氣候變化對人類社會的影響是很廣泛的，能源系統就深受氣候變化的影響，本文從不同角度分析了氣候變化對能源系統產生的影響，及今后的發展對策。

　　《能源》雜志是經國家新聞出版總署批準國內外公開出版發行的能源綜合類雜志，由國務院國有資產監督管理委員會主管，中國資源綜合利用協會、國家發展和改革委員會國際合作中心、華北電力大學等單位共同主辦。刊物旨在宣傳和詮釋黨中央、國務院的能源方針、政策，專業、客觀、深度關注能源經濟現象，研究和探討我國能源政治、經濟、社會等領域的熱點、焦點和難點問題;探求我國能源領域的政策取向和發展戰略，促進能源戰略研究方面的學術交流，在能源管理部門、研究機構、能源企業之間搭建一個溝通順暢的橋梁。

　　氣候變化是當前國際社會普遍關注的全球化重大問題。許多觀測資料表明，地球正在經歷以全球氣候變暖和極端氣候事件頻率/強度增加為主要特征的氣候變化問題。氣候變化正成為～種緩慢發生的災害，給人類社會帶來嚴重影響，其潛在損失給世界各國提出了適應氣候變化的要求。

　　氣候變化是當前國際社會普遍關注的全球化重大問題，它與能源系統間有著密切的交互關系。本文以氣候變化對能源系統的影響為主題，對相關國際研究進行全面的綜述與展望。根據不同的作用對象，分別從需求端和供給端闡述氣候變化對能源系統的影響，并從氣候情景預測及供需影響評估兩個視角歸納了現有的關鍵研究方法及其優缺點。最后指出需要進一步開展更加確定性的影響預測研究，能源系統的氣候變化適應性研究以及氣候變化對能源基礎設施、能源運輸的影響研究。

　　有關氣候變化影響的研究，主要集中在由氣候變化帶來的一般性物理影響，包括作物生長和蟲害、徑流量及水資源短缺、疾病與健康、生態系統、動物遷移等。對能源系統與氣候變化之間的關系，更多的研究關注“能源消費對GHG排放及氣候變化問題”，而對能源部門的氣候變化易損性研究并不多，且大多僅著眼于能源系統一個方面。從能源供應鏈不同層次的視角，Schaeffer等對目前能源系統的氣候變化易損性問題進行了總結和歸納;Mideksa等綜述了氣候變化對電力市場的影響;從區域的視角，Wil-banks研究了氣候變化對美國能源生產和使用的影響;Ebinger歸納了能源部門適應氣候變化影響的若干關鍵問題;Yau等則綜述了氣候變化對熱帶地區商業建筑和技術服務的影響。

　　本文以氣候變化對能源系統的影響為主題，對近十幾年來的最新國際文獻進行全面的綜述及展望。在闡述主流研究問題的同時，歸納比較了其中的關鍵研究方法及各自優缺點。最后根據目前研究的特點，提出了可能的發展方向。

　　一、氣候變化對能源需求側的影響研究

　　氣候變化對能源需求端影響的研究廣泛關注氣溫變化對建筑/居民部門能源需求，尤其是電力需求。這是因為，氣溫升高趨勢導致冬季更為舒適而夏季更為不適，進而使取暖需求降低，制冷需求增加，取暖制冷又大多由電力支撐。McGilligan等指出建筑部門是容易受到氣候變化尤其是全球變暖挑戰的部門。IPCC第三次評估報告將氣候變化對建筑部門的影響總結為“電力需求增加，而能源供給可靠性降低”。

　　許多學者針對不同國家、地區，探討了氣候變化/CO2濃度增加對能源需求/消費的影響，其中大多數研究針對取暖制冷能源需求。如Bhartendu等用回歸方法估算了在大氣中CO2濃度增加一倍情景下，美國安大略省的冬季取暖和夏季制冷帶來的能源需求變化。Baxter等采用能源終端利用模型估計了到2010年全球變暖的兩種情景下，美國加利福尼亞州的能源消費和用能峰值變動情況。Ruth等綜合氣候因素和社會經濟因素，研究了氣候變化對美國馬里蘭州能源需求的影響，并依據HadCM2提供的溫度情景進行預測，指出經濟因素的影響要大于氣候因素。Mirasgedis等利用PRECIS(ProvidingRegionalClimatesforImpactsStudies)模型得到氣候參數情景，進一步建立了希臘氣候變化對電力需求的影響模型，并用模型預測未來氣候情景下電力需求的變化口婦(如表1所示)。

　　從表1中可以看出，氣候變化對能源需求影響的研究結果差異較大，主要是因為：(1)研究對象的不同;(2)研究方法的區別;(3)預測情景的選取不同。這說明，為了解氣候變化對一個國家或地區能源需求的影響，不能直接挪用其他國家或地區的研究結論，而應該采用合適的研究方法并根據預設的氣候變化情景開展特定國家或地區的研究。

