能源问题是一个世界性难题,全球都亟需可行的解决方案,尤其以中国最为迫切。中国作为一个发展中国家,不仅陷入由经济发展、能源安全和环境保护构成的“能源三角”[1],严重的雾霾天气以及巨大的减排压力也迫使人们必须尽快找到解决能源问题的突破口[2]。从德国、荷兰等欧盟国家实践看,通过绿色发展促进能源系统向清洁低碳、高效安全的现代能源体系转型是解决上述问题的有效途径。发达国家在能源转型过程中积累了丰富的实践经验,也使学术界对能源转型(Energy Transition,ET)的研究日益丰富,但研究者在能源转型定义界定方面还存在争议[3],尤其在如何有效指导能源转型实践方面还缺乏成熟的理论[4]。因此,研究能源转型问题具有重要现实意义。
能源转型涉及到社会制度的深刻变革,基础动力来自于能源技术创新,因此,需要通过创新政策激励能源技术变迁[5-7]。但从各国能源转型理论研究和实践经验看,传统能源转型方案更加关注技术可行性和经济影响,缺乏社会可行性考虑,使得在技术和理论上可行的能源转型方案实施效果不佳。将社会系统因素纳入分析框架,从社会-技术变迁(Socio-technical transition)视角进行研究更适合解决当前面临的复杂问题[8],在此基础上对能源转型理论进行探索,可以有效指导能源转型实践。Kemp等[9]、Geels等[8]观察到强烈的路径依赖和技术锁定状态,认为能源转型是一个社会-技术变迁过程,是长期社会系统结构性改变过程,是经济、生态、技术、制度和文化等因素共同作用的结果。鉴于此,本文对相关文献进行梳理和归纳,试图从创新动力源、转型机制以及能源转型治理政策3个维度探讨社会-技术变迁对能源转型的影响,提出通过社会-技术变迁驱动能源转型的“影响因素-动力机制-治理政策”研究框架,对该研究领域存在的潜在研究问题进行分析并指出未来研究方向。
文献梳理发现,20世纪80年代后,技术轨道范式概念的提出和演化经济学的发展,已经建立起社会-技术系统理论框架。如Dosi[10]在技术范式研究的基础上,进一步认识到技术变革存在演进路径,从而提出技术轨道范式的概念,认为技术的持续变化往往与技术范式所界定的技术轨道上各因素变化有关,技术不连续变化与新的技术范式有关,而新技术范式出现则源于技术轨道上科学进步、经济因素、体制变量及既定技术轨道上尚未解决的困难之间的相互作用。Dosi在技术轨道范式研究中,将技术变化置于由一系列社会因素影响所构成的轨道上,形成社会-技术系统理论。演化经济学将技术创新看作是经济增长最重要的驱动力,从技术变迁和产业动态角度研究长期经济增长和经济发展。演化经济学用动态、演化的方法看待经济变迁和技术变迁,同样强调了经济变迁、技术变迁过程中的路径依赖。在技术创新成为推动社会发展主要因素的时代背景下,战略生态位管理理论(SNM)对演化经济学的应用和发展具有重要意义,该理论将技术变迁置于社会变迁框架之下,认为新技术体系的产生会引起社会系统创新和变革[11]。研究者通过构建相关模型,寻找突破“技术制度锁定”的途径。
20世纪最后20年的相关研究结果说明,社会-技术系统理论框架已经形成。在此基础上,新的研究成果逐渐扩大了社会-技术系统范围,使社会-技术系统理论框架得到进一步拓展。社会生态系统(SES)将系统范围扩大到比社会系统更大的范围,对特定生态系统中社会和生态之间联系背后的机制进行系统分析,强调各种管理系统及其动态变动对改进生态系统管理的重要性。复杂适应系统(CAS)理论提供了明确、全面、容易理解、能够解释复杂系统的适应性社会制度框架,用于解释技术变迁。技术创新系统理论(TIS)认为,技术变化是一个动态过程,因此技术创新系统理论分析的重点应该是系统内发生并导致技术变化的活动或过程[12]。上述活动或过程对创新系统运行及目标实现具有重大作用。该理论框架已被广泛应用于分析可再生能源技术创新系统发展历程。人类-环境系统(HES)理论框架基于7个假设而建立,即人与环境的互补性、等级、干涉、反馈、决策、认识以及环境优先等,在此基础上解决人类和环境系统之间的复杂问题。多层视角框架(MLP)认为,转型是由多层面因素推动的,各层级因素之间是相互作用的演化过程[8]。
