面向碳中和的可再生能源發(fā)展：研究綜述

王群偉，杜 倩，戴星宇

（1.南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江蘇南京 211106；2.南京航空航天大學(xué)能源軟科學(xué)研究中心，江蘇南京 211106）

一、引言

可再生能源是指不需要人力參與便會(huì)自動(dòng)再生、相對(duì)于非再生能源（如石油、煤炭、天然氣等）以外的能源。從資源稟賦、開(kāi)發(fā)規(guī)模、技術(shù)成熟度、產(chǎn)業(yè)體系、經(jīng)濟(jì)性等綜合考慮，我國(guó)典型的可再生能源主要包括水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能和生物質(zhì)能。發(fā)展可再生能源是減少二氧化碳排放的根本途徑之一，一直作為各國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的主要手段。《2021年全球可再生能源現(xiàn)狀報(bào)告》指出，2021年是可再生能源發(fā)展取得巨大成功的一年，雖然各國(guó)能源行業(yè)均受到新冠肺炎疫情不同程度的影響，但全球可再生能源裝機(jī)容量仍達(dá)315GW，創(chuàng)歷史新高；太陽(yáng)能和風(fēng)能新增裝機(jī)量占所有新增可再生能源裝機(jī)量的90%，太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電量占比首次超過(guò)全球發(fā)電量的10%［1］。目前，全球已有超135個(gè)國(guó)家制定了溫室氣體凈零排放目標(biāo)，各國(guó)迫切需要在所有經(jīng)濟(jì)和社會(huì)活動(dòng)中向可再生能源過(guò)渡。

我國(guó)高度重視應(yīng)對(duì)氣候變化，實(shí)施積極應(yīng)對(duì)氣候變化的國(guó)家戰(zhàn)略。隨著生態(tài)文明建設(shè)整體布局中“雙碳”目標(biāo)的納入，我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)將迎來(lái)深刻的系統(tǒng)變革。據(jù)《中國(guó)可再生能源展望報(bào)告》初步估計(jì)，2060年我國(guó)可再生能源占一次能源消費(fèi)比重要由當(dāng)前的約15%提升到75%以上，可再生能源發(fā)電總裝機(jī)也將由10億千瓦大幅攀升到60億千瓦左右?？稍偕茉雌惹行枰獙?shí)現(xiàn)從“小規(guī)?！薄暗捅壤毕颉按笠?guī)?！薄案弑壤钡目缭剑ㄈ鐖D1所示）。

圖1 可再生能源大規(guī)模發(fā)展差距與潛力

但我國(guó)可再生能源發(fā)展目前仍處于探索期，存在諸多問(wèn)題：一是對(duì)可再生能源發(fā)展規(guī)律認(rèn)識(shí)不足、影響機(jī)制了解不全面。自我國(guó)發(fā)展可再生能源以來(lái)，政府政策的供給帶有一定的試探性，這種“摸著石頭過(guò)河”的策略可能導(dǎo)致可再生能源向大規(guī)模穩(wěn)速發(fā)展進(jìn)程受阻等問(wèn)題。二是可再生能源發(fā)展?jié)摿鞍l(fā)展路徑不明確。碳中和目標(biāo)對(duì)可再生能源大規(guī)模發(fā)展過(guò)程提出了契合時(shí)間節(jié)點(diǎn)的新需求，融入了碳中和實(shí)現(xiàn)路徑的新任務(wù)，以及配合碳中和區(qū)域協(xié)同戰(zhàn)略的新挑戰(zhàn)。同時(shí)，可再生能源大規(guī)模發(fā)展后，若消納能力缺失可能又會(huì)導(dǎo)致“棄風(fēng)”“棄光”的現(xiàn)象［2］，并因“大規(guī)模”而帶來(lái)大隱患和大問(wèn)題。為解決可再生能源大規(guī)模發(fā)展的一系列問(wèn)題，積極開(kāi)展相關(guān)的研究是必要的。

本文將從可再生能源內(nèi)在影響機(jī)制以及路徑演化兩大方面展開(kāi)綜述，具體來(lái)說(shuō)，主要包括可再生能源發(fā)展規(guī)律、影響因素、情景預(yù)測(cè)、潛力評(píng)估和發(fā)展路徑五個(gè)方面。通過(guò)梳理現(xiàn)有研究成果，總結(jié)當(dāng)前研究的不足之處，嘗試為可再生能源發(fā)展可能研究的方向提供一些參考。

二、可再生能源發(fā)展規(guī)律及影響因素

1.可再生能源發(fā)展規(guī)律

可再生能源是能源供應(yīng)體系的重要組成部分，能源革命是工業(yè)文明向生態(tài)文明轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)，而可再生能源是未來(lái)地球的支柱能源［3］。當(dāng)前，全球可再生能源開(kāi)發(fā)利用規(guī)模不斷擴(kuò)大，發(fā)展可再生能源已成為許多國(guó)家推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的核心內(nèi)容和應(yīng)對(duì)氣候變化的重要途徑，也是中國(guó)推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命、推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的重要措施。［4-6］

