清洁与化石能源研发预算对负载容量因子的非对称效应研究：来自顶级投资国的证据

《Journal of Environmental Management》：Assessing the asymmetric effects of clean and dirty energy budgets on load capacity factor: Evidence from top investing countries

本研究针对能源研发预算与环境质量关系的异质性问题，通过分析1990-2023年八个发达经济体的数据，采用基于核的分位数方法揭示了清洁与化石能源预算对负载容量因子(LCF)的非线性影响。研究发现德国、美国和瑞典的清洁能源预算在高技术成熟度阶段显著提升LCF，而法国和挪威则因系统饱和呈现弱关联，化石能源预算仅在加拿大和澳大利亚低环境绩效阶段有短期改善。研究为差异化能源研发政策提供了量化依据，对实现可持续发展目标7(SDG 7)具有重要政策意义。

　　

20世纪70年代成为全球环境史的转折点，工业化进程与能源消费扩张推动二氧化碳(CO₂)排放量在十年内近乎翻倍。能源部门作为主要排放源，贡献了约四分之三的温室气体排放，同时不可持续的生产消费模式使多国陷入生态赤字。这种环境压力将能源转型推至国际可持续发展议程的核心位置，联合国可持续发展目标7(SDG 7)明确要求扩大可负担的绿色能源，但实现这一目标需要能源生产消费结构的根本性变革。

传统环境指标如CO₂排放和生态足迹(EF)虽能反映部分环境压力，但存在明显局限性。CO₂主要体现能源消费特征，生态足迹侧重资源消耗测算，二者均未充分考虑生态系统的再生能力。为此，学者提出负载容量因子(Load Capacity Factor, LCF)这一创新指标，通过生物承载力与生态足迹的比值，综合衡量环境质量。LCF值大于1表明生态盈余，小于1则意味着生态超载，为评估环境可持续性提供了更全面的视角。

尽管现有研究已关注到能源投资与环境质量的关系，但存在三个显著空白：多数分析局限于单一国家或区域，难以推广到异质性结构环境；方法论上依赖线性模型和平均效应估计，忽视不对称和非线性动态；缺乏同时区分清洁与化石能源预算对LCF差异化影响的跨国比较研究。

为突破这些局限，Brahim Bergougui等研究人员在《Journal of Environmental Management》发表的最新研究中，选取加拿大、挪威、德国、日本、瑞典、澳大利亚、法国和美国八个顶级研发投资国，基于1990-2023年月度数据，采用多元分位数对分位数核正则化最小二乘法(Multivariate Quantile on Quantile Kernel-Based Regularized Least Squares, MQQKRLS)这一前沿计量方法，系统评估了总能源研发预算(TRD&D)、清洁能源研发预算(CRD&D)和化石能源研发预算(DRD&D)对LCF的分布异质性影响。

研究方法上，作者团队首先通过BDS非线性检验确认变量存在显著非线性特征，再运用结构稳定性检验发现数据存在普遍结构断点，为采用非线性方法提供了理论依据。核心分析方法MQQKRLS结合了核正则化最小二乘法(Kernel Regularized Least Squares, KRLS)的灵活性和分位数对分位数回归的优势，能够同时捕捉预测变量和响应变量分布间的复杂互动。控制变量包括环境政策严格性指数(EPS)、人力资本指数(HC)、人均GDP(GDPC)、可再生能源消费占比、人均CO₂排放、制度质量和自然资源租金等关键因素，确保估计结果的可靠性。

研究结果呈现显著的国别异质性和分位数依赖性。在总能源研发预算对LCF的影响方面，德国、美国和瑞典表现出阈值效应——当技术成熟度和环境绩效达到较高水平时，追加研发投入能有效转化为容量增益；而法国和挪威因系统饱和呈现弱关联或负向影响。加拿大和澳大利亚则显示过渡系统特征，效应方向随LCF分位变化而转变。

化石能源研发预算的影响呈现更复杂的图景。加拿大、澳大利亚和瑞典在低LCF分位处出现短期改善，主要源于效率提升带来的过渡性收益；但在高环境容量状态下，这种积极效应减弱甚至反转。法国、德国和挪威则普遍呈现负向关联，表明在清洁基荷系统已占主导的背景下，化石研发投入往往产生反效果。

清洁能源研发预算显示出最稳定的积极影响。加拿大、美国和德国在中高LCF分位与高研发强度组合区域呈现广泛正向效应，反映创新生态系统与部署基础设施的协同作用。挪威因现有清洁技术饱和而收益有限，日本和法国则因实施摩擦出现局部负值，凸显互补性改革的重要性。

机制分析表明，清洁能源研发的效果受到吸收能力、电网灵活性、储能设施等互补投资的显著调节。当这些条件具备时，研发投入能通过技术扩散和系统整合有效提升生态容量；反之则可能出现收益递减甚至负面效果。这种路径依赖特征解释了为何相同研发强度在不同国家产生差异化环境收益。

研究的政策含义深远。对于美国、德国等创新生态系统成熟的国家，应重点优化清洁技术研发布局，逐步淘汰化石研发项目，并通过国际合作促进技术转移。法国、挪威等系统饱和国家需转向电网现代化等瓶颈领域。加拿大、澳大利亚等过渡型经济体应建立化石研发退出机制，将资源重新配置到清洁技术赛道。所有国家的研发政策都需与本国LCF分布位置相匹配：低LCF阶段侧重基础清洁技术部署，高LCF阶段则关注系统集成和难点突破。

该研究通过创新性的方法学设计和系统的跨国比较，揭示了能源研发预算与环境质量之间复杂的非线性关系，突破了传统线性模型的局限。研究结果对各国制定差异化的能源创新策略具有重要参考价值，特别是为协调可持续发展目标7（经济适用的清洁能源）与目标13（气候行动）提供了量化依据。未来研究可拓展到更多国家样本，并深入探索研发影响环境质量的中介机制，进一步丰富能源-环境政策制定的科学基础。