《Energies》：Beyond Techno-Economic Diffusion: A Systematic Review and Socio-Technical Audit of Agent-Based Models of Rooftop Solar PV Adoption
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基于主体建模（ABM）正越来越多地被用于分析屋顶太阳能光伏（PV）的扩散，然而，现有的模型如何将同行效应、电网约束、政策不确定性以及能源正义等社会技术机制操作化，仍不甚明晰。本系统综述通过三层证据设计评估了屋顶PV扩散的ABM架构：对876篇出版物（2000–
基于主体建模（ABM）正越来越多地被用于分析屋顶太阳能光伏（PV）的扩散，然而，现有的模型如何将同行效应、电网约束、政策不确定性以及能源正义等社会技术机制操作化，仍不甚明晰。本系统综述通过三层证据设计评估了屋顶PV扩散的ABM架构：对876篇出版物（2000–2025年）进行映射，提取101篇核心ABM相关研究的集合，并使用空间–经济–机制–政策–正义（S-E-M-P-J）框架对50个焦点ABM进行结构化编码，该框架测试这些机制是正式实施还是仅在叙述中被引用。编码揭示了一种不均衡的架构：行为机制几乎普遍存在（96%），政策表征也很常见（82%），但在50个焦点研究中，仅有2个（4%）将正义相关变量的架构嵌入与将正义作为核心评估标准相结合，且正义在计算上与模型的经济、空间及政策机制相互隔离。该领域显示出整合停滞的迹象：中位数模型实现了五个维度中的三个，十年来保持不变，且在41个实施政策的模型中，仅有3个将政策视为随时间变化。当前的模型回答了“多少与何处”，但极少回答“为了谁”。本综述将方法论议程提炼为采纳ABM的最小正义报告标准。
1. 引言
屋顶太阳能光伏（PV）系统正成为低碳能源转型的核心组成部分，正将电力系统从集中化基础设施重塑为去中心化和产消者驱动的配置。除了技术和经济特征外，屋顶PV系统还嵌入在复杂的社会技术环境中，其采纳受到行为异质性、空间条件、制度安排和资本获取渠道的影响。因此，屋顶PV扩散在社会层面上并非中性。在本综述中，正义指代既定三原则形式的能源正义：分配正义、程序正义和承认正义，这一框架与联合国可持续发展目标的公平承诺相一致，最直接的是SDG 7（经济适用的清洁能源）和SDG 10（减少不平等）。实证证据表明，屋顶PV采纳可以加剧或缓解现有的社会经济不平等，具体取决于政策、市场和社会动态如何相互作用。
常规建模方法通常将采纳视为理性、代表性主体对价格信号响应的结果，难以捕捉这种社会复杂性。在实践中，家庭和企业有限理性下运行，并受到邻里环境、社会可见性以及程序公平感知的影响。这种不匹配造成了重要的分析空白：当模型剥离社会异质性时，其产生的政策见解可能在理论上高效，但在实践中却具有社会回归性，导致不均匀的成本重新分配和项目收益无法惠及弱势群体。因此，由于基于主体建模（ABM）能够在同一模拟环境中表征异质性参与者、行为规则和空间互动，其在屋顶PV领域的应用日益增加。