很多學(xué)者通過(guò)文獻(xiàn)梳理等方式總結(jié)各國(guó)可再生能源的發(fā)展現(xiàn)狀，探究一般發(fā)展條件下可再生能源發(fā)展的規(guī)律與特征。鄭艷婷和徐利剛系統(tǒng)梳理了發(fā)達(dá)國(guó)家推動(dòng)綠色能源的發(fā)展歷程和狀況，總結(jié)了發(fā)達(dá)國(guó)家綠色能源發(fā)展過(guò)程中的典型特征和趨勢(shì)，為中國(guó)推動(dòng)綠色能源發(fā)展提供了借鑒。［7］Rohit、Rohit、Rangnekar等學(xué)者通過(guò)兩篇綜述詳細(xì)概述了印度可再生能源的各種儲(chǔ)能技術(shù)及其特點(diǎn)比較，介紹了儲(chǔ)能在能源系統(tǒng)各個(gè)階段的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)，并重點(diǎn) 分 析 了 各 種 儲(chǔ) 能 項(xiàng) 目 的 現(xiàn) 狀。［8-9］Rodríguez-Monroy等學(xué)者通過(guò)歸納智利生物質(zhì)能發(fā)電的特點(diǎn)、轉(zhuǎn)化過(guò)程、優(yōu)缺點(diǎn)等發(fā)展現(xiàn)狀，認(rèn)為智利的可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例較低，復(fù)雜的能源框架依然無(wú)法加強(qiáng)可再生能源的發(fā)展。［10］當(dāng)前，中國(guó)的可再生能源還未達(dá)到大規(guī)模發(fā)展，劉曉龍等歸納出中國(guó)中東部地區(qū)能源的供需現(xiàn)狀與特征，其中就包括非化石能源利用比例過(guò)低，可再生能源發(fā)展緩慢等。［11］Bao和Fang總結(jié)了中國(guó)主要的可再生能源如水電、風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿鹊目臻g分布特征，并提出應(yīng)根據(jù)能源分布建設(shè)生產(chǎn)基地，根據(jù)自然特征和空間一致性整合不同種類(lèi)的能源。［12］Li等系統(tǒng)回顧了中國(guó)風(fēng)電和光伏發(fā)電消納相關(guān)的探索和實(shí)踐，歸納出五種消納模式并對(duì)每種模式的特點(diǎn)、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。［13］

2.可再生能源的影響因素

對(duì)于驅(qū)動(dòng)可再生能源發(fā)展的因素研究，通常通過(guò)模型設(shè)計(jì)、實(shí)證檢驗(yàn)等方法進(jìn)行分析，研究主要集中于相關(guān)政策、技術(shù)創(chuàng)新、金融市場(chǎng)等因素對(duì)可再生能源發(fā)展的影響，表1整理了其中的部分文獻(xiàn)。

表1 部分可再生能源影響因素文獻(xiàn)梳理

政策對(duì)可再生能源發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用，研究表明，激勵(lì)政策不僅能夠有效促進(jìn)可再生能源規(guī)?；l(fā)展，而且可以提升可再生能源技術(shù)的成本優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)可再生能源技術(shù)創(chuàng)新。York認(rèn)為，受到既有基礎(chǔ)設(shè)施的限制和傳統(tǒng)能源使用慣性的影響，可再生能源技術(shù)的發(fā)展和推廣需要較為漫長(zhǎng)的過(guò)程，政府須出臺(tái)具有針對(duì)性的可再生能源技術(shù)激勵(lì)政策。［14］441-443Fatima等通過(guò)對(duì)問(wèn)卷調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行多方位的內(nèi)容分析和基于偏最小二乘的結(jié)構(gòu)方程建模分析，找出缺乏良好的治理和政府的能源政策是制約可再生能源發(fā)展的主要障礙。［15］A guirre和Ibikunle從全球視角分析了可再生能源增長(zhǎng)的因素，發(fā)現(xiàn)部分具有不確定性和不連續(xù)性的能源政策阻礙了可再生能源發(fā)展，而環(huán)境意識(shí)能夠推動(dòng)可再生能源的發(fā)展。［16］Bersalli等基于面板數(shù)據(jù)評(píng)估了歐洲與拉丁美洲可再生能源政策的有效性，結(jié)果表明，可再生能源政策顯著促進(jìn)了可再生能源投資，從而有利于可再生能源發(fā)展。［17］110351Wang和Zhang對(duì)影響中國(guó)、印度和俄羅斯可再生能源發(fā)展的因素進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)果表明，三國(guó)可再生能源發(fā)展均有良好的前提條件，但需要政府給予適當(dāng)?shù)闹С峙c協(xié)調(diào)。［18］1027-1039但政策扶持也需要根據(jù)可再生能源發(fā)展階段進(jìn)行調(diào)整，李楊通過(guò)面板門(mén)檻回歸方法發(fā)現(xiàn)政府環(huán)境政策的強(qiáng)度增加對(duì)可再生能源技術(shù)創(chuàng)新的正向影響可能逐漸遞減。［18］1306-1316周亞虹等的研究表示政府的扶持效果在新能源產(chǎn)業(yè)的不同發(fā)展階段會(huì)有很大差異。［20］Markard也強(qiáng)調(diào)在新發(fā)展階段，特別是新興的技術(shù)（如需求側(cè)管理、能源數(shù)據(jù)交換、電動(dòng)汽車(chē)等）可能需要額外的政策扶持。［33］涂強(qiáng)等總結(jié)了中國(guó)2005—2019年可再生能源政策的發(fā)展歷程及演化路徑，并對(duì)政策的實(shí)施效果進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明可再生能源政策有效促進(jìn)了可再生能源快速發(fā)展，但政策成本仍有進(jìn)一步下降的空間，且政策的激勵(lì)效果不是絕對(duì)和一勞永逸的。［34］可再生能源發(fā)展影響因素存在區(qū)域異質(zhì)性，政府政策要有針對(duì)性［35］。

