中国是目前世界上可再生能源利用量最多的国家,在水能、风能、太阳能和生物质能利用方面居于世界前列。中国政府制定了宏伟的可再生能源发展目标,2020年非化石能源占一次能源消费的比例15%,2030年提高到20%左右。可再生能源发展已经成为中国应对气候变化、保障能源安全、治理环境污染、促进能源转型和发展低碳经济的重要政策导向。然而,作为一个和气候变化密切相关的新兴产业,其发展受到气候变化本身、国家支持政策、社会认知等多个要素的影响,未来面临着巨大的风险。本文研究可再生能源发展过程中的风险主要包含两部分:①自然风险,主要包括可再生能源利用过程中面临的自然系统风险;②社会风险,主要包含政策风险、社会认知风险,也可综合表述为投资风险。本研究从可再生能源发展的影响因素出发,运用运筹学、计量经济学、博弈决策理论、多属性评价、灰色系统理论等理论与方法,分别探讨了可再生能源发展自然风险中的气候变化脆弱性、政策风险中的可再生能源配额制问题和以可再生能源社会效益分析为代表的社会认知风险,为我国未来可再生能源的气候风险规避、发展路径选择和提高社会认知等提出了相关政策建议。论文主要开展了以下创新性工作。(1)从国际比较的视角,建立了影响可再生能源发展的因素分析模型,探索了不同收入水平、发展阶段、社会发展进程、能源安全形势、能源消费总量、碳排放形势对可再生能源发展的影响机制。研究表明,可再生能源发展的收入效应假说是成立的,而传统能源价格的变化对可再生能源发展的激励作用不显著。能源安全和气候变化形势对可再生能源发展的促进作用还不太明显。通过发达国家和发展中国家的对比分析发现,收入效应假说都成立,且城市化进程极大地促进了可再生能源的利用,气候变化效应在发展中国家更为突出。(2)基于脆弱性研究理论,建立了水力发电气候变化脆弱性评估的GMOLS模型和基于脆弱性范围图(VSD)的区域可再生能源气候变化脆弱性的灰色聚类决策耦合模型。气候变化脆弱性是综合了自然科学和社会科学的交叉研究领域,对可再生能源系统的脆弱性研究需要与时俱进和因地制宜。结果表明,经济贫困且水能资源丰富的西南地区和经济较为发达的东南沿海地区水力发电面临的气候变化脆弱性高于全国平均水平,而中部地区则正好相反。区域可再生能源系统的气候变化脆弱性研究表明:①我国东部沿海地区所具备的经济、教育、基础设施、监测等方面的能力较强,面临的能力脆弱性较低,而西南地区面临的来自经济和教育能力方面的脆弱性较高。②北京、上海、广东等省市的经济暴露度高,河南、山东、河北等省份面临的人口暴露度高。此外,东南沿海面临的极端事件高发而导致其暴露度脆弱性增大。③水能丰富地区、风能和太阳能丰富区、可再生能源匮乏区具有较强的敏感区分度。脆弱性是暴露度、敏感度和适应能力三个维度综合作用的结果,是资源禀赋、经济能力、气候条件、教育与管理水平等多方面互为反馈,相互作用产生的系统特征。(3)将经济能力、发展潜力、配额责任、基础设施建设等原则引入到可再生能源配额制的配额分配中,基于运输问题建立了可再生能源配额制下经济最优和系统脆弱性最低的双目标电力最优调配模型。在公平和效率的原则下,给出了我国实施可再生能源配额制的各区域初始分配基本指标和优秀指标,结合电力调配成本最小和系统脆弱性最低的目标,比较我国现有电网基础和电网建设规划,得到了未来实施可再生能源配额制需要考虑的电网建设优先线路。研究结果表明,配额分配体现了就地消纳和对外输送两大环节相辅相成的思路,具有一定的可操作性和可接受度。就配额制下的电力配送来说,目前的电网建设对非水可再生能源的外送消纳通道建设还有待加强,国家急需从就近消纳的角度找到解决弃风、弃光现象的突破口。(4)从参与意愿的角度构建了配额制下地方政府、电网企业和发电企业三个参与主体的博弈决策概念模型,从经济学的角度,分析了配额制与上网固定电价、碳排放交易市场机制的衔接问题。决定各利益相关者参与到配额制的关键因素在于可再生能源配额完成过程中收益与成本的分配机制。地方政府看重的是配额制完成与否所受到的奖励与惩罚。而电网企业和发电企业参与到配额制的意愿取决于其经济效益,参照样本为传统能源电力的成本收益。研究结果给出了电网企业对配额制的响应过程和为发电企业设置可再生能源配额占比的最优值。配额制与其他可再生能源发展机制的协调需注意超额补贴的情况。(5)从能源安全、能源贫困的角度评估了我国可再生能源发展的社会效益,基于情景分析和指数分解法预测了未来可再生能源发展对改善能源安全形势的作用。研究结果表明可再生能源发展在能源贫困地区对其能源发展有很大的促进作用,政府在能源贫困地区的可再生能源投资可以带来缓解经济贫困和能源贫困的双重作用。此外,从1993年以来,可再生能源发展为保障能源安全发挥了一定的作用,但在我国现有的能源发展规划下,可再生能源在保障能源安全中的潜力还有待进一步挖掘。本文研究的方法学为可再生能源系统规避自然气候风险,可再生能源发展路径和其社会效益评估提供了理论分析框架,同时也为我国可再生能源的发展政策提供了依据和新方法。