综述：公正转型迈向清洁能源获取：聚焦铅基钙钛矿太阳能电池技术：经验教训与未来展望

　　能源贫困仍然是可持续发展的关键障碍，尤其是在新兴和发展中经济体。尽管太阳能技术相较于化石燃料基础设施享有积极的公众认知，但“绿色优先”或支持可再生能源的现象可能误导政府官员或政策制定者，使其认为在部署创新可再生能源项目时，社会接受度并非关键问题。尽管钙钛矿太阳

　　能源贫困仍然是可持续发展的关键障碍，尤其是在新兴和发展中经济体。尽管太阳能技术相较于化石燃料基础设施享有积极的公众认知，但“绿色优先”或支持可再生能源的现象可能误导政府官员或政策制定者，使其认为在部署创新可再生能源项目时，社会接受度并非关键问题。尽管钙钛矿太阳能电池（PSCs）领域取得了技术进展，但围绕其应用的关键伦理和环境问题仍未解决。虽然PSCs取得了显著进展，但关注点集中在性能和可扩展性上；很少有研究将PSC毒性、回收和环境影响纳入应用于撒哈拉以南非洲、印太地区、拉丁美洲及世界其他地区的能源正义框架中。本综述综合了基于证据的PSC环境风险、回收可行性和循环经济模型，并将其与环境脆弱性和生态安全资源约束下对公平能源获取的潜在影响联系起来。主要发现表明，虽然PSCs可以显著降低分散式太阳能成本并增强能源获取，但它们也能支持成功的转型，实现全球能源正义所需的程序正义、认可正义、公平分配和包容性。

　　全球能源需求持续增长，推动了可再生能源技术的快速发展。撒哈拉以南非洲、印太地区、拉丁美洲等地区因生活水平提高和能源贫困减少，有望在初级能源消费中占据重要份额。气候变化使基于化石燃料的能源系统日益不可持续，全球需减少对其依赖，因此存在双重道德和环境义务：确保6.75亿无电人口不被落下，并积极替代现有碳基系统。这一原则体现在公正转型（JT）理念中，旨在使绿色能源革命具有包容性、公平性和恢复性，并创造机会而非复制过去的排斥模式。光伏太阳能技术，尤其是钙钛矿太阳能电池（PSCs），在非洲等太阳能资源丰富地区展现出显著潜力。PSC技术可支持分散式能源解决方案，通过本地储能或无线输电（利用柔性轻型PSC上的小线圈）增强能源安全，降低对电网中断的脆弱性，并促进可持续发展。PSCs的吸引力在于其低成本制造和与室内及离网应用的兼容性。此外，器件效率和稳定性的持续进步，以及无铅成分的开发，正在改善清洁、廉价和可扩展太阳能的获取，尤其在能源基础设施有限的地区。根据美国国家可再生能源实验室（NREL），创新太阳能项目以低成本提供高功率输出，钙钛矿基太阳能电池效率快速提升。钙钛矿/硅叠层器件预计将超过34%效率，反映了其在下一代光伏应用中的强大潜力。单结钙钛矿和全钙钛矿/钙钛矿叠层架构也显示出显著改进。值得注意的是，NREL的效率极限仅捕捉了技术潜力；能源正义需要对环境负担（毒性分布）、治理（决策参与）、社会成果（减贫）和经济结构（利益共享和成本降低）进行严格审查。此外，没有技术可行的技术就无法追求能源正义。NREL效率基准已证明单结（>

