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  中国环境管理  2026, Vol. 18 Issue (2): 121-132  

引用本文 

王韶华, 成梦瑞, 张伟. 我国能源“安全—公平—低碳”协同演化机制及影响因素——基于“不可能三角”理论[J]. 中国环境管理, 2026, 18(2): 121-132.
WANG Shaohua, CHENG Mengrui, ZHANG Wei. The Co-evolution Mechanism and Driving Factors of China's Energy Security, Energy Equity, and Low-Carbon Transition—A Study Based on the Energy Trilemma[J]. Chinese Journal of Environmental Management, 2026, 18(2): 121-132.

基金项目

河北省自然科学基金“京津冀制造业绿色韧性的时空分异与供需组态提升路径研究”(G2024203004);河北省自然科学基金“京津冀制造业数字化生产网络传导的降碳效应及协同减排策略”(G2024203029);河北省社会科学发展研究重点课题“数字新基建赋能京津冀工业协同降碳韧性的多维机制研究”(HBSKFZ25ZD016);河北省燕赵黄金台聚才计划骨干人才项目(教育平台)(HJYB202533)

作者简介

王韶华(1986—),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为绿色低碳发展、能源转型等,E-mail: wangshaohua0813@126.com.
我国能源“安全—公平—低碳”协同演化机制及影响因素——基于“不可能三角”理论
王韶华 , 成梦瑞 , 张伟     
燕山大学经济管理学院, 河北秦皇岛 066000
摘要: 破解能源“不可能三角”需要权衡能源安全、能源公平与低碳转型,化解多重目标的内在冲突。本文分2004—2013年和2014—2022年两个阶段,采用哈肯模型和时空地理加权回归模型,研究我国能源“安全—公平—低碳”协同演化机制及其影响因素。结果表明:①能源“安全—公平—低碳”复杂系统序参量随时间发生变化,2004—2013年为能源公平,2014—2022年为低碳转型;维度之间为互相抑制作用,且对协同演化水平均为负反馈机制。②将世界能源理事会(WEC)提出的“5D”能源驱动力作为影响因素框架,随着能源高质量发展,低碳技术的抑制效应与数字程度的促进效应总体保持稳定,政府干预的抑制效应显著增强,而产业结构优化、创新研发与对外贸易的抑制效应则明显减弱。根据所得研究结果,本文明晰了能源复杂系统非线性相互作用关系及外部影响因素,对高效推动能源转型具有一定的理论参考价值。
关键词: 能源安全    能源公平    低碳转型    协同演化    影响因素    
The Co-evolution Mechanism and Driving Factors of China's Energy Security, Energy Equity, and Low-Carbon Transition—A Study Based on the Energy Trilemma
WANG Shaohua , CHENG Mengrui , ZHANG Wei     
School of Economics and Management, Yanshan University, Qinhuangdao 066000, China
Abstract: Addressing the "energy trilemma" requires balancing energy security, energy equity, and low-carbon transition to resolve the inherent conflicts among these multiple objectives. This paper divides the study period into two phases, 2004—2013 and 2014—2022, and employs the Haken model and the geographically and temporally weighted regression (GTWR) model to investigate the co-evolution mechanism and influencing factors in China's energy security, equity, and low-carbon transition. The results indicate that: ① The order parameters of the complex energy "security, equity, and low-carbon" system have shifted over time, with energy equity serving as the order parameter in 2004—2013 and low-carbon transition in 2014—2022; interactions among the dimensions are mutually inhibitory, all exerting negative feedback on the level of co-evolution.② Using the "5D" energy drivers proposed by the World Energy Council as the influencing factor framework, it is found that with the advancement of high-quality energy development, the inhibitory effect of low-carbon technologies and the facilitative effect of digitalization remain relatively stable. In contrast, the inhibitory effect of government intervention significantly intensifies, whereas the inhibitory effects of industrial structure optimization, innovation & R&D, and foreign trade markedly weaken. Based on these findings, this paper elucidates the nonlinear interactions within the energy complex system and the external influencing factors, offering theoretical insights for effectively promoting energy transition.
Keywords: energy security    energy equity    low-carbon transition    co-evolution    driving factors    
引言