已有研究成果,尤其是SNM和MLP所提供的社会-技术变迁理论框架,使得为能源转型难题寻找突破口的研究者,可以在以往注重技术变迁的基础上加入社会因素动态变量,从社会-技术变迁视角分析能源转型动力机制。
能源转型是社会发展演进过程中的必然。但由于经济社会发展与生态环境之间矛盾激化,能源转型也需要从自然演进方式转变为人为推动方式。为此,探究当前时代背景下能源转型驱动因素以及以何种机制有效驱动能源转型,是学界研究的重点。研究能源转型的国内外学者都非常关注能源转型的影响因素,通过文献梳理可以发现,能源转型驱动因素包括技术因素和社会因素两大类,而对能源转型起阻碍作用的主要是其中一些社会因素,最新研究成果主要关注以下因素对能源转型的影响。
传统理论所关注的能源转型首先是能源技术转型,技术转型一方面表现为传统技术基础上的创新,另一方面表现为新兴能源的出现和应用。按照Arranz[3]的观点,能源转型要依靠技术创新,国家必须在能源转型方面发挥关键作用;Wolfram & Wiedmann[13]从发展新兴能源市场入手,强调市场对新兴能源的需求对于能源转型有重要影响。社会-技术变迁理论视角下的研究者认为,技术创新和市场机会双重作用于能源转型。如Norberto等[14]认为,在当前化石燃料占主导地位的社会-技术系统中,光伏发电作为一种新兴能源得以推广主要得益于科学技术发展、光伏发电政策支持、有竞争力的光伏市场以及可再生电力消费政策激励等。Ford[15]也支持这一观点,认为除可再生能源技术发展外,技术推广成本下降和光伏发电存储技术发展也是推动能源转型的原因。同时,Ford还研究发现,在传统电力制度占主导的情况下,新兴能源市场生态位、新的小众商业模式等也从能源流通环节推动新能源行业发展。与传统理论侧重于能源技术创新相比,社会-技术变迁理论视角下的研究者将能源技术创新置于社会系统中,综合考虑技术、政策、市场、商业模式等因素对能源转型的影响,说明技术上可行的能源转型方案还需考虑其社会可行性,从而保证其转型实施效果。
当今世界能源形势正经历着深刻变化,应对气候变化进入新阶段,全球能源转型愿景已经形成,各国能源转型也都面临何去何从的问题。按照潘家华[16]的观点,当前能源转型应该是“问题驱动”转型,推动能源转型的因素主要包括集体利益(气候)、政策制定者和民间社会的重要作用;Osunmuyiwa&Kalfagianni[17]更加强调能源转型愿景,认为全球石油崩溃的能源压力发挥了至关重要的作用;Lutz等[18]从能源转型在不同地区的实施进展出发,研究了可再生能源区域实施驱动因素;Ruggiero等[19]更是通过战略生态位管理理论,深入社区分析能源转型问题,认为将公民社会作为能源转型驱动因素而制定转型战略可以加速向清洁能源生产过渡。
以上研究结果表明,在全球能源危机和生态危机的严峻形势下,全球能源未来发展已有明确方向,中国能源转型也势在必行。但各国的能源转型转向哪里、怎么转等问题,不仅与各国具体能源转型愿景有关,而且与一国内部不同区域的具体能源转型愿景有关。在社会-技术变迁视角下分析能源转型,“国际能源愿景-国家能源愿景-区域能源愿景”作为影响能源转型方向性的因素必然发挥作用。若一国能源愿景不清晰及由此形成不恰当的政策体系和监管政策,则会阻碍能源转型进程。阻碍可再生能源普及的主要因素包括:继续关注化石燃料的政治和监管框架、区域地缘政治支持,以及缺乏对可持续替代能源发电系统的认识等。Ruggiero等[19]分析表明,限制新兴能源市场规模扩大的最重要因素包括缺乏对该行业的清晰愿景、缺乏中介机构的专门工作,以及不利的政策和监管框架。相关文献梳理结果说明,能源转型愿景及以愿景为引导方向所形成的转型目标、转型关键角色,以及政治和监督框架等一系列社会因素,是影响能源转型方向路径的重要因素。
