本研究主要基于社会-技术转型MLP,立足省域层面的能源系统,从系统整体角度研究探讨省域能源系统低碳转型的驱动机制及路径。围绕这一主题,本研究具体从能源转型、MLP及其分析框架、系统创新以及MLP下能源转型等四个方面对已有相关研究进行系统梳理和评述。
(1)能源转型的内涵与特征研究
关于能源转型,学术界尚未有明确且统一的定义。到目前为止,人类经历了两次大规模的能源转型。第一次能源转型发生在18世纪中后期,由秸秆、木柴等生物质能转变为煤炭。数据显示,煤炭在世界能源结构中的占比从18世纪中后期开始不断增加,到1910年达到峰值,约占整个能源结构的60%,之后开始逐渐下降。第二次能源转型发生在20世纪初,石油和天然气逐渐替代了煤炭。因此,回顾人类经历的两次能源转型可以发现,能源转型实质上是主导能源不断更迭的过程,每一次转型都呈现出降碳化的趋势,替代能源的化学元素中碳元素不断减少,氢元素逐步增加,其结果是能源结构日益优化,能源中的碳含量逐步降低,因此,能源转型也称为“能源低碳转型”。Pierri E等(2017)将能源转型定义为能源系统沿着特定路径的一系列破坏性变化过程和渐进性适应过程。朱彤(2016)强调了技术层面的能源转型,认为能源转型是不断将新的能源技术运用于能源生产和能源消费的过程。Grübler(2004)归纳了能源转型的三个特征,即“数量”“结构”“质量”的变化。
(2)能源转型的动因研究
煤炭的使用开启了高碳的化石能源时代,也推动了社会进步,但随着经济社会发展与生态环境保护之间的矛盾日益突出,传统的高碳化石能源系统已不再适应现代社会的需求,人们开始主动寻求能源转型。进入21世纪后,能源转型逐渐被越来越多的国家接受并成为全球共识,但各国推动能源低碳转型的动因存在较大差异,这种差异主要体现在不同国家能源转型的核心动机和油气资源禀赋两大方面(Bergek A et al.,2008)。如德国是一个重视气候变化的国家,而且自身油气资源比较匮乏,因此其提倡发展可再生能源(朱彤,2016)。另外,在德国经历反核能与和平运动后,绿党(反对核能)获得了政治上的胜利,尤其是在“切尔诺贝利事件”
之后,德国的能源转型聚焦到了能源结构“去核化”上(王卓宇,2016)。挪威也非常重视气候变化,但其油气资源富足,可以在不增加进口风险的情况下支撑天然气的增长(范英、衣博文,2021)。美国拥有丰富的油气资源,为了强化能源自给,确保国家能源安全,美国支持能源结构低碳化转型并着力于可再生能源和清洁能源发展(朱彤,2016)。日本同样重视能源安全,但由于其资源匮乏,以天然气和煤炭共同作为过渡能源,着力发展核能、太阳能、氢能等新兴能源(范英、衣博文,2021)。中国有着独特的国情和能源资源禀赋,当前所处的经济发展阶段和经济技术基础与发达工业化国家存在显著差异,因此与发达工业化国家的能源转型动因不同。我国长期以来的粗放型经济增长引致的能源消耗偏大、能源利用效率偏低,以及经济快速增长引致的能源消费需求急剧上升,共同促进并加快了我国的能源转型进程(李俊江、王宁,2019)。另外,“富煤、贫油、少气”的能源资源禀赋与严峻的环境治理压力也加速了我国的能源转型进程(李俊峰、柴麒敏,2016;林伯强,2015)。
(3)能源转型的路径与目标研究
首先,关于能源转型的路径研究。主要涉及能源替代、多能互补、化石能源主导下的能源清洁高效利用,以及基于时间轴的分阶段复合式能源转型路径等。Vahl F P等(2015)通过对巴西电力系统的研究,提出了“可再生分布式发电”的能源替代转型路径。陈卓淳和姚遂(2012)基于MLP,从短期、中期、长期三个时间维度构建了我国电力系统社会-技术转型路径的基本框架。马丽梅等(2018)基于情境模拟分析,构建了我国2015—2050年三阶段复合式能源转型路径。许剑(2018)提出了全球能源发展的三大技术路径,即能源效率提升、非常规化石能源开发、可再生能源开发。刘平阔和卢存禹(2022)基于空间维度把中国大陆31个省级行政单位划分为八大综合经济区,基于时间维度把中国能源转型过程划分为能源发展平稳期(2000—2005年)、能源转型换挡期(2006—2013年)和能源转型加速期(2014—2019年),并在此基础上实证分析了中国能源转型路径选择的影响因素。