化石燃料的大量消耗,导致极端天气频发、海平面加速升高等气候变化加剧,世界各国面临从化石燃料到可再生能源的转型,这一能源转型不仅是技术和经济的变革,更是保障能源安全、促进社会可持续发展的战略举措。然而,能源转型过程并非一帆风顺,需要面对复杂的考量与权衡。2024年11月8日《中华人民共和国能源法》表决通过,自2025年1月1日起施行。《中华人民共和国能源法》明确能源工作统筹发展和安全,坚持立足国内、多元保障、节约优先、绿色发展,从能源规划、能源开发利用和能源科技创新等多方面推动能源安全化、经济化和绿色化。但在能源转型中同时实现能源稳定供应、普及可负担和低碳可持续极具难度,这也被称为能源“不可能三角”(Energy Trilemma)。可见,实现能源转型是一个综合性战略问题,需要统筹能源系统的安全、公平和低碳。因此明晰我国能源“安全—公平—低碳”协同演化机制,识别能源系统的主导维度,对我国高效推动能源转型和实现能源高质量发展具有重要意义。

自2010年以来,世界能源理事会(WEC)每年编制能源“不可能三角”框架 [1],包含能源安全、能源公平和低碳转型(环境可持续)三个维度,以期探寻有序、包容和公正的能源转型路径。在研究方法方面,主要为模型分析和指标框架两种研究范式。模型分析多用来研究维度之间的相互作用,如Shirazi[2]利用马尔科夫机制转换面板向量自回归模型识别能源“不可能三角”维度之间的机制转换协同效应,确定维度之间形成的复杂联系。指标框架多用来评估能源系统的整体发展,主要依据WEC概念框架构建评价指标体系 [3, 4],通过主成分分析法、熵值法、等权重法和耦合协调度模型等测度能源“不可能三角”的协同水平。在内在关联方面,一方面,部分学者认为维度间具有冲突关系,与能源“不可能三角”结论相符。如Kraaijvanger等 [5]发现荷兰海牙市向太阳能的过渡加剧了现有的能源不平等;Chu等 [6]通过研究全球前23个能源消费国发现能源安全风险能够显著促进可再生能源发展。另一方面,还有学者认为维度间具有协同关系,如McNamara等 [7]指出通过增加能源存储容量和减少停电频率等能源安全措施可以促进能源公平;Ofori等 [8]以41个非洲国家为研究对象发现能源公平可以促进低碳转型;Iyke[9]将能源安全风险数据集与气候变化数据集进行匹配,证明气候变化加剧了能源安全风险。

能源“不可能三角”涵盖了能源安全、能源公平和低碳转型之间的复杂平衡关系,常被用以衡量一个国家或地区的能源系统绩效 [10]。尽管解决这一难题极具挑战,但学术界仍从多方面研究能源“不可能三角”的影响因素以探索可行的实施路径。在政策方面,Heffron等 [11]以印度尼西亚为研究对象探究电力定价系统对能源“不可能三角”的影响;在社会方面,Gibellato等 [12]则从可持续创新角度探究教育与能源“不可能三角”存在关联;在经济方面,Li等 [4]认为数字经济是解决能源“不可能三角”挑战的有效手段。

现有针对能源“不可能三角”的研究内容较为丰富,但多限于两个维度之间,缺乏三个维度间的系统性理论分析,且维度间的从属地位也不明确;并且在探索能源“不可能三角”解决路径时,多聚焦于单一角度的影响因素。因此,本文可能做出的贡献包括①以哈肯的协同学理论作为研究三者协同演化机制的构架工具,建立哈肯模型对三者的相互作用及结构演化进行分阶段分析,刻画动态演化规律和演化路径;②选择具有现实意义的五大能源变革驱动力“5D”为影响因素框架(去碳化Decarbonisation、数字化Digitalisation、分散化Decentralisation、颠覆化Disruption和多样化Diversification),系统研究能源“不可能三角”的解决方案。