近年来,全球气候变化问题显然已经超出生态保护技术范畴,全球气候变化治理成为各国密切关注的问题,节能减排成为控制气候变化的直接途径,作为世界公民,每个国家在节能减排行动中都应该有责任和担当。Qi等[20]对中国节能减排驱动因素进行分析,认为工业部门的能源生产力提高、家庭单位GDP能耗减少以及经济结构调整为节能减排作出了很大贡献;Xie等[21]研究表明,为了减少CO2排放,长期内要更加重视节能技术研发和能源结构清洁转型;Nie等[22]特别强调了气候变化对住宅能耗的重要驱动作用,认为气候变化、能源价格、能源支出组合、能源成本分摊、支出份额、人均收入和人口效应等7个驱动因素之间协同作用于住宅能耗。由此可见,能源转型不仅仅是能源技术转型,作为推动节能减排从而控制全球气候变化的因素,能源转型一定程度上涉及到各国之间一系列新的政治、经济、法律等方面的博弈。为完成能源减排任务以及实现节能减排目标,节能技术创新和能源结构清洁转型是必然选择。
能源转型必然导致新兴能源技术取代传统能源技术、新兴能源行业取代传统能源行业的现象出现。因此,现有能源行业及利益相关者在能源转型过程中其利益存在不确定性。Norberto等[14]明确指出,现有能源部门对化石燃料的利益支配是限制光伏发电部署的因素之一;Arranz[3]总结过去可持续性转变的经验教训,认为掌握全球能源转型愿景的人士正在极力打破现有能源行业稳定状态,即推动能源转型发展,而现有能源行业经营者则是阻碍能源转型发展的力量。
分析以上4类影响能源转型的因素可以发现,关于能源技术和流通环节方面对能源转型的影响主要取决于技术变迁,而能源愿景、能源政策以及转型主体状况则从社会变迁角度对能源转型产生影响。进一步分析表明,各因素从不同角度或驱动能源转型,或阻碍能源转型。推动能源转型发展的研究应该更注重社会因素,驱动或阻碍能源转型的影响因素相关文献汇总如表1所示。
能源转型动力机制是指能源转型的动力来源及其作用方式,是一种能够有效推动能源转型并达到预定目标的传导机制。社会-技术变迁视角下,能源转型动力机制就是统筹协调各类能源转型影响因素,使其中的正向驱动力更大,同时尽可能减小某些因素对能源转型的阻碍作用。现有研究者有的侧重于定性分析,有的侧重于定量模型构建,从不同角度讨论了能源转型动力机制。
表1 能源转型影响因素研究汇总
具体内容驱动因素阻碍因素能源技术可再生能源生产技术[3,14]可再生能源存储技术[15]-能源市场市场价格,包括:国际石油价格[17,23]、新能源价格[15,22]商业模式[15]贸易开放[23]能源价格:从低价到高价能源的支出转移[22]新兴能源面临的高风险的商业环境 能源愿景新兴的可再生能源生存和发展机会[15]全球能源转型愿景:全球绿色转型[17]、气候变化[22]缺乏清晰的转型愿景[19]缺乏对可持续替代能源发电系统的认识能源政策新能源支持政策,包括可再生能源生产支持政策[14]、燃料补贴政策[17]、可再生能源消费支持政策[13,24];新能源汽车政策[25,26]能源转型的金融支持政策[18]不利的能源政策和监管框架[19]转型主体政府部门[3,18,21]工业部门、家庭[20]国际合作[16,23,27]公众参与[18]现存能源行业和部门对化石燃料的利益的支配[3,14]
