摘要：能源转型已成为当前及今后全球应对气候变化风险、推动高质量发展、实现能源供给安全的关键选择。但在多重目标约束下，能源转型的不确定性和挑战仍然较大。为此，本文从能源系统结构演化出发，对能源转型的基础概念、研究方法、问题挑战进行文献综述和探究分析，得到如下结论：(1)碳中和背景下的能源转型已由“技术”驱动转向“问题”驱动，且不同地区和国家能源转型进程差异明显，政策调控、技术创新、市场机制与主观行为成为能源转型的关键驱动因素。(2)针对能源转型的量化研究主要集中于能源转型程度的评价及其趋势预测，但由于涉及能源、经济、环境、社会等多系统的耦合联动，模拟预测的“黑箱”效应较为突出。(3)已有研究对能源转型的经济、安全与社会效益认识存在分歧，能源转型挑战与不确定性仍然较大。未来能源转型研究需兼顾气候变化与经济发展需要，采取多样化转型手段，注重供需协同、区域协同转型，持续加强多尺度建构—关联研究。本文旨在增进对能源转型认识论和方法论的理解，为地理学者开展能源转型研究提供学术参考。

基金：国家自然科学基金项目(42471191)~~

关键词：碳中和；能源转型；研究综述；研究展望

作者简介：王强(1982-),男,河北成安人,博士,教授,博士生导师,研究方向为能源地理学与区域可持续发展。E-mail:wangq@fjnu.edu.cn；*蒋子龙(1986-),男,河南商丘人,博士,副教授,硕士生导师,研究方向为经济地理与区域可持续发展。E-mail:jiangzilong1986@163.com；

收稿日期：2024-05-30

1引言

人类化石能源消费碳排放是地球气温相较工业革命前上升约1.1℃的主要因素[1-2]，也是海平面上升、冰盖消融、海水酸化、极端天气事件频发等全球性生态环境问题频现的重要诱因[3]，并致使全球人地系统面临农业减产、基础设施破坏、社会福祉降低、健康风险加剧等重大挑战[4]。在此背景下，应对气候变化已成为当前及今后关系全球生态安全、经济发展、社会稳定的全局性、战略性问题[5]。

为积极应对气候变化风险，全球130多个国家均提出了“零碳”和“碳中和”发展目标，并为能源系统清洁化转型设置了明确的行动框架[6-7]。然而，能源转型作为涉及产业发展、区域布局、技术创新、市场配置、政策体系的系统性变革[8]，但现有研究对能源转型的内在机理、驱动机制、发展趋势与可行举措仍缺乏统一认识。在此背景下，本文立足地理学、资源科学、环境经济学等多学科交叉理论，按照“定义概念—时空过程—测度评价—效应评估”的综述逻辑闭环，梳理整合现有能源转型政策与文献，重点对能源转型的基础概念、历史动机、驱动机制进行了理论解析，并从方法论角度详细归纳了能源转型量化评价和趋势预测的方法体系。最后，从经济、社会、地缘政治3个维度讨论了能源转型面临的主要挑战与不确定性，并提出未来能源转型的研究展望，以此强化对能源转型这一关键领域认识论和方法论的理解，并为能源系统可持续发展提供学术参考。

2能源转型的理论研究

2.1能源转型的概念界定

能源转型一词最早出自德国环境智库所著的《能源转型：没有石油与铀的增长与繁荣》一书[9]。该书认为由于工业经济对存量有限且不可再生的化石能源高度依赖，人类社会未来必然面临资源枯竭、生态环境恶化等风险。为此，全球能源消费结构应逐步由以石油和核能为主导转向以可再生能源为主导，以强化国家或地区能源安全和资源环境可持续发展。自此，大量研究普遍认识到降低气候风险的核心举措是减少能源消费碳排放，而其关键路径在于能源消费结构由高碳能源向低碳或无碳能源的转变[10-12]。因此，后续的能源转型概念界定多以减缓气候变化为宏观目标，注重能源类型与结构的转变。例如，Fouquet[13]明确指出能源转型是到本世纪下半叶全球能源部门从化石能源向零碳能源转型的关键过程。吴磊等[14]认为能源转型涉及能源来源和能源结构的系统性变化，主要表现为水电、风能、太阳能等可再生能源对化石燃料的替代。而Carley等[15]则从生产和消费两个角度，将能源转型定义为能源部门从以化石能源为基础的能源生产和消费系统向风能、太阳能以及锂离子电池等新能源的转变过程。同时，能源转型作为涉及经济—能源—环境耦合的复杂系统[16]，其内涵和外延仍在不断深化。部分研究者认为，能源转型以能源类型和结构的转变为主要表现形式，同时也涉及此过程中产业发展、区域布局、技术创新、市场配置、政策体系的系统性变革[8]，并包括与之相伴的能源安全、地缘政治结构、能源权力、能源正义和能源治理等方面的隐型转变[17]。综上所述，不同学者和机构对能源转型的目标能源认识存在一定差异，但存在以下两大共同点：一是均以应对气候变化风险为前提，以减少温室气体排放和增加能源系统的清洁性为目标。二是均深刻认识到可再生能源或新能源在能源供需结构演变中的重要性和必要性，为此注重以动态视角看待能源转型。