　　25%）和叠层（>

　　33%）钙钛矿技术的显著潜力，显示出解决能源贫困的希望。可再生能源的采用和部署成功取决于监管环境，并是实现雄心勃勃的联合国可持续发展目标（SDGs）的基本驱动力。PSC技术直接支持SDG #7（负担得起的清洁能源）和SDG #10（社会公平），也支持SDG #11（可持续城市基础设施）。然而，未管理的铅风险对SDG #3（健康与福祉）和SDG #6（清洁水）构成威胁，尤其是在农村和城郊环境中。目前，实验室成就与钙钛矿太阳能技术实际实施之间存在显著差距。封装策略已在受控条件下测试，但对钙钛矿模块在实际环境（如冰雹、火灾、洪水或不当处置）中的表现知之甚少，尤其是在不同微气候下。热带湿度、海洋沿海空气以及酸性或碱性土壤对铅释放及其环境迁移的影响可能剧烈。同样，回收侧重于材料回收，而非开发包容性和本地可行的收集与加工过程（在低基础设施地区）。尽管对其弥合能源获取差距的潜力日益乐观，但在实际低收入环境中的影响和性能仍知之甚少。社会经济采用常受机构能力、可负担性障碍和政策框架不匹配的阻碍。这些差距在气候智慧型农业等新兴应用中也具有重要意义，与SDG #2（零饥饿）相关。作物、水和土壤系统的污染不仅是技术问题，也是一种不公正形式，因为最无权的社区资源匮乏，对环境及其影响最为脆弱。在此路线图中，当关键干预措施（如开发太阳能部署价值链和生命周期挑战中的关键治理结构）得到解决时，PSC技术可以更快地扩展以满足气候减缓目标。本研究受以下三个能源正义维度驱动：（1）环境正义，涉及铅基PSC中铅暴露带来的环境和健康危害；（2）程序正义，体现在PSC开发和部署决策中；（3）恢复性正义，涉及在损害发生时进行修复。因此，铅不仅是材料工程问题（通过改进封装解决），也是治理问题（需要通过政策、监管监督、社区参与和循环经济设计策略进行补救）。据Arteaga等人[11]，PSC技术预计将经历显著增长，在材料稳定性和效率方面取得显著进展，预计将扩大其采用。然而，向清洁能源的公平转变应不仅由高效太阳能技术支持，还需仔细的生命周期评估（LCA）和强有力的政策支持。为增强电力可用性，尤其是在离网或服务不足地区，基于铅的PSC技术在增强能源安全和满足可再生能源目标方面发挥关键作用。为此，使用JT矩阵分析PSC部署可为未来基于信息的治理和监管举措提供信息，揭示协同效应，从而削弱气候减缓策略中利润与人民、就业与环境之间的二分法。

　　“九游娱乐的安全性怎么样？”

　　本综述应用了系统综述和荟萃分析首选报告项目（PRISMA）指南，以确保严格、系统和透明的过程。系统收集了2012年至2026年发表在科学和政策数据库（如IEEE Xplore、MDPI、ScienceDirect、Scopus、Google Scholar以及世界卫生组织和联合国存储库）中关于可再生能源公正转型的综述和研究。文献检索关键词包括：“钙钛矿太阳能电池”、“铅毒性”、“稳定性”、“封装”、“生命周期评估”、“能源正义”和“清洁能源转型”。第一步有意包容，涵盖了材料科学、环境工程、毒理学和政策研究。选择2010年代的学术材料标志着PSC技术效率快速提升的时代（从3%升至创纪录的认证实验室效率>

　　25%）。同时，2010年代见证了先进计量基础设施（AMI）的兴起，成为扩展智能城市和微电网的跳板。随后，2020年代以与清洁能源转型相关的AI算法兴起以及向商业化、耐久性预测的转变为标志。过去15年，能源转型概念加速，研究人员、社会科学家和政策制定者认识到脱碳不能忽视这些创新项目的社会经济影响。在此背景下，使用布尔运算符“OR”和“AND”在主要术语和关键词之间进行文献检索。使用布尔运算符进行的综合文献综述是先前研究中采用的良好实践。所选研究专门关注铅降解、环境风险、封装策略和与商业化相关的生命周期评估（LCA）指标。每篇入选文章被系统分类为关键主题，包括器件效率和稳定性、环境风险、缓解策略和寿命终止管理。除技术评估外，本综述整合了能源正义框架，以评估铅基PSC是否能支持公平和可持续的清洁能源转型。分析考虑了分配正义（谁受益、谁承担环境风险）、程序正义（社区参与决策）和恢复性正义（解决污染和环境损害的机制）。最终，该框架应用于实际部署场景，包括城市建筑集成光伏、离网农村电气化和农光互补温室系统。如果综述和原始论文与钙钛矿技术无关，而是专注于可再生能源的一般转型，则手动排除。非英语文章也手动排除。检索结果导入EndNote X8（Clarivate Analytics，美国）。图2显示了所用方法的流程图摘要。