其次,关于能源转型的目标研究。车亮亮和武春友(2015)提出,我国能源系统的发展目标是能源结构清洁化、能源使用高效化和能源技术低碳化。林绿等(2017)认为,我国应把发展清洁低碳能源作为能源转型的主要目标。童光毅(2018)认为,我国的能源供应体系将向着清洁、低碳、智能、高效、安全的方向发展。刘平阔和王志伟(2019)采用MES方法和LVC方法开展研究,认为电能对化石能源具有较强的替代性。王江和张翔(2020)构建了基于代理的系统动力学转型模型,认为石油和天然气将是近阶段能源系统中的主要替代品。
(4)能源转型的影响因素研究
现有关于能源转型影响因素的研究主要聚焦于技术、经济、社会等多个方面。
首先,关于技术因素对能源转型的影响。技术因素是能源转型相关研究关注的热点,既包括传统技术基础上的革新,也包括新兴技术的研发;既包括能源的勘探、开发和利用技术,也包括能源的节能、降碳和减排技术。Arranz等(2005)强调了技术创新在能源转型中的核心作用。Ishak和Hashim(2015)认为,能源技术的发展、能源使用效率的提升、新能源占比的扩大等,有助于促进节能减排,加快能源更替,从而推动能源转型。Xie X等(2016)研究认为,减少二氧化碳的排放量需长期重视节能技术研发。Martin(2017)研究认为,传统技术创新和节能技术研发双重作用于能源转型。吴敏(2021)指出,科技创新力度的加大有利于促进能源转型:一是对煤炭的减碳利用技术进行研发,二是大力促进包括生物质能在内的可再生能源开发。曾诗鸿等(2021)提出低碳技术创新是实现能源低碳转型的核心支撑。
其次,关于经济因素对能源转型的影响。已有研究普遍认为,能源市场、能源价格、资金投入、收入水平、产业结构等对能源转型具有显著影响。如Duro JA等(2006)、冯相昭和邹骥(2008)通过计量分析发现,能源转型受到人均收入差异和经济发展水平的影响。Peter Wells等(2012)认为,能源转型的关键在于“新能源”与“传统能源”的竞争,而能源价格是其中最关键的竞争因素。Mey F(2017)认为,能源价格下降有助于能源技术推广,从而促进能源转型。冯永晟等(2020)认为,能源价格作为一种杠杆调节手段,有利于形成对能源消费结构调整的倒逼机制,从而促进企业增加研发投入,推动能源消费结构调整。马丽梅等(2018)基于经济学视角的研究提出,可再生能源的发展受到能源生产损失、能源供应损失和生态损失的限制。
再次,关于社会因素对能源转型的影响。关于能源转型的社会因素,已有研究主要关注体制机制、政策、利益相关者行为等。Verbong和Geels(2007)、Roberts C(2017)、Christian等(2018)均强调了政策因素在能源转型中的重要作用。Geels(2018)特别关注了政府的政策风格问题,认为应通过淘汰机制加速能源转型。Vuuren D P等(2017)探讨了生活方式改变对能源系统转型的影响。Baldwin和Carley(2019)认为,推进能源转型需要协调好各利益主体之间的关系。李平(2018)以我国新能源汽车为例,提出政府的政策激励是能源系统低碳转型的核心驱动力。曹书维(2019)从政策工具视角探讨了供给型政策、需求型政策和环境型政策对能源转型的影响。霍国庆等(2020)提出,政策创新是引领能源转型的理论基础。林伯强(2018)指出,社会支持、政策引导对推动能源转型具有重要意义。曾诗鸿等(2021)认为,能源体制机制改革是实现能源低碳转型的重要保障。曲卫华等(2021)基于演化博弈分析发现,激发公众参与环境行为能够有效促进企业和政府对能源转型做出积极反应,从而推动能源转型。
