经过近三十多年来的快速发展,中国现在是世界上最大的能源消费和二氧化碳排放国,其碳减排将对全球减排路径和实现国际“气候公约”的目标产生巨大的影响。为应对这一责任,中国承诺在2030年左右达到碳排放峰值,同时使非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。与此同时,中国正处于社会经济转型发展的关键时期,面对发展和环保的两难困境,实现经济增长和环境问题的“解耦”成为中国绿色发展的重大课题。其中的关键问题就是如何基于可再生能源实现可持续的能源系统转型。在此背景下,本文做了以下工作:1)梳理了我国能源系统转型的资源基础和背景;借鉴国际上能源系统转型案例,梳理国内节能减排的实践,分析存在的问题,总结对我国未来能源系统转型有益的经验,为后文分析提供基础;2)针对我国应对气候变化的国际承诺,论证了我国碳排放的峰值节点和边界条件。我们假设,当经济增长带来的增排效应与能源结构调整和用能技术进步产生的减排效应达到均衡时,中国碳排放将达到峰点。通过对宏观时间序列数据的分析,运用三种不同的预测模型模拟了中国能源-环境-经济系统变动的趋势和特点,估算出不同变量对能源系统转型的影响,评估了几种实现减排目标的可行情景。3)以可再生能源大省甘肃省为研究对象,应用能源系统模拟模型EnergyPLAN估算了环境优先和经济优先两种情景下,对能源系统转型路径进行了实际案例分析,并提出了在发展和消纳可再生能源时的保障条件。论文得到了以下结论:1.以2005年人均购买力为单位的不变美元价格为计算基础,从1990年到2013年,中国的能源强度从1.59 kgoe/$下降到0.63kgoe/$,清洁能源的份额从4.18%上升到9.61%,在全球碳减排方面发挥了重要作用。在经济发展、能源结构升级和用能技术进步三个变量的不同组合水平下,如果保持经济高速发展(GDP年增长率保持在7.6%以上),则中国在2030年前难以达到峰值。在经济中速发展(GDP增长率以0.05%的年速率递减)的情况下,中国将在2032年和2034年出现三个可实现的排放峰值情景。届时,CO2将达到11155-13205.6万吨,比2013年基准高9.01-29.05%;其他污染物排放将比2013年基准高出5-30%;能源强度的范围为0.219-0.26 kgoe/$,清洁能源份额在17.75-20.54%之间。届时,中国能基本实现其能源转型的初步目标。如果经济低速发展,中国虽能在2030年前达到碳排放峰点,但难以实现全面建成小康社会的目标。2.分析表明在现阶段,技术进步的减排效应远大于结构升级的效应。把能源强度下降作为技术进步的测度,其减排贡献占总量的87.5%,而能源结构升级的减排贡献只有5.0%,其余部分是二者的互作效应。但从长远来看,能源结构升级的作用在逐步增强,并能最终推动能源系统的低碳转型。与发达国家相比,中国具有巨大的节能减排潜力,但需要积极推进能源系统的转型,才可能兼顾经济发展和环境保护两方面的目标。3.甘肃省在现行规划顺利实施的情况下,可在2020年基本上能实现能源系统转型的阶段性目标。到2030年碳排放能够保持在2014年水平上。在近期(2020年),无论是环境优先还是经济优先,两种情景下一次能源消费量(不含电力)差距不大,分别为728.67 TWh和731.96 TWh;非化石能源占一次能源消费份额变化也不大,分别为12.70%和12.60%;可再生能源占电力生产份额达到61.1%,能源系统系统的年均总成本分别为1902.1和1899.4亿元。到2030年,两种情景下的结果差异变大,一次能源消费量(不含电力)分别为694.07 TWh和716.33TWh;非化石能源占一次能源消费份额分别为19.20%和18.70%;甘肃省可再生能源占电力生产份额为63.7%,能源系统系统的年均总成本为2224.5和2214.1亿元。4.在火电角色转入积极调峰角色的情况下,甘肃省在未来2020年到2030年均无过剩电力产生,现行规划中的新增大量可再生能源能被充分消纳。在近期的路径选择上,应着重投资改造供应侧与消费侧的基础设施建设,着重提高供热效率,并保证到2020年和2030年电网建设容量不少于18000MW和32000MW。5.基于以上分析,本文建议:(1)要积极创造条件,促使技术进步和能源结构升级的减排效益的充分发挥,使其超过GDP增长带来的增排效益。要加大投资和政策支持,加快清洁能源的开发,改造高耗能产业,促进技术创新,着力提高能源效率,探索可持续能源系统转型的途径。(2)促进管理体制变革,加强政策调控。使可再生能源企业适应市场机制的运行,实现由国家价格补贴的驱动到自我竞争力提高的平稳过渡。鼓励企业通过降低成本、提高效益来增强生存能力。通过政策引导来可再生能源的降低投资风险、疏通清洁能源的发展瓶颈。(3)完善能源基础设施的建设,建造大规模、远距离、特高压输电线路,把丰富的可再生资源输送到人口产业集中的中东部地区。在资源产地增加储能设备,推进电网的智能化改造,提高调峰填谷的能力。(4)在经济欠发达的西部地区,通过可再生能源的开发利用,将其资源优势转化为经济竞争优势。同时要加快工业结构的调整,扩大热电联产技术的规模,推广节能建筑,有序增加可再生能源的装机容量,推进绿色转型。