　　PSCs的快速发展使其成为最有前途的光伏技术之一，得益于卓越的效率、可扩展的制造方法和强大的经济可行性。钙钛矿基材料性能快速提升，在短短几年内从3.81%创纪录地达到26.7%的功率转换效率（PCE）。然而，最高效的PSCs采用铅基钙钛矿。目前其效率已超过其他现有薄膜光伏技术，如铜铟镓硒（CIGS）（23.6%）、碲化镉（CdTe）（23.1%）和薄膜硅（21.2%），数据来自美国国家可再生能源实验室（NREL）。更重要的是，PSCs提供了有吸引力的制造途径：可通过低温溶液加工制造，印刷在薄柔性基底上，并在低光照条件下表现优异。这些特性使PSCs适用于建筑集成光伏、便携式能源设备以及农村电气化——即能源贫困最严重的地区。假设PSCs实现电力民主化，将通过廉价、本地部署的太阳能改变离网社区。尽管存在无铅替代品，但目前没有一种能达到铅基器件的稳定性和高性能。在某些地区使用含铅太阳能模块，由于寿命终止（EoL）管理协议不足，对环境和人类健康构成严重威胁。铅的毒性引发了关键担忧：基于有害材料的技术能否服务于正义、可持续性和人类福祉？实现公平能源获取的全部潜力需要深思熟虑的政策结构，涵盖所有权模式、社区决策和环境治理，这些方面并非由技术性能决定。先进材料的持续探索和PSCs的市场引入远不止在实验室实现令人印象深刻的效率。它需要平衡高性能与长期稳定性、可扩展制造、可负担性和环境安全性，如图3总结。尽管PSCs已达到出色的PCE，但在大面积模块和实际运行条件下保持这一性能仍是一项重大挑战。器件必须承受多年热、湿度和紫外线照射才能具有商业可行性。此外，铅含量和环境法规问题必须通过有效封装、回收方法和更安全材料替代品的探索来解决。在技术方面增长的同时，更重要的是避免PSC模块在能源系统中生命周期的影响，包括不良的土地利用变化、不必要的资源开采以及低影响设计的机会。最终，受PSC技术部署严重环境和健康影响最大的是铅矿场附近居民以及光伏电池和组件制造厂。整个价值链需要加强利益相关者和公民参与，将公平和正义维度引入低碳转型，并提高太阳能对受PSC技术部署不良影响社区的社会合法性。因此，大学、工业界和政府之间的强有力合作对于将研究进展转化为可靠、可扩展和可持续的太阳能技术至关重要。向清洁能源的公正能源转型已成为政策制定者、社会科学家和社区活动家的紧迫优先事项。在研究和开发投入大量努力、时间和金钱后，才考虑PSC技术的社会影响会导致不公平。锂离子电池中钴对人类健康和环境影响、生物燃料存在数十年后的职业危害、土地利用和消耗等问题就是例证。这些经验教训揭示了在公正能源转型中管理未来研究和决策可能出现的障碍。因此，这些担忧强调需要将正义考虑因素整合到早期研究和开发中。为此，讨论常被置于“公正转型”的广泛理念中。材料和制造、实施和处置、能源正义概念、SDG的兼容性以及环境微气候的作用应贯穿技术生命周期。正在进行的研究表明，早期能源研究对于确定清洁能源未来所需PSC技术的设计和影响至关重要。新兴创新PSC项目将需要新的劳动力、土地和材料资源来培育全球生产系统。该技术所需的基础设施是土地和金属密集型的，将负面影响转移到环境群体、边缘化人群、土著社区、濒危物种和农田上。在追求向可持续净零碳排放转型的过程中，需要更深入地理解不公正如何体现在能源生产和供应链系统中。可以开发一种正义加权的钙钛矿技术准备框架，结合经验性能数据与社会生态和伦理分析。因此，PSCs的评价不仅基于发电效率，还基于它们是否对实际服务的社区施加环境和健康影响。如表1所示，太阳能产业与正义之间最严重的紧张关系似乎出现在土地利用和制造阶段。系统评估评估技术性能（功率输出、回收效率、铅排放率），而生命周期评估识别关键问题（受污染土壤和水系统、社区排斥、暴露不平等）。综合这些评估，可以理解正在发生什么、谁受影响以及结果是否公平，从而制定基于环境安全和公平视角的政策。

