《Energy Strategy Reviews》：A multi-model assessment of technological constraints on Europe's energy transition
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欧洲追求到2050年实现净零排放的目标，源于为全球气候努力作出贡献及增强其能源安全、减少对进口化石燃料依赖的迫切需求。通往净零的路径需要清洁能源技术在经济范围内的大规模应用。然而，阻碍贸易的地缘政治紧张局势、资源不可用性或社会政治因素可能对此类技术的应用产生显
欧洲追求到2050年实现净零排放的目标，源于为全球气候努力作出贡献及增强其能源安全、减少对进口化石燃料依赖的迫切需求。通往净零的路径需要清洁能源技术在经济范围内的大规模应用。然而，阻碍贸易的地缘政治紧张局势、资源不可用性或社会政治因素可能对此类技术的应用产生显著约束。研究人员利用一个多样化的模型集成，探讨了关键低碳技术（如可再生能源和电池、生物质以及碳捕集与封存）可用性受限所带来的影响。研究结果表明，此类约束可能影响减缓努力，因为更昂贵的替代方案变得不可或缺，同时危及能源安全并增加对化石燃料进口的依赖，推动累计排放量上升，实质上危及欧盟本世纪中叶的气候目标。研究人员强调需要具备韧性的能源系统转型，以抵御地缘政治和技术中断，包括优先加速能源效率和可再生能源扩散的政策。
**欧洲能源转型技术约束的多模型评估：综合解读**
**一、研究背景与问题提出**
欧盟（EU）已确立到2050年实现气候中和的宏伟目标，该目标在《欧洲气候法》（Regulation (EU) 2021/1119）中具有法律约束力，并辅以2030年温室气体（GHG）排放较1990年水平至少减少55%的中期里程碑。为此，欧盟构建了包括“Fit For 55”一揽子政策和国家能源与气候计划（NECPs）在内的密集政策架构。然而，这些目标的实现最终取决于一系列关键清洁能源技术能否及时、大规模地部署，包括可再生能源系统、储能技术、可持续生物质以及碳捕集与封存（CCS）等。其中，CCS对于水泥、钢铁和化工等难减排行业的脱碳至关重要，而生物质能与碳捕集与封存（BECCS）则是抵消长期残余排放、支撑2050年气候中和目标的关键杠杆。
然而，欧盟在确保锂、钴、镍和稀土元素等清洁技术关键原材料的稳定获取方面面临巨大挑战。这些资源高度集中于少数欧盟以外的地区，使欧盟暴露于价格波动和地缘政治风险之中。过往的中断事件（如中国2010年的出口配额削减）以及近期的俄乌冲突，均凸显了欧洲能源系统对供应冲击的脆弱性。除供应风险外，技术扩散还受到电网限制、间歇性、储能瓶颈、土地利用冲突以及社会反对等因素的制约。尽管欧盟已颁布《关键原材料法案》（CRMA）以促进国内开采和回收，但实现2030年目标仍需各成员国协调投资和政策。
综合评估模型（IAMs）是描绘长期减缓路径的主要量化工具，但现有文献多聚焦于“需要做什么”或“当前政策能走多远”，对可能阻碍进展的技术和社会政治约束及其相关脆弱性关注不足。少数研究虽探讨了特定技术限制，但多具有国际视角且针对单一技术方案。因此，本研究旨在评估，在可再生能源与电池、生物质和CCS这三类关键技术因地缘政治紧张、供应中断或社会反对而受到约束时，欧洲到2050年实现气候中和的路径将如何被打乱。
**二、研究内容与核心结论**
本研究采用一个由三个成熟IAM（GCAM、PROMETHEUS、TIAM）和一个投入产出模型（MARIO）组成的模型集成框架，在统一情景假设下，系统量化了技术约束对欧盟能源转型的影响。研究设置了三个技术约束情景，并与一个基准情景（NDC-LTT）进行对比：NDC-LTT-LimRES（限制可再生能源和储能扩张）、NDC-LTT-LimBIO（限制生物质可用性至2050年5-6 EJ）和NDC-LTT-LimCCS（限制CCS部署至2050年10-20 MtCO?）。