尽管ABM的应用日益广泛，但关于屋顶PV的ABM文献仍存在两个关键局限。首先，现有综述呈现碎片化，往往孤立地关注创新扩散、技术并网或经济可行性，而未系统检验行为机制如何转化为更广泛的社会结果。其次，虽然能源正义和公平的概念在政策话语中日益凸显，但这些关切在多大程度上被操作化到模拟模型中，还是仅仅被视为背景叙述，仍不清楚。因此，建模选择的社会和政策影响在很大程度上尚未得到充分探索。对此，本综述通过三个核心研究问题来审视模拟实践与社会结果的交叉点：ABM框架如何从纯粹的技术经济表述演化；能源正义考量在当前ABM中如何表征；以及政策不确定性和制度信任在多大程度上得到表征及其对转型情景有效性的影响。本综述引入了S-E-M-P-J框架作为操作化编码方案，将模型的修辞性纳入与计算实施区分开来，并将其转化为针对下一代屋顶PV ABM的具体方法论议程，最终提炼出ODD+J，作为未来采纳模型的最小正义报告透明度标准。
2. 方法
本研究采用系统综述设计，结合PRISMA指南的筛选与结构化主题编码，以考察基于主体建模（ABM）研究如何表征屋顶太阳能光伏扩散。研究使用三层证据结构：876篇出版物的广泛筛选集合用于确定ABM相关文献的整体发展；101项研究的核心分析集合用于界定特定证据基础；50项研究的焦点集合选自101研究的集合，因其在主体定义、决策规则、校准、验证等方面提供了充分信息而用于详细的主题编码。综述覆盖了2000至2025年间发表的文献，以确保引文积累在时间上的一致性。
2.1 范围、分析逻辑和综述导向
本研究采用S-E-M-P-J框架作为分析编码框架，而非规范性的模型构建模板。空间维度（S）操作化了扩散的地理特征和基础设施约束；经济维度（E）要求主体级的内生财务计算；机制维度（M）捕捉纯财务优化之外的决策规则；政策维度（P）表征改变模拟内主体决策的工具；正义维度（J）源自三原则能源正义，其边界是模型中实施的分配结构。每个维度均根据其在模型结构中是缺失、概念性讨论还是正式表征进行编码。这种区分区分了修辞性纳入与操作性实施。为使这种分析对比更显性，传统的经济采纳逻辑主要将采纳视为财务效用的阈值，而社会技术的表述则将经济逻辑嵌入于行为、空间和政策条件下，并通过准入/正义闸门进行门控，明确准入约束可以在感知效用有利时抑制采纳。
2.2 数据库选择与搜索策略
研究在Web of Science Core Collection和Scopus中进行检索。排除了纯粹关注公用事业规模PV、纯技术性能分析或无行为/采纳组件的能源系统优化的出版物。数据库检索总共返回了1703条记录，经过跨库去重后，留下876篇独特出版物构成分析映射的基础。
2.3 筛选与核心分析集构建
筛选分两阶段进行，首先进行标题、摘要和关键词筛选，随后对全文进行检索并评估其是否符合核心集的纳入标准，最终得到包含101项研究的核心集合。从该核心集合中，通过以透明度为导向的程序，选取了50项研究的焦点子集进行深入的主题编码。选择优先考虑其全文能够在实施层面对S-E-M-P-J维度进行评估的研究。
2.4 文献分析映射
对876篇记录的语料库进行了出版趋势映射和关键词共现分析。对101项核心研究进行了细粒度结构分析，以绘制建模假设随时间的演变，识别理论建模选择与现实世界系统影响之间的联系。
2.5 主题合成协议
综述采用基于创新扩散和网络扩散的结构化主题合成。编码集中于五个分析维度：建模目的、主体异质性、决策逻辑、空间表征和政策现实主义。正义只有在模型明确包含脆弱性参数时才被视为操作化，而不是仅在叙述中提及。在对所有50项焦点研究的严格规则下，只有2个模型（4%）被归类为在主体属性或决策约束内正式嵌入正义相关变量。
2.6 S-E-M-P-J操作化与编码准则
每个焦点研究根据是否实施每个维度进行编码。为保留定性不同的中间立场，正义附加在五级量表上进行编码，其中4级（J4）表示将正义作为核心评估标准的架构嵌入。将该量表应用于50项焦点研究得出分布为J0: 14, J1: 6, J2: 24, J3: 4, 和 J4: 2。
2.7 透明度与方法边界