　　公正能源转型（JET）理念源于劳工运动，旨在减轻对传统能源生产地区社区和工人的负面影响。世界急需从煤炭、石油和天然气等化石燃料转向以应对气候变化，但这一转变不能忽视依赖这些产业的工人、家庭和社区。公正转型认识到气候行动和社会正义必须携手并进。它提出了一个简单而有力的问题：我们如何在清洁能源系统的同时不抛弃任何人？这一概念并非始于全球气候政策，而是源于20世纪末美国的劳工运动。工会认为，当产业因环境原因关闭时，工人不应独自承担负担。随着时间的推移，这种以工人为中心的方法扩展到了更广泛的问题，如减贫、社区韧性、能源获取和公平经济发展。到2015年《巴黎协定》通过时，“公正转型”一词已进入国际气候讨论，反映了全球理解：环境进步也必须具有社会责任感。历史表明管理不善的转型会导致什么后果。在欧洲和北美部分地区，煤矿区在20世纪经历了快速衰退。矿井关闭，岗位消失，整个社区陷入失业和长期经济停滞。这些痛苦经历教会政策制定者：工业变革不能简单地由“上层”强加。没有规划、协商和财政支持，转型可能加深不平等而非解决问题。JET概念在不同部门和地理区域中展开不均，在社区和工人的程序正义结果方面存在显著差异（见表2）。对不同国家JET政策的深入分析表明，公平结果需要：（1）认可正义（尊重地方知识），（2）分配正义（直接社区利益共享），以及（3）程序正义（利益相关方参与）。德国是学习过去错误的典型例子。该国承诺逐步淘汰煤炭时，并非简单地宣布关闭工厂，而是成立了煤炭委员会，汇集政府官员、行业领袖、工会、科学家和民间社会代表。目标是设计一个平衡环境目标与经济安全的转型路线图。大量财政资金用于支持受影响地区、资助基础设施项目和再培训工人。通过投资区域发展和确保工人补偿，德国力求使转型变得有结构、可预测，而非突然和破坏性。在英国，尤其是苏格兰，北海石油和天然气的衰退引发了类似思考。政策制定者认识到可再生能源（尤其是海上风电）可以提供新机遇，但前提是工人得到跨部门支持。培训计划、转型基金和区域多元化战略被引入以缓解这一转变。尽管挑战依然存在（尤其是在确保可比工资和工作保障方面），但这一努力反映了更以人为本的能源政策方法。尽管全球JET努力雄心勃勃，公平成果仍持续受到实施障碍的破坏。如表3所示，转型经济体中观察到的跨领域挑战不仅限于系统不平等、利益相关者排斥、部署缓慢和资金缺口。这些障碍以不同规模显现，因此需要综合解决方案，因为政策雄心无法克服系统障碍。在发展中国家，公正转型因经济发展和减贫仍是紧迫优先事项而变得更加复杂。例如，南非电力系统严重依赖煤炭，煤炭为数千人提供就业并支撑整个地方经济。快速关闭煤矿而不提供替代工作将带来严重社会后果。为此，南非制定了JET投资计划，并得到国际合作伙伴的财政支持。该计划将可再生能源发展与工人再培训、社区参与和区域经济多元化结合起来。尽管由于资金和结构性挑战实施较慢，但该框架展示了国际合作如何帮助平衡气候目标与社会保护。同样，印度尼西亚和越南严重依赖煤炭推动工业增长。通过JET伙伴关系，它们寻求国际财政支持以提前退役煤电厂、现代化电网并扩大可再生能源。然而，这些努力也揭示了平衡经济增长、能源安全和气候承诺的复杂性。资金延迟、监管改革和协调挑战减缓了进展。尽管如此，将社会考虑因素纳入国家能源规划标志着从早期纯技术性能源政策方法的重要转变。越来越多的文献强调需要让人们参与塑造清洁能源转型。当工人、社区和地方领导人参与决策时，政策更有可能获得公众信任和长期支持。此外，为了实现正义，需要可靠的融资——通过对新产业、基础设施和教育的真正投资。能源正义还应通过再培训和技能发展来实现。没有明确的就业途径，失业工人将面临不确定性和困难。一般来说，区域经济多元化确保社区不会用一种依赖替代另一种。过去几十年，工业转型往往优先考虑经济效率而非社会福祉，让社区承担后果。今天的转型框架应寻求将气候雄心与公平结合起来，认识到可持续发展必须包括社会稳定、体面工作和包容性增长。然而，全球对气候行动中公平的日益重视反映了更深层次的理解：向清洁能源转型不仅是环境必要性，也是建设更有韧性、更公平社会的机会。如果设计得当，远离化石燃料的转型可以创造新就业、加强社区，并确保低碳未来的进步惠及所有人，而不仅仅是少数人。弱势群体被迫就所谓的时间和空间双重束缚进行讨价还价。这些群体承担着能源转型基础设施的即时本地成本（如关键矿产开采、输电线路建设或土地重新利用），而脱碳、气候稳定和减排的全球回报在空间和时间上都非常遥远。这种动态构成了持续牺牲的空间，个人被工具化以获得他们可能永远无法直接获得的收益。因此，技术采用的快速步伐与文化生态的缓慢步伐不一致。这使得人们不得不顺应变化而非做出反应，从而颠覆了传统生活方式。即使是关于可再生能源的崇高政策也可能延续结构性不平等。有利于大企业的大规模项目通常比分散的社区解决方案更受青睐，而后者往往资金不足。还有财务和技术障碍将未受教育或低收入社区拒之门外。从分散的煤炭/生物质能向集中式电网的转变需要新的社会机构（监管机构）和等级化的劳动力分工（非熟练操作员与熟练技术人员）。因此，这些共同演化表明，包括PSC模块在内的未来能源转型将同样重塑社会和劳动组织，其结果取决于技术和治理选择。政治权力可以通过去平台化集体劳动、转向地理上分散的可再生能源基础设施、权力再分配以及破坏先前形成的团结来被瓦解。这可能意味着在企业和国家力量自己的条件下与之对抗，并干扰农村或土著社区中既定的抵抗和谈判形式。此外，低收入经济体在修辞上被要求“适应”能源转型和气候变化。这种期望掩盖了结构性不公正：脆弱经济体必须吸收适应成本并实施气候政策，而负有排放责任的富裕国家保留了对转型条款的决策权。因此，这代表了适应性强制，即弱势群体被迫承受变革负担，同时被排除在塑造结果的选择之外。韧性修辞掩盖了强制——社区被要求接受外部强加的系统，同时其自主权丧失被掩盖，这与实际自主权相反。这里需要承认政治和系统重组来回应这些弱点的先决条件。除了传统的利益相关者协商，能源转型应关注承认自然权利、非人类实体以及社区维护的全球关系的法律和制度。受影响人群应通过决策结构获得真正的决策权，例如对其土地和资源优化的否决权。