最后,关于多重因素对能源转型的综合影响。不少学者关注了多重因素的综合作用对能源转型的影响。如Gabriella等(2016)研究认为,技术、经济、制度和社会条件等共同促进了荷兰风能的发展。环境因素、技术因素和社会可接受性因素相互交织、共同作用,影响着一国能源转型的进程。成功过渡到一个可持续的能源系统,不仅需要技术层面的创新,更需要社会层面的创新。聂龑和吕涛(2017)对中国电力系统进行的研究认为,环境压力和电网升级转型需求是中国电网转型的两大推动力。吴磊等(2018)构建了包括动机动力、资源禀赋、技术条件、经济可行和政治意愿的能源转型五要素框架。郭扬和李金叶(2019)认为,能源转型受到市场、政府、大国责任等因素的共同影响。刘平阔等(2019)认为,制度层面的转型是中国能源转型的根本,技术、经济和行为等层面的转型是中国能源转型的助力,除此之外,能源转型还受到技术普及率、成本费用、投资鼓励政策以及企业社会责任等因素的影响。汪辉等(2021)认为,影响能源低碳转型的因素包括环境和资源承载度、经济适应度以及社会认可度。范英和衣博文(2021)认为,市场因素、政策因素、创新因素、行为因素等都是推动我国能源转型的着力点和切入点。
(5)能源转型的区域差异性研究
已有研究普遍关注到了区域之间的发展差异对能源转型的重要影响。首先,中国能源系统具有独特性,国外学者关注的问题并非中国能源转型过程中的主要“矛盾”,因此,中国的能源转型路径和模式无法生搬硬套国外的现成经验(刘平阔、卢存禹,2022)。其次,世界范围取得一定能源转型成果的国家或地区,要么早已完成了工业化转型,要么经济社会结构相对简单(Bazbauers et al.,2019),而我国当前正处于工业化、城镇化和电气化共同驱动的能源消费高速增长阶段(王君安等,2017),这是我国推动能源转型区别于发达工业化国家的突出特征之一(杨莉莎等,2019)。各国处于不同的经济发展环境和发展阶段,其能源转型的过程和结果必然存在差异(柴建等,2019),“一刀切”的能源转型路径和模式难以有效反映不同区域的能源发展需求(刘平阔、王志伟,2019)。单从一国内部来讲,我国幅员辽阔,区域跨度较大,不同区域在能源资源禀赋、经济发展基础、产业结构、环境气候等方面存在明显差异。如林伯强(2022)基于碳中和目标,认为能源供需调配应该考虑区域之间的资源禀赋、工业化水平、基础设施以及人口流动等。刘平阔和卢存禹(2022)研究发现,中国八大综合经济区在能源转型路径选择方面存在区域性差异。
(1)MLP的理论渊源
社会-技术系统的前身是Dosi(1982)提出的技术范式概念。所谓技术范式,是指技术的认知结构和参与其中的个人与组织群体结构。这一概念过多地关注技术层面的问题,与社会层面的联系较少。在这一概念的基础上,Rip和Kemp(1998)提出了社会-技术范式概念,这一概念除了技术层面以外,还包含了嵌入技术层面的社会-技术系统的深层结构或法则。因此,社会-技术转型强调的是一个社会-技术系统中各个要素在各方面的协同演进和变革,不仅包括技术层面要素的转变,还涉及非技术层面要素的变革。社会-技术转型是一个包含多个参与主体、多种组成要素,并且涉及多个层面、多种路径、多种模式、多个阶段的长期演化过程。社会-技术转型这一概念一经提出,便迅速引发了学术界的广泛关注。基于对社会-技术转型问题的关注重点和视角的不同,社会-技术转型研究形成了四种理论分析框架,即技术创新系统(TIS)、战略利基管理(SNM)、社会-技术转型MLP和转型管理(TM)。其中,Geels创建的MLP分析框架综合了演化经济学、创新社会学和制度理论的成果,影响力最大、关注度最高,是学者研究一些典型的社会-技术系统(如能源系统、供水系统、交通系统)时使用的主流分析框架。