技術(shù)對(duì)可再生能源發(fā)展的影響也是重要的研究方向之一，當(dāng)前討論集中于可再生能源大規(guī)模發(fā)展所需的技術(shù)支撐以及可再生能源技術(shù)創(chuàng)新的重要作用。Goncalves和Silva發(fā)現(xiàn)，可再生能源技術(shù)的發(fā)展受到能源成本、部署路徑等方面的制約，短期內(nèi)的發(fā)展很可能造成凈消耗能源，而非凈生產(chǎn)能源。［36］York認(rèn)為，包括 可再生能源在內(nèi)的一切能源都存在環(huán)境外部性成本，在發(fā)展新能源技術(shù)時(shí)必須進(jìn)行綜合全面評(píng)估，以免對(duì)環(huán)境造成更大的危害。［14］441-443Khezri等運(yùn)用空間杜賓模型分析研發(fā)投入對(duì)31個(gè)主要亞太國(guó)家可再生能源的影響，結(jié)果表明，在研發(fā)投入水平更高的國(guó)家，風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物能、地?zé)崮艿容^新的可再生能源獲得了更多的投資。［28］105287Sinsel等認(rèn)為，可再生能源份額的增加使電力系統(tǒng)的可靠性面臨諸多挑戰(zhàn)，關(guān)注解決方案技術(shù)的潛力和分類(lèi)組合有助于提高可再生能源整合過(guò)程的透明度和有效性。［37］馬麗梅等認(rèn)為，由于可再生能源具有間歇性和不確定性，儲(chǔ)能技術(shù)、電網(wǎng)傳輸?shù)扰涮讍?wèn)題是可再生能源發(fā)展過(guò)程中面臨的主要限制因素和技術(shù)難題。［38］張所續(xù)和馬伯永認(rèn)為，中國(guó)現(xiàn)有的電網(wǎng)系統(tǒng)難以滿(mǎn)足可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)消納的要求，且供需不平衡使清潔能源在全國(guó)范圍內(nèi)的優(yōu)化配置受阻，因此要加快推進(jìn)新一代發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，將技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)技術(shù)出口，引領(lǐng)全球能源轉(zhuǎn)型。［39］此外，Boudet認(rèn)為，考察新能源技術(shù)的公眾反應(yīng)對(duì)其發(fā)展至關(guān)重要，可以促進(jìn)政策制定者、技術(shù)人員與公眾之間的溝通，促進(jìn)能源系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。［40］關(guān)于可再生能源技術(shù)創(chuàng)新的積極作用的相關(guān)研究中，Yan等、Cheng和Yao構(gòu)建面板回歸模型研究可再生能源技術(shù)創(chuàng)新對(duì)綠色生產(chǎn)力、碳強(qiáng)度等的影響，發(fā)現(xiàn)可再生能源技術(shù)創(chuàng)新在提高環(huán)境績(jī)效和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮了積極 作 用。［41-42］以亞 洲 國(guó)家 中 國(guó) 和 日 本 為 例，Li和Ullah的研究表明，研發(fā)強(qiáng)度的提高增加了可再生能源的消費(fèi)。［43］

近年來(lái)，金融發(fā)展對(duì)可再生能源發(fā)展的影響越來(lái)越受到學(xué)者們的關(guān)注，不同國(guó)家金融發(fā)展對(duì)可再生能源的影響具有異質(zhì)性。Croutzet和Dabbous從“金融技術(shù)”方向入手，強(qiáng)調(diào)了金融技術(shù)作為影響經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織各國(guó)可再生能源使用的一個(gè)因素 的 重 要 性。［44］Gozgor等 以O(shè)ECD國(guó) 家 為 研 究 對(duì)象，通過(guò)構(gòu)建計(jì)量模型檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高水平的經(jīng)濟(jì)全球化促 進(jìn) 了 可再 生 能 源 發(fā)展。［24］111365Wang和Zhang使用1990—2015年的面板數(shù)據(jù)，考察了186個(gè)國(guó)家自由貿(mào)易對(duì)可再生能源的影響。結(jié)果表明，自由貿(mào)易對(duì)不同收入水平的可再生能源發(fā)展的影響是異質(zhì)性的：對(duì)于中低收入國(guó)家，自由貿(mào)易對(duì)可再生能源發(fā)展有消極影響。此外，人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步均可促進(jìn)186個(gè)國(guó)家的可再生能源發(fā)展。［45］111799Lahiani利用非線性自回歸分布滯后模型研究了1975—2019年期間美國(guó)金融發(fā)展對(duì)可再生能源消費(fèi)的影響，發(fā)現(xiàn)金融發(fā)展措施的積極和消極變化決定了可再生能源的消費(fèi)。［29］112524Samour、Mukhtarov等人的研究，分別表明金融發(fā)展、外國(guó)直接投資和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)可以顯著增加阿聯(lián)酋和土耳其的可再生能 源 消 費(fèi)。［30］1208［31］169-176Islam等 的 實(shí) 證 結(jié) 果 表 明，收入增長(zhǎng)、國(guó)內(nèi)投資和外商直接投資和對(duì)孟加拉國(guó)1990—2019年可再生能源消費(fèi)均表現(xiàn)出正向影響。［32］1134-1149

