能源作为必要的物质投入基础,在经济社会发展的方方面面都发挥着举足轻重的作用。我国经济发展自改革开放以来已取得了令人瞩目的巨大成就,背后离不开能源工业的强劲支撑。长期以来我国能源消费主要来源于化石能源,这样的能源消费结构一方面是由我国先天资源禀赋条件决定的,另一方面是由化石能源开采和利用成本较低,能量密度较高的特性决定的。随着国际竞争局势日益复杂化,能源安全成为关乎我国经济社会能否平稳、健康发展的重要因素。尽管我国煤炭储量丰富,但自2009年起,我国便已成为煤炭净进口国,而我国石油资源的相对匮乏导致我国自1993年起便成为石油净进口国。另一方面,化石能源消耗也造成了严峻的生态问题,引起了严重的环境污染问题。我国曾郑重向世界承诺,2030年前达到碳排放峰值,2020年习近平主席出席第七十五届联合国大会时提出我国将努力争取在2060年前实现碳中和。这些目标的实现需要我国大力降低碳排放量。根据BP公司的统计显示,2018年我国煤炭燃烧产生的二氧化碳排放量占所有能源品种总排放量80%。因此,面对持续增长的能源消费需求、较为严峻的能源安全挑战以及巨大的碳减排压力,发展能够替代或部分替代化石能源的新能源成为我国面向国内、国际两个市场的必然战略选择。能源生产和消费涉及到经济社会的各个层面,所以替代形成的机制不可能是单一因素导致的,替代产生的效应也会影响到社会其他各个层面。本文借鉴能源经济学、环境经济学、可持续发展观、系统理论等有关理论与方法,主要研究新能源替代化石能源的替代机制以及替代效应,以期为我国新能源替代化石能源找到关键突破点,衡量新能源替代化石能源产生的替代效应。本文的主要研究内容和结论如下:（1）新能源替代化石能源机制分为两个部分:一部分是动力机制,主要阐述新能源替代化石能源系统结构以及各部分之间推动实现系统功能的动力方式;另一部分是运行机理,主要阐述新能源替代化石能源系统各要素相互作用的路径、方向和大小,即内部运行方式。在动力机制方面,新能源替代化石能源的动力机制模型包括:动力结构、动力功能、动力原理,三者分别从动力要素构成、作用方式和效果的角度为新能源替代化石能源的替代机制提供理论支持。在运行机理方面,运用适合小样本分析的贝叶斯估计法,构建基于Bayesian结构方程路径分析的新能源替代化石能源机理模型,探索新能源替代化石能源的机理。实证结果表明:新能源替代化石能源的机理存在8条关键路径,其中,能源价格和能源政策是引起新能源替代化石能源的主要驱动力。能源价格受能源政策影响较大,经济水平、能源工业固定资产投资、碳排放约束影响能源政策的制定,资源条件、科技水平分别通过影响能源工业固定资产投资和经济水平间接推动新能源替代化石能源。（2）构建基于环境成本和配套设备技术进步的能源发电生命周期平准化度电成本模型,分析当前新能源替代煤炭发电的成本效益现状,并预测未来新能源替代煤炭发电的成本效益趋势。结果表明,当前我国煤炭发电与新能源发电成本替代效益受环境成本影响较大,不考虑外部环境成本时,到2019年风力发电和太阳能发电成本开始低于煤炭发电;考虑环境成本时,风力发电和太阳能发电对煤炭发电的成本优势分别在2010年和2013年便已形成。在考虑环境成本和配套设备技术进步的能源发电生命周期平准化度电成本2020-2040年情景预测中,相较既定政策情景,新能源发电对煤炭发电的成本优势在可持续发展情景中更早显现。在既定政策情景中,风力发电、太阳能发电、核能发电对煤炭发电的成本优势分别始于2026年、2023年和2038年;在可持续发展情景下,风力发电、太阳能发电、核能发电对煤炭发电的成本优势分别始于在2023年、2022年和2033年。（3）运用可持续发展观的思想,通过经济可持续、环境可持续、社会可持续三方面综合反映新能源替代煤炭发电的社会效应。经济方面,编制了2010-2019电力部门投入产出表,分析新能源发电和煤炭发电对国民经济的产业关联效应。环境方面,计算了2010-2019年新能源发电减排量和减排效益,分析新能源发电替代煤炭发电的环境效益。社会方面,建立了暴露-反应模型并运用生命表法,分析2010-2019年新能源发电减排对社会公众产生的健康效应。结果表明,新能源发电相比煤炭发电对国民经济产业拉动作用较弱,受其他产业牵制作用同样较弱,新能源发电部门仍属于我国较为次要的产业部门,产业关联效应不高。但新能源发电减排量和减排效益巨大,可以带来非常显著的正向环境效益。另一方面,由于新能源清洁性的特点,大气颗粒物排放量和污染物排放量较煤炭发电大幅减少,由此带来了公众平均预期寿命的提高,新能源发电相较煤炭发电具有较高的公众健康效应。（4）建立包含经济效益和社会效应的新能源替代煤炭发电综合效应评价指标体系,运用熵值法构建新能源替代煤炭发电的综合效应评价模型。通过对2010-2019年风力发电、太阳能发电、核能发电和煤炭发电综合效应的评价发现,目前我国煤炭发电综合效应优于新能源发电,优势主要源于煤炭发电过往积累的较大的产业规模。随着环境效益和社会公众健康效应在综合效应中的比重逐渐增大,煤炭发电综合效应逐年下降,而新能源发电综合效应逐年上升,二者的变化趋势符合当前我国能源结构变化的趋势。通过研究,本文主要创新点如下:（1）从经济系统的角度构建了新能源替代化石能源的动力机制模型,并运用适合小样本量的Bayesian统计分析法,构建基于Bayesian结构方程路径分析的新能源替代化石能源机理模型,通过动力机制模型和替代机理模型共同揭示了新能源替代化石能源的替代机制。（2）将环境成本引入生命周期平准化度电成本,并考虑未来能源发电配套设备技术进步,构建了基于环境成本和配套设备技术进步的能源发电生命周期平准化度电成本模型。（3）从经济、环境、社会协调可持续发展的角度,引入产业关联效应、环境效益和公众健康效应,综合衡量了新能源发电替代煤炭发电的社会效应。（4）设计了新能源替代煤炭发电综合效应评价指标体系,构建了基于熵值法的新能源替代煤炭发电综合效应评价模型,并进行实证分析,在此基础上提出促进新能源替代煤炭发电的政策建议。