《Energies》：Convergence and Diversification of Electricity-Generation Structures in the EU-27, 1990–2024
编辑推荐：
欧盟共同的气候与能源框架——《可再生能源指令》（Renewable Energy Directives）与《欧洲绿色协议》（European Green Deal）——旨在协调各成员国能源系统，然而发电结构是否趋同仍未得到充分探究。研究人员利用欧盟统计局（Eu
欧盟共同的气候与能源框架——《可再生能源指令》（Renewable Energy Directives）与《欧洲绿色协议》（European Green Deal）——旨在协调各成员国能源系统，然而发电结构是否趋同仍未得到充分探究。研究人员利用欧盟统计局（Eurostat）数据（SIEC分类），考察了1990–2024年间欧盟27个成员国的发电组合，以未加权国别电源份额衡量，并辅以发电量加权的欧盟总量指标。研究评估了多样化（归一化香农熵（normalized Shannon entropy）、赫芬达尔–赫希曼指数（Herfindahl–Hirschman index, HHI）及有效电源数（effective number of sources））与趋同（σ-收敛（σ-convergence）与β-收敛（β-convergence），以及基于电源份额逐电源计算的Phillips–Sul log-t俱乐部检验（Phillips–Sul log-t club tests），并以对数比率平衡（log-ratio balances）作为稳健性检验）。发电组合多样化程度上升（平均归一化熵从0.41升至0.62），且按熵衡量，其水平收敛至单一俱乐部。各电源间的趋同是选择性的：收缩型电源——煤、石油、核能和水电——的份额呈现σ-收敛，而风电、太阳能和生物能源在相对意义上形成覆盖所有国家的单一收敛俱乐部，尽管其跨国离散程度在扩大。化石—核能基础仍然存在结构性分化：煤炭分裂为多个俱乐部，其中包含波兰的一个发散组，核能则将成员国划分为有核与无核两组。这些模式出现于欧盟共同政策框架发展期间；具体工具因果贡献的识别留待未来研究。研究结果对供应安全具有启示意义，这一点已在2022年能源危机中显现。
该研究以欧盟共同气候与能源政策为背景，考察各国电力系统结构是否随政策协调而趋同。已有文献多关注能源强度、人均能耗或二氧化碳排放等单一标量，忽视了发电结构中不同电源组成的动态变化；且常将占比类数据当作无约束连续变量处理，忽略了比例和为1的约束，导致结果失真。为此，研究人员利用Eurostat能源平衡表数据，将SIEC分类产品聚合为10类电源，以27个欧盟成员国1990–2024年国别未加权份额为分析对象，结合组合数据视角，系统检验发电结构的趋同与多样化。
研究结果显示：发电组合多样化显著上升，平均归一化熵从0.415升至0.620；熵水平收敛至单一俱乐部，但按有效电源数衡量未收敛。σ-收敛仅在煤、石油、核能和水电等收缩电源中成立，风电、太阳能和生物能源的跨国离散度反而扩大，但它们形成各自覆盖全部27国的相对趋同俱乐部。化石—核能基础呈结构性分化：煤炭分裂为多个俱乐部，波兰、立陶宛、拉脱维亚和葡萄牙构成发散组；核能将成员国分为有核与无核两组。该研究首次对EU-27完整发电结构进行逐电源俱乐部趋同分析，并在处理结构零值和比例约束方面提供了方法示范，对欧盟能源治理与供应安全评估具有重要参考价值。
关键技术方法主要包括：数据来源为Eurostat能源平衡表（nrg_bal_peh），样本为27个EU成员国1990–2024年年度发电结构；采用σ-收敛（跨国离散度趋势）与β-收敛（初始份额对平均增长回归）；Phillips–Sul log-t俱乐部检验用于逐电源识别收敛俱乐部与发散国家，并专门处理结构零值；多样化指标包括归一化香农熵、赫芬达尔–赫希曼指数（HHI）、有效电源数及基尼系数；稳健性检验采用对数比率平衡（log-ratio balances）、不同估计窗口、修剪参数和聚合层次。
4.1 多样化（Diversification）