此外，還有部分學(xué)者對(duì)其他因素如GDP、人口、能源消費(fèi)等對(duì)可再生能源發(fā)展的影響進(jìn)行了探究。Wang等運(yùn)用Divisia指數(shù)分解方法研究影響中國(guó)可再生能源發(fā)展的因素，包括供應(yīng)結(jié)構(gòu)、能源安全、碳排放等，并采用灰關(guān)聯(lián)模型驗(yàn)證可再生能源與驅(qū)動(dòng)因 素 之 間 的 關(guān) 系。［21］187-194Przychodzen和Przychodzen使用27個(gè)轉(zhuǎn)型經(jīng)濟(jì)體的面板數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)以及失業(yè)率和政府債務(wù)水平的上升是可再生能源發(fā)電的刺激因素，而人均二氧化碳排放量的增加、競(jìng)爭(zhēng)政策的實(shí)施以及能源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的下降都極大地限制了可再生能源的生產(chǎn)。［26］116583Bamati和Raoofi同樣使用面板數(shù)據(jù)估計(jì)方法對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家的可再生能源生產(chǎn)的影響因

素進(jìn)行分析，結(jié)果表明，發(fā)達(dá)國(guó)家的可再生能源生產(chǎn)取決于高科技出口，人均GDP對(duì)兩類(lèi)國(guó)家的可再生能源生產(chǎn)均具有積極影響。［23］946-955在可再生能源消費(fèi)的影響因素的相關(guān)研究中，Akintande等將選擇的34個(gè)驅(qū)動(dòng)因素分為宏觀經(jīng)濟(jì)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和制度變量三類(lèi)，結(jié)果表明，人口增長(zhǎng)、能源使用、電力消費(fèi)、人力資本等是可再生能源消費(fèi)的主要驅(qū)動(dòng)因素［22］117992；Li等的研究結(jié)果表明，收入、人力資本、能源生產(chǎn)力、能源價(jià)格和生態(tài)創(chuàng)新等都是影響可再生能 源 消費(fèi) 的 重 要 因 素。［25］111028Uzar發(fā) 現(xiàn) 二 氧 化碳 排放是可再生能源消費(fèi)增長(zhǎng)的重要因素之一。［27］591-603

三、可再生能源發(fā)展情景和路徑

1.可再生能源發(fā)展的情景預(yù)測(cè)

隨著可再生能源在全球電網(wǎng)中的日益普及，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)可再生能源未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)對(duì)于電力系統(tǒng)規(guī)劃、管理和運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要。然而，可再生能源數(shù)據(jù)具有間歇性和混沌性的特征，增加了可再生能源預(yù)測(cè)的難度。［45］111799為了提升可再生能源預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，學(xué)者們已經(jīng)提出了包括統(tǒng)計(jì)模型在內(nèi)的各種方法。按照預(yù)測(cè)情景的數(shù)量，已有研究大體上可以被分為單一情景和多情景預(yù)測(cè)兩部分。

在單一情景預(yù)測(cè)中，已有研究往往使用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，例如灰色理論和回歸模型等。江景星利用灰色理論對(duì)2025年我國(guó)可再生能源的需求進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)果表明大力發(fā)展可再生能源可以滿(mǎn)足我國(guó)的中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略和全社會(huì)的用電需求。［46］袁曉玲等基于Logistic模型和學(xué)習(xí)曲線模型對(duì)中國(guó)2011—2050年的電力結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果表明，雖然風(fēng)電和光伏裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)，但電力結(jié)構(gòu)仍然以火電為主。［47］Tsai等提出了改善的灰色預(yù)測(cè)模型并用于預(yù)測(cè)我國(guó)可再生能源的發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)到2015年中國(guó)可再生能源消費(fèi)量將占其一次能源總消費(fèi)量 的10.1%—10.4%。［48］Liu和Wu提 出了一 種新的相鄰非齊次灰色模型，分別對(duì)歐洲和世界可再生能源消費(fèi)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)歐洲在世界可再生能源消費(fèi)中的比重將逐漸下降。［49］?ahin提出了一種優(yōu)化分?jǐn)?shù)非線性灰色伯努利模型，并預(yù)測(cè)了2030年法國(guó)、德國(guó)、意大利、西班牙、土耳其和英國(guó)的可再生能源消耗量，其中法國(guó)的可再生能源消費(fèi)量最高達(dá)到285百萬(wàn)桶油當(dāng)量。［50］匡立春等基于“雙碳”背景預(yù)測(cè)2060年中國(guó)非化石能源消費(fèi)量達(dá)到46.4×108 t標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的80.1%，其中核電、水電、風(fēng)能、太陽(yáng)能和生物質(zhì)能在非化石能源消費(fèi)中占比分別為12%、12%、31%、38%和7%，風(fēng)能和太陽(yáng)能成為非化石能源消費(fèi)主體。［51］

