发展中国地区低收入学校的能源管理框架

《Energy Strategy Reviews》：Energy management framework for low-income schools in developing regions

新能源车渗透率对能源安全的影响机制及阈值效应研究。摘要：基于2010-2022年45个国家面板数据，运用双向固定效应模型、随机森林、空间杜宾模型和阈值效应模型，系统评估NEVP对ES的影响及中介机制、空间溢出和非线性特征。研究发现NEVP显著提升ES，尤以发展中国家为甚，HEV效应强于BEV；存在阈值效应（5.8%），超阈值后边际效益递减；NEVP发展产生负向空间溢出效应（“虹吸效应”）。结论建议分阶段差异化政策，强化基础设施与技术创新协同。

　　在当前全球能源安全（ES）面临严峻挑战的背景下，新能源汽车（NEVs）作为推动能源转型、增强能源安全和减少对化石燃料依赖的关键技术，受到了广泛关注。然而，NEVs渗透率（NEVP）对能源安全的具体影响及其内在机制仍存在许多未被充分研究的领域。本文通过分析45个国家2010年至2022年的面板数据，采用双向固定效应模型、随机森林模型、空间杜宾模型以及阈值效应系统分析等方法，探讨了NEVP对能源安全的影响。研究结果表明：（1）NEVP显著提升了国家的能源安全，且这一影响在稳健性检验和内生性检验后仍然稳健；（2）能源转型、技术创新和充电基础设施在NEVP对能源安全的影响中发挥了重要的中介作用；（3）NEVP在邻国之间产生了“虹吸效应”，对邻国的能源安全产生负面的空间溢出效应；（4）当NEVP低于5.8%时，其对能源安全的正向影响显著，但超过这一阈值后，由于电网压力和基础设施瓶颈，边际效应逐渐减弱；（5）在发展中国家，NEVP对能源安全的影响显著强于发达国家；混合动力汽车（HEV）对能源安全的影响比纯电动汽车（BEV）更为显著。基于这些发现，本文建议政府应积极推广新能源汽车的采用，加强基础设施建设，支持技术本地化和绿色创新，并实施差异化的政策以提升能源安全并避免边际效应的减弱。

能源安全是保障一个国家经济和社会稳定运行的关键因素。当前，全球能源体系正经历前所未有的复杂性和不确定性。从供应端来看，持续的国际地缘政治紧张局势、极端天气事件以及国际能源市场的日益互联，显著增加了能源供应中断和价格波动的风险。例如，俄乌冲突、中美贸易紧张关系以及中东地区的持续问题，导致全球能源供应链长期受到干扰。此外，频繁的极端天气事件也破坏了关键的能源基础设施，进一步削弱了能源供应的可用性和安全性。从需求端来看，新兴经济体如中国、印度和巴西的快速城市化和工业化，推动了能源需求的显著增长，对现有能源基础设施提出了严峻挑战，并严重考验了能源系统的韧性和灵活性。在此背景下，深入研究影响能源安全的因素及确保其的机制，以及通过能源结构多样化、效率提升、持续技术创新和国际合作等措施来增强能源系统韧性，具有重要的理论和实践意义。

许多研究表明，新能源汽车因其高效率、低排放和减少对化石燃料依赖的优势，是解决能源安全和可持续性问题的关键方案。全球电动车销量从2010年到2023年增长了超过400倍。新能源汽车的普及推动了电池技术的进步，从而提高了电力的利用率，使得更大比例的可再生能源发电成为可能。此外，新能源汽车与可再生能源及车网互动（V2G）技术的结合，增强了电网的削峰填谷能力，提高了能源分配和利用的效率。新能源汽车在减少碳排放、降低空气污染和提高能源效率方面发挥着重要作用。然而，新能源汽车的快速普及也带来了诸如电网负荷激增、配电系统压力增大和基础设施布局不平衡等挑战。在以传统化石燃料为主的能源结构下，新能源汽车的环境和能源效益也表现出明显的区域差异。因此，新能源汽车在复杂因素如能源转型、技术发展水平和基础设施建设的影响下，对能源安全的整体影响仍不明确。

