开发一种与可持续发展目标（SDGs）评估相关的非确定性分数低碳转型规划方法——以中国山西省为例

《Journal of Cleaner Production》：Development of a non-deterministic fractional low-carbon transition programming method associated with Sustainable Development Goals (SDGs) assessment--application to Shanxi Province, China

低碳转型路径研究在能源-水-碳纽带系统中应用，提出非确定性分数规划方法及优化驱动的SDGs评估方法，以山西省为例，分析其电力结构转型对SDGs目标（7.2/12.2、6.4/15.1、3.9/11.6/13.2）的协同影响，发现化石能源依赖区通过可再生能源主导（2026-2040年占比60%，风电50%）可提升SDGs进展，并识别系统效率与成本最优的转型路径。

　　这项研究聚焦于能源、水和碳（EWC）纽带系统中的低碳转型路径，旨在为实现联合国可持续发展目标（SDGs）提供新的视角与方法。研究团队包括来自中国和加拿大多个研究机构的专家，共同探讨了如何在复杂的环境与社会经济背景下，制定合理的低碳转型策略。研究重点放在中国山西省，该地区因丰富的煤炭资源而成为全国重要的能源供应基地，同时又面临着严峻的水资源短缺问题。因此，山西省的EWC纽带系统成为研究低碳转型与SDGs关系的理想案例。

低碳转型对区域可持续发展目标的实现具有深远影响。随着全球能源消费的不断增长，特别是化石能源的大量使用，其带来的碳排放和水资源消耗问题日益严重。研究表明，如果能够有效推动低碳转型，特别是在能源结构上实现从化石能源向可再生能源的转变，那么不仅能够减少碳排放，还能缓解水资源紧张，从而促进多个SDGs指标的实现。例如，能源相关的目标SDG 7.2（可再生能源的使用）和SDG 12.2（可持续消费和生产）；水资源相关的目标SDG 6.4（水资源管理）和SDG 15.1（陆地生态系统的保护）；以及与排放相关的目标SDG 3.9（应对气候变化）和SDG 13.2（气候行动）。这些目标之间存在复杂的相互作用，因此，如何在推动低碳转型的同时兼顾这些多维度的SDGs指标，成为研究的核心内容。

研究采用了一种非确定性分数低碳转型规划方法（FLCT），结合了以优化为导向的SDGs评估方法（OSDG），用于分析山西省的EWC纽带系统。FLCT方法的核心在于系统性整合EWC各要素，通过因子分析识别多个SDGs指标之间的相互影响，并利用随机建模评估和管理相关的社会经济与环境风险。这种方法不仅能够处理转型过程中存在的多种不确定性，如资源可用性、可再生能源技术的可行性、能源消费的波动性以及相关的社会经济和环境后果，还能够揭示这些不确定性之间的相互作用，为制定更加科学和全面的低碳转型路径提供支持。

为了更好地理解FLCT方法的应用效果，研究团队对山西省的EWC纽带系统进行了案例分析，时间跨度为2026年至2040年。在此期间，研究预测可再生能源将在总电力生产中占据60%的比例，其中风能将贡献约50%。这一预测表明，山西省在推动低碳转型过程中，风能的开发将成为关键因素。此外，研究还分析了山西省的电力生产结构和扩展方案，探讨了其可能的低碳转型路径，并结合了该省的水资源短缺状况和碳减排目标，评估了不同转型路径对实现SDGs的潜在影响。

研究的另一重要目标是构建一个以优化为导向的SDGs评估方法（OSDG），用于衡量不同低碳转型路径对区域可持续发展的贡献。OSDG方法不仅能够识别EWC纽带系统中与SDGs相关的指标，还能从多个角度评估这些指标的变化趋势，从而为政策制定者提供更全面的决策依据。通过FLCT和OSDG方法的结合，研究团队期望能够揭示低碳转型路径中的关键因素，并评估其对区域社会经济和环境目标的综合影响。

研究还比较了三种不同模型的系统成本与效率，以探索最适合山西省EWC纽带系统的低碳转型路径。结果显示，不同的转型策略在成本、碳排放减少效率以及可再生能源使用效率方面存在显著差异。通过这种比较，研究团队能够识别出在经济性、环境可持续性和社会公平性之间取得最佳平衡的路径，为山西省乃至其他类似地区的低碳转型提供参考。

总体而言，这项研究通过FLCT和OSDG方法的结合，为EWC纽带系统中的低碳转型路径提供了新的思路和方法。研究不仅揭示了低碳转型对实现SDGs的重要作用，还强调了在复杂系统中处理多维度不确定性与相互作用的必要性。通过分析山西省的案例，研究团队期望能够为全球范围内其他高排放强度的EWC纽带系统提供借鉴，推动低碳转型与联合国可持续发展目标的协同实现。

此外，研究团队还提出了一个全面的SDGs评估框架，该框架能够系统性地评估不同低碳转型路径对区域可持续发展的综合影响。该框架不仅考虑了直接的环境指标，如碳排放和水资源利用，还纳入了社会经济因素，如就业机会、经济增长和居民生活质量。这种多维度的评估方法有助于更全面地理解低碳转型的复杂性，并为政策制定者提供更加科学的决策支持。

在方法论方面，FLCT方法结合了系统集成、因子分析和随机建模，以应对EWC纽带系统中复杂的不确定性。这种方法能够模拟不同情景下的能源需求、资源可用性和技术可行性，从而为低碳转型路径的选择提供数据支持。同时，FLCT方法还能够识别不同目标之间的相互作用，帮助政策制定者在实现低碳转型的过程中，平衡环境、经济和社会目标。

研究团队还强调了在制定低碳转型路径时，需要考虑多方面的因素。例如，可再生能源的开发不仅需要技术上的可行性，还需要经济上的可持续性，以及社会接受度的提升。此外，水资源的利用效率和碳排放的控制也需要在政策和规划中得到充分考虑。通过FLCT方法，研究团队能够综合这些因素，为山西省制定更加科学和可行的低碳转型路径。

在实际应用中，FLCT方法能够为政策制定者提供一个动态的评估工具，帮助他们识别和选择最适合的低碳转型路径。通过这一方法，政策制定者可以更好地理解不同路径对环境和社会经济的影响，从而做出更加合理的决策。同时，FLCT方法还能够为未来的低碳转型研究提供方法论支持，帮助其他地区在复杂的环境和经济背景下，制定符合自身特点的低碳发展策略。

研究的最后部分总结了主要发现，指出在推动低碳转型的过程中，资源依赖化石能源的地区有望在实现SDGs方面取得进展。这一结论表明，低碳转型不仅能够改善环境状况，还能促进社会经济的可持续发展。此外，研究还强调了在处理不确定性时，需要采用系统性和多维度的方法，以确保低碳转型路径的科学性和可行性。

综上所述，这项研究通过FLCT和OSDG方法的结合，为EWC纽带系统中的低碳转型路径提供了新的思路和方法。研究不仅揭示了低碳转型对实现SDGs的重要作用，还强调了在复杂系统中处理多维度不确定性与相互作用的必要性。通过分析山西省的案例，研究团队期望能够为全球范围内其他高排放强度的EWC纽带系统提供借鉴，推动低碳转型与联合国可持续发展目标的协同实现。