在多情景預(yù)測(cè)中，學(xué)者們會(huì)事先設(shè)定不同的發(fā)展情景和相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而預(yù)測(cè)不同情境下可再生能源的發(fā)展趨勢(shì)。在這類(lèi)研究中，情景優(yōu)化模型、情景模擬模型和情景仿真模型等是較為常用的方法。劉貞等提出一種結(jié)合動(dòng)態(tài)成本曲線的可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略的情景仿真模型，并根據(jù)技術(shù)進(jìn)步和環(huán)境成本情況劃分了四種情景，結(jié)果表明，可再生能源的發(fā)展戰(zhàn)略設(shè)計(jì)應(yīng)重視供給側(cè)技術(shù)的發(fā)展。［52］李長(zhǎng)青等探究了呼和浩特市在基準(zhǔn)、低碳和優(yōu)化三種情境下的風(fēng)能發(fā)電需求，發(fā)現(xiàn)2020年三種情景中風(fēng)力發(fā)電量占發(fā)電總量的比重分別達(dá)到1.5%，3%和5%。［53］Zhang等基于學(xué)習(xí)曲線模型預(yù)測(cè)三種情景下中國(guó)光伏裝機(jī)量的演化，結(jié)果顯示，到2060年光伏行業(yè)裝機(jī)量可能是當(dāng)前20倍左右。［54］Park等使用長(zhǎng)期能源可替代規(guī)劃系統(tǒng)（LEAP）模型，分析了到2050年韓國(guó)三種電力方案對(duì)能源的影響，結(jié)果表明，電力需求由高到低依次是新政府政策情景、基準(zhǔn)情景和可持續(xù)社會(huì)情景，并且可持續(xù)社會(huì)情景下可再生能源的規(guī)模最大。［55］Zhang等在三種不同的發(fā)展情景（基準(zhǔn)情景、參考情景和積極情景）下預(yù)測(cè)了中國(guó)2011—2020年可再生能源在建筑中的應(yīng)用，結(jié)果表明，對(duì)于規(guī)劃目標(biāo)而言建筑業(yè)目前的可再生能源發(fā)展相對(duì)滯后。［56］王斯等通過(guò)多目標(biāo)多樣性分析法，研究了不同價(jià)值取向情景下黑龍江省的最優(yōu)能源結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)黑龍江省最優(yōu)能源結(jié)構(gòu)中風(fēng)電占比需要達(dá)到21%。［57］

從方法上來(lái)看，可計(jì)算一般均衡（CGE）模型和綜合MARKAL-EFOM系統(tǒng)（TIMES）模型是可再生能源發(fā)展情景模擬的常用方法。CGE模型建立在由Leontief［58］提出的傳統(tǒng)投入產(chǎn)出模型的基礎(chǔ)之上，是一種靈活、開(kāi)放的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)建模方法，允許從業(yè)者評(píng)估不同政策或外部沖擊對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響［59］。目前，CGE模型在國(guó)家、區(qū)域和全球?qū)用鎽?yīng)對(duì)氣候變化問(wèn)題中得到了廣泛的應(yīng)用，其中針對(duì)中國(guó)的研究數(shù)量最多，可再生能源的相關(guān)問(wèn)題是主要的研究主題之一［60］。例如，姚昕等使用CGE模型比較了不同能源補(bǔ)貼政策的潛在影響，發(fā)現(xiàn)取消化石能源補(bǔ)貼并實(shí)施清潔能源補(bǔ)貼，可以有效促進(jìn)清潔能源的發(fā)展。［61］TIMES模型生成器是作為國(guó)際能源署能源技術(shù)系統(tǒng)分析計(jì)劃的一部分開(kāi)發(fā)的［62］1303-1312。該模型是一個(gè)技術(shù)豐富、自下而上的模型生成器，它使用線性規(guī)劃生成成本最低的能源系統(tǒng)，并在中長(zhǎng)期時(shí)間范圍內(nèi)根據(jù)大量用戶(hù)約束進(jìn)行優(yōu)化［63］。中國(guó)的TIMES模型尋求技術(shù)和燃料的最低成本組合，以滿(mǎn)足給定未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景下不同最終用途部門(mén)的預(yù)計(jì)能源服務(wù)需求，同時(shí)考慮了能源開(kāi)發(fā)、轉(zhuǎn)換、傳輸、分配和最終用途等全方位的能源過(guò)程［62］1303-1312。例如，劉嘉等基于TIMES模型對(duì)2010—2050年中國(guó)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)在加大低碳能源開(kāi)發(fā)力度的情景下2020年非化石能源占比達(dá)到14.8%，2050年達(dá)可再生能源占比達(dá)到38%。［64］