　　PSCs是自硅电池首次报道以来光伏研究中最引人注目的技术之一。实践中，铅基钙钛矿薄膜可将阳光转化为电能，效率更高，可与最成熟的硅技术竞争。钙钛矿可通过低温溶液加工制造，而硅需要高温、昂贵的真空系统和复杂的晶体生长过程。钙钛矿可以像图形和包装行业一样进行印刷和涂覆，这显著降低了热需求、资本支出和制造太阳能电池的技术挑战。原则上，卷对卷生产可以在柔性基底（如塑料、金属箔和玻璃）上实现大规模制造，显著降低生产成本。从资源角度看，铅相对丰富，在全球许多地方都有分布，因此与薄膜应用中需要稀有或稀缺元素的其他材料相比，供应链脆弱性显著降低。在钙钛矿太阳能电池中使用铅基吸收剂更具成本效益，因为该技术的原材料比CIGS或CdTe更一致且更便宜。经济上，上述特征意味着未来太阳能将成为有史以来最便宜的能源之一。与传统硅基面板相比，PSCs因此非常适合脆弱和基础设施有限环境中的分散式能源获取。一旦制造工艺成熟，钙钛矿模块的广泛预计成本将低于每瓦0.20美元。此外，如果包容性部署，它可以提供广泛的经济和社会效益。先前研究的证据将成功的太阳能部署与人类发展改善、就业创造和减贫联系起来。类似报告显示，撒哈拉以南非洲的离网太阳能装置通过提供照明用于学习和夜间生产力，改善了教育成果和家庭收入。相反，在医疗保健环境中，可再生能源支持偏远诊所的医疗设备运行和疫苗冷藏。从可持续性角度看，已开发化学措施将铅转化为暴露时不溶性稳定化合物，从而防止其进入土壤或水系统。该技术还同时开发回收程序，使模块寿命结束时几乎所有铅都被回收和再利用，而非释放到环境中。有了这些保护措施，铅泄漏到环境中的实际威胁将远小于持续使用煤炭、石油和天然气对公共健康和环境的潜在危害。值得注意的是，PSCs具有可调带隙，使工程师能够创建针对阳光、室内照明或与硅结合使用的优化电池。这使它们适用于为小型传感器、物联网设备以及塔和数据中心供电。具体而言，钙钛矿-硅叠层模块可以升级现有光伏基础设施，在同一占地面积上增加能源生产，而无需推翻整个制造生态系统。铅基PSCs目前可在高温、高湿度和持续光照下运行数千小时，并通过化学和结构改性接近商业耐久性要求。二维和混合维度钙钛矿结构、晶界钝化和铅隔离层的研究正在推进稳定性，这支持了实际实施的论点。尽管无铅器件（包括基于锡的器件）正在研究中，但尚未达到铅基器件的效率、稳定性和可靠性。它们在大多数情况下易氧化、存在深能级缺陷和不可预测的电子行为，并且在其他情况下与自身的毒性问题相关。预计铅基PSCs将是实现高性能、低成本、可扩展钙钛矿光伏技术最可行的途径。