1 能源“安全—公平—低碳”协同演化理论基础 1.1 能源“安全—公平—低碳”作用关系

根据能源“不可能三角”理论,能源系统难以同时实现能源安全、能源公平和低碳转型,其关键在于维度之间兼具竞争与合作两种形式的非线性相互作用关系。竞争关系主要表现在资源获取、经济成本、技术应用及政策倾向四个方面,导致三个维度发展难以同步。合作关系则表现为某一维度的提升对其他维度的带动作用,进而实现良性共促。竞争与合作的交织,形成了能源“安全—公平—低碳”的协同演化机制(图 1)。

图 1 我国能源“安全—公平—低碳”协同演化机制
1.1.1 能源安全与能源公平非线性相互作用

对于竞争关系,能源安全强调保障稳定、可靠的能源供应,能源公平强调促进能源的平等获取与分配,两者侧重点不同。①在资源获取方面,能源安全促使资源向供应保障倾斜,优先保障关键城市和经济发达地区,而能源公平为确保所有人能够获得可负担的能源,会偏向弱势群体,在资源有限的情况下产生竞争;②在经济成本方面,能源安全通常需要投入大量资金来建立稳定的能源供应体系,导致能源成本上升,可能会转嫁给消费者,与能源公平的低成本可负担性形成制约;③在技术应用方面,能源安全优先发展大规模集中式能源系统以保障供应稳定,而能源公平未兼顾到所有群体和地区,则倾向发展分布式和小规模能源技术 [13],从而出现技术应用差异;④在政策倾向方面,能源安全可能倾向关键战略领域以保障国家整体利益,能源公平则要求政策向弱势群体倾斜,从而出现政策倾向的分歧。对于合作关系,能源安全通过增加储能容量等安全措施增强能源供应的持续性和稳定性,降低能源价格波动,使得能源获取范围更加广泛 [7];能源公平通过实现能源平等获取,能够降低社会不稳定因素,增强能源相关政策的执行力,从而增强能源安全。

1.1.2 能源安全与低碳转型非线性相互作用

对于竞争关系,相较能源安全,低碳转型的侧重点在于对环境影响的无害化。①能源安全为确保供应稳定会依赖技术成熟的传统化石燃料,而低碳转型倡导对环境影响较小的可再生能源,但可再生能源具有间断性 [14]。②在经济成本方面,能源安全关注能源的经济可行性,而低碳转型需要投资清洁能源研发等方面,可能增加经济负担,与能源的低成本稳定供应形成制约。③在技术应用方面,可再生能源存储和输送等技术尚未完全成熟,可能影响能源供应的稳定性,与偏向应用传统能源技术的能源安全产生差异。④在政策倾向方面,为确保经济增长所需能源能够稳定供应,政府通常干预电力和煤炭等能源价格,可能损害二氧化碳排放的配置效率 [15],与碳交易市场等低碳转型相关政策目标产生分歧。对于合作关系,根据能源依赖理论,低碳转型通过提高可再生能源比例,实现能源结构多元化,减少进口依赖,能够在一定程度上缓解地缘政治冲突或自然灾害造成的能源供应中断,从而增强能源安全 [16];同样,我国面临各类地缘风险和气候风险等能源安全挑战,能够增强可再生能源发展的决心 [17],有利于低碳转型。