2.可再生能源發(fā)展的潛力

中國(guó)幅員遼闊，各地區(qū)各種能源資源稟賦差異較大，因此各地區(qū)每種可再生能源可開(kāi)發(fā)潛力也存在較大的差異［65］，像水能、風(fēng)能和太陽(yáng)能等可變可再生能源發(fā)電量很大程度上取決于能源本身可獲得性［66］。而為了降低發(fā)電成本，可再生能源應(yīng)優(yōu)先建設(shè)可開(kāi)發(fā)潛力大、建設(shè)成本低的地區(qū)，所以綜合考察各地區(qū)可再生能源開(kāi)發(fā)潛力是十分重要的?？稍偕茉纯砷_(kāi)發(fā)潛力包括理論潛力（僅考慮基本的生物和物理限制，例如光照強(qiáng)度、風(fēng)速、水的可用性、土壤類(lèi)型、氣候）、技術(shù)可開(kāi)發(fā)潛力（考慮生態(tài)、組織和農(nóng)業(yè)技術(shù)限制以及特定地點(diǎn)的條件）、經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)潛力（還考慮到給定的可再生能源對(duì)其他能源的競(jìng)爭(zhēng)力）。［67］

傳統(tǒng)的可再生能源可開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估指標(biāo)有許多，通?；诳稍偕茉幢旧硪约芭c之相關(guān)的統(tǒng)計(jì)特征［11］1-9，通過(guò)模型模擬和空間分析等方法對(duì)可再生能源的潛力進(jìn)行研究［68］。潛力評(píng)估從不同對(duì)象不同區(qū)域入手，為可再生能源發(fā)展規(guī)劃奠定基礎(chǔ)。在對(duì)太陽(yáng)能資源的評(píng)估方面，常考慮太陽(yáng)能輻射量、地形條件等因素［69-70］對(duì)太陽(yáng)能資源理論潛力的時(shí)空分布和變化趨勢(shì)進(jìn)行探究［71］，但卻未涉及太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化利用。也有學(xué)者從大型光伏系統(tǒng)發(fā)電選址、太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)、成本效益乃至太陽(yáng)能資源的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)等角度對(duì)太陽(yáng)能資源的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)潛力進(jìn)行研究［72］。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的風(fēng)能資源評(píng)估方法主要可分為兩類(lèi)：分別是基于測(cè)風(fēng)塔觀測(cè)數(shù)據(jù)建立不同的數(shù)學(xué)模型，有效地將氣象站和測(cè)風(fēng)塔的觀測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為風(fēng)能、風(fēng)功率等風(fēng)能資源評(píng)估參數(shù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)評(píng)估方法［73］，以及利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)結(jié)合測(cè)風(fēng)塔觀測(cè)數(shù)據(jù)、中尺度數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)近地層風(fēng)能資源進(jìn)行分析的數(shù)值模擬評(píng)估方法［74-75］。朱蓉等通過(guò)建立可利用風(fēng)能資源等級(jí)的二元?jiǎng)澐址椒ǎ⒉捎弥袊?guó)主流風(fēng)電機(jī)組，評(píng)估了全國(guó)可利用風(fēng)能資源分布和技術(shù)開(kāi)發(fā)量，得到中國(guó)陸地80米、100米、120米和140米高度上技術(shù)開(kāi)發(fā)總量分別為32億千瓦、39億千瓦、46億 千 瓦 和51億 千 瓦 等。［76］對(duì)水力資源常用ARIMA、SWAT或水文模型與GIS分析工具相結(jié)合對(duì)水資源蘊(yùn)藏量、地表徑流量等參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，從而評(píng)估水電資源潛力。［77-79］生物質(zhì)能潛力分析通?；谀壳耙阎挠绊懮镔|(zhì)能發(fā)電的關(guān)鍵因素進(jìn)行估算，例如常規(guī)和能源作物的耕地面積、作物產(chǎn)量、作物結(jié)構(gòu)、土壤條件、氣候等［80］。對(duì)于給定區(qū)域，生物質(zhì)潛力通常被認(rèn)為是相對(duì)穩(wěn)定的。然而，現(xiàn)實(shí)情況并非如此，由于生物多樣性或者土地的承載能力發(fā)生改變，生物量潛力可能會(huì)發(fā)生重大而迅速的變化。生物質(zhì)能潛力的評(píng)估通?；诰哂性敿?xì)空間和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的已開(kāi)發(fā)方法［81］，使用自下而上的方式確定區(qū)域的生物質(zhì)潛力，其產(chǎn)量則與每個(gè)農(nóng)業(yè)和林地地塊的氣候和土壤條件有關(guān)［82］。對(duì)于地?zé)崮苜Y源，由于所處地理位置不同，現(xiàn)有研究主要針對(duì)不同地區(qū)的地理?xiàng)l件和地?zé)崽锓植记闆r對(duì)地?zé)崮軡摿M(jìn)行了評(píng)估。［83-84］

3.可再生能源發(fā)展的路徑

可再生能源大規(guī)模發(fā)展給能源轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來(lái)重大機(jī)遇的同時(shí)，也給能源系統(tǒng)帶來(lái)前所未有的挑戰(zhàn)。需要在了解資源潛力的前提下，結(jié)合各地區(qū)實(shí)際條件，以“降成本”和“控排放”為目標(biāo)，規(guī)劃各地區(qū)可再生能源在時(shí)間和空間上的發(fā)展路徑。