对能源转型动力机制进行定性描述较多的有战略生态位管理(SNM)、转型管理(TM)和MLP框架。SNM主张自上而下的动力传导机制,TM模型主张自下而上的动力传导机制。Kemp[9]比较了上述两种模型,认为在能源转型过程中把它们结合起来使用会更有效。梳理相关文献发现,SNM和TM结合使用能够使转型趋向可持续,SNM理论通过为社会-技术实践创造部分保护空间(生态位)以促进根本性技术创新和技术扩散,而TM则是一种应用更广泛的管理方法,旨在影响和促进转型过程更加趋于可持续。
目前,认可度较高的是Geels[8]的MLP框架,该框架已经被用于研究各种社会-技术转型问题,其概念框架包含技术、一系列用户以及社会背景等因素的协同作用。在此基础上,Ford[15]在分析住宅太阳能光伏系统时,有意识地将社会因素纳入分析框架中,认为新兴能源转型是由草根阶层行动推动的,因此,能源转型动力机制设计应该侧重于自下而上的传导机制设计。相反, Arranz[3]认为,能源转型是政府主导行为,因此,能源转型动力机制设计应该侧重于自上而下的传导机制设计。无论是侧重于自上而下的传导机制设计还是侧重于自下而上的传导机制设计,都意味着能源转型已经不同于历史上由技术进步推动的“机会驱动”转型,而是由社会体制发挥重要作用的“问题驱动”转型,意味着社会-技术变迁视角下能源转型需要有意识的治理政策。
研究者们不仅阐述了以何种动力机制充分调动各影响因素对能源转型的驱动作用,还构建了相关定量分析模型讨论在一定动力机制作用下各因素能在多大程度上驱动能源转型。目前,关于能源转型的定量分析模型大致可归纳为5类:①经济能源环境模型,如Forters 等[28]建立了能源系统优化模型,定量分析社会-技术动态变迁过程中各驱动因素及其作用结果。该模型有利于对跨部门因素进行动态分析,但其技术细节通常劣于分析同类行业的特定模型;②特定部门技术经济模型[29],该类模型以建筑、热力、电力、交通等为例,其高水平的技术细节处理能够较为精确地对特定部门的技术系统演变作出解释,但人类行为和社会技术系统的经济因素往往不在其分析范围内;③基于代理的能源系统模型,如Mueller&Haan[30]以交通运输为研究对象,基于代理方法捕捉各个行动者之间的交互关系,但该模型无法对行动者之间的交互关系随着时间推移而发生的变化进行有效捕捉;④技术或产品扩散模型,该类模型可有效捕捉参与者之间的动态变化,并随着社会-技术演进而动态调整参与者的选择环境,但该模型往往专注于单一技术或产品,缺乏替代方案;⑤社会-技术能源转型模型[31],用于分析能源、能源需求与供给、交通、建筑等问题。该类模型成功地将技术经济细节、行为异质性和演进路径动力学结合起来,其分析框架可有效捕捉社会-技术演进动态变化,但对单一领域分析略显不足。
现有能源转型动力机制研究表明,我国能源转型理论构建与政策实践,必须结合我国经济社会发展实际,选择合理的能源转型动力传导机制,借鉴已有能源转型动力机制定量模型进行分析,揭示社会-技术变迁演进中能源转型参与主体之间的动态变化,从而为能源转型治理政策制定提供理论依据。
有研究者指出,历史上的能源转型没有被有意识地治理,目前,参与者在积极尝试向低碳能源系统转型,但现有治理体系在政策整合和执行、政府监督和公众信任方面缺乏效力。因此,迫切需要有效的治理机制和政策支持以推动能源转型。
能源转型作为社会-技术转型的一种形式,涉及到社会制度的深刻变革。Truffer等[32]认为,现有研究没有足够明确地考虑制度动态。若制度设计能考虑社会-技术系统中各层级参与者之间的交互动态,则可为学者和决策者提供一些新的观点。对已有文献梳理发现,虽没有形成多层级参与者之间交互动态系统理论,但研究者分别对社会-技术变迁过程中能源转型的不同层级参与者进行了研究。