1.1.3 能源公平与低碳转型非线性相互作用

对于竞争关系:①在资源获取方面,能源公平强调所有群体都能获得可负担的能源,但低收入和偏远地区可能依赖于化石燃料等不清洁能源和原始烹饪设备,对环境造成破坏 [8],而使用太阳能、风能等清洁能源的初始成本较高,会加重弱势群体的负担压力 [18]。②在经济成本方面,根据环境外部性理论,传统化石能源的生产和使用会产生负外部性,这由社会和环境承担,为实现低碳转型,需要采取措施将负外部性内部化,从而使得能源使用成本增加,与能源公平的可负担成本形成制约。③在技术应用方面,低碳转型需要淘汰高污染的传统能源技术,但可能导致依赖这些技术的行业和地区能源获取困难,影响能源公平,并且当前生产和生活方式与化石能源更兼容,可能会阻碍清洁能源技术的采纳。④在政策倾向方面,能源公平需要通过补贴等政策来确保低收入群体能够负担能源,但这些补贴可能会流向传统能源,并且用以促进可再生能源和能源效率等低碳相关政策在短期内也难以惠及所有群体。对于合作关系,公正可持续性理论结合社会正义和环境保护原则,认为可持续发展必须是包容性和公平的 [8]。根据波特假说,以低碳转型为出发点的环境规制可以刺激技术创新,通过提高能源效率、改善能源结构等来缓解能源贫困 [19],并且可再生能源可以扩大弱势群体的能源获取促进能源公平 [20];能源公平为提高所有群体的能源负担能力,降低能源消费成本,可能会采取提高能效等相关措施,从而减少整体能源需求,促进低碳转型。

1.2 能源“安全—公平—低碳”协同演化自组织特征

对于能源“安全—公平—低碳”复杂系统,各维度之间的非线性相互作用能够驱动系统实现从无序到有序的相变,涌现出某种宏观结构的序和规律性 [21],从而在协同演化过程中表现出开放性、非线性、不稳定性、涨落性和突变性等自组织特征。

① 开放性体现为其对外部环境的开放,会通过社会、经济等多方面与外界进行物质、能量和信息的交换。例如,输入方面包含从自然环境获取煤炭、石油等原材料、设备材料的补给及市场政策信息等,输出方面包含电力热力等能源产品及生产废弃物等。在系统与环境的互动互应过程中,能源系统不断试探学习和自我评价,探索新的结构、模式和形态,形成动态的自组织过程。②非线性体现为能源维度之间和系统与环境之间不满足于简单叠加原理的相互作用 [22],通过资源获取、经济成本、技术应用以及政策倾向的竞争与良性互促的合作,两种关系为系统产生自组织提供动力。③不稳定性体现为其对自组织过程的系统性革新,新结构形成需建立在原有结构失去稳定性的基础上,即系统内外部因素干扰使得能源系统存在状态发生变化,如维度之间的目标冲突、外部气候的危机叠加等。④涨落性体现为系统状态量对其平均值的偏离程度,能源“安全—公平—低碳”维度间的非线性相互作用以及外部环境的随机干扰等能够通过引起涨落打破原有结构的稳定性,探索可能的演化路径,在相变临界点实现对称破缺的选择,以巨涨落推动有序结构形成。⑤突变性体现为系统自初始稳态经失稳相变向新稳态的跃迁过程,外部环境的细微变动可能导致能源“安全—公平—低碳”宏观状态的显著跃迁,并且外部环境的持续变化可以引发系统状态的离散式突变 [21]

2 研究设计 2.1 指标选取

根据WEC对能源“不可能三角”的定义及测度指标 [1],并结合已有研究 [4, 5, 23],考虑数据可得性、研究相关性等原则,本文分别构建能源安全、能源公平和低碳转型三个维度的评价指标体系,如表 1所示。

表 1 能源安全、能源公平和低碳转型评价指标体系
2.2 研究方法 2.2.1 哈肯模型

哈肯模型作为协同学理论中的重要模型,能够研究能源“安全—公平—低碳”复杂系统的自组织协同演化过程。通过识别演化系统的序参量,得到演化方程和势函数,计算系统突变时的稳定解,根据序参量主导系统状态变量与稳定解之间的相对距离可以有效衡量系统有序度,具体公式参见周玉玺等的文献 [24]