在能源轉(zhuǎn)型政策理論路徑上，學(xué)者們從中國(guó)實(shí)際國(guó)情和碳減排目標(biāo)出發(fā)，通過(guò)與其他國(guó)家比較，強(qiáng)調(diào)必須要實(shí)現(xiàn)能源高質(zhì)量發(fā)展，搶占技術(shù)制高點(diǎn)［85］，同時(shí)提出碳中和背景下中國(guó)能源高質(zhì)量發(fā)展三大顯性途徑，即節(jié)能提效、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和技術(shù)創(chuàng)新。聚焦到可再生能源發(fā)展路線上，現(xiàn)有文獻(xiàn)分別提出了中國(guó)西北地區(qū)、中東部等區(qū)域的可再生能源發(fā)展路線。［86］基于對(duì)各省份資源、產(chǎn)業(yè)和區(qū)域優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)的剖析基礎(chǔ)，加強(qiáng)政府監(jiān)管［87］，通過(guò)支持可再生能源技術(shù)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)多能融合，再通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼扶持可再生能源產(chǎn)業(yè)走向市場(chǎng)，最終使得可再生能源產(chǎn)業(yè)可以作為市場(chǎng)主體，通過(guò)投資可再生能源技術(shù)研發(fā)，不斷降低成本，提升可再生能源產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)空間。同時(shí)，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等調(diào)控手段也應(yīng)在可再生能源發(fā)展過(guò)程中作為重要抓手。［88］

從能源時(shí)序發(fā)展路徑角度，現(xiàn)有文獻(xiàn)主要是采用綜合評(píng)估模型來(lái)研究其脫碳路徑。［89］首先，通過(guò)分析各地區(qū)的電力供需平衡和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，評(píng)估可再生能源電力系統(tǒng)的市場(chǎng)消納能力［90］；其次，分析可再生能源的穩(wěn)定性，考慮運(yùn)行約束、投資約束和排放約束，以成本最小化為目標(biāo)，構(gòu)建電力行業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃模型［91］；第三，聯(lián)合優(yōu)化電力行業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃和短期運(yùn)行調(diào)度，根據(jù)不同的碳預(yù)算分配原則或者不同的減排目標(biāo)，進(jìn)行情景設(shè)計(jì)和情景分析［89］，得出電力行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型路徑［92］。對(duì)中國(guó)可再生能源發(fā)展而言，要綜合考慮中國(guó)未來(lái)電力需求及各類(lèi)可再生能源資源條件、發(fā)電特性等因素，以安全、清潔、經(jīng)濟(jì)、高效為原則，采用電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行模擬相結(jié)合的方式，進(jìn)行適應(yīng)高比例可再生能源接入的電力發(fā)展方案和消納市場(chǎng)分析。

發(fā)展可再生能源、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的根本對(duì)策［93］……但前提是必須大規(guī)模的發(fā)展［94-95］。但是現(xiàn)有研究大多是對(duì)能源、電力行業(yè)的整體研究，聚焦到可再生能源的大規(guī)模發(fā)展上仍缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃，尤其在國(guó)家承諾實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)下，可再生能源作為減碳的核心行業(yè)，其時(shí)間和空間上的發(fā)展路徑仍需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和地理上的系統(tǒng)研究和安排。

四、可再生能源發(fā)展研究的總結(jié)與展望

1.可再生能源已有研究的特點(diǎn)

通過(guò)梳理國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，可以發(fā)現(xiàn)，已有不少學(xué)者嘗試揭示可再生能源的一般發(fā)展規(guī)律，探明其發(fā)展的影響因素。此外，關(guān)于可再生能源情景預(yù)測(cè)的研究也取得了較為豐碩的成果，這也顯示政府、學(xué)者等各方面都認(rèn)識(shí)到可再生能源發(fā)展在促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型、應(yīng)對(duì)氣候變化等方面的重要性。現(xiàn)有研究主要呈現(xiàn)的特點(diǎn)及問(wèn)題如下：

首先，“雙碳”目標(biāo)下可再生能源特殊規(guī)律及特征有待進(jìn)一步探究。當(dāng)前對(duì)可再生能源發(fā)展的研究主要基于常規(guī)情景，而特殊條件、要求下如何發(fā)展可再生能源的研究不足。具體來(lái)說(shuō)，已有研究多數(shù)探究可再生能源發(fā)展的一般規(guī)律和特征，但鮮有研究面向碳中和目標(biāo)探討可再生能源大規(guī)模發(fā)展的特殊規(guī)律，缺乏對(duì)其新特征的系統(tǒng)性剖析。

其次，對(duì)可再生能源單一影響因素的研究較多，而在多維視角下開(kāi)展的分析較少。在可再生能源大規(guī)模發(fā)展的同時(shí)，涉及政府政策、技術(shù)水平、金融發(fā)展和地區(qū)資源等多方面因素，但已有研究往往聚焦于單一領(lǐng)域，缺乏對(duì)可再生能源大規(guī)模發(fā)展影響機(jī)制的綜合探究。此外，已有研究較少涉及可再生能源大規(guī)模發(fā)展的限制因素與主要障礙，尤其是對(duì)于發(fā)展中國(guó)家將會(huì)面臨的困境和瓶頸研究不足，缺乏破解我國(guó)可再生能源大規(guī)模發(fā)展障礙的基本應(yīng)對(duì)策略。

