《Renewable Energy》：Multi-Dimensional Sustainability Assessment Framework for Offshore Wind Energy: A Game-Theoretic and Extenics-Based Approach
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近海风电可持续性评估需突破单维度局限与权重主观性瓶颈，本研究构建包含技术创新、市场动态、政策支持及安全韧性的四维综合框架，创新性融合博弈论动态权重机制与物元云模型处理不确定指标，实证分析中国四大海域发现区域差异显著，为精准政策制定提供量化工具。
Jian Hao|Bingqian Meng|Shuyu Li
山东科技大学能源与矿业工程学院，中国青岛市266590
摘要
海上风电是清洁能源转型的关键支柱，然而确保项目的可持续性需要严格的多维度评估。当前的评估框架通常只关注单一方面（例如经济或环境），并且在权重分配和不确定性处理上存在主观性。本文提出了一种新的综合评估框架，整合了四个关键维度——技术创新、市场动态、政策支持和安全韧性——来评估海上风电的可持续性。在方法上，我们引入了一种动态加权机制，创新性地应用博弈论在纳什均衡框架内协调客观（CRITIC）和主观（Anti-entropy）加权方案，确保指标重要性的稳定和平衡表示。我们结合了一种开创性的物质元素扩展云模型，定量描述多维度指标的模糊性和随机性，显著提高了框架在管理不确定性和支持复杂可持续性评估方面的稳健性。将这一框架应用于中国的四个主要海上风电区域，揭示了不同的可持续性特征：华东地区在创新和政策支持方面得分最高，而其他地区则因资源和政策差距而落后。这些发现为区域发展提供了有针对性的见解，并展示了我们的定量、多维度决策支持工具在全球指导可持续海上风电发展中的价值。
引言
在全球气候变化加剧和能源转型加速的背景下，清洁能源的部署对于可持续发展至关重要。作为可再生能源的关键支柱，海上风电由于其丰富的资源潜力、发电效率和电网稳定性而在全球范围内迅速发展[1]。中国在全球海上风电领域处于领先地位，到2024年第三季度，累计并网容量达到了39.1吉瓦，这得益于中国的碳中和承诺[2]。在中国，海上风电开发主要集中在东部海岸线，覆盖了具有多种自然条件和发展背景的多个海域。海上风电提供了稳定、低碳的电力，替代了化石燃料，支持了国家的脱碳目标。因此，对中国海上风电项目进行严格的可持续性评估对于确保能源安全和实现公平转型至关重要。
尽管海上风电发展迅速，但其在经济、社会和环境方面面临着多方面的可持续性挑战[3]。从经济角度看，高资本密集度、漫长的建设周期和电网整合成本对项目可行性构成了重大压力[4]。从社会角度看，利益相关者的接受度、工人安全和利益公平分配等问题对项目稳定性至关重要[5]。从环境角度看，潜在的生态干扰、气候风险以及保持长期韧性的要求引发了进一步的担忧[6]。海上风电的可持续性挑战在中国沿海地区分布不均。因此，需要进行基于地区的比较分析，以捕捉不同的可持续性表现。应对这些相互关联的挑战需要一个整合了技术、经济、社会和环境维度的综合评估框架，以支持基于证据的决策。
最近的研究在推进海上风电可持续性评估方面取得了显著进展。大多数研究关注一个或多个关键维度，包括资源可用性和技术成熟度、经济可行性和成本效益、环境绩效和碳减排潜力，以及安全性和运行可靠性[7]。在方法上，常见的可持续性风险评估方法包括概率风险分析、模糊综合评估、贝叶斯网络和物质元素扩展模型[8]。这些方法为海上风电发展的特定方面提供了有价值的见解，为规划、选址和政策设计提供了决策支持。
尽管先前的研究提高了对海上风电发展的理解，但仍存在三个主要局限性。首先，现有的可持续性评估往往从孤立的角度进行，如经济或环境方面，缺乏真正反映多个维度之间协同作用的综合评估框架。其次，指标权重的确定仍存在争议，方法要么过于依赖主观判断，要么过分依赖统计分散性。第三，海上风电系统面临的复杂条件及其引发的不确定性很少系统地纳入评估过程，这限制了评估结果的稳健性。为了解决这些局限性，本研究提出了一种基于不确定性的多维度三阶段协同评估范式，系统地重构了海上风电可持续性评估的整体逻辑。本研究的潜在贡献如下：（1）通过系统整合技术、市场、政策和安全维度，建立了一个四维协同可持续性评估框架，使可持续性表现为一个相互作用和协调的系统，而不仅仅是独立属性的简单聚合。（2）引入了博弈论动态加权机制，平衡了主观和客观视角，实现了稳定和可信的权重分配。（3）通过将扩展物质元素理论与云模型相结合，不确定性直接嵌入到可持续性等级形成过程中，使评估结果能够以概率演变的形式表达，而不是基于确定性阈值的静态分类。这些创新为中国海上风电可持续性评估建立了一个闭环、考虑不确定性的框架，显著提高了其稳健性和区域适用性。
后续部分的结构如下：第2节回顾相关研究。第3节介绍方法框架和数据来源。第4节对中国四个海域进行实证分析。第5节总结主要发现和政策建议。
部分摘录
面向可持续性的海上风电项目评估维度
可持续性建立在三个基本支柱上——经济、社会和环境[9]。虽然这些支柱定义了可持续发展的总体目标，但它们对于直接评估复杂的能源基础设施项目（如海上风电场）来说往往过于抽象。因此，应用导向的评估维度被广泛采用，以在实际分析中实现可持续性目标[10]，[11]。这些维度代表了
指标和方法论
评估海上风电的可持续性需要考虑其多维度特性、利益相关者冲突和内在不确定性。为了诊断不同自然和社会条件下的可持续性差异，本研究开发了一个三阶段评估框架（图1），并将其应用于中国的四个主要沿海地区。该框架包括指标系统构建、客观权重分配和定量评估，以系统地比较各地区的
指标权重分配
本节介绍了根据CRITIC方法、Anti-entropy方法及其博弈论组合得出的权重分配结果，遵循第3.2节中概述的计算程序。初始客观权重是在Excel中计算的，博弈论整合是在MATLAB中进行的。结果总结在表4和图6中。为了便于比较，表4中报告的所有权重都进行了标准化，允许直接比较指标
结论
作为推动中国能源结构转型的关键可再生能源，海上风电在实现国家“双碳”目标中发挥着重要作用。为此，本研究开发了一个多维度评估框架，整合了博弈论和扩展云模型，系统地评估了中国沿海地区的海上风电发展可持续性。主要发现如下：（1）提出的博弈论-扩展云集成
CRediT作者贡献声明
Jian Hao：监督、方法论、调查、资金获取。Shuyu Li：撰写——审阅与编辑、监督、资金获取、概念化。Bingqian Meng：撰写——初稿、可视化、软件、方法论、数据整理
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者感谢编辑和匿名审稿人的深思熟虑的评论和建设性建议，这极大地帮助我们改进了手稿。本工作得到了国家自然科学基金（编号：72404178；编号：52174121）和山东省社会科学规划项目（批准编号：25CLJJ51）的支持。