2.2.2 时空地理加权回归模型

时空地理加权回归模型作为局部线性回归模型,能够在考虑空间和时间非平稳性的基础上分析影响因素的作用,求解随着空间和时间变化的回归系数。回归模型公式如下:

$ e_i=\beta_0\left(u_i, v_i, t_i\right)+\sum\nolimits_{k=1}^m \beta_k\left(u_i, v_i, t_i\right) x_{i k}+\varepsilon_i $ (1)

其中,ei是样本i的能源“安全—公平—低碳”协同演化水平;uiviti分别是经度、纬度和时间;β0是截距项;βk是回归系数;xik是样本i影响因素k数值;εi是随机误差项。

2.3 数据说明

研究数据为2004—2022年我国30个省级行政区面板数据,限于数据可得性,不包含香港、澳门、台湾和西藏,GDP等价值指标平减处理。考虑到2014年“四个革命、一个合作”的能源安全新战略被创造性提出,为新时代能源发展提供了根本遵循,因此将以2014年为时间节点,划分2004— 2013年和2014—2022年两个时间段具体分析。能源安全、能源公平和低碳转型的描述性统计如表 2所示。

表 2 变量描述性统计
3 协同演化机制分析 3.1 2004—2013年我国能源“安全—公平—低碳”协同演化机制 3.1.1 序参量识别

哈肯模型序参量识别常被应用于两变量间,因此本文将进行两两分析。利用GMM广义矩估计得到方程参数,如表 3所示。序号2和5模型假设成立,能源公平为序参量,能源安全和低碳转型均被序参量控制。进一步将能源安全和低碳转型加总作为快参量q2[25],如序号7所示,模型假设成立。表明2004—2013年能源公平在能源“安全—公平—低碳”协同演化过程中占主导地位,对能源安全和低碳转型具有较强推动作用。a=0.267即能源安全和低碳转型共同阻碍能源公平发展;b=-1.013即能源公平也对能源安全和低碳转型起阻碍作用,与能源“不可能三角”理论观点一致。γ1γ2均为正值,表明能源公平、能源安全和低碳转型共同对协同演化为负反馈机制。

表 3 2004—2013年哈肯模型两两分析结果
3.1.2 协同演化水平测度及分析

根据序号7参数求得稳定解q*=0/-0.211/0.211,能源公平为正向变量,因此只考虑q1=0.211,以此测度得到2004—2013年我国能源“安全—公平—低碳”协同演化水平。采用Kernel核密度估计方法具体了解其分布态势,如图 2a所示。从分布位置看,核密度曲线呈现波动状态的左移趋势,即协同演化水平在波动中降低,地区均值从0.830下降到0.592;从波峰特征看,曲线呈现单峰,波峰高度在波动中下降,即各省份离散程度上升;从分布延展性看,曲线呈现左拖尾现象,即低协同演化水平地区的数量多于高水平地区。协同演化水平较低地区主要为上海、北京、天津等地区及宁夏、内蒙古等西部地区,这是因为东部地区经济发达,西部地区则得益于西部大开发战略,通过资金和政策倾斜改善了能源供应条件,使得这些地区能源可负担能力较强。系统稳定点q1=0.211处于中下水平,上述地区水平远高于稳定点,从而导致协同演化水平较低。

图 2 我国能源“安全—公平—低碳”协同演化水平分布态势核密度
3.2 2014—2022年我国能源“安全—公平—低碳”协同演化机制 3.2.1 序参量识别

2014—2022年结果如表 4所示,序号4模型假设成立,低碳转型转变为序参量,对能源安全具有较强推动作用。即随着环境压力增大,低碳转型战胜其他维度并由它单独主宰能源“安全—公平—低碳”系统,系统维度之间以新的方式做协同运动。a=1.958即能源安全阻碍低碳转型发展;b=-0.189即低碳转型也对能源安全起阻碍作用。γ1γ2均为正值,表明能源安全和低碳转型对系统协同演化均为负反馈机制。