能源转型已成为通过减少对传统化石燃料的依赖、优化能源结构、减少碳排放和增强能源系统韧性与稳定性来提高能源安全的关键途径。新能源汽车以其清洁和低碳的特性，成为推动能源转型的重要因素，通过促进能源消费模式从不可再生能源向电力和可再生能源的转变。量化能源转型的进展，以便更准确地评估新能源汽车对能源安全的真正影响，是必要的。目前，最常用的能源转型指标是联合国贸发会议（UNCTAD）和世界经济论坛（WEF）共同开发的能源转型指数（ETI）。其中，UNCTAD指数更侧重于能源可及性和基本的能源安全，更适合发展中国家；而WEF的ETI则整合了能源系统性能、政策与制度环境、市场成熟度和环境可持续性等多维指标，能够更全面地反映能源结构优化和政策与制度环境的改善。因此，本文选择WEF的ETI作为核心中介变量，以更准确地描绘新能源汽车普及对能源安全的影响。

在研究新能源汽车对能源安全的影响时，空间溢出效应和非线性机制是核心问题。新能源汽车的快速普及不仅限于单一国家内部的影响，还可能通过跨区域互动产生复杂的影响。例如，一个地区新能源汽车的扩展可能通过影响区域电力需求、区域能源市场依赖性、技术扩散和政策趋同等渠道，间接影响其他国家的能源安全。虽然已有研究探讨了绿色金融在可再生能源领域的空间效应，但新能源汽车领域的空间溢出效应仍缺乏系统研究。此外，新能源汽车对能源安全的影响可能具有非线性特征，其影响的大小和方向可能随着渗透率的变化而变化。Pata等人的研究揭示了经济成长与环境污染之间的复杂联系，强调了非线性动态的关键作用。因此，有必要进一步探索新能源汽车渗透率在空间互动效应和非线性机制方面的特征，以更全面地揭示其对能源安全的复杂影响机制。

为了进一步探讨上述内容，本文提出了以下研究问题：（1）新能源汽车渗透率的增加是否显著提升国家的能源安全？（2）这种影响是否通过能源转型、技术创新和基础设施发展实现？（3）这些机制是否具有空间溢出效应和非线性阈值特征？本文系统评估了新能源汽车渗透率对能源安全的影响路径和机制，以回应这些问题。

为实现上述研究目标，本文构建了一个涵盖45个国家、时间跨度为2010年至2022年的跨国面板数据集。采用双向固定效应模型和随机森林回归来识别总体影响，利用中介分析明确因果路径。通过空间杜宾模型测试空间溢出效应，并使用阈值效应模型分析非线性机制。研究结果表明，新能源汽车渗透率显著促进能源安全，尤其在发展中国家更为明显；混合动力汽车在当前阶段对能源安全的影响尤为显著；能源转型、技术创新和基础设施发展对上述影响具有显著的中介效应；邻国新能源汽车渗透率的增加对本国的能源安全产生显著的负面空间溢出效应，表现为明显的“虹吸效应”；当新能源汽车渗透率低于5.8%时，边际效应显著，但超过这一阈值后，边际效应显著减弱。

研究贡献包括：（1）拓展了关于新能源汽车对能源安全影响的理论框架，并发展了多路径传导机制。基于45个国家的面板数据，本文系统评估了新能源汽车渗透率对能源安全的影响，考虑了能源转型、技术创新和充电基础设施等中介机制。这揭示了新能源汽车如何从多个维度系统性地提升能源安全，从而丰富了现有的能源安全理论框架。（2）识别了跨境溢出效应和非线性阈值特征，以增强政策制定的科学性和针对性。本文揭示了虽然新能源汽车渗透率提升了本国的能源安全，但同时也对邻国产生了显著的负面溢出效应，因此引入了“虹吸效应”这一概念，以刻画区域间绿色资源竞争的格局。此外，本文识别了不同渗透阶段的政策效果边界，为制定阶段性和差异化的跨国能源协调政策提供了理论基础和实证支持。

本文的结构如下：第2节提供文献综述并提出研究假设；第3节介绍变量构建、数据来源和研究设计；第4节讨论实证结果；第5节解释发现并提出政策启示；第6节总结结果、研究局限性及未来研究建议。