所有数据库查询、筛选标准和编码程序均被记录以支持可重复性。英语语言限制可能无法完全捕捉区域特定的建模工作，且ABM设计和校准报告的不一致限制了定量元分析的可行性。因此，合成强调分析解释而非统计聚合。
3. 结果：文献趋势与社会技术模式
本节综合了三层证据结构中出现的分析模式和主题结构。
3.1 社会模拟在能源研究中的兴起
首先，在876篇论文集合的映射中，过去二十年显示出研究的显著扩张。从2010到2012年，由于政策关注的增加，出版活动开始加速；2015年后增长变得更为陡峭。其次，在101项研究的核心集合中，从2015年起发表数量急剧增加，反映了建模向产消者行为和社会影响的转变。最后，在地理集中度方面，大量研究校准于相对稳定、高收入的全球北方环境，具有可预测的政策和定义明确的激励机制。这种不平衡限制了基于模型的政策见解在异质制度环境中的外部效度，突出表现在美国的模型数量最多，而非OECD和新兴经济体环境仅零星出现。
3.2 概念结构：从经济学到行为学
在876篇文献的概念结构中揭示了四个主导研究集群：创新扩散与行为机制；分布式能源系统与电网集成；政策评估与关税设计；以及计算建模。在ABM领域中也观察到四个主要集群：行为机制与社会互动；经济可行性与投资决策；空间建模与电网约束；以及政策情景与监管设计，体现了 rooftop PV 研究已演变为跨学科领域。
3.3 研究主题随时间的演变
在2010–2015年的出现阶段，研究主要关注技术经济可行性和早期扩散概念；2016–2020年的扩张阶段伴随着同伴效应研究的快速增长和空间建模的增加；在2021–2024年的成熟阶段，正义、公平和准入相关术语与日益复杂的主体异质性表征一同变得更为可见。
3.4 模型中社会动态的操作化
3.4.1 行为建模方法：在101项核心研究中，早期贡献主要依赖经济决策规则，随后有限理性和启发式决策占据重要份额，调查参数化的家庭ABM提供了高度透明的示例，基于网络的传染机制生成更真实的扩散轨迹。
3.4.2 空间表征与电网约束：大量研究结合了从简单邻接到GIS衍生的空间逻辑，最近引入了承载力约束、馈线和变压器限制。空间显式表征产生了较慢的扩散动态，揭示了基础设施约束如何产生先到先得动态，从而加剧社会经济不平等。
3.4.3 政策建模方法：文献中的政策表征涵盖了静态参数到情景比较。仅有3个模型将政策表征为随时间变化或自适应的。政策波动性和监管不确定性未得到充分捕捉，且在假设普遍准入时掩盖了哪些群体从监管设计中受益或被排斥。
3.4.4 正义与公平的对待：只有少数研究明确通过收入分层或保有权限制操作化了正义变量，而承认正义几乎完全缺失。大多数ABM将公平视为仿真后的输出，而非先验决策约束。只有2个焦点研究（4%）被归类为正式嵌入正义相关变量。
3.4.5 S-E-M-P-J实施定量综合：在50个焦点模型中，行为或机制层（M）接近普遍（96%），政策（P）为82%，空间（S）为64%，经济（E）为74%。相比之下，仅有4%的模型将分配维度架构嵌入并以正义为核心评估标准（J4）。维度间的整合较浅，中位数模型实现了五个维度中的三个。技术维度紧密聚类，而正义与任何其他单维度的共现最多不超过2个，表明正义处于隔离状态。这一模式随时间推移无深化迹象，出现了整合停滞现象：模型和主题的水平增长未伴随架构的深化。当前模型回答“多少与何处”，极少回答“为了谁”。
4. 讨论
首先，屋顶PV ABM已经真正演化，行为和空间现实主义现已成为主流。其次，这种演化在架构上是不均衡的，正义依然罕见并与经济核心脱节。第三，这些不仅仅是技术遗漏，当前架构极少回答“为了谁”的问题。