表 4 2014—2022年哈肯模型两两分析结果
3.2.2 协同演化水平测度及分析

稳定解q*=0/-0.681/0.681,同样只考虑q1=0.681,可测度得到2014— 2022年我国能源“安全—公平—低碳”协同演化水平,如图 2b所示。从分布位置看,核密度曲线呈现轻微的先右移后左移趋势,地区均值由0.872上升到2019年的0.933,随后下降到0.875;从波峰特征看,曲线呈现单峰,波峰高度先上升后下降,与2004—2013年相比较高,即各省份绝对差距先减小后增大,与2004—2013年相比离散程度下降;从分布延展性来看,曲线呈现左拖尾现象,但此时协同演化水平较低的地区转变为宁夏、青海、内蒙古等西部地区,这是因为西部地区煤炭、石油等化石资源丰富,经济发展高度依赖这些传统能源,制约了低碳转型。系统稳定点q1=0.681处于中上水平,西部地区水平远低于稳定解,从而导致协同演化水平较低。

3.3 稳健性检验

由于能源安全、能源公平和低碳转型是根据复合指标加权计算所得,计算结果可能受到权重方法、指标选取等方面影响,因此通过更换权重方法和替换指标的方式重新检验序参量识别结果,其中权重方法由熵值法更换为等权重法和CRITIC权重法,能源设施指标考虑到新能源装机比例提高,替换为输电线路回路长度(限于数据最早可获取年份为2007年,因此仅检验2014—2022年的序参量识别结果)。在2004—2013年分别采用等权重法和CRITIC权重法重新检验,表 3中序号7假设依旧成立;在2014—2022年分别采用等权重法、CRITIC权重法以及替换能源设施变量重新检验,表 4中序号4假设同样成立,结论具有稳健性。由于文章篇幅限制,以上稳健性检验结果未予列示。

4 影响因素分析 4.1 影响因素选择

根据WEC发布的World Energy Issues Monitor 2024——Redesigning Energy in 5D,全球去碳化、数字化、分散化、颠覆化和多样化五大变革驱动力正在影响着全球的能源转型 [26]。因此,本文将以具有现实意义的五大能源变革驱动力“5D”为框架,选取影响因素具体指标 [27],如表 5所示。

表 5 影响因素指标说明
4.2 模型拟合结果

在回归之前,检验标准化处理后的变量不存在多重共线性。接着检验时空地理加权回归模型(GTWR)的有效性,分别采用GTWR、最小二乘法(OLS)、地理加权回归模型(GWR)和时间加权回归模型(TWR)估计“5D”驱动力对能源“安全—公平—低碳”协同演化水平的影响。根据模型的拟合优度(R2)、赤池信息量准则(AICc)与残差平方和(Residual Squares)进行判别,R2越大,说明模型解释力越强,其他则值越小越好。如表 6所示,选取GTWR是较为合理的。

