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IEA发布《追踪清洁能源创新:聚焦中国》报告

作者:中国储能网新闻中心 来源:先进能源科技战略情报研究中心 发布时间:2022-04-26 浏览:

中国储能网讯:近日,国际能源署(IEA)发布《追踪清洁能源创新:聚焦中国》报告,在2021年发布的《中国能源体系碳中和路线图》报告基础上,进一步深入解析中国清洁能源创新的制度和政策现状。报告认为,过去20年中国能源创新在国际舞台发挥了重要作用,在太阳能光伏、风力涡轮机、电动汽车等行业已成为全球关键的技术开发和制造国,这离不开几十年来注重技术创新的政策布局,技术创新也不断支撑中国经济社会的进步。未来,清洁能源创新是中国“十四五”的核心政策之一,也将在中国实现2030年碳达峰、2060年碳中和进程中发挥关键作用。报告关键要点如下:

1、中国已成为全球能源领域专利申请的关键参与者

过去30年,中国低碳能源技术[1]专利申请量快速增长。1990年,中国低碳能源技术国际专利申请数量几乎为零,1990-2000年间迅速增长,但与其他发达国家相比总体活跃度仍较低。自2000年以来,中国以储能电池、电动汽车和太阳能为首的低碳能源技术专利申请蓬勃发展。2000-2012年,中国专利申请量累计增长35%;2015年专利申请爆发式增长,2017年申请量达2012年的两倍;2018-2019年,中国光伏和电动汽车国际专利申请数量分别为2008-2009年的6倍和8倍。期间,国际专利申请占专利申请总量的比例不断增加,目前约80%的低碳能源技术专利在国外也受到保护,这表明专利质量有所提高。基于能源领域技术专利布局分析发现,近年来中国已成为能源领域专利申请的关键参与者,特别是太阳能光伏、电动汽车和照明等技术,在全球所占份额越来越大,2019年中国在照明、供热/制冷、可再生能源、电动汽车技术专利申请份额分别为25%、21%、19%、11%。1990-2019年,中国可再生能源领域专利申请最为活跃,占全部专利申请的29%,其中光伏占17%、风能占4%。其次,储能电池技术专利申请占比达27%以上,电动汽车占13%。2017-2019年,中国储能电池、电动汽车和太阳能光伏技术占其能源专利申请量的2/3以上。

中国已实现由简单的太阳能光伏制造到技术创新的转变。通过资源支持、研发资助、市场拉动和有序竞争等政策引导,中国在短短20年内建立了全球领先的太阳能光伏产业,成为全球光伏电池和组件的主要创新来源,并多次打破效率纪录,在全球专利申请中所占份额越来越大。中国在降低太阳能光伏成本和提高性能方面取得显著成效,为储能电池和电动汽车领域的发展奠定了基础。中国在太阳能光伏领域的政策表明,“十四五”及未来,中国希望继续保持太阳能光伏和新型光伏技术的领先地位。

2、中国重视能源创新制度框架建设

中国能源创新格局主要包括设定优先目标、实施研发示范活动。“五年规划”为中国的能源创新活动指明了方向。在过去十年中,技术创新越来越得到重视,包括能源领域的技术创新。根据中央政府制定的指导方针,相关机构制定行动计划和研发计划,其中许多能源领域技术研发计划由科技部指导出台。“十四五”期间确定了多项能源创新优先发展的技术领域,包括新能源汽车和相关组件、电池、氢能、生物质能、储能及碳捕集、利用与封存(CCUS)等方面。

3、中国能源领域科技创新的“人、财、物”投入不断加大

根据IEA的统计数据,“十三五”期间,中国能源领域研发公共支出由2015年的73亿美元增加到2020年84亿美元(约占研发公共支出总额的5.5%),成为仅次于美国的全球第二大能源研发公共支出国,超过日本和欧洲等其他发达经济体,单位GDP的能源研发支出强度排全球第8。尽管中国在低碳技术开发方面的预算一直在稳步增加,履行了“创新使命”[2]组织的承诺,在清洁能源研发方面的支出仅次于美国,但仍在化石燃料研究方面投入了相当大一部分的预算。事实上,中国仍是世界上化石能源研发支出最多的国家。