(1)各级政府的参与。在能源转型过程中,地方政府及政策是首要推动力量。如Roberts[33]认为,政府政策在能源转型中发挥着重要作用。当然,政府政策有可能推动也有可能阻碍能源转型进程,Arranz[3]认为,已有制度对能源转型一定程度上具有抵制作用。但认为有积极作用的学者们居多,尤其是在规划方面。如Cowell&Ellis[34]认为,地方政府的具体规划可以遏制那些在能源转型过程中进行重大基础设施投资的破坏性影响,从而加强制度再生产,尤其在中国,城市在能源转型中扮演着重要角色[35]。
(2)能源生产企业(生产者)与能源公用事业单位参与。从能源供给侧参与者看,Mori[36]以电力系统为例,指出已有能源企业对现有能源制度有强烈的路径依赖,能源转型治理机制需要在考虑能源安全和经济稳定的前提下,摆脱这种路径依赖。从公用事业角度看,Mah等[37]研究表明,现有公用事业是政府实施能源转型政策的途径之一,但也可能是社会-技术体制结构变革的障碍。
(3)能源需求者及公众广泛参与。从能源需求侧参与者看,研究者认为公众对能源转型的看法很重要。如Ornetzeder&Rohracher[38]认为,如果没有公众广泛参与,转向更加可持续的社会技术能源、运输或生产系统的过程是难以想象的;Schweizer等[39]强调,公众参与有助于其理解能源转型中的挑战,同时强调公众参与不是让公众接受预先确定的方案,而是让公众有所选择。此外,还有研究者关注了行为者之间的中间人、国际能源机构和其它政府机构的作用。总体来看,研究者认识到各级政府、能源供给方、能源需求方及存在于三者之间的中介组织作为能源转型的各层级参与者在能源转型过程中发挥着不同的作用,但对各层级参与者在社会-技术系统中的相互关系及其对能源转型的动态影响,当前分析尚存在欠缺。
认识到社会-技术系统中的不同层级在能源转型过程中发挥不同的作用,推动能源转型制度建设就需要通过有意识的治理机制和顶层政策设计以充分调动系统各层级对能源转型的驱动力,已有研究对此进行了多角度探索。
(1)能源转型需要采取多层级治理机制并提供相应的政策支持。从目前研究成果看,虽然各国出台的各种政策和制度有望为社会-技术制度变革开辟空间,促进能源转型发展[40],但对于目前的治理手段,也有学者认为现有研究忽视了一种现象,即通过刻意的治理手段终止了现行社会-技术体制[41]。因此,建议使用多层视角(MLP)、多层级治理(MLG)以及以行动者为中心的方法,建立“社会-技术制度多级治理”模型,从而摆脱现行社会-技术制度对已有能源制度的路径依赖,推动可再生能源生态位创新[42]。
(2)能源转型需要构建社会-技术驱动的多级治理机制。大多数研究者都是结合MLP模型,针对不同层级之间的关系进行有侧重点的研究。Gui[43]对所有参与者从不同层次提出了建议,包括能源消费者、产业集团、政策参与者、企业家和公用事业单位,认为治理机制就是要协调各利益相关者的关系,从而尽可能在能源转型中实现目标;游达明等[44]从治理政策工具角度提出方案,认为主体(中央政府和地方政府、各类参与者)不同,针对性治理层级和治理范围也不同。从监管机构角度看,Boon&Bakker[45]对监管机构和受监管机构层级进行了分析,认为二者都需要了解保护措施的宽度和深度,以及具体工具使用的合法性。此外,也有学者对需求侧创新提出看法,认为需求侧创新是社会能源系统转型的核心,但在治理方面却做得不够[46],也为能源转型治理机制创新指出了新方向。
(3)增强能源转型参与者意愿。这是能源转型治理机制研究者的又一个关注点,能源转型治理机制需要参与者自愿参与到能源转型行动中来,从而使监管更有效。如Baldwin等[47]提出的“分布式治理”,就是让市场参与者和其他利益相关者在监管决策中自愿、充分发挥作用;Sarricaa等[48]指出,不同层级参与者对应着不同的治理模式和政策方案,建议协调好中央和地方能源政策,关注自下而上的意见,强调公众参与能源治理的必要性。