　　提高分布式发电（DG）太阳能技术的可负担性和可及性对于实现包容性和可持续能源转型至关重要。DG太阳能的扩展可归因于其多重效益，包括减少对传统电力来源的依赖、降低消费者能源成本以及减缓气候变化。DG太阳能的日益采用也得益于安装成本下降和支持性政府政策。社区太阳能花园（CSGs）已证明可再生能源转型可以公平地服务于低收入和中等收入（LMI）家庭，如图4所示。CSGs已被确定为能源不安全但信用良好人群的能源获取工具。CSGs需要关注补贴再分配、所有权民主化和监管改革，因为仅靠技术无法保证能源正义。研究表明，值得信赖的社区合作伙伴（如当地非营利组织、信仰组织和社区行动机构）发挥着关键作用，因为它们具有既定的信誉和社会联系。与高收入群体可能对社交媒体或在线活动反应良好不同，LMI社区对直接外联（包括上门拜访、公用事业邮件和电话）更敏感。通过培训和技术支持、社区对项目设计的控制以及足够资金用于持续参与，社区伙伴关系更有效。在社区中的物理存在（通过当地活动、会议或在公共空间张贴传单）也非常有效，允许组织者在居民所在的地方与他们见面。这种方法解决了家庭面临的关键障碍，包括有限的互联网访问、语言差异以及来自过去掠夺性能源报价经历的不信任。点对点网络进一步增强了可信度，向居民展示了太阳能可以实现真正的财务节省。此外，纳入多语言材料和非数字通信渠道确保所有社区成员（包括非英语使用者）都能访问和理解项目。总体而言，图4作为包容性和有效参与的路线图，表明建立信任和使用高接触、以社区为中心的沟通策略对于扩大可再生能源获取至那些最能在经济上和环境上受益的人群至关重要。促进DG太阳能的一项常见政策是净计量。净计量允许DG太阳能客户在需要时从电网购买电力，并将多余电力卖回电网。虽然这项政策鼓励可再生能源使用，但它也可能因常规电力需求减少而为公用事业提供商创造“搁浅成本”。公用事业可能通过提高费率来回收这些成本，这可能会无意中增加非DG太阳能客户的电费。这些成本转移往往不成比例地影响低收入家庭，这些家庭在获取DG太阳能方面面临重大财务和结构性障碍。表4介绍了社区太阳能花园的特点。两个主要挑战是前期安装成本和低收入人群中租房普遍性。许多低收入人群居住在多层建筑中，他们无法控制屋顶空间，即使负担得起也无法安装太阳能电池板。因此，这些家庭通常被排除在DG太阳能的经济和环境效益之外。CSGs通过提供共享太阳能资源（包括租房者和无法负担独立安装的人）提供了潜在解决方案。通过允许低收入社区参与太阳能发电而无需直接安装，社区太阳能项目可以促进公平获取可再生能源，同时帮助降低整体能源成本。

