风能和太阳能在过去十多年里的扩张速度远超大多数机构的原始预测，但要准确判断未来几十年的扩展规模依然非常困难。为此，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员开发了一种他们称为“计算时间机器”的新模型，利用人工智能分析各国历史发展轨迹，在预测表现上优于现有主流方法。研究结果显示，到2050年，陆上风电可能提供全球约四分之一的电力，太阳能约占五分之一。这一水平与全球升温控制在2°C以内的路径大致相符，但仍不足以支撑1.5°C目标。相关论文已发表于《自然能源》期刊。

研究团队指出，预测风能和太阳能等技术的未来发展尤其棘手。一方面，技术成本在快速下降；另一方面，公众接受度、基础设施瓶颈以及政策不确定性等因素又会不断制造阻力，使得扩展路径充满波动。

查尔姆斯理工大学教授 Jessica Jewell 表示：“现有模型非常擅长告诉我们，要实现气候目标需要满足哪些条件，但它们并不能回答哪些发展情景最有可能真正发生。这正是我们希望通过新模型来弥补的空白。”

在对200多个国家和地区的历史数据进行分析后，研究人员发现风能和太阳能的扩展往往呈现出重复出现的模式：长时间相对平稳的增长阶段，会被由政策变化触发的突然加速期打断。

论文第一作者、查尔姆斯理工大学博士生 Avi Jakhmola 指出：“很多传统模型假设技术扩展遵循平滑的S型曲线，但现实世界并不是这样。增长往往是跳跃式的，如果忽视这种突发性，就可能严重低估或高估技术扩展的速度。”

1.3万个虚拟世界推演未来

为了改进预测方法，Jakhmola 构建了一个包含约1.3万个“虚拟世界”的模型。在这些虚拟世界中，风能和太阳能的发展路径各不相同——从极快扩展到极慢扩展，以及介于两者之间的各种情形。随后，研究团队利用机器学习算法在这些虚拟世界数据上进行训练，让模型学会如何根据各国早期发展趋势推断未来的全球结果。

“当我们把这个模型应用到真实世界的数据时，它会基于目前已经观察到的情况，以及在所有虚拟世界中学到的经验，给出未来最有可能出现的结果。”Jakhmola 解释说。

模型预测，到2050年，陆上风电有望提供全球约26%的电力（中位估计，范围为20%–34%），太阳能约为21%（范围为15%–29%）。这一组合大致落在与2°C情景相兼容的路径上，但仍低于实现1.5°C目标所需的部署水平。

研究还利用该模型评估了COP28上提出的承诺——到2030年将全球可再生能源装机容量增加三倍。结果显示，这一目标对应的增长速度接近模型预测分布的第95百分位，也就是说，需要出现极为罕见的高增长情景。

Jewell 评论道：“把可再生能源容量提高三倍并非完全不可能，但这意味着几乎所有国家在政策、投资、基础设施和社会接受度等方面都要高度配合、进展顺利。”

研究团队进一步测试了在现实条件下，要实现1.5°C目标需要怎样的扩展节奏。

“如果从现在就开始加速，所需的增长率虽然很高，但并非前所未有，大致相当于欧盟 REPowerEU 计划中对风电的目标，以及印度对太阳能的规划水平。”Jakhmola 说，“但如果把加速推迟到2030年之后，所需的提速幅度就会变得更加陡峭和突然。实现1.5°C的时间窗口正在迅速收窄。”

回溯测试验证“时间机器”

为了检验模型的可靠性，研究人员还进行了回溯测试，即只向模型输入过去某一时点之前的数据，观察其对后续发展的预测是否准确。

“我们想知道，如果只让模型看到十年前或二十年前的数据，它对之后发生的事情能否做出合理预测。当我们仅使用2015年前的数据进行训练时，模型对此后几年风能和太阳能的扩展趋势给出了相当准确的预测。这就是我们所说的‘计算时间机器’，也因此我们对它面向未来的预测更有信心。”Jakhmola 解释道。

研究团队强调，这项工作不仅仅是为了更好地预测风能和太阳能本身，更重要的是为其他低碳技术（如储能、氢能、碳捕集等）建立一套科学严谨的“最可能发展路径”预测框架。

Jewell 总结说：“技术预测常常被调侃为不靠谱。但如果你是决策者，需要判断应当推动多大力度的转型，就必须有一个尽可能现实的基线情景。我们的研究可以看作是朝着构建这种现实未来视角迈出的第一步。”