表 6 模型拟合结果
4.3 影响因素时空异质性分析

参考已有研究 [28],本文以2004—2013年和2014—2022年两个时间段内各年份的回归系数均值作为地区的总体回归系数,分析我国能源“安全—公平—低碳”协同演化水平的影响因素作用。总体上,对比两个时间段,可以发现,随着能源进入高质量发展阶段,在我国能源系统主导维度发生变化的同时,部分影响因素作用也发生改变。采用配对样本t检验进行分析,如表 7所示,两个时间段的回归系数均存在显著相关,配对设计有效。除低碳技术和数字程度外,其余因素的回归系数在两个时间段具有显著差异。低碳技术在两个时间段内系数均值相差较多,但未通过检验,主要是因为在2014—2022年新疆等个别地区回归系数拉高了整体水平,较多地区系数仍为负值。低碳技术过于倾向低碳维度,使得能源种类偏向清洁能源,而清洁能源的较高初始成本以及间歇性,不利于能源安全和能源公平,因此对协同演化水平具有负向作用;数字程度在两个时间段均具有正向作用,且不具有显著差异,数字与生产生活相结合,以数据为新生产要素能够优化要素配置,提高能源使用效率,拓宽流通渠道,多方面促进协同演化水平;政府干预的政策倾向随能源系统主导维度由能源公平转向低碳转型,负向作用显著增强,本质上体现了政策目标冲突性以及制度适应滞后性等,特别在2014—2022年由于环境问题的公共属性,市场机制难以有效实现低碳转型,需要政府干预。但政策设计实施较难同时平衡能源安全、能源公平和低碳转型三个目标,例如,“拉闸限电”政策影响了正常企业生产和居民生活,碳税或碳排放权交易体系可能推高化石燃料价格等,从而抑制协同演化水平;产业结构作用由正向转为负向,但产业结构指标为第二产业产值比重,因此实际产业结构优化对协同演化水平由负向转为正向,创新研发和对外贸易同样由负向作用转为正向。这是因为在2004—2013年,产业结构、创新研发和对外贸易主要服务于规模扩张型经济增长,钢铁、化工等高耗能产业急速扩张、创新研发聚焦于传统产业的规模效益、对外贸易以高耗能和高排放的商品为主,导致对协同演化水平的负向作用。2014—2022年,在能源高质量发展和生态文明建设的新发展理念下,驱动因素的作用方向发生转变,产业结构向能耗较低的服务业和高端制造业转型、创新研发则受政策引领转向绿色高效技术、对外贸易的商品向高附加值的技术密集型转变,从而转变为对协同演化水平的正向作用。

表 7 配对样本T检验结果

从四大区域具体分析影响因素的空间差异,如表 8所示,对于低碳技术,在2004— 2013年四大区域的作用均为负向,这是因为该阶段能源公平占据主导维度,低碳技术与能源系统发展模式并不兼容,使得负向作用明显;而在2014—2022年仅中部地区仍然为负向作用,其余地区作用不显著,此时低碳转型为主导维度,低碳技术应用对能源安全和公平的负面冲击被东部地区较高经济实力、西部地区较强资源基础和东北地区较多政策支持所对冲,而中部地区作为转型资源和政策红利的“洼地”,导致负向作用难以消除。

表 8 四大区域的影响因素回归系数

对于数字程度,在2004—2013年,东部、中部、西部地区均为正向作用,但东北地区为负向作用。数字程度固化了东北地区高碳产业的运营模式,且投资巨大,数字化投入无法获得预期收益,甚至产生负效果。随着低碳转型占据能源系统主导位置,在2014—2022年,东北地区数字化负向作用不再显著。其他地区作用同样不显著,这主要与数字化对能源的收入效应有关,随着数字化水平的提高,能源生产效率提升使得企业生产成本降低,企业在进一步实现经济规模扩张的同时增加了能源消费量,并且数字基础设施建设阶段的能源使用和运营阶段的电力消耗已经不容忽视,从而与替代效应抵消,使得正向作用减弱。

对于政府干预,东部、中部、西部地区的负向作用变得更为显著,与整体变化趋势一致,但东北地区负向作用不再显著,2016年为应对东北地区经济下行压力,政府深入推进新一轮东北振兴战略,从鼓励绿色制造、降低企业用电成本、推动能源设施建设等方面推动东北经济企稳向好,这与着重于单一政策目标相比,有利于缓解政府干预的负向作用。

对于产业结构,中部、西部和东北地区产业结构优化转变为正向作用,同样与整体变化趋势一致。但东部地区作用仍不显著,可能是因为东部地区能源需求与供应结构性矛盾突出,导致能源安全风险加剧 [29],并且为保障高端产业和重点城市的绝对用能安全,在极端情况下可能不得不挤压一般商业用能需求,因而东部地区产业结构优化并不能促进协同演化水平。