(4)有关政策执行偏差及矫正机制。能源转型在有些国家取得了成功,在有些国家则没有,原因在于不同国家的技术平台、政策动机、利益相关者的作用不同。因此,基于社会-技术变迁视角的政策制定要考虑到各因素导致的政策执行效果动态变化,即执行偏差,从而采取相应的动态调整措施。如Quitzau等[49]以节能建筑为例,研究了能源转型过程中政策愿景与当地做法不一致问题,认为偏差矫正机制非常重要。
纵观现有文献,研究者在能源转型多层治理机制及相关治理政策方面提出了建议,但由于不是基于系统的社会-技术变迁理论,未能揭示能源转型动力因子和动力机制,现有研究所提出的治理政策、建议的实施效果时常是大打折扣的。能源转型治理政策应该在剖析社会-技术变迁如何驱动能源转型的基础上,从社会-技术变迁视角揭示能源转型驱动因子和动力机制,据此提出相应的治理模式和政策建议。
中国能源转型势在必行,理论研究者与政策制定者对中国能源转型何去何从进行了深入探讨。国内对能源转型的研究多从转型措施[50]、国外经验[51,52]及环境影响[53]等方面展开,而研究社会-技术理论及创新政策的学者多关注工业和科技发展领域的相关问题[54,55],部分学者关注新能源汽车创新政策[25,26],部分关注清洁能源创新政策[5,24],将能源转型与社会-技术理论及创新政策结合起来的研究鲜见。但能源转型驱动力源于社会-技术变迁,能源技术创新是最基础的动力源。因此,从社会-技术变迁视角研究我国能源转型途径是可行的切入点。通过文献梳理发现,目前社会-技术方法和MLP仍然存在以下不足:
(1)对可持续性结果和未来目标实现的有限评价、依赖于定性的案例研究方法、有限的数量概括等。并且,MLP多是从技术选择开始,对技术来源讲得很模糊。因此,在利用上述分析框架研究能源转型问题时,识别转型动力因子,尤其是如何采用定量方法分析转型动力机制是首先要解决的关键问题。
(2)目前,社会-技术能源转型模型在探索能源系统转型途径、捕捉参与者和机构的相互作用,以及在治理、行为和生活方式方面的表现还不够理想。因此,需要在过去的方法上构建跨学科仿真模型,以便纳入定量和社会-技术变迁方面的研究。
(3)虽然动机相似,但美、德、日、中等国家在清洁能源创新过程中却呈现出不同模式,其根本原因在于国家创新政策工具存在差异。因此,基于中国社会-技术变迁情景,设计相应的能源转型治理框架体系是当下迫切需要研究的内容。
以“社会-技术变迁视角下能源转型”为对象,利用文献分析方法提出了能源转型“影响因素-动力机制-治理政策”研究框架。在回顾和总结已有研究的基础上,本文认为,当今能源和气候变化的研究前沿是构建社会-技术能源转型量化模型,以此形成社会-技术变迁视角下能源转型治理体系。因此,未来研究需要从以下3个方面深入展开:①识别社会-技术变迁促进能源转型的动力因子。以多层级(MLP)理论为基础,针对以往采用MLP分析时技术来源和执行主体缺失的情况,构建模型识别社会-技术变迁促进能源转型的结构性动力因子和主体性动力因子。一方面,从部门结构效应、产业规模效应、相对价格效应和能源技术效应等4个方面分析能源转型的结构性动力因子,另一方面,加入主体性动力因子分析以弥补MLP模型的不足,从能源供给侧、能源需求侧分别考察执行主体在能源转型过程中的作用;②确定我国能源转型的各级参与者。在获得能源转型动力因子的基础上,综合考虑结构性动力因子和主体性动力因子,尤其是考虑主体行为的异构性和不确定性,包括政府管制行为、生产者趋利行为、用户消费行为以及生活方式,从而确定能源转型的各级参与者;③构建能源转型治理政策体系。利用能源转型的动力因子和各级参与者,构建相应的系统动力学仿真模型。基于仿真结果,构建一个符合中国实际情况的“多层级跨领域能源转型治理政策组合模型”,从而形成能源转型治理框架。
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