通过计算各国逐年多样化指标并取27国均值发现，平均有效电源数从1990年的2.37升至2024年的3.51，归一化熵从0.415升至0.620，基尼系数下降，表明发电结构总体更加均衡。香农熵的log-t检验不拒绝收敛，即27国在熵水平上形成单一俱乐部；有效电源数则拒绝收敛，但提高修剪参数后结论不强健。2022年能源冲击后多样化仍继续上升，但观察期较短，仅作描述性报告。
4.2 σ-收敛与β-收敛（σ- and β-Convergence）
逐电源计算跨国份额标准差的时间趋势显示，煤、石油、核能和水电的离散度显著下降，例如煤炭标准差从0.281降至0.128；天然气、风电、太阳能和生物能源的离散度上升，因各国进入这些技术的时机不同。β-收敛回归确认煤、石油、天然气、核能和水电存在追赶效应；风电、太阳能和生物能源初始份额近零，系数不稳定，改用技术特定起始年后，风电表现为发散直至形成相对趋同。
4.3 按电源的趋同俱乐部（Convergence Clubs by Source, H3）
Phillips–Sul俱乐部检验显示，风电、太阳能和生物能源各自形成包含全部27国的单一相对趋同俱乐部；煤炭分裂为五个俱乐部，波兰、立陶宛、拉脱维亚和葡萄牙发散，其中波兰向上发散、其余三国为煤电退出；核能形成有核国家俱乐部（法国及中欧—北欧十国）和德国—荷兰退出俱乐部，另有十三国无核零值组，保加利亚和立陶宛发散；天然气形成两个规模相近的俱乐部；水电形成四个俱乐部；石油形成一个24国俱乐部及三个发散国。
4.4 结果综合（Synthesis of Results）
综合三组证据得出：可再生能源边际呈全欧盟一致向上趋同；传统电源基础（煤、气、水电、核能）的离散度对于收缩电源下降、对天然气上升，且各国收敛至不同俱乐部均衡而非单一结构；总体多样化和熵同时上升并趋同。2022年后太阳能份额近乎翻倍、煤炭份额下降超过三分之一，两者几乎一对一替代；研究假设均未完全成立，H1的上升部分成立但弱收敛子假设不成立，H2对收缩电源成立、对扩张电源不成立，H3对化石—核能基础成立、对可再生能源不成立。
4.5 稳健性分析（Robustness Analysis）
将样本限制在2004–2024年，煤、油、核能、风电和太阳能的σ-收敛方向不变；以2019、2022和2024为终点窗口，可再生能源单一俱乐部均存在；不同修剪参数和技术特定起始年（风电2000年、太阳能2008年）下结论一致；留一法检验表明没有单一国家驱动俱乐部结构。煤炭、天然气和水电的俱乐部具体构成对窗口选择敏感，但碎片化本身稳健。对数比率平衡检验确认低碳燃料相对于化石燃料的份额存在σ-收敛，而仅可再生能源对化石燃料的收敛较弱。马尔可夫转移分析显示，按固定阈值分类，2024年有16个国家处于最高多样化状态，多样化绝对上升得到支持。
讨论与结论
讨论指出，可再生能源的相对趋同与欧盟共同政策框架的发展时间吻合，但该设计无法识别具体政策工具的因果贡献，只能视为关联而非因果。煤炭分化最清晰地体现路径依赖：波兰是唯一向上发散的煤炭国家，其排放溢价无法靠统一碳价消除；核能的分化源于历史选址而非当前政策；天然气俱乐部在2022年供应冲击中受到不对称影响。多样化上升可视为供应安全的独立维度，但需注意发电多样化不等于能源供应安全，因为进口依赖、可调度性和系统灵活性同样重要。
研究结论可归纳为：第一，1990–2024年间成员国发电组合多样化显著上升，有效电源数从2.37增至3.51，归一化熵从0.41增至0.62，且熵水平收敛至单一俱乐部，而有效电源数未收敛；第二，趋同是选择性的，收缩电源呈现σ-收敛，扩张电源表现为相对趋同；第三，成员国没有收敛到一个共同结构，风电、太阳能和生物能源各形成全国家俱乐部，化石—核能基础则保持碎片化与路径依赖，其中波兰是煤炭向上发散的典型，核能国家与非核国家之间的划分持续存在。政策上，统一政策在可再生能源增量边际上有效，但未能消除系统核心的资源禀赋差异；地区差异化支持是值得考虑的方向，但该研究未评估其成本与效果。数据仅覆盖发电而非消费或进口，且结果依赖SIEC聚合水平，这些局限性界定了结论的适用范围。
