撒哈拉以南非洲能源获取规划中的气候灾害筛查：面向电气化与清洁烹饪路径的风险暴露评估

《Sustainable Futures》：Climate hazard screening in energy access planning for sub-Saharan Africa

　　

基于论文全文内容整理的摘要翻译：气候变化正对全球能源基础设施构成日益严重的威胁，而撒哈拉以南非洲同时面临全球最大的能源获取缺口和高度不均的气候灾害暴露。研究人员利用开源空间电气化工具（Open-Source Spatial Electrification Tool, OnSSET）和开源空间清洁烹饪工具（Open-Source Spatial Clean Cooking Tool, OnStove）生成的2030年技术部署结果，叠加洪水、极端风、干旱、极端高温、极端低温、高降水、滑坡和野火八类气候灾害图层，对该区域电气化与清洁烹饪路径开展一阶筛查评估。研究发现，超过11%的电气化定居点至少暴露于一种可能导致系统完全失效的气候灾害，35%的定居点面临至多导致效率降低的风险，另有11%仅存在情境依赖型暴露；在清洁烹饪方面，23%的人口稠密网格面临至少一种可能导致重大中断或失效的风险，32%面临性能退化风险，16%仅有情境依赖型暴露。液化石油气（Liquefied Petroleum Gas, LPG）系统因依赖运输和存储基础设施，在洪水与野火事件中尤为脆弱；生物质系统则深受干旱与火灾周期影响。研究人员强调，现有最小成本或净效益规划方法未充分纳入气候韧性，建议将气候灾害筛查系统性融入能源获取规划，并针对不同技术类型采取差异化适应措施。该研究为区域尺度上的气候韧性规划提供了可更新的开放筛查框架。

**撒哈拉以南非洲能源获取规划中的气候灾害筛查：一项一阶风险暴露评估**

**1. 研究背景与问题**
随着气候变化加剧，洪水、风暴、干旱、热浪和野火等极端事件频率与强度持续上升，对全球关键基础设施和社会经济发展构成重大威胁。能源基础设施不仅需要满足当前服务需求，还必须适应不断变化的气候条件。全球仍有超过7.5亿人无法获得电力，超过20亿人缺乏清洁烹饪解决方案，弥合这一缺口需要到2030年每年约550亿美元的投资。在基础设施缺口突出的地区，气候风险尤为紧迫。撒哈拉以南非洲拥有全球最大的能源获取赤字，同时面临高度且空间不均的气候灾害暴露，是检验气候风险与能源获取规划交互作用的代表性区域。然而，现有地理空间能源规划工具，如开源空间电气化工具（Open-Source Spatial Electrification Tool, OnSSET）和开源空间清洁烹饪工具（Open-Source Spatial Clean Cooking Tool, OnStove），虽已能精细刻画成本、需求和技术适宜性，却未充分纳入气候灾害对基础设施可靠性和长期服务交付的影响。最小成本或净效益最优的技术分配可能将脆弱资产置于高风险区域，造成未来服务中断。因此，研究人员提出了一项一阶筛查评估，旨在揭示计划中的电气化和清洁烹饪路径与多种气候灾害的暴露交集，识别可能值得进一步韧性评估的区域和技术的组合。

**2. 研究内容与结论**
该研究利用OnSSET和OnStove针对撒哈拉以南非洲全区域的技术部署输出，叠加洪水、极端风、干旱、极端高温、极端低温、高降水、滑坡和野火八类气候灾害情景图层，并对暴露结果依据技术特异性风险类型学进行分类。通过将风险分为完全失效、效率降低和情境依赖三类，研究人员识别出不同技术路径的潜在严重性。结果显示，电气化路径中，迷你电网（mini-grid）在几乎所有灾害中暴露水平最高，特别是干旱、极端高温和野火；电网和离网独立系统也面临显著的热浪和野火暴露。就人口和投资而言，高降水事件影响了大量电网人口（2.75亿人，对应200亿美元投资）。清洁烹饪路径中，液化石油气（Liquefied Petroleum Gas, LPG）系统整体暴露较高，超过三分之一优先采用LPG的网格暴露于极端高温，近四分之一面临野火风险；生物质系统在极端高温下暴露超过50%，干旱威胁其燃料资源再生；电炊具虽整体暴露较低，但仍面临较高野火和高降水风险。综合风险分类表明，超过11%的电气化定居点暴露于至少一种可能导致完全失效的灾害，35%面临效率降低风险；23%的清洁烹饪人口稠密网格面临重大中断或失效风险，32%面临性能退化风险。这些发现表明，气候风险并非均匀分布，而是因技术、灾害类型和地理位置而异，现有以最小成本或净效益为导向的规划可能无意中嵌入了灾害暴露。