　　能源转型以单一技术科学意义为特征，侧重于生产力和理性，而现实中的社区世界愿景是关系性的。研究表明，许多农村和土著社区中，山脉、河流和土地承载着超越资源开采的文化意义。它们作为文化实践和社会认同的共同场所。大规模可再生能源项目可能通过改变栖息地和迁移自然资源来破坏这些生态-文化关系。这些社区世代积累的基于生态的土地管理和可持续土地利用知识体系通常被忽视。这是一种认知不公正，低估了基于地方的情报，这对可持续能源设计至关重要。图5展示了一个详细的方法论框架，通过结合Python和R的双重计算方法评估可再生能源转型（RET）中脆弱性的复杂维度。该过程首先从暴露度、敏感性和适应能力方面定义可再生能源转型脆弱性（RETV），并通过16个关键变量操作化。在Python阶段，使用机器学习算法（如XGBoost、AdaBoost、GBDT、LGBM和随机森林）识别最佳模型。结果通过SHAP（Shapley加法解释）方法解释，量化特征重要性并分配权重以计算最终RETV指数。同时，框架进入R环境进行模糊集定性比较分析（fsQCA）。数据被校准，检查必要性和充分性条件，以揭示导致高或低RET和暴露水平的因果组合。通过整合定量机器学习洞察与定性比较分析，这种双路径方法突出了脆弱性和韧性的关键驱动因素，揭示了塑造地区向可持续能源转型的“高RET路径”。在清洁能源转型背景下，人工智能（AI）已成为引人注目的创新驱动力，提供关于低碳能源系统整体可行性的全面洞察。除了技术改进，AI可能提供能源如何生产、分配和供人类使用的原型。AI通过检测供需实时变化、指导可再生资源最优调度，应对了许多复杂性。AI实施最具影响力的方面是预测分析和能源预测。可再生能源（尤其是太阳能和风能）具有间歇性和可变性，对电网稳定性构成挑战。基于机器学习和深度学习的智能AI系统可以利用过去天气模式、当前传感器读数和历史使用模式，以高精度产生能源生产和需求预测。凭借这种预测能力，电网运营商可以平衡供需，实现可再生能源最大程度整合。在光伏领域，AI可用于跟踪模块性能和预测太阳辐照度，实现最大能量并减少运行时间。如图6所示，AI不再仅仅是支持技术，而是正在成为全球清洁能源转型的核心引擎。通过整合机器学习、计算机视觉和机器人技术等工具，AI正在改变从发电、电网分配到最终消费的整个系统。机器学习作为现代能源系统的分析核心，能够实现准确的需求预测、更智能的电网协调，并通过预测设备故障提高可靠性。这对于稳定依赖太阳能和风能等可变可再生能源的智能电网尤为重要。同时，计算机视觉增强了监控和诊断能力，通过识别最佳太阳能安装地点和检测光伏模块缺陷（如微裂纹和热斑）来优化性能。机器人技术进一步提高了性能和安全性，自动系统在灰尘地区清洁太阳能电池板，无人机或攀爬机器人检查风力涡轮机而无需工人暴露于风险。除了运营，AI还通过优化可再生能源制造过程、改善电动汽车充电网络中的负载平衡以管理峰值需求挑战（如“鸭曲线”）来支持战略过渡规划。它还在加速发现下一代电池和电解槽先进材料方面发挥关键作用。从政策设计到实地实施，AI正在帮助塑造一个更清洁、更有韧性、经济上可持续的全球能源系统，能够满足长期气候行动目标。AI还已成为控制智能电网和分散式能源电网（如偏远或服务不足地区的微电网）的强大催化剂。智能算法可以动态分配分布式系统中的能源资源，管理储能，并预测本地需求。通过AI，能源浪费将减少，公平能源获取将增强，因为电池消耗和负载分配将得到优化。可再生能源系统更高效运行的另一个原因是预测性维护。AI可以识别设备状态，解决光伏电池或风力涡轮机中的潜在错误，并推荐预防措施。这延长了能源基础设施的寿命，减少了停机时间和维修成本。在更先进的技术（如铅基PSCs）中，AI可用于监控环境应力和降解，使回收策略更安全。除了技术优化，AI还影响战略能源规划和政策制定。AI可以模拟各种部署场景，了解其社会和环境影响，从而使政策制定者能够权衡利弊。这在新兴经济体中尤为相关，因为更大的能源获取需求必须与环境可持续性和社会公平相权衡。AI可以识别可再生能源概率高的区域，预测未来需求，并推荐有效、可及、包容和公平的实施策略。AI应用对能源可负担性也很重要。住宅和商业用户也可以通过AI降低能源成本并确保不间断电力供应，通过动态定价、负载优化和需求管理。在社区能源或分散式能源系统中，AI可用于确保能源资源有效分配，优先服务有需求的人群。此外，AI的能力可用于储能和调度优化，使清洁能源对低收入公民更便宜和可负担。AI还促进能源系统内可持续性和环境管理的培养。它将能够追踪环境影响、跟踪排放减少，并加强光伏技术中资源的回收和管理。通过将运营绩效与环境和社会责任联系起来，AI是一种工具，使清洁能源转型在技术、生态和社会方面都得以实现。因此，AI是成功、有效和公平清洁能源转型的基本驱动力之一。智能电网使AI能够增强可再生能源系统的功能和可及性，如预测分析、智能电网管理、分散式能源优化、预测性维护和政策建模。AI的应用可以确保新型太阳能光伏、风能和PSC技术转化为可靠、可持续的能源，弥合能源获取差距，并促进环境和社会经济优先事项。