在新能源汽车的快速发展背景下，新能源汽车的普及对能源安全的影响成为研究的重点。新能源汽车通过减少对传统化石燃料的依赖，促进能源结构的优化，有助于提升能源安全。然而，新能源汽车的推广也带来了新的系统性风险。一方面，电动汽车的集中充电可能会显著增加电力需求，对电网系统造成额外压力，尤其是在电力基础设施薄弱或能源分配能力有限的地区，这种负面效应更为显著。另一方面，新能源汽车对关键电池原材料如锂、钴和镍的依赖，可能使能源安全从“燃料依赖”转变为“资源依赖”，加剧全球供应链的脆弱性。这些因素表明，在特定的制度或技术约束下，新能源汽车渗透率可能实际上削弱能源安全的稳定性和可持续性。

新能源汽车在推动能源结构优化方面的作用日益受到学术界关注。能源转型通常指的是从以化石燃料为主导的能源模式向以清洁能源为主导的系统性转变。作为电气化技术的重要载体，新能源汽车不仅减少了对传统化石燃料的依赖，还通过促进交通运输领域可再生能源的整合，提升了能源系统的清洁度和可持续性。因此，本文使用能源转型作为中介变量，分析新能源汽车渗透率对能源安全的影响。

新能源汽车通过持续的技术创新改善能源安全，其中最有效的衡量方法是专利数量。新能源汽车专利数量反映了新能源汽车行业的技术进步，主要集中在电池管理、电力电子和智能能源管理系统等领域。新能源汽车专利的进展通过提高能源效率、更新驱动系统和开发更高效和快速的智能充电技术，提升了新能源汽车的性能，从而减少化石燃料的使用，最终增强能源安全。因此，本文使用新能源汽车专利数量作为中介变量，探讨其在新能源汽车渗透率与能源安全关系中的作用。

新能源汽车的普及还依赖于充电设施的广泛布局以及充电速度和稳定性的提升。其可及性和便利性直接影响新能源汽车的大规模部署。完善的充电设施布局可以缓解里程焦虑，提高新能源汽车市场的接受度，并促进可再生能源的使用。此外，充电基础设施（CI）支持车网互动（V2G）技术，有助于优化负荷调节，提高能源配置效率，并增强电网稳定性。因此，充电设施的普及对新能源汽车市场的持续增长和能源效率的提升至关重要。因此，本文使用充电基础设施作为中介变量，探讨其在新能源汽车与能源安全之间的作用。

新能源汽车的普及还受到其他因素的影响，因此本文选择了以下因素作为控制变量。这些因素包括人口增长率、全球和平指数、人均GDP、官方外汇储备和研发支出占GDP的比重。人口增长率的增加会提高能源需求，从而对能源安全产生影响。全球和平指数的提高有助于提升能源基础设施、技术创新和供应稳定性，而冲突则会降低能源安全。因此，控制全球和平指数可以消除政治和社会稳定对能源安全的影响，提高研究结果的稳健性。人均GDP的提高有助于支持能源基础设施和新能源创新，因此控制人均GDP可以消除经济差异对能源安全的影响，从而准确评估新能源汽车的作用。官方外汇储备的多少对缓冲经济冲击、稳定汇率和能源价格有重要影响，因此控制官方外汇储备可以消除其对经济活动的影响，确保对新能源汽车渗透率的准确评估。研发支出占GDP的比重反映了创新投资，有助于增强能源技术、效率和多样性，从而强化能源安全。因此，控制研发支出占GDP的比重可以消除创新投资差异对能源安全的影响，确保分析的准确性。

本文采用双向固定效应模型（2WFE）来估计新能源汽车渗透率对能源安全的影响。鉴于国家特定特征与解释变量之间可能存在相关性，固定效应方法有助于控制国家间和时间上的不可观测异质性。借鉴Mekky和Collins在不同政策环境下电动车采用的研究框架，这种方法有助于解决潜在的内生性问题。由于随机效应模型依赖于严格的外生性假设，这在跨国分析中往往难以建立，因此本文不采用随机效应模型。

为了评估新能源汽车渗透率对能源安全的影响，本文采用了双向固定效应模型。该模型通过控制国家效应和时间效应，分析了新能源汽车渗透率对能源安全的影响。本文提出了三个模型，分别以新能源汽车渗透率、纯电动汽车渗透率和混合动力汽车渗透率作为解释变量，以探讨不同类型新能源汽车对能源安全的差异化影响。