对于创新研发,东部、中部及东北地区的负向作用减弱,其中东北地区甚至转变为正向作用。作为老工业基地,东北地区可能承接了与国家战略相关的特定领域研发任务和资源倾斜,如与重型装备绿色化、寒地新能源技术、智慧农业相关的研发。这些研发与本地尚存的工业基础和资源禀赋相结合,可能催生出一些具有本地特色的绿色创新应用,从而产生了正向拉动。而对于作用不显著的西部地区,大量的新能源装备是在东部、中部研发和制造的,西部的角色更多是“项目工地”和“能源产地”,而非高附加值创新环节的主导者,因此西部地区创新研发的作用并不显著。

对于对外贸易,四大区域在2004—2013年均为负向作用,而在2014—2022年负向作用减弱至不显著,与整体趋势一致,表明对外贸易由高能耗商品转变为高附加值的技术密集型的发展模式,对减弱各地区的负向作用具有普遍适用性。

5 结论与启示

为破解我国能源“不可能三角”困境,本文引入协同学理论探究能源安全、能源公平和低碳转型三个维度的协同演化机制,分别从2004—2013年和2014—2022年两个时间段运用哈肯模型测度我国能源“安全—公平—低碳”协同演化水平,并基于能源变革驱动力“5D”框架,运用GTWR系统性分析我国能源“安全—公平—低碳”协同演化水平的影响因素。结果表明:①在2004—2013年,我国能源“不可能三角”的主导维度为能源公平,三个维度间为互相抑制作用,均对协同演化水平为负反馈机制。我国能源“安全—公平—低碳”协同演化水平在波动中降低,各省份差距扩大,低协同演化水平地区数量多于高协同演化水平地区;在2014—2022年,序参量转变为低碳转型,维度之间同样互相抑制,均对协同演化水平为负反馈机制。协同演化水平在2019年达到最高点后下降,各省份差距先减小后增大,但相比2004—2013年差距较小,同样低协同演化水平地区数量较多。②总体上,随着能源进入高质量发展阶段,低碳技术的负向作用和数字化程度的正向作用未发生显著变化,政府干预的负向作用显著增强,产业结构、创新研发和对外贸易的负向作用显著减弱。具体到不同区域,与整体趋势演变存在差异,其中东部、西部和东北地区低碳技术负向作用转变为不显著,东北地区数字程度由负向作用转变为不显著,东北地区政府干预负向作用转变为不显著,东部地区产业结构优化不具有负向作用,东北地区创新研发负向作用转变为正向作用。

能源安全、能源公平和低碳转型水平通过复合指标的方式测度而出,可能会受权重方法和具体指标选择而存在系统性偏差,本文结论是在特定方法框架下得到的,在数据构建过程中具有一定局限性。因此在本文所采用的度量方法与分析框架内,根据所得研究结论,得出如下启示:第一,着重缓解我国能源安全、能源公平和低碳转型间的冲突关系。可以从资源获取、经济成本、技术应用和政策倾向四个方面平衡三个维度之间的关系,通过化石能源清洁利用、优化绿色技术补贴机制、提升可再生能源稳定性与生产效率以及强化政策协同等多种措施缓解冲突关系。第二,从能源系统外部入手破解能源“不可能三角”困境。不同区域可采取针对性解决措施,东部地区需要关注产业结构偏重“去工业化”和“服务化”对自身能源供给的影响,提高能源基础设施的安全性,以保障外部能源的平稳供给;中部地区则需关注低碳技术的负向作用,围绕低碳技术所带来能源成本和不稳定性,针对其电网枢纽特性,设立能源低碳转型公平基金和实施有关电网韧性等国家专项;西部地区则需关注政府干预的负向作用,将政府干预从命令控制型转为市场激励与能力建设。例如,针对西部电网调峰、调频压力大的问题,建设和完善电网辅助服务市场;东北地区可结合老工业基地的特色,通过产业升级创造绿色需求来消纳新能源,以创新研发针对能源转化和系统协同中的“卡脖子”环节进行攻关。

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