　　二、氣候變化對能源供給側的影響研究

　　氣候變化對能源供給端的影響研究中，大多是圍繞可再生能源的開發利用，主要研究由氣候因子變化所造成的能源資源稟賦以及生產能力的改變。可再生能源生產受氣候條件影響比化石能源更大，因為這種“能源”與全球能量守恒及所導致的大氣流動柏關心。因此，未來全球氣候變化將對可再生能源供給產生較大影響。

　　Pasicko等研究了氣候變化對克羅地亞太陽能、風能和水能的影響，其氣候情景數據來自全球氣候模型ECHAM5-MPIOM和區域動態降尺度氣候模型RegCM，在IPCC未來氣候情景A2(2011-2040和2041-2070)基礎上得比結論：氣候變化對克羅地亞沿海及瀕臨區域可再生能源的影響最大，其巾第一階段風速預計增加20%，將使風力發電增產一倍，對光伏發電的影響為中性，2050年以后水電生產預計將減產10%。Pryor等綜述了氣候變化對風能的影響，并得出結論：有時氣候變遷可能會使風能產業受益，有時則對風能發展有負面影響，具體地，(1)對風力資源(風力強度和風力資源變化)的影響;(2)對風力農場運營維護及渦輪設計的影響，包括極端風速/狂風、冰凍、海面結冰/永動等因素的影響。

　　巴西的能源供給很大程度上依賴于可再生能源資源，2007年可再生能源占總能源生產的47%，所以巴西可再生能源的氣候變化易損性問題引起較多關注。DeLucena等分析了在一系列長期氣候預測排放情景下(IPCC的A2和H2)，巴西水電生產和液態生物燃料生產的易損性，結果表明最貧窮地區的能源易損性逐漸增大，生物燃料(尤其是生物柴油)和電力生產(尤其是水電)將受到負面影響。他們還通過模擬IPCC的A2和B2情景下的風力條件，分析了全球氣候變化對巴西風力發電潛力的可能影響。其中，巴西的降尺度風力預測數據源自由Hadley中心開發的PRECIS模型。三、現有研究方法

　　很大比例的研究均涉及以不同氣候情景來分析能源供需的變化。因此，下面分別就氣候情景預測方法和供需影響評估研究方法來論述現有的關鍵研究方法。

　　(一)氣候情景預測方法

　　目前IPCC氣候情景是應用最為廣泛也較為權威的溫室氣體排放及氣候變化情景。IPCC致力于開發大氣海洋一般循環模型(GeneralCirculationModel，GCM)，可以預測較高精度的5*5經緯度格點氣候模式，主要包括英國的HadCM3、美國的PCM、加拿大的CGCM2。IPCC根據不同的社會、人口、環境、技術和經濟發展軌跡，開發了四組全球范圍內的排放預測情景(如表2所示)。

　　由于氣候變化對能源的影響研究基本上集中于局部區域或城市尺度，非全球尺度，而IPCC提供的預測情景難以直接應用手微觀區域范圍，因此，需要得到降尺度的氣候情景。從現在文獻來看，降尺度氣候變化情景預測方法大致可以分為兩類;動態降尺度方法和統計降尺度方法。其中，動態降尺度方法主要指的是應用區域氣候模型(RegionalClimateModel，RCM)來分解氣候情景，如美國的NARCCAP項目，歐洲的PRUDENCE和ENSEMBLES模型。統計降尺度方法則主要是通過運用大尺度氣候資料和局部區域氣候變量間的實證關系函數，推測區域未來氣候情景。動態降尺度在理論上優于統計降尺度，并且即使無法獲取區域地表觀測變量，也可以應用于任何區域地點，但缺點是計算量大且對計算機的要求很高。統計(實證)降尺度方法不需要諸如地標山川、粗略地圖等額外數據，但需要氣候原地數據，相對RCM來講，計算成本小。

　　(二)供需影響評估研究方法

　　從目前文獻來看，評估氣候變化對能源供需影響的研究方法大致包括三類：熱平衡模擬法、度日回歸的計量方法和能源生產仿真模型。

　　1.熱平衡模擬法。熱平衡模擬法以能量平衡和熱傳導為基礎，建筑物參數(窗體材料等)、住戶參數以及氣候參數為主要指標，用仿真軟件來模擬天氣變化對建筑物熱量收支及能耗的影響。如Roetzel等用建筑模擬軟件EnergyPlus，模擬了希臘雅典不同的建筑設計方案和居住人數情景下，IPCC氣候變化A2情景(2020，2050，2080)對單元辦公室舒適度和能源消費的影響。Xu等利用降尺度的GCM氣候數據預測了2040、2070、2100年加利福尼亞建筑能源消費，研究發現：制冷技術條件若保持不變，在IPCC最差的碳排放情景(A1F1)下，加利福尼亞一些地區未來100年制冷用電將增加50%;在IPCC最可能情景(A2)下，制冷電耗將增加25%。仿真軟件是EnergyPlus和DOE-2.1E，模擬方案包括16種不同的商業建筑原型。熱平衡模擬法的優點在于不需要詳盡的能源消費或能源需求的實地數據，減輕了數據收集負擔。但其缺點是軟件內部參數較多，模擬較為復雜，系統性差，仿真結果與實際建筑能效結果可能出現不一致。