与能源转型学术研究的理想情景有所不同，全球不同国家或国际组织所倡导的能源转型行动更加务实。首先体现在转型目标能源类型的选择更加宽泛，并不局限于可再生能源或新能源，而是以具有更大范围的清洁能源为目标（图1）。其原因在于现有技术水平下可再生能源发电往往呈现明显的间歇性和波动性，难以满足大部分国家能源消费的大规模需求与稳定供给。因此，包含核电和天然气的清洁能源成为能源转型的关键选择。虽然天然气的不可再生性以及核电的高安全风险引发学术界和公众舆论的普遍担忧[18-19]，但其低碳和稳定的特征，仍成为许多国家能源系统低碳转型的主要选择。如欧盟将天然气和核能纳入绿色能源补贴之中，将其作为能源转型的过渡选择[20]；中国《“十四五”现代能源体系规划》也将包括天然气、核能以及洁净煤的开发利用作为实现“双碳”目标的重要措施[2]。

图1 清洁能源涵盖的能源类型

注：据文献[2]修改。

此外，已有研究还指出能源转型不仅包含能源类型和结构的转变，也应涵盖能源效率提升。如联合国大会《2030年可持续发展议程》将全球能源效率增速翻一番作为可持续能源转型的三大目标之一[21]。欧盟也将能源效率提升作为能源系统变革的关键量化指标，在其2007年《中期能源与气候变化目标》、2014年《2030气候和能源框架》、2020年《气候法》分别要求欧盟能源效率相较1990年提升20%、27%和32.5%[20]。中国亦将能源效率提升作为能源转型的重要措施，“节能减排”战略已成为中国能源系统发展的基本国策[22]。2022年国家发展改革委发布《国家能源局关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》，明确指出能源绿色低碳转型要以能耗“双控”和非化石能源目标制度为引领，其中发展可再生能源是根本，提高能源效率是关键。

2.2能源转型的时空过程

人类社会已完成两次能源结构转型，即工业革命时期，煤炭取代传统生物质能成为能源结构主体的第一次转型（图2)[13]，以及1950年之后石油和天然气逐渐取代煤炭成为全球主要能源消费类型的第二次转型。但从化石能源的生态、资源、环境与经济属性来看，化石能源具有稀缺性、不可再生性、环境不可持续性以及空间分布的非均衡性[23]，伴随人类社会对化石能源需求的不断增长，能源资源枯竭、供给安全以及生态环境恶化等风险持续加大[24-25]。而当前核能、风能、太阳能、水力、地热等清洁和可再生能源作为化石能源的替代选择，逐渐得到大规模开发和利用，并开启了世界第三次能源转型进程[26]。总之，从能源转型的发展历史来看，能源类型的彼此替代本质为能源现代化的过程，即由低质量能源向具有低重量体积、高能量密度、高功率密度、低排放、低成本、低健康风险特性的高质量能源的转化过程[13]。

从能源消费结构主导类型的转换历史来看，发达国家与发展中国家前两次能源转型的历史进程存在显著差异[27]。其中，发达国家能源转型过程与全球能源结构变化规律基本一致。19世纪90年代北美地区木材消费量达峰后逐渐被煤炭取代，1900年煤炭占据一次能源消费总量的62.8%，占化石燃料消费总量的89.2%，自此完成第一次能源转型。此后，内燃机的发明与普及使煤炭在能源消费结构中的地位逐渐下降，1950年石油在一次能源消费总量中的份额已到达40%，并取代煤炭成为能源消费结构中的主导类型（图3)[27]。相较北美，西欧地区19世纪中期就完成了煤炭对传统生物质能源的替代（图4），较北美地区提前近半个世纪，但第二次能源转型的时间周期相对北美地区则更为漫长[13]。直到1970年，煤炭总消费量达到峰值后逐渐回落，完成了第二次能源转型[28-29]。纵观发达国家前两次能源转型的历史进程，存在两个明显的特征：一是主导能源消费类型的替代完全符合能源阶梯理论，即伴随社会生产力发展与技术进步，主导能源类型逐渐由低品质向高品质过渡；二是虽然国家间能源转型进程存在一定的时序差异，但总体表现出明显的渐进性和阶梯性。

图2 1800—2020年全球能源结构变化

注：数据来自文献[27]及英国石油公司网站https://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics.html，图3～图5同。