IEA对全球上市公司研发支出的预估数据显示,中国企业,无论是国有、私营还是混合所有制企业,在能源研发上的支出比其他任何国家都多。2020年,中国企业在能源研发方面的支出接近350亿美元,比2019年增长15%,而欧洲、日本和美国企业的支出分别为300亿美元、175亿美元和150亿美元。中国企业能源研发支出大部分用于开发更清洁或更有效地利用化石燃料技术。据估计,石油、天然气和煤炭约占总投资的30%,高于电力和电网(27%)、汽车(16%)、可再生能源(11%)、氢能和储能(5%)、核能(4%)。目前,中国国有企业在核电、化石燃料等领域创新发挥着主体作用,而民营企业则是太阳能光伏、电动汽车和电池技术开发的核心参与者。

近年来,中国已成为由电动汽车初创企业等主导的清洁能源风险投资大国,这些企业获得大量的政府支持,包括公共基金、国有企业和大学合作等。

在人才培养方面,中国正提倡创新创业文化,并努力培养一支能够推动国家科技发展的成熟劳动力队伍。尽管中国的人均研发水平仍落后于其他任何国家,但受教育程度在不断提高,且中国研发人员的数量仍高于其他任何国家。

4、中国在能源领域的知识产出数量和质量“双增长”

中国科研机构和高等院校在自然科学和工程领域的学术论文发表上位居全球前列。IEA分析表明,2016-2019年期间,中国发文量占全球的1/3,超过欧洲(24%)、美国(13%)、日本和韩国(各占4%)。中国科学院发布的《新能源技术研究的机遇与挑战》[3]报告显示,2015-2019年,中国在8个新能源技术领域发表的学术论文占全球的25%,且有继续增长的迹象。高被引学术论文的数量正在增加,这意味着知识产出质量提升,且有着更广泛的可见性。2021年,中国在“自然指数”(Nature Index)[4]排名中位居第一。其中,中国科学院自然指数得分远高于其他国家国立科研机构,其科研产出超过法国国家科研中心、美国国家卫生研究院和劳伦斯伯克利国家实验室、西班牙国家研究委员会之和。

另一方面,中国被引用的自然科学和工程领域学术论文占全球的比例较小。具体来说,中国机构占全球TOP 1%论文(在特定领域和年份)的比例为29%,低于其发文量占全球33%的比例。例如,2016-2019年期间,清华大学在自然科学和工程领域发表的论文数量超过哈佛大学、斯坦福大学和麻省理工学院之和,位居全球第一,但全球TOP 1%论文仅为1.7%,低于哈佛大学的4.4%、斯坦福大学的3.9%和麻省理工学院的3.7%。根据《新能源技术研究的机遇与挑战》报告,中国学术论文篇均被引频次落后于美国、德国和日本,研究成果的整体影响力需要进一步提高。然而,在以太阳能、氢能和生物质能为主导的能源领域,中国学术论文表现优于全球平均水平。在全球TOP 1%论文中,太阳能燃料(4.5%)、制氢(3.1%)、储能电池(2.3%)、太阳能光伏(2.2%)和燃料电池(1.3%)等占据相当大比重,表明这些技术在中国具有广阔的前景。

中国注重通过合资企业、海外研发技术中心等方式加强技术创新,这种协作创新已有效融入到中国创新体系中,并推动国内技术创新。例如,中国根据技术转让协议从美国和法国引入两种国外设计的核能反应堆,并成功建造反应堆实现商业化应用和出口。

除了增加能源研发支出、打造领军企业、投资科研机构和大学以外,中国还实施了有针对性的知识产权政策,强调自主技术创新,并设立专利申请激励机制。然而,中国与贸易伙伴之间仍存在有关知识产权不当行为的争议,同时由激励机制驱动的“申请专利”行为削弱了专利平均质量。