　　**6 钙钛矿驱动的直流微电网：在智慧城市中连接效率、韧性与能源正义**

　　值得注意的是，直流（DC）微电网日益被视为智能电网架构的范式转变，旨在解决快速城市化智慧城市的能源可持续性和公平挑战。与传统的集中式交流（AC）电力系统不同，DC微电网利用本地化网络，直接整合分布式可再生能源、储能系统和DC负载。这种架构同时最小化了功率转换损耗，提高了系统效率和可靠性，尤其是在光伏发电、电池储能、电动汽车和数字基础设施主要使用DC的城市地区。由于这种多样化的应用，DC微电网被认为为当代城市能源系统提供了更可行和技术上可行的方向。DC微电网架构整合了多种可再生能源，包括光伏面板、风力涡轮机、微型涡轮机和燃料电池，以及电池和超级电容器，以直接供应AC和DC负载，如图7所示。在钙钛矿驱动的DC微电网背景下，PSC可作为高效光伏组件，提高整体能源转换效率，同时实现城市环境中的紧凑、可扩展部署。通过将分布式能源直接连接到DC供电的家庭负载、电信中心、DC电机和电动汽车充电站，系统最小化了AC-DC转换损耗，增强了韧性和可靠性。此外，将钙钛矿光伏与本地储能和智能负载管理相结合，支持能源正义，确保智慧城市中清洁和可负担电力的公平获取，同时与更广泛的AC电网无缝集成以实现稳定性。这种协调方法展示了先进材料和智能微电网设计如何同时解决城市能源系统中的效率、韧性和社会技术公平问题。社区主导的微电网和分散式系统必须优先获得财政和技术援助，不仅是作为试点项目，而是作为公平能源未来的主要元素。然而，向可再生能源的转变不仅要避免重复过去的等级制度和排斥，还要增强能源资源的公平分配。它还将以社区同意的方式定义，基于其价值观、知识和关系世界。公平的能源转型需要社会技术系统的转型。优化PSC效率同时集中化外部毒性成本、企业控制或未经社区同意强加系统的转型，代表了没有公平转型的技术变革。在更广泛的公平清洁能源获取背景下，DC微电网通过分散式能源生产和包容性电力获取发挥着重要的促进作用。其可扩展性和模块化可应用于各种城市环境，从而减少能源贫困并增强本地能源韧性。DC微电网可以通过促进社区规模所有权模型和本地能源治理，创造就业、环境责任和社会公平等效益。新兴的PSC技术也增强了DC微电网的能力，因其卓越的光电性能以及与DC系统集成的能力。PSCs比大多数传统光伏技术更高效，提供高效率和低温加工，使其对建筑集成光伏应用具有吸引力。这些特性在智能城市中尤其有利，因为尺寸限制和内置美学是重要因素。此外，PSCs的DC输出可直接连接到DC微电网，减少逆变器需求并提高整体系统效率。值得注意的是，可再生能源将通过增加对服务不足社区（尤其是偏远地区和城郊地区）可靠能源的获取，在增强社会公平和包容性经济发展方面发挥重要作用。离网太阳能系统和微型电网可以为农村和低收入社区提供电力，从而改善医疗、教育和经济活动。可再生能源行业的增长也在地方层面提供就业和创业机会，促进技能发展和收入创造。此外，从长远来看，可再生能源降低能源成本和对进口化石燃料的依赖，增加经济稳定性，使发展收益更加公平。以公正转型原则为指导的可持续和包容性能源转型旨在实现气候目标并保护社会和经济公平。它需要为依赖化石燃料产业的工人和社区提供技能培训、就业和足够的社会安全措施，同时通过包容性规划和社区解决方案促进公平获取可负担、可靠和清洁的能源。良好治理、广泛利益相关者参与和公平投资分配是确保转型收益和负担共享的关键，保障社会正义和长期经济环境可持续性。另一个关键前景是将铅基PSCs集成到DC微电网中，以更低成本使清洁能源更易获取。它有可能通过简化系统中平衡组件和减少钙钛矿基DC系统中的材料消耗来降低资本支出，从而将可再生能源分散化，使其可及于服务

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