相较于发达国家，发展中国家的能源转型进程呈现出明显的波动性，且转型周期难以统一，缺乏明显的规律性。如拉丁美洲国家在传统生物质能主导地位下降后（图5），并未出现明显的煤炭主导能源结构时期，而是直接由传统生物质能过渡为“油气时代”的阶段[28]。而中东国家沙特阿拉伯则呈现出更加激进的能源转型进程，其能源消费结构在1930年前后伴随大规模的石油资源勘探开发在短期内发生剧烈波动，即由传统生物质能主导的初级阶段直接过渡为以石油为主的阶段，跨越了以煤炭为主要能源类型的阶段[30]。此外，截至2022年，煤炭仍在中国能源消费结构中占据56.0%的份额，如按照发达国家能源转型规律，中国仍处于第二次能源转型进程中。但事实上，伴随新能源产业的快速崛起，中国正实现能源消费主体由煤炭向清洁能源的直接过渡，即跨越油气主导阶段，完成第三次能源转型[31]。

图3 1800—2020年北美地区能源结构变化

图4 1800—2020年西欧地区能源结构变化

图5 1800—2020年拉丁美洲地区能源结构变化情况

2.3能源转型的驱动机制

基于人类社会能源消费主导类型演化的历史进程，国内外学者对能源转型的核心动机进行了研究。有学者认为第一次、第二次能源转型更多是由“机会”驱动的[32]，即高度依赖相关技术的创新性突破。如蒸汽机的发明使人类破除了自然力的束缚，开启了“煤炭时代”；19世纪末，内燃机的发展使具有更高热密度的石油得到普遍应用。与前两次能源转型的驱动机制有所不同，第三次能源转型则更多由多重“问题”驱动[17]，主要包括气候变化和能源安全两个方面[25,33]。一方面，不同能源消费对气候变化的效应明显不同[34]，如煤炭燃烧的CO2排放因子约为2.64 t CO2/tce，是石油的1.27倍、天然气的1.62倍，而可再生能源消费基本上不产生碳排放。为此，能源转型成为各国积极应对全球气候变化以及承担减排义务的重要举措。另一方面，全球大约80%的人口（约60亿）生活在化石燃料的净进口国，致使地缘政治冲击极易引发能源安全危机[35]。与化石能源相比，可再生能源空间分布更为普遍，具有较大的开发潜力，可弥补化石能源空间分布不均、生态环境压迫较大、市场波动频繁的劣势，为化石能源进口国提供了一条摆脱进口依赖的途径，并推动了其经济实现包容性增长[21]。因此，在发展中国家转型历程波动跳跃、全球能源转型动机发生“变化”的背景下，全球能源转型的规律和发展过程将更加动态多变。

能源转型作为气候变化背景下社会经济系统与自然生态系统耦合发展的关键协同路径，其发展过程受到多维因素共同驱动[33]。已有研究共同表明，政策调控、技术创新、市场机制与主观行为是能源转型的关键驱动因素[6,17,33,36-38]，并对其内在驱动机制进行了理论分析。其中，政策调控是推动能源转型的关键动力，在国家或区域能源转型初期发挥着核心推动作用。如欧洲《气候法》以及中国“十一五”至“十四五”规划均对能源系统结构、能源效率和碳排放提出了具体要求。这些政策不仅作为能源系统清洁化的量化评价标准，更是能源转型深入推进的强制性保障[39]。而除了法律法规等约束性政策工具外，财税支持等激励性政策能够激发清洁能源企业创新创造活力，提升市场竞争力，从而柔性推动能源系统转型发展。以中国为例，政府在供给端多采取强制性政策工具，淘汰落后化石能源产能和小功率火电设备，对高污染高耗能企业限产停产，从而有力地推动了供给端能源转型[40]。而在消费端，政府则通过基础设施建设激发清洁能源消费需求，具体如生产型企业电气化适配改造、充电桩布局建设等，引导清洁能源消费需求增长[41]。

此外，尽管技术创新已不是第三次能源转型的主要“动机”，但仍是能源转型的关键内生动力。事实上，可再生能源并不是新兴技术产业，风力涡轮机产生于19世纪80年代，太阳能光伏发明于1954年[13]。但风电、光伏在能源市场份额上长期居于劣势地位，这与其技术缺陷存在紧密联系。具体而言，相较于火电机组的稳定性，以风电、光伏为代表的可再生能源发电通常具有强随机性、间歇性和波动性，在现有储能、调峰技术下，大规模并网发电增加了电网的消纳压力，也增加了发电成本与损耗，为此，其年利用时长显著低于火电[42]。此外，清洁能源设备的高故障率与高维护成本，导致经济效益难以实现，成为产业可持续发展的重要障碍[43-44]。在此背景下，技术创新就成为第三次能源转型的关键内在动力（表1）。如2010—2021年新能源技术突破所带来的成本降低使风电和光伏全球装机量年均增长12.6%[45]。

表1 2010年与2021年可再生能源开发成本对比

注：数据源于国际可再生能源署(https://www.irena.org/Data/View-data-by-topic/Costs/Global-Trends)。