(2)MLP的理论框架
MLP以社会-技术系统为分析对象,将非技术因素纳入分析框架,认为社会-技术转型是社会-技术系统中的社会-技术景观、社会-技术体制和创新利基三个层级之间多个因素相互作用的动态非线性过程(Geels, 2005),是在景观层对体制层不断施压,利基层对体制层不断挑战和威胁,以及体制层不断自我革新的共同作用下,推动系统整体变革和创新的过程(Geels and Schot, 2007)。其中,社会-技术景观是社会-技术系统面临的外部环境和大背景(Rip and Kemp, 1998),如全球或一国的政治经济因素、环境与气候等,是推动系统转型的“发动机”和“助推器”。社会-技术景观一旦发生变化,就会对社会-技术系统的体制层产生压力,扰乱体制层内部要素的联动性,削弱体制层的稳定性,同时为创新利基创造“机会窗口”,从而促进激进式创新的出现和快速演化(Geels F W,et al.,2017)。体制层是社会-技术系统的核心层级,在社会-技术系统中占据主导地位(Hoogma et al.,2002)。社会-技术系统转型具体表现为新兴技术取代原有技术,从而形成新的社会-技术体制。社会-技术体制涉及技术、市场、政策、用户实践等多个维度(Geels, 2004),具体包括三种类型的要素,即社会行为主体(政府、生产者、消费者等)、社会规则(法律法规、政策等正式规则和道德、义务、习俗观念等非正式规则)和社会-技术布局(技术、市场、基础设施等)(Verbong and Geels, 2007)。创新利基层为激进式创新提供保护空间,或者说,它是一种培养皿、孵化室,专门培育创新技术、产品,可能会对现存的社会-技术体制产生冲击。
什么是系统创新?常绍舜(2012)认为,系统创新主要由要素创新、层次创新、结构创新、功能创新、环境创新等五个方面有机构成。经济合作与发展组织(OECD, 2015)在《系统创新:综合报告》中指出,系统创新是一个跨领域的政策方法,通过调动技术、市场机制、管制措施、社会创新解决复杂的社会问题,通过系统中的要素间互动或互助来构建新的“社会-技术系统”。系统创新强调系统内部各要素之间的协调发展,追求经济效益、生态效益和社会效益的有机统一,其基本思路是使知识创新按照市场需求在整体战略和机制的协调下形成制度、管理、技术和政策上的综合创新机制和体系(隋映辉,1999)。系统创新和创新系统容易混淆,需要明确的是,创新系统更多的是分析创新主体网络,而系统创新则是一种创新政策方法。创新系统聚焦知识和研发,系统创新则聚焦市场的引入、扩散、吸收、使用等连锁效益和系统转型。创新系统专注于改善现有系统的功能,而系统创新重在推动现有系统转向新的社会-技术系统。创新系统关注知识流动速度和知识成果产出规模,而系统创新除此之外还关注系统创新的方向是否以问题和目标为导向。创新系统关注通用条件和系统要素对创新活动抽象的支撑作用,而系统创新更关注具体的技术和部门(包括消费者、公司、行业、公众等)。创新系统的主体是供给侧的主体,并且假设其都是理性的;系统创新的主体则更为广泛,包括不同利益主体,并且各主体之间必然存在一定的意见分歧。创新系统的基准和指标测量等方法更为定量和理性,而系统创新在方法上偏向于不确定和定性。
