www.iea.org/reports/energy-efficiency-2022.
Jiang L, Ding B, Shi X, Li C, Chen Y., (2022), Household Energy Consumption Patterns and Carbon Emissions for the Megacities—Evidence from Guangzhou, China. Energies. 15(8):2731.
‎Lahiri‎, ‎S‎. ‎N‎. ‎(2003)‎. ‎Resampling Methods for Dependent Data‎. ‎Springer‎. 
Mamipour, S., Ghahremani, M., Malfuzi, A., & Motahar, S. A., (2025). Analyzing the consequences of postponing electricity subsidy reforms in Iran: A retrospective study, Energy Strategy Reviews, 62, 101889. https://doi.org/10.1016/j.esr.2025.101889.
‎Menzel‎, ‎K‎. ‎(2021)‎. ‎Bootstrap with cluster-dependence in two or more dimensions‎. ‎Econometrica‎, ‎89(5)‎, ‎2143-2188‎.
Mundaca, L., Zhu, X., Hackenfort, M., (2022), Behavioural insights for sustainable energy use. Energy Policy, 171, 113292.
‎Pelaez‎, ‎R.‎, ‎Aneiros‎, ‎G.‎, ‎and Vilar‎, ‎J‎. ‎M.‎, ‎(2024)‎. ‎Bootstrap prediction regions for daily curves of electricity demand and price using functional data‎, ‎International Journal Electrical Power and Energy Systems‎, ‎162‎, ‎110244‎.
Raei, H., Maleki, A., and Farajzadeh, Z. (2024). Analysis of energy policy reform in Iran: Energy and emission intensity changes. Economic Analysis and Policy, 81, 1535–1557.
Youden‎, ‎W‎. ‎J‎. ‎(1950)‎. ‎Index for rating diagnostic tests‎. ‎Cancer‎, ‎3(1)‎, ‎32–35‎.
‎Fluss‎, ‎R.‎, ‎Faraggi‎, ‎D.‎, ‎and Reiser‎, ‎B‎. ‎(2005)‎. ‎Estimation Of The Youden Index And Its‎ Associated Cutoff Point‎. ‎Biometrical Journal‎, ‎47(4)‎, ‎458-472‎. Doi:10.1002/Bimj.200410135‎. 
Strategic Studies of public policy
Volume 15, Issue 56
Autumn 2025
Pages 24-56