健全的市场机制也是能源转型可持续发展的关键基础[33,38]。能源转型的初始概念形成于全球性石油危机。为此，市场经济条件下的成本考量是发展清洁能源的原始驱动力，而清洁能源的供给需求平衡亦受到能源市场调控的影响。从需求端来看，全球性碳排放额度交易市场的形成和扩大，对化石能源消费的环境成本进行了有效量化，从而削减了化石能源的市场竞争力。而相关绿能财税补贴则使清洁能源对化石能源的比较优势进一步强化，从而增强其在能源市场的竞争力，逐步完成对化石能源的有效替代[46]。如针对可再生能源间歇性和波动性特点，美国通过市场机制调节措施，形成了较为完善的配套容量市场，有效地增强了清洁电力调配的灵活性[47]。而中国通过绿色电力交易市场机制的逐步建立，精准化匹配清洁能源消费意愿，为绿色电力的优先消纳创造了重要基础条件，从而间接推动可再生能源产业发展[48]。此外，高效的市场机制能够提升清洁能源产业对社会资金的吸引力，从而为技术研发和市场推广提供更加充裕的经济支持，进一步提升清洁能源的市场竞争力。

除宏观因素的影响外，消费终端的能源选择亦是推动能源转型的关键因素。当前，已有研究主要聚焦于居民主观行为对能源消费类型选择的影响[39,49-52]。例如，Malakar等[50]的研究表明，使用木柴的印度女性认为液化石油气的使用对家庭福祉并没有促进关系，而以前使用木柴、现在使用液化石油气的用户则声称液化石油气带来了福祉。这一结果说明了解不同燃料的优劣势，提升居民认知能力对推动能源转型至关重要。而消费者对气候变化、碳减排议题的关注则是影响能源转型的主要因素，如德国受教育水平更高、更加接受全球气候变暖事实的居民，对价格相对昂贵的绿色能源接受水平更高[51]。此外，传统能源的消费惯性以及清洁能源应用的技术门槛，是中国农村居民尤其是老年人提升清洁能源消费的重要障碍[53-55]。

但值得关注的是，能源转型驱动机制研究尚未形成统一的理论框架。整体来看，由于政策、市场等关键影响因素量化困难，当前能源转型的驱动机制探讨主要以案例研究为主，基于定性逻辑推断，强调能源转型的渐进性与路径依赖性[33]。特别是已有研究意识到能源转型作为复杂系统问题，全球、国家、区域、社区、个体等不同尺度、不同层级主体能源转型具有复杂的互馈机制，地理学空间与尺度理论成为能源转型机制解析的关键基础理论[37]。

3能源转型的测度研究

相较于能源转型的理论研究，当前对能源转型的量化分析总体较少，主要从能源转型程度评价与能源转型趋势预测两个维度开展研究。

3.1能源转型测度与评价

当前关于能源转型程度的相关研究相对集中于国家层面，而基于区域层面的研究相对较少[56]。如，Namahoro等[57]和Pata[58]分别以非洲50个国家和金砖国家为对象，总结了国家尺度能源结构转型的发展现状及相关经济环境效应。在区域尺度上，Fraser[59]和Villamor等[60]则分别以日本和欧洲城市为对象开展能源转型现状的评估研究，并注重对能源系统的环境可持续性、能源安全水平和能源公平等方面进行测度，但由于其量化评价指数缺乏横向区域对比和纵向时间趋势分析，限制了对能源转型的规律性认识。

在能源转型评价指标体系构建上，国际学者主要采用单一指标和复合指标进行评价。单一指标主要以可再生能源份额和能源效率提升作为能源转型的量化评价标准，且具有简单明了、指向性强等特征，对特定时期内能源系统的变化具有较好的指示作用。如Namahoro等[57]以可再生能源消费规模为指标，评估能源转型与经济发展的联系；Pata[58]以清洁能源发电量为指标，评估了金砖国家能源转型与环境污染的关系；Ohene-Asare等[61]则以能源强度作为综合指标体系中能源系统变革的替代指标。但同时，部分研究认为能源转型作为经济—能源—环境耦合的复杂系统，没有任何一个指标能够准确把握世界向清洁能源系统变革的复杂性[16]。因此，当前主流能源转型评价多采用复合型指标。如，世界能源理事会（World Energy Council,WEC）从能源安全、能源可负担性、能源可持续性3个维度遴选指标，构建127个国家的能源转型综合评价[62]；世界经济论坛（World Economic Forum,WEF）则基于经济发展、能源安全和环境可持续性3个维度，构建了能源转型指数（Energy Transition Index,ETI)[63]；党蕾[64]基于联合国能源系统可持续发展指标，从可获得性、可支付性、环境可持续性和技术发展4个维度构建了综合性的能源转型评价指标体系。尽管复合指标评价方法相较单指标评价方法更具全面性，但是多指标方法仍存在以下两处明显缺点：一是多指标评价方法所选的因子数量普遍较多，指标选取的主观性较强，且指标所指示信息往往具有一定的重复性，加之多指标集成的科学性、有效性以及结果解译的复杂性等问题，使其合理性受到质疑[65]；二是在转型评价指标体系中，针对能源系统现状的因子数量相对较少，而相关经济与技术指标占据较大份额。虽然能源转型受经济技术指标的影响强烈，但评价体系似乎过于侧重能源转型的潜力评估[66]，导致对能源系统发展现状的认识并不充分[2]。