**3. 主要关键技术方法**
研究人员采用了以下主要技术方法：其一，使用OnSSET模型输出的2030年定居点级电气化技术分配结果，该输出基于世界能源展望特别报告（2025）的框架，整合了国家目标、技术与能源价格；使用OnStove模型以社会净收益视角产出清洁烹饪技术分配结果。其二，汇编代表性灾害图层：洪水采用世界资源研究所的Aqueduct洪水灾害图（RCP_4.5情景，2030年）；极端风采用STORM数据集50年回归期风速；干旱、极端高温、极端低温和高降水基于CHELSA-W5E5 v2.1降尺度气候数据（GFDL-ESM4模型，SSP₃–7.0情景，2011–2040年）；滑坡采用全球滑坡灾害图；野火采用基于Fire Weather Index的年度均值预测。其三，将灾害图层与模型输出叠加，采用阈值判定暴露，并进行敏感性分析检验阈值选择影响。

**4. 研究结果**
**4.1 电气化：灾害暴露与脆弱性**
研究通过将OnSSET输出的电气化技术分配与各灾害图层相交，发现迷你电网在多数灾害中暴露比例最高，例如3%的定居点暴露于沿海和河流洪水，26%暴露于干旱，35%暴露于极端高温，29%暴露于野火。电网和独立系统对极端高温和野火的暴露也值得注意。高降水事件虽影响不到五分之一的定居点，但因涉及人口稠密的赤道和热带地区，使电网人口暴露达2.75亿，投资暴露约200亿美元。综合最大风险评分显示，11%的定居点存在至少一个可能导致完全失效的灾害组合，35%面临至多效率降低风险。

**4.2 清洁烹饪：灾害暴露与脆弱性**
基于OnStove的网格级分配结果，LPG系统在极端高温和野火方面暴露突出，超过三分之一和近四分之一的相关网格分别暴露于这两类灾害；LPG依赖运输与存储设施的特性使其在洪水或火灾中易发生供应中断。生物质系统在极端高温下暴露超过50%，同时干旱将影响15%的网格，威胁燃料wood可再生性。电炊具在洪水（2%）、干旱（13%）和极端高温（30%）方面暴露相对较低，但野火暴露达32%，高降水暴露15%，滑坡暴露2%。综合风险分类显示，23%的人口密集网格面临高风险的重大中断或失效，32%面临中等风险。

**5. 讨论与结论**
讨论部分强调，气候韧性建设不能采取“一刀切”模式。电网基础设施需通过合理选址和加固节点减少级联失效；迷你电网需采用耐气候组件、多样化能源组合和本地维护能力；独立系统可利用可移动性优势，但需加强用户培训与备件供应链；清洁烹饪方面，生物质系统需结合可持续采收与土地管理，LPG系统需保障仓储和配送枢纽选址安全、建立储备和应急方案，电炊具则依赖于电力系统的整体韧性。研究还指出，将韧性嵌入能源获取决策周期需要制度性支持，包括监管标准、公共采购和融资框架。结论提出三点实际启示：第一，气候灾害筛查应与成本、需求分析一同纳入地理空间能源获取规划；第二，韧性措施应根据技术类型差异化设计；第三，政府、规划者和资助方应将韧性要求融入法规、项目评估和融资决策。未来研究应发展更精细的技术脆弱性函数，将韧性直接纳入优化框架，并量化灾害暴露的影响，以确保新建能源系统在气候变化不确定下仍能提供可靠服务。