研究得出以下核心结论：其一，任何对关键清洁能源技术扩张的限制都会增加欧盟CO?排放，其程度取决于其他低碳选项的替代潜力。生物质和CCS约束的排放影响最大，因为替代选项有限；而可再生能源约束的排放影响相对较小，因存在国内替代品（尽管成本更高）。其二，技术约束会加剧对化石燃料的依赖，特别是石油和天然气，从而危及能源安全。其三，CCS和生物质约束在长期影响最为显著，可能导致欧盟无法实现2050年净零目标。其四，所有技术约束情景都会增加能源系统总成本（5%-10%不等），推高能源价格，增加能源贫困风险和工业竞争力挑战。
**三、主要技术方法**
研究采用软链接的模型集成框架，具体方法如下：首先，使用基于投入产出分析的MARIO模型，结合EXIOBASE混合单位数据库，量化地缘政治和经济中断对清洁技术成本的影响，分别模拟“受限贸易”和“无约束全球化贸易”两种情景下的技术成本调整路径。其次，将MARIO输出的调整后技术成本作为外生输入，软链接至三个结构相异的IAM——GCAM（递归动态、Logit技术选择）、PROMETHEUS（能源系统模型、递归动态）和TIAM（跨期优化、完全预见）——以捕捉模型结构多样性并区分稳健与模型特定的响应。所有模型采用协调一致的社会经济驱动因素（人口、GDP基于SSP2等）和技术经济假设（基于欧盟委员会参考情景和IEA世界能源展望）。
**四、研究结果**
**3.1 技术约束下2050年净零目标的可实现性：** 模型模拟显示，限制关键清洁能源技术增长将阻碍欧盟气候目标进展。生物质约束情景下，2050年CO?排放较基准增加450-1130 MtCO?（PROMETHEUS和GCAM），凸显生物质在长期脱碳中的关键作用。CCS约束情景下，2040年排放增加100-470 MtCO?，2050年增加305-1100 MtCO?，其中GCAM影响最大，表明无CCS情况下实现净零极为困难。
**3.2 对（进口）化石燃料的依赖：** 可再生能源和电池约束将减缓电动汽车对燃油车的替代，导致石油消费增加。生物质约束将导致生物燃料使用大幅减少，2050年石油使用增加1.7-2.8 EJ，石油进口可能增加4.2 EJ（GCAM），挑战欧盟战略目标。CCS约束下，石油和天然气在能源结构中更为突出，因替代技术尚不成熟。
**3.3 部门洞察：** 交通部门方面，生物质约束使电力和氢能更具吸引力，但CCS约束通过推高电价间接减少电力使用、增加液体燃料消费。建筑部门方面，各模型对约束的响应存在分歧，PROMETHEUS优先能效提升，而GCAM和TIAM在电力和天然气消费上呈现相反行为。工业部门方面，可再生能源约束降低电气化并增加化石气体使用；生物质约束增加对进口天然气的依赖；CCS约束主要导致工业排放增加和热力产出下降。电力部门方面，即使可再生能源受限，电力部门仍能在2050年前脱碳，但需转向核能和水电等可调度清洁能源；生物质和CCS约束则显著降低BECCS潜力，促使风电、太阳能和核能投资增加。
**五、讨论与结论**
研究讨论指出，可再生能源和储能约束可能导致对天然气和煤炭的更大依赖，而储能和电网灵活性是实现高比例可再生能源的关键使能因素。生物质可用性不确定性对难减排部门影响严重，可能增加进口油气依赖。CCS在长期至关重要，缺其则工业部门化石燃料依赖持续。所有技术约束均推高能源系统成本和社会经济风险，需将气候政策与社会和产业政策整合以确保公正转型。研究局限在于单独评估各技术约束，未考虑复合风险，且对搁浅资产建模有限。最终结论强调，低碳技术约束不仅危及长期气候目标，还增加欧洲工业和家庭的脱碳成本，欧盟气候政策框架需与更广泛的社会、产业和贸易政策有效整合，以降低技术失败风险并确保向气候中和的韧性、高成本效益和公正转型。