3.2能源转型趋势与路径

目前有关能源转型趋势研判与预测的相关研究主要聚焦于三大领域：①致力于解决气候变化问题的能源结构及碳排放规模预测；②面向国家供给安全的清洁能源供给规模与配套基础设施推算；③与以上两项主题交叉的能源转型经济投资与环境效益模拟。围绕三大研究领域，已有研究遵循自上而下和自下而上两种思路开展研究。其中，自上而下研究通常以宏观发展目标为指导，将整体能源转型任务分解至具体能源类型或不同区域。如IEA提出在全球2030年实现“净零碳排”的情景中，可再生能源尤其是风能和太阳能技术，将做出最大贡献，其比重将由2021年的11.9%增长至2030年的30.6%[67]。Xu等[68]以碳达峰为目标场景进行能源结构预测，发现当非化石能源消费占比达到21.2%之上，煤炭消费占比在49.5%之下时，中国CO2排放将在2030年达到10.69 Gt的峰值，较慢的能源消费增长率和低碳化的能源结构使这种峰值出现得更早。Miniard等[69]则探讨了美国在2050年实现脱碳的能源转型路径是天然气、石油的消费量显著减少，而太阳能和风能的消费量显著增加。

相较于自上而下的预测思路，自下而上的预测则更强调从能源系统的基础要素出发，强调通过技术升级、能源类型替代等措施，最终实现能源转型目标。如，Wen等[70]通过化石能源直接消费和电力需求、清洁电力设施投资、建设、运行到退役的动态过程、清洁发电技术年均利用小时数、清洁电力弃置率等仿真参数，构建了能源转型动态仿真框架，预测中国能够于2030年达到碳排放峰值，且人均年碳排放量和单位国内生产总值碳排放量均低于主要发达国家。Wang等[71]则基于光伏与风电发电厂位置、容量、运行周期、运营维护成本、初始投资额、土地征用等基础数据，开展了面向2060年的能源结构预测，认为中国需要加大可再生能源设施投资以实现碳中和目标。

在预测方法上，当前研究主要采用趋势外推法、情境模拟法与系统仿真法开展模拟预测研究。其中，趋势外推法主要基于历史统计数据并假设能源系统惯性发展，来进行回归拟合，具体包括指数曲线法[72]、灰色模型[73-74]、IPAT[75]、STIRPAT[76]等。但在现实情境中，能源转型受控于社会经济发展与国家政策调整，呈现明显的波动性，导致趋势外推法能源转型预测的局限性较强。基于此，已有研究充分考虑外部条件变化对能源转型的影响，应用情景模拟法对不同情境下能源系统发展水平进行量化和对比，从而获得更加明确的政策内涵，并逐渐成为能源转型趋势与路径预测的主流方法。常见的能源转型情境设置包括自然发展情境（即趋势外推法）、低碳情境[77-79]、碳中和情境[80-82]、经济增长情境[83]、可持续情境[84-85]等。如Zhang等[82]构建了面向碳中和目标的4种能源结构与碳排放规模预测模型，发现更严格的环境规制、更早的达峰时间以及碳储存技术突破有利于中国碳中和目标达成。Wen等[70]则通过调整一次能源消费总量和清洁电力消费结构，发现高清洁电力消费结构情境下，中国发电行业将比基线情境碳排放规模减少0.50 Gt，环境效益显著。但实现这一目标则需风电与光伏发电装机总量达到3220 GW，所需投资额较低清洁电力消费结构情境增加4万亿人民币，转型负担明显增加。和以上两种方法不同，系统仿真法则更加全面复杂，适用于解决高阶、非线性、时变的相关问题[86]。目前，以系统仿真法开展能源转型预测模拟的研究相对较少，主要包括人工神经网络[72]、决策树[87]、系统动力学模型[88]等。系统仿真法理论上可以涵盖能源系统全部基础要素，考虑更加全面，能较好反映出能源转型问题的复杂性。但同时，模拟过程中“黑箱”效应较为突出，内在运转机制不透明，模拟结果不确定性较大。

4能源转型效应评估

能源转型不仅涉及能源系统的深刻变革，亦对社会经济系统产生深远影响。为此，能源转型的经济、社会与地缘效应成为当前能源转型研究领域的新兴热点问题。

4.1能源转型与经济发展

伴随区域能源转型，清洁能源开发与生产对区域经济发展具有一定的影响，但其作用方向有所不同。具体来讲，大部分研究认为可再生能源消费对经济发展具有正向促进作用。如Fang[89]认为中国可再生能源消费每提升1%，将促进人均GDP增长0.16%。Chien等[90]则通过对OECD国家和非OECD国家进行实证研究表明，可再生能源的大规模应用能够提高经济发展的技术效率，从而间接推动经济高质量发展，且这一效应在经济发展相对滞后的非OECD国家更加显著。Magnan等[91]则认为可再生能源发电可以减少能源相关财政支出以及降低国际燃料价格波动风险，从而对国家经济增长产生积极影响。但同时，部分研究认为可再生能源消费对经济增长具有负面影响[92]。如Ocal等[93]以土耳其为研究对象应用自回归分布滞后方法发现，可再生能源份额每增加1%,GDP相应下降0.3%。Marques等[94]对欧洲的实证研究也得出类似结论。与之不同，Sharma等[95]基于动态面板数据估计，认为经济增长与可再生能源消费之间存在双向负相关关系，而短期向可再生能源转型的经济性较差。