　　2.度日回歸的計量方法。基于度日(冷度日和暖度日)指標的計量經濟學回歸方法是氣候對能源需求側的影響評價研究中最常采用的研究方法類型，這方面的研究始于1980年代后期。度日是研究氣溫與能源消費之間關系時最常用到的一種時間溫度指標，是指日平均溫度與規定的基準溫度間的實際離差。為了研究方便，度日又分為：采暖供熱度日(HeatingDegreeDay，HDD，簡稱熱度日)和制冷降溫度日(CoolingDegreeDay，CDD，簡稱冷度日)。凡是平均溫度低于基礎溫度的均計入熱度日數，而高于基準溫度的均計入冷度日數。基準溫度由人為設定，一般取18℃作為人體最舒適溫度。將冷度日和暖度日作為回歸元引入能源供需回歸模型中，即為最常見的度日回歸的計量方法。度日計量回歸模型由于方法簡單、適用性強、結果穩健等得到廣泛應用，但其缺點在于需要收集大量的時間序列數據作為變量條件。

　　3.能源生產仿真模型。能源生產仿真模型主要用于氣候變化對可再生能源生產影響的研究中，一般將氣候因子變量作為原始輸入變量，進而利用降尺度方法得到對機組運行起作用的有效氣候因子，最后由產量仿真模型進行模擬。如DeLucena等胡在分析巴西水電生產和液態生物燃料生產的氣候變化易損性時運用了能源生產仿真模型。首先，由大尺度GCM模型預測得到目標年的天然降雨量，然后用統計降尺度方法ARMAl2季節調整模型預測得到局部盆地詳細的水流量信息，兩者結合預測水電機組注入水流量，最后以此作為輸入變量輸入到能源生產仿真模型來預測水電產量。

　　四、當前研究特點及未來發展方向

　　(一)供需預測研究中存在較多的不確定性問題

　　由于氣候變化是較長期的影響和反應過程，考慮氣候變化影響的能源供需預測研究的預測范圍大多是幾十年甚至上百年。不同的氣候情景直接影響預測結果，而未來溫室氣體排放總量、大氣溫室氣體濃度和全球氣候變化均存在較高的不確定性，這直接導致能源供需的長期預測結果同樣存在不確定性。例如，水電生產取決于水流量和全年不同時間的變化，長期趨勢預測不會捕捉到這樣詳細的信息。此外，能源生產與使用除受氣候變化的影響外，還會受眾多其他因素的影響，如經濟增長模式、土地利用、人口增長、技術水平、社會和文化差異等。因此，目前氣候變化對能源系統影響的預測研究還僅僅是方向性和趨勢性的情景分析，而非準確的預測結果，更加確定性的預測是未來研究中的重要問題。

　　(二)氣候變化影響研究較多，適應性研究較少

　　在已有文獻中，有關氣候變化對能源系統影響的研究探討較多，而專門針對能源系統適應氣候變化的研究較少。如果包括氣溫升高和極端氣候事件增多的氣候變化事實無法避免或快速減少，而通過適應措施能夠有效降低其潛在的負面成本，那么，提高能源系統的氣候變化適應性問題就顯得尤為重要和緊迫。例如，改進建筑防護標準以適應可能出現的暴雨現象，提高風機的耐狂風、耐永凍性能，開發設計智能電網以適應氣溫變化帶來的用電峰谷等重要措施均可提高能源系統的適應性。因此，為有效適應氣候變化，實現可持續發展，在脆弱性研究基礎上的適應性研究尤為重要。有關能源系統對氣候變化的適應性是未來的重要研究方向。

　　(三)能源供需影響研究較多，對能源基礎設施、能源運輸影響研究較少

　　將氣候變化對能源供需的影響納入到能源長期規劃中具有重要意義。然而，除對供需造成影響外，氣候變化還會對能源基礎設施、能源運輸等方面產生影響。例如，氣候極端事件可能引起電網系統出現故障，進而導致電力供應癱瘓。事實上，世界很多國家都發生過大規模停電事故，如1997年紐約大斷電，2003年的中國東北大斷電，2012年印度大停電，這些停電事件中不乏由于氣候或災害等造成的基礎設施破壞，如電纜壓斷、變壓器凍壞等。再如，由于極端天氣，常常導致管道、公路、鐵路運輸不順暢，這直接影響油氣管道運輸、煤炭運輸等，并進一步影響下游產業的能源供給。正確認識能源基礎設施、運輸等方面的氣候變化易損性問題，有利于避免災難性能源短缺的發生。因此，此類問題需要進一步研究。