4.1 从经济理性到行为现实主义
虽然经济理性仍是重要组件，但实证证据表明，结合社会可见性、邻里传染和风险感知等“软”因素的模型，比基于纯成本优化假设的模型更好地再现了观察到的扩散轨迹。这种行为转向将财务逻辑嵌入更广泛的决策架构中。
4.2 能源正义作为结构性建模盲点
系统编码揭示，只有极少数模型正式将正义原则转化为计算约束，造成了可衡量的规范-计算差距。承认正义在当前ABM中几乎完全缺失。可能的原因包括模型缺乏主体级数据缺口、缺乏可导入的正义形式体系以及代表性主体建模的学术激励导向。将正义相关约束整合到模型结构中可能提高屋顶PV模拟的政策相关性。
4.3 政策波动性与静态政策表征
文献显示现实世界政策环境的波动性与大多数ABM中静态政策表征之间存在持续脱节。当家庭预期关税削减或监管不稳定时，即使经济条件看似有利，采纳也会推迟。忽略这些预期动态的ABM可能会系统性地高估扩散率，未能捕捉政策可信度与制度信任之间的联系。
4.4 从技术验证到社会合法性
尽管通过GIS整合提高了空间现实主义，但验证实践仍不均衡，少数研究使用经验校准或反推测试。这削弱了政策结论在不同语境间的可转移性。需要标准化报告实践和透明度框架，使ABM从学术练习演进为稳健的决策支持工具。建模复杂性的增加伴随着数据需求、计算负担等权衡，S-E-M-P-J框架最好被理解为一种使建模选择显性化的诊断工具。
4.5 社会与政策影响
ABM可以作为政策分析工具，测试激励设计、电网约束和准入壁垒。研究表明，忽略空间和正义维度会导致系统性次优结果。依赖单纯财政激励往往会加剧社会经济不平等。政策有效性不仅取决于激励水平，还取决于政策体系在稳定性、公平性和长期承诺方面的感知方式。
5. 局限性
本综述的范围限制优先考虑具有丰富文献记录的全球北方模型，这放大了地理集中度。模型报告的异质性限制了直接定量元分析。对能源正义的处理依赖文献的替代性解读，一些研究没有明确使用正义语言。此外，ABM本质上是特定语境的，为稳定政策环境校准的行为规则可能无法直接转移到具有高政策不确定性的发展中经济体。
6. 下一代屋顶PV ABM的未来研究方向
6.1 改进经验、空间和电网表征
未来模型必须超越程式化空间表征，整合卫星衍生的建筑足迹和经验为基础的承载力限制。行为现实主义需要结合认知心理学和风险感知，更加依赖调查和实验证据。
6.2 嵌入行为与正义敏感的主体属性
未来ABM应更明确地表征融资约束、保有权结构等，以揭示被标准扩散曲线掩盖的回归性结果。同时，应捕捉PV与储能、电动汽车等互补技术的协同演化。
6.3 建模政策波动性与特定壁垒
需要在政策波动性大、制度信任度低和保有权不安全的新兴经济体环境中测试扩散机制。S-E-M-P-J框架可作为将全球北方校准的架构调整至不同环境的检查清单。
6.4 操作化S-E-M-P-J：对建模者的实用指南
针对浅层、孤岛式的操作化局限，提出在各维度的具体实施建议，例如在空间维度利用GIS基础设施感知地理，在正义维度将分配结构嵌入模型内部生成分配指标。为整合这些指导，提出ODD+J，作为ODD协议的最小正义报告扩展，通过四个报告项明确任何ABM架构中正义的位置。
7. 结论
本综述通过S-E-M-P-J框架对屋顶太阳能光伏采纳的ABM实践进行了系统审计，实证证明了能源正义话语与计算实施之间存在的持续差距。当前模型虽能回答采纳的“多少与何处”，但在计算架构上仍无法回答“为了谁”。为了推进分布式能源转型的分析，下一代ABM必须在集合行为科学、高分辨率空间数据的同时，显性表征政策波动与正义敏感参数，从而深化行为、空间、经济与正义维度的整合。