在模型（1）、（2）和（3）中，i表示国家，t表示时间，γi表示国家固定效应，δt表示时间固定效应；NEVP、BEVP和HEVP分别代表新能源汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的渗透率。控制变量代表其他影响能源安全的因素，εit表示误差项。

传统的面板多元模型没有考虑空间溢出效应。本文引入经济距离嵌套矩阵，并基于控制时间固定效应和空间固定效应，构建了以下空间杜宾模型（SDM）。通过这一模型，可以同时估计国内效应（直接效应）和通过空间网络传递的溢出效应（间接效应）。

在模型（4）中，γ表示空间相关系数，Wij表示空间权重矩阵，θ表示空间相关系数，ηt表示时间固定效应。其他变量与上述模型中的变量含义相同。

本文采用空间杜宾模型（SDM）来分析新能源汽车渗透率对能源安全的影响。研究结果表明，新能源汽车渗透率的增加对能源安全产生了显著的正面影响，但同时也对邻国的能源安全产生了负面的空间溢出效应。这一结果支持了空间溢出效应的存在，并进一步验证了“虹吸效应”这一概念。

此外，新能源汽车对能源安全的影响可能具有非线性特征。在低渗透率阶段，新能源汽车的普及有助于减少石油消费，优化能源结构，提升能源系统的清洁度和稳定性。然而，一旦渗透率超过一定阈值，电网负荷压力增加、充电基础设施瓶颈以及政策激励饱和等因素可能会抑制新能源汽车对能源安全的进一步改善。因此，本文采用阈值效应模型进行实证分析，以识别新能源汽车对能源安全的非线性影响。

研究发现，新能源汽车渗透率在5.8%以下时，其对能源安全的正向影响显著；但超过这一阈值后，边际效应显著减弱。这表明新能源汽车在低渗透率阶段对能源安全的促进作用更为显著，而在高渗透率阶段，由于电网压力和基础设施瓶颈，其边际效应逐渐下降。这一发现为政策制定提供了重要参考，即在新能源汽车渗透率较低的阶段，应优先考虑推动市场激励和基础设施建设；而在高渗透率阶段，应重点提升电网容量、优化充电基础设施，并调整激励结构以应对高渗透率带来的挑战。

本文通过系统性的实证分析，揭示了新能源汽车渗透率对能源安全的多路径机制、空间相关性以及非线性阈值效应。这不仅深化了新能源汽车与能源系统之间关系的实证研究，还为不同发展阶段的国家提供了差异化的政策参考，同时为全球绿色和低碳转型提供了实证支持。此外，本文强调能源安全是国家层面的政策目标，需要跨区域合作和政策协调，这在国际能源治理的背景下具有重要的实践意义。

尽管本文在数据构建和模型设定方面力求严谨和精确，但仍存在一些局限性。首先，双向固定效应回归模型的R2值相对较低（约0.32–0.57），表明当前模型在解释能源安全变化方面仍有不足。为了弥补这一缺陷，本文引入了随机森林回归作为补充方法，以捕捉非线性特征并提高模型的拟合能力。然而，由于相关数据的缺乏，模型中未包含一些制度性和结构性变量，如国家能源政策的严格性、电网运行的可靠性、传统能源补贴机制以及市场准入条件。这些因素可能同时影响新能源汽车的推广和能源安全的性能，构成潜在的遗漏变量偏差。未来的研究应将这些变量纳入实证框架，以增强模型的解释力。

其次，尽管样本涵盖了全球新能源汽车市场中的主要国家，但由于缺乏对小型经济体和特殊能源结构国家的全面数据覆盖，区域代表性仍有提升空间。未来的研究建议采用区域面板数据或分组回归策略，以更全面地捕捉不同发展阶段、政策体系和技术能力之间的异质性效应。

最后，由于是跨国分析，且高渗透率国家的数量有限，样本量相对较小，这可能导致某些变量的正态性轻微偏离。然而，我们相信本文的核心结论仍然稳健。未来的研究可以通过增加不同渗透率水平的国家样本量，提供更广泛的视角。此外，采用时间序列分析或区域案例研究等方法，可能进一步加深我们对新能源汽车渗透率对能源安全影响的理解。