加强国际合作是中国能源创新战略的核心。在过去30年里,中国加强参与国际社会和多边能源创新平台,如国际能源署技术合作计划、“创新使命”组织、清洁能源部长级会议等,与50多个国家和地区建立联合研究创新机制,并积极推动伙伴关系可持续发展。然而,高层次的接触并不能立即转化为积极的合作。虽然中国政府积极参与国际能源创新合作,但中国研究人员与国际同行在共同申请发明专利或发表科学论文方面的合作仍相对较少。

5、市场作用机制有效推动能源科技创新

中国具有独特的市场和经济特征,如国内市场规模大、中央决策和地方参与、产业发展的廉价资本、综合性全行业战略、清晰的国家愿景和市场信号等,是中国市场有效拉动创新的成功密码。市场创造和产业政策是中国发展战略的核心内容,推动制造业快速发展,服务于国内外市场。通过边做边学、合资企业和知识伙伴关系,并结合资源推动支持,随着产业的发展市场创造有助于提高科技创新能力。

然而,依靠集中管理的大规模产业政策在某些情况下可能会阻碍科技创新,需要解决关键问题才能实现碳中和行动目标。首先,中央决策能够迅速有效引导新的科技优先事项和长期目标,但存在“挑选赢家”的风险。相对于技术中立的政策方法,存在限制市场合理化和激进创新的可能性。其次,在某些情况下,产业政策会出现供需失衡现象,导致重工业等行业出现产能过剩。最后,当产业政策寻求降低成本以夺取国际市场份额或促进本地产业部署时,制定激励措施以提高技术性能可能是一项挑战,在某些情况下可能导致全球绩效创新水平的降低

此外,市场需求驱动型创新也是中国能源科技创新的重要因素,这是指传统的建制化研发计划体系之外的技术创新。中国在20世纪的创新体系,受到快速增长的能源技术市场需求与低支持、低研发资源之间矛盾的影响,形成一种由地方需求和支持刺激的创新文化,也叫“节俭式创新”。一个典型案例就是中国太阳能热水器技术的成功,这是随着对廉价、高效舒适供热系统的市场需求增加,但在早期阶段没有得到中央政府的支持,而是由民间技术开发到大规模生产。不过,这种创新模式存在局限性,技术水平落后于国家建制化研发计划体系集中支持的技术。

6、中国将重点布局面向碳中和目标的清洁能源科技创新

过去20年,中国能源创新在国际舞台发挥了重要作用。展望未来,清洁能源创新将为中国实现碳中和目标发挥关键作用。政府政策显示,中国将重点推动原创和突破性创新项目;针对国家需求和战略机遇,优化资源配置;提高科研机构的效率和效益,并使其结构现代化;进一步将企业作为创新主体;加强评估和监测机制。

“十四五”规划将能源创新作为加快经济社会发展的核心主题。2021年,中国政府进一步完善了实现长期碳中和目标的计划,重点关注开发新技术,在全球供应链中寻求战略机遇(如低碳氢生产和应用、CCUS、生物质能、储能和先进电池、核能、关键矿物等)。未来,中国将努力继续保持清洁能源技术领导者地位,同时保持其在制造业的主导地位和竞争优势。

[1]低碳能源技术指与能源部门相关的气候变化缓解技术。

[2] “创新使命”是一项全球倡议,旨在显著加快公共和私人全球清洁能源创新以应对全球气候变化、提供负担得起的清洁能源。这将加快实现《巴黎协定》目标和实现净零排放途径的进展。

[3]《新能源技术研究的机遇与挑战》是由中国科学院与施普林格·自然集团合作,基于文献计量和专利分析,主要考察太阳能、风能、生物质能、地热、核能、氢能、储能和能源互联网等8类新能源技术。

[4]自然指数是基于82种自然科学期刊评选出的高质量研究成果。

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关键字:能源技术

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