与上述研究视角不同，Al-mulali等[96]强调基于区域异质性，将17个国家划分高收入、中高收入、中低收入和低收入4种类型，分别讨论可再生能源消费与GDP增长的具体关系，发现79%的国家可再生能源与GDP增长之间存在长期双向因果关系，而另外21%的国家可再生能源消费与GDP增长间并不存在因果关系。这一研究结果表明，能源转型与经济发展的联系研究必须充分考虑区域经济社会发展阶段与特殊性，需以人地关系地域系统理论为基础进行探讨。

相较于可再生能源与经济发展关系的复杂性，已有研究普遍认为能源效率提升对经济发展具有正向影响。如Rajbhandari等[97]利用1978—2012年56个国家的面板数据，发现低能源强度和高经济增长速率之间存在长期双向因果关系。Ullah等[98]以“一带一路”沿线64个国家/地区为研究对象，认为能源效率每提升1%，将会使各国经济与环境可持续发展能力提升0.28%。此外，能源效率提升不仅可以推动经济增长，而且对区域经济发展质量产生重要影响。Lin等[99]认为能源利用效率低下已成为中国实现高质量发展的关键瓶颈，而能源效率与经济增长质量之间存在明显的“U”型关系，且能源效率的影响存在区域异质性。具体而言，能源效率提升显著改善了东部地区的经济增长质量，但对中西部地区经济高质量发展具有负面作用。

4.2能源转型与社会发展

能源转型是导致个人、群体与社会之间的关系和权力重新配置的主要驱动力量[100]，但当前能源转型效应研究更聚焦于环境和经济效益，从而导致社会学维度存在一定缺失[101]。因此，作为经济、政治、体制和社会文化变革的结合，能源转型应以道德和可持续性为指导，在社会维度更加强调降低能源系统的健康风险，消减能源贫困及相关公平性问题[102]。为此，已有能源转型的社会效应研究主要围绕此两点内容展开：

(1）已有研究主要基于微观和宏观两种视角，对家庭和国家能源转型的健康效益进行研究。根据世界卫生组织和国际能源署对家庭生活用能结构的调查，当前世界超过20亿人口无法获得清洁能源，家庭用能结构以传统生物质能和化石能源为主[103]。此外，超过25亿人缺乏炊事炉灶或使用低热效率炉灶，从而导致空气污染物排放超过平均水平2～8倍[104]。这一能源消费现状导致居民健康受到极大风险，已被确定为慢性呼吸道疾病（如慢性支气管炎、慢性阻塞性肺病、哮喘、结核病等）发病率的重要原因，并导致约280万人过早死亡[105]。这一原因也导致中国居民尤其是农村居民以及弱势群体（老年人、孕妇、儿童等）生命健康面临重大风险[106]。而清洁能源除具有零碳（或低碳）特性外，甲烷、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、粉尘、烟尘及碳氢化合物等污染物排放同样较少，因此具有良好的健康外部性。为此，已有研究普遍认为能源转型对居民健康风险的降低具有重要作用，并对其健康效益进行了量化评估。如Haines等[107]指出，通过推广改进型炉灶，提升家庭炊事用能的热效率，可以降低30%～50%的个人暴露风险，减少160万人因室内空气污染死亡。Wang等[108]认为由固体燃料向热效率更高、污染物排放更少的天然气转变，将产生良好的健康效益；平均每万人天然气管道长度上升1%，孕产妇全因死亡率下降4%，每年可挽救648名孕妇的生命。Shen等[109]对中国城乡人口迁徙的研究认为，农村人口向城市的集聚一定程度上促进了能源消费由传统生物能向清洁能源的转化，间接使1980—2010年中国PM2.5浓度下降3.9μg/m3，继而产生了良好的健康效益，死亡人数减少14.8万人。

(2）现有研究对能源转型的社会公平性已有一定认识，但现有研究结论并不统一。如以能源转型对贫困和收入的影响为例，Carley等[15]指出可再生能源对化石燃料的替代，将导致劳动密集型的煤矿开采相关工作岗位大幅减少，加剧失业和贫困等社会问题的产生，并对区域的经济和社会基础产生极严重的破坏作用。这一能源转型导致的社会问题，对采掘业就业规模较大的中国、波兰，澳大利亚等国的影响尤其巨大[110-111]。但相反，Wang等[71]面向2060年“碳中和”情景，对可再生能源的发展趋势进行了预测，认为可再生能源的大规模部署能够显著减少贫困，增加居民收入。在充分考虑可再生能源环境外部性的基础上，将可交易碳价由0提升至100美元/t，中国低收入群体将减少2100万人，高收入群体增加600万人，整体基尼系数将从0.453下降至0.441。

