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可再生能源清洁无污染,其对环境的正外部性作用有利于降低环境污染压力,其特有的资源和环境优势,已成为中国能源战略的重要组成部分和实现低碳经济发展模式的重要途径。利用可再生能源替代耗竭性化石能源是实现经济社会可持续发展的必然选择和主要途径。文章运用最优控制理论,通过引入替代率、能源污染损失函数,建立了含资本、能源、劳动投入的可再生能源替代的动态系统的数学模型,并分析了在满足可持续发展对能源总需求的前提下,可再生能源替代化石能源在理论上的最优动态策略,通过利用统计数据对替代率进行测算,计算了2011-2030年每年的可再生能源替代率水平和可再生能源消费量,描述可再生能源在未来20年的期望替代路径。