总而言之,系统创新是在创新系统上实施的,并且需要超越创新系统。系统创新对科学技术管理具有强大的理论支撑意义,真正提出了将科技和经济、环境一体化的思路。隋映辉(2001)强调了系统创新中非技术因素对技术创新及其成果转化的巨大作用,讨论了制度创新对技术创新的激励作用,提出要构建市场化、产业化、资本化系统创新体系的框架战略。胡卫(2017)阐释了系统创新的进化论哲学,分析了“间断平衡进化”“准进化”“共同进化”等三种系统创新“进化”过程。
国外较早将MLP理论及其分析框架应用于能源转型研究中。Aidan等(2004)利用案例分析法研究发现,推动能源系统转型的主要驱动力来源于后发城市在社会关系同质性方面具有的竞争优势。Ventosa M等(2005)将MLP分析框架应用于荷兰电力系统转型的研究,认为相比于能源愿景、能源价格等常规因素,中央政府希望强化自身在能源体制中的地位,给原有电力体制施加压力。Kemp等(2007)同样运用MLP理论及其分析框架分析了荷兰的能源转型体制,指出需要解决多目标抗衡、因素不确定性、政治短视、体制锁定等六大发展问题,以应对荷兰能源转型方面存在的风险。Geels和Verhees(2011)认为,创新利基正在不断冲击荷兰现有的稳定电力体系,政府政策在能源转型中发挥着关键作用。Geels(2018)在对英国电力系统的研究中,将计算机模型与MLP相结合,探究社会偏好和政策灵活度对电力系统转型的影响。Geels(2018)基于不同政体的国家和私人部门之间关系的差异,区分了四种政策风格,认为一国的政策风格决定了其引导社会-技术转型的具体政策。
国内研究方面,洪进等(2010)最早将MLP分析框架引入国内能源转型研究,并快速引起学术界的广泛关注。陈卓淳和姚遂(2012)基于MLP分析框架对我国电力系统的低碳转型路径进行了研究。李娟等(2021)以社会-技术转型理论为基础,构建了基于情境与产业发展阶段的页岩气开发模式。郭丕斌等(2019)将社会-技术变迁理论框架与能源转型实践活动相结合,识别出了能源技术、能源市场、能源愿景、能源政策、转型主体等驱动能源系统低碳转型的动力因子。另有学者将MLP理论的某一个层级作为切入点,探究某个具体层级内部的因素对能源系统低碳转型的影响。如聂龑和吕涛(2017)提出,来自景观层的环境压力和电网升级转型需求是中国电网转型的两大推动力。姚遂等(2020)提出,加快社会-技术系统转型必须扶持技术利基成长,从防护、培育、赋能三个方面建立和强化利基保护空间功能。李慧等(2023)从社会-技术系统景观层出发,深入探讨了我国能源系统低碳转型的驱动因素及其作用机理。
虽然国内外学者围绕能源转型、MLP及其分析框架、系统创新以及MLP下能源转型等主题,开展了广泛、系统的研究,取得了丰硕的研究成果,但仍存在以下不足:对于能源转型的影响因素及作用路径,多从经济或技术的单一视角进行研究,从系统整体角度,即将能源转型视为能源系统整体的变革与创新,系统分析多重因素对能源转型综合影响的研究不足。基于此,本研究拟从系统整体角度,基于社会-技术分析范式,运用社会-技术转型MLP分析框架,研究探讨我国能源系统低碳转型的作用机制和实现路径。
从研究对象的选择来看,已有关于社会-技术系统转型的研究,大多以国家层面的社会-技术系统,如一国的交通系统、电力系统、水利系统、能源系统等,作为研究对象。
基于社会-技术转型MLP研究我国能源系统的相关文献,大多局限于经验启示与借鉴、理论框架构建等思辨性分析,缺乏具体的分析方法和经验数据的支撑。基于此,本研究基于社会-技术转型MLP分析框架,以陕西省能源系统为研究对象,结合陕西省能源系统的现状、特点及转型发展实际,综合运用文献分析、程序化扎根理论分析和模糊集定性比较分析等多种研究方法,以陕西省10个地级市为案例对象,基于多案例比较分析,系统研究驱动陕西省能源系统低碳转型的关键因素、作用机制及实现路径,以期为陕西省能源系统低碳转型提供理论支持和决策参考。