此外，已有研究对能源转型是否能够缩小城乡差距的认识显著不同。Shen等[109]认为城乡居民的家庭能源消费结构存在显著差异，城市居民以天然气、电力等清洁能源为主，而农村居民则以生物质能、固体燃料为主，城市与乡村在“能源阶梯”中的位置存在显著差距。而可再生能源的推广应用为削减这种差距提供了条件，城乡居民用能类型将逐渐趋同（以电力为主），并将产生相似的健康效应[101]。但Wang等[52]发现由于固体燃料向清洁燃料的大幅度过渡以及生活条件的改善，中国农村家庭的能源成本也急剧增加。2013—2017年农村地区能源成本年平均增长率为6.5%，是城市地区增长率（3.0%）的两倍，这一变化进一步加剧了城乡居民的收入差距。

而对于能源系统的区域间不平等，已有研究普遍认为，能源转型将有助于缩小区域差距。如Wang等[71]的研究认为，可再生能源设施将更多地布局于中国西部和北方的欠发达地区，而可再生能源主要消费地则相对集中于东部较富裕区域。这一空间布局将为经济落后地区带来新的经济收入，从而缩小区域经济差距。情景预测结果表明，通过优化可再生能源设施布局与调整碳税政策，其中2060年中国北方地区人均居民收入可由29000美元（无碳税）提升至34400美元（碳税为100美元/t），西北地区人均收入则由29100美元增长至30600美元。Zhang等[112]以211个县为研究对象，对中国太阳能扶贫计划（SEPAP）的政策影响进行了考察，发现扶贫太阳能设施显著增加了农村居民的可支配收入，且这一效果随时间的推移持续上升。此外，人均GDP较低的县在这一过程中的收益高于较为富裕的县，这一结论表明能源转型将为区域协调发展提供动力。

4.3能源转型与地缘关系

与资源存量有限、空间分布不均的化石能源相比，可再生能源具有差异化的能源特性。其空间分布更加广泛且可实现永续利用，因此成为稳定能源供应和应对地缘政治风险的重要选择[113-114]。已有研究多基于定性判断，认为能源转型对国际地缘政治关系的影响具有两面性。一方面，由于空间分布的广泛性和资源总量的“无限性”，可再生能源的产量和价格更具稳定性。这一特点将极大规避由化石能源价格操纵、削减产量所导致的经济危机和政治冲突[115-117]。同时，能源系统向可再生能源转型使国家能源体系构建的焦点由外部进口转化为内部供给，从而极大地提高能源自给程度，降低对高化石能源储量国家的依赖，继而改变非对称的能源地缘权力格局，创造更加公平的能源分配环境[118-120]。此外，能源转型将缩小“南北国家”间的经济发展失衡态势，并为面向未来的能源技术创造全球市场，从而带来更加广泛且深入的地缘政治影响[114,121]。

但另一方面，能源系统清洁化的影响也可能导致部分区域和部分产业地缘政治冲突进一步加剧。已有研究普遍认识到，向可再生能源的转型，将导致主要能源输出国家面临巨大的经济和社会困境[23,122]。据国际能源署（IEA）估计，到2040年主要石油和天然气生产国由于可再生能源的竞争，经济损失可能高达7万亿美元[24]。而这一类型国家多处于民族关系、宗教关系、政治关系的波动地带，其能源支柱产业的崩塌将成为恐怖主义和极端主义滋生的温床，从而引发更加强烈的地缘政治危机。同时，虽然可再生能源的空间分布较为广泛，但与发电、分配和存储相关的设备关键原材料的空间分布却具有一定的局限性。如伴随可再生能源基础设施的大规模布局，全球锂、钴、镍、稀土、镓、铟、铂、铜等关键金属需求呈现高位增长态势，对于此类关键原材料的争夺已成为新一轮能源地缘政治冲突的重要形式[86,123]。此外，由于当前新能源技术研发集中于少数国家和地区[12]，且缺乏必要的技术传播扩散途径，从而导致不同区域能源系统发展的不平等程度持续加剧，为技术贸易战埋下隐患[124]。

除了能源转型对地缘政治变化的单向影响外，二者同时具有复杂的交互胁迫关系。如俄乌冲突爆发前，以应对气候变化为主要驱动目标，欧盟采取了激进的可再生能源替代计划，有力地推动了自身能源效率提升和绿色可持续发展[125]。但俄乌冲突的爆发揭露了欧洲能源系统的脆弱性，可再生能源的波动性难以满足高需求负荷，造成了严重的政治、经济、社会危机，欧洲被迫重启煤电与核电项目，大幅增加外部天然气进口，使自身能源转型进程呈现波动特征[113]。欧盟能源转型政策的转向表明面向碳中和的能源转型目标，必须深入嵌入能源安全需求。此外，西方国家区域主义、单边主义、贸易保护主义持续抬头的影响下，中国质优价廉的新能源设施难以扩散至全球市场，从而推高了能源转型的经济成本，加深了联合国可持续发展目标7（确保所有人获得负担得起的、可靠的、可持续的现代能源）实现的不确定性。因此，统一协调、兼顾各方利益的全球新能源市场将是能源转型深入推进的重要保证。