再次，針對(duì)可再生能源發(fā)展的預(yù)測(cè)方法偏單一，以碳達(dá)峰、碳中和等新要求為目標(biāo)導(dǎo)向的研究不足。已有研究往往僅使用單一模型預(yù)測(cè)可再生能源的發(fā)展趨勢(shì)，缺乏耦合不同方法構(gòu)建綜合的集成模型分析可再生能源規(guī)模需求，從而無(wú)法結(jié)合不同模型、方法的優(yōu)勢(shì)提升預(yù)測(cè)精度。此外，已有研究多基于歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。但“雙碳”目標(biāo)提出后，我國(guó)可再生能源發(fā)展開(kāi)啟新征程，基于歷史數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)仿真難以適用于當(dāng)前的發(fā)展格局。而已有研究較少以國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)為導(dǎo)向探究可再生能源未來(lái)的演化趨勢(shì)，尤其分時(shí)期分區(qū)域的可再生能源發(fā)展預(yù)測(cè)研究更為缺乏研究。

最后，可再生能源發(fā)展、特別是大規(guī)模發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)針對(duì)碳中和目標(biāo)下可再生能源發(fā)展路徑的綜合研究尚顯不足。已有研究大都僅選擇一個(gè)視角切入，缺乏同時(shí)考慮多方面因素的系統(tǒng)研究。且當(dāng)前研究多基于國(guó)家層面探究可再生能源發(fā)展路徑，末將區(qū)域間技術(shù)水平、資源潛力差異納入考慮范圍，缺乏省市區(qū)域?qū)用娴目稍偕茉窗l(fā)展路徑規(guī)劃。

2.可再生能源發(fā)展的未來(lái)研究

在我國(guó)明確提出碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)及其時(shí)間節(jié)點(diǎn)的條件下，包括可再生能源發(fā)展在內(nèi)的各個(gè)方面都將迎來(lái)深刻而系統(tǒng)的變革。可再生能源的發(fā)展不再是以往的漸進(jìn)式、小步式發(fā)展，取而代之的是明確的大規(guī)模、高比例、大步跨越式發(fā)展。這里面有一系列理論問(wèn)題、現(xiàn)實(shí)問(wèn)題亟待解決。需要在利用現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步揭示可再生能源大規(guī)模發(fā)展的規(guī)律特征、影響因素等內(nèi)在作用機(jī)制，明晰可再生能源大規(guī)模發(fā)展的總量目標(biāo)及其具體實(shí)施路徑，并推動(dòng)理論研究的進(jìn)步和發(fā)展?；谝延醒芯康奶攸c(diǎn)和局限性，以下幾個(gè)方面可作為未來(lái)研究的著手點(diǎn)：

首先，可再生能源的發(fā)展既與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等有廣泛的交互關(guān)系，也受資源稟賦、成本、技術(shù)水平等多種不確定因素的限制。應(yīng)立足中國(guó)本土問(wèn)題從多維視角探究可再生能源發(fā)展的影響因素，識(shí)別可再生能源發(fā)展的主要障礙。在此基礎(chǔ)上，分別從空間和時(shí)間兩個(gè)視角分析不同區(qū)域、不同時(shí)段可再生能源發(fā)展的共同點(diǎn)與差異性，為可再生能源規(guī)模發(fā)展的中國(guó)方案提供有力依據(jù)。

其次，考慮到碳中和目標(biāo)的技術(shù)路線和實(shí)施方案仍在探索中，如何科學(xué)預(yù)測(cè)未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)的可再生能源總量需求成為首要解決的問(wèn)題。為此，未來(lái)可再生能源發(fā)展預(yù)測(cè)可以采?。阂皇亲皂斚蛳碌乃悸罚Y(jié)合碳中和實(shí)現(xiàn)的不同路徑選擇設(shè)定能源轉(zhuǎn)型情景，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展不確定條件下合理預(yù)測(cè)總體能源消費(fèi)需求；二是自底向上的思路，以上述能源消費(fèi)需求為總量目標(biāo)，從能源生產(chǎn)、能源消費(fèi)、負(fù)碳技術(shù)、低碳政策多種維度開(kāi)發(fā)嵌套情景，對(duì)可再生能源從開(kāi)采、轉(zhuǎn)化到最終需求全過(guò)程進(jìn)行情景方案設(shè)計(jì)。

最后，可再生能源大規(guī)模發(fā)展路徑具有多層次性，既包含國(guó)家與地區(qū)間發(fā)展任務(wù)的分解與合作，也包含不同能源技術(shù)類(lèi)型的發(fā)展規(guī)模演變，同時(shí)涉及投資規(guī)模、技術(shù)選擇、資源支撐和地區(qū)協(xié)同等多項(xiàng)具體方案。為更好地設(shè)計(jì)適應(yīng)我國(guó)特色的可再生能源大規(guī)模發(fā)展路徑，有必要明確我國(guó)不同地區(qū)的可再生能源發(fā)展空間與潛力。在全面深入探討可再生能源發(fā)展?jié)摿?nèi)涵的基礎(chǔ)上，分別從不同能源品種、不同省份地區(qū)的角度切入，對(duì)我國(guó)可再生能源的多維開(kāi)發(fā)利用潛力進(jìn)行評(píng)估與預(yù)測(cè)。最終探尋考慮技術(shù)—區(qū)域差異性的可再生能源大規(guī)模發(fā)展的實(shí)現(xiàn)路徑。