5结论与展望

5.1结论

在气候变化、能源供给安全、经济发展多重目标约束下，能源转型的不确定性和挑战仍然较大。在此背景下，本文从能源系统整体出发，对能源转型的基础概念、研究方法、问题挑战进行文献综述和整合分析，主要得到如下结论：

(1）面向碳中和发展目标的第三次能源转型，与前两次能源转型的动机存在明显差别，主要体现在气候变化与地缘政治关系变化已成为能源转型的主要动机，而政策调控是决定能源转型成败的关键驱动。如何通过政策调控兼顾气候变化与能源供给安全从而实现能源转型的平稳过渡？将是全球能源转型议题研究的关键科学命题。

(2）能源转型量化评价研究总体缺乏，且相关研究多聚焦于国家尺度，缺乏区域层面的能源系统供给端与需求端的综合对比分析。作为一个复杂系统问题，能源转型涉及产业、技术、市场、政策、社会文化的系统性变革，多维度、多层次、多方位开展能源转型程度、趋势以及调控机制研究将有助于国家或区域能源转型进程的稳定推进。但当前，学术界亟需开发适配不同维度能源转型的评估框架，以此明确各方责任与义务，平衡不同群体利益需求，充分发挥政策、技术、市场的基础支撑作用。

(3）当前国际上对能源转型的综合效应认识存在争议，兼顾低碳发展、经济增长、供给安全的能源转型发展模式与发展路径仍需进一步深入探究。此外，对能源转型的环境、经济、安全效益关注较多，而相对忽视了能源转型的社会影响，导致能源转型的可持续能力受到影响。如何通过政策机制调控增强社会群体特别是弱势群体的能源转型适应性？关乎能源转型可持续发展问题。

5.2展望

已有研究已从认识论、方法论角度为中国能源转型发展奠定了良好的理论与实证基础，但作为最大的化石能源消费国和二氧化碳排放国，中国能源转型面临较大压力与挑战，仍需进一步加强能源转型基础与应用研究。尤其在西方科学界对全球增温质疑增多、碳中和发展目标淡化的外部环境中，地理学者应从以下4个方面延伸和细化能源转型研究：

(1）以人地关系地域系统理论为基础，开展多尺度能源转型分析研究。能源转型本质是能源类型、形式和结构在空间上重新配置的过程[126]，尺度、空间分异是决定能源转型政策和发展路径的关键基础。因此，能源转型研究需要从人地关系地域系统理论出发，开展多要素、多界面、多尺度过程和格局的成因机理与模拟技术研究，综合自上而下和自下而上研究思路揭示不同尺度能源—经济—环境耦合机理，探究各尺度能源供需匹配关系时空演变规律，优化清洁能源区域空间网络布局。

(2）充分考虑能源转型的区域—群体公平与可持续性，开展供需协同与区域协同研究。考虑到中国经济发展水平与资源禀赋的空间差异，转型进程中能源系统内部、区域间可再生能源发展失衡现象将不可避免。为此，有必要以人地关系协同发展理论为指导，正视转型进程中的区域公平与群体差异问题，深入开展供需协同与区域协同转型研究，创新区域能源转型路径及其调控模式，确保区域之间发展机会公平，防止出现更严重的地区分化。

(3）兼顾经济发展与供给安全，坚持化石能源清洁化与新能源规模化并举。从已有文献调研来看，面向碳中和目标的能源转型研究多以应对气候变化为目标。但能源系统作为社会经济发展的关键命脉，其清洁化转型必须充分适配经济增长与国家安全需求。现有技术水平下，片面强调可再生能源高占比不科学也不现实。因此，化石能源清洁化、清洁能源规模化、多种能源综合化应用才是能源系统发展的可行路径。后续规划研究中化石能源清洁应用、核能水电高质量开发应为中短期能源转型的重要发展路径。同时渐进式推动可再生能源份额不断提升，量变引发质变，以长期动态视角实现碳中和发展目标。

(4）深度嵌入国家重大战略，支撑中国式现代化建设和区域高质量发展。能源转型已成为“双碳”目标落实、人居环境保障、自然灾害防治的重要发展路径，能源转型基础设施也成为美丽中国和乡村振兴建设的关键基础载体。此外，“东数西算”等能源转型空间配置战略已成为区域协调发展的创新路径。因此，能源转型不仅是能源系统的更新迭代，更与中国式现代化建设、区域高质量发展等一系列国家重大发展战略的实施推进息息相关。后续需以动态视角看待能源转型进程，注重与国家重大发展战略的深度耦合，充分发挥能源系统的基础支撑作用。

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