新階段美國清潔能源戰(zhàn)略解構(gòu)與比較研究
中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 能源是美國“霸權(quán)護持”的必爭領(lǐng)域。石油危機以來,美國歷屆政府均高度重視謀劃能源戰(zhàn)略,先后尋求國家能源安全、能源獨立及能源主導(dǎo),這些在確保能源供應(yīng)和維護全球領(lǐng)導(dǎo)地位等方面發(fā)揮了重要作用。拜登政府能源政策既繼承奧巴馬政府時期的清潔能源路線,又對特朗普政府時期的能源政策進行了大幅調(diào)整。同時,受氣候治理、經(jīng)濟發(fā)展、科技革命及地緣政治等復(fù)雜因素影響,美國能源戰(zhàn)略還呈現(xiàn)出明顯的時代特征和自身特點,將能源與氣候安全緊密關(guān)聯(lián),作為國家最為優(yōu)先的核心事項之一,內(nèi)外并舉積極推行清潔能源革命,以實現(xiàn)對“碳中和”時代全球能源治理和技術(shù)創(chuàng)新的重新掌控。根據(jù)白宮發(fā)布的《美國國家創(chuàng)新路徑》報告,美國采取一系列舉措,從技術(shù)研發(fā)示范、產(chǎn)業(yè)制造部署、公私部門合作、組織改革等多個維度,全面推進構(gòu)建清潔能源戰(zhàn)略政策體系。本文解構(gòu)美國清潔能源戰(zhàn)略構(gòu)建邏輯和實施路徑,以期為我國新時期能源革命與能源安全相關(guān)政策部署提供相關(guān)參考。
研究問題與研究框架
研究問題
目前學(xué)術(shù)界的研究主要集中在美國能源戰(zhàn)略的演變規(guī)律和發(fā)展動向,有學(xué)者對比梳理了不同階段美國能源政策的要點、變化和規(guī)律,闡述了拜登政府的能源主張、戰(zhàn)略特征、未來趨勢和主要影響,并提出了在中美博弈背景下我國的應(yīng)對策略。已有研究較為全面地揭示了美國清潔能源戰(zhàn)略布局,并基本達成了共識。這些研究指出,該戰(zhàn)略體現(xiàn)出政黨博弈的偏向性和周期性規(guī)律,以及新階段實現(xiàn)“碳中和”的目標導(dǎo)向。然而,現(xiàn)有研究以介紹評述和案例剖析為主,多為節(jié)點性的零散報道,專題性深入分析較少,且鮮有從政策變遷的動態(tài)視角討論美國推進清潔能源的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)向、制度變化以及部署調(diào)整,對戰(zhàn)略布局規(guī)律刻畫尚不清晰。鑒于此,本文系統(tǒng)分析美國清潔能源政策體系的戰(zhàn)略邏輯和實施路徑等規(guī)律,為學(xué)術(shù)界和管理界提供相關(guān)參考。
研究框架
本文按照宏觀戰(zhàn)略—中觀架構(gòu)—微觀結(jié)構(gòu)的“3MS”分析思路,在文本內(nèi)容分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合政策范式理論,設(shè)計美國清潔能源戰(zhàn)略政策的研究框架。政策范式概念由彼得·霍爾提出,指一個由多個標準和理念組成的政策分析框架,用于描述政策制定過程中政策主體關(guān)于問題識別、目標設(shè)計、工具選擇等認知和知識,其理論主要用于研究政策變遷,對于感知、理解和應(yīng)對當(dāng)前復(fù)雜嚴峻的國際形勢具有重要的指導(dǎo)價值。根據(jù)政策范式理論,學(xué)術(shù)界通常認為政策范式由政策問題、目標、工具及治理機制等要素組成。一般來講,政策目標是為了解決實際問題并與政策問題緊密關(guān)聯(lián),故本文選取政策目標、治理機制、政策工具三要素,從系統(tǒng)論整體視角建立宏觀—中觀—微觀的邏輯鏈條,深入解析美國清潔能源戰(zhàn)略政策體系(圖1)。
具體來看,在宏觀層面,梳理總結(jié)美國政府的戰(zhàn)略布局,厘清清潔能源政策方向、基本動向及主要目標等情況。在中觀層面,挖掘“政策設(shè)計—制定—部署—保障”的作用機理,厘清美國清潔能源戰(zhàn)略的推進機制。在微觀層面,收集總體和細分領(lǐng)域各類相關(guān)政策,進一步從政策要點和特征中總結(jié)歸納出公共投入、資源配置、激勵機制等政策工具,以客觀反映美國清潔能源政策實施的具體路徑。
宏觀層面:美國清潔能源戰(zhàn)略整體布局
系統(tǒng)收集了2021年1月20日—2023年10月30日白宮公開的總統(tǒng)行政命令、公告、聲明、會議講話、新聞報道等,以及美國能源部、交通運輸部、環(huán)境保護署、國防部、農(nóng)業(yè)部等機構(gòu)發(fā)布的能源與氣候相關(guān)政策,總結(jié)提煉當(dāng)前政府政策戰(zhàn)略宏觀部署。
政策基調(diào)
通過語義挖掘、高頻詞識別和社會網(wǎng)絡(luò)分析,以關(guān)鍵詞為節(jié)點,美國能源政策可聚類為科技創(chuàng)新、供應(yīng)鏈、基礎(chǔ)設(shè)施3個團體網(wǎng)絡(luò)。其中,科技創(chuàng)新主題包含清潔能源、清潔技術(shù)、基礎(chǔ)研究、科技創(chuàng)新、商業(yè)化、減排等關(guān)鍵詞,這與美國強調(diào)基于科學(xué)研究以解決能源與氣候問題的戰(zhàn)略導(dǎo)向相符。供應(yīng)鏈主題包含供應(yīng)鏈、先進制造、產(chǎn)業(yè)安全、清潔能源經(jīng)濟、競爭力、就業(yè)等關(guān)鍵詞,說明提升供應(yīng)鏈韌性,尤其是重塑清潔能源供應(yīng)鏈為美國當(dāng)前戰(zhàn)略要點。拜登上臺以來,多次簽署關(guān)于確保強化供應(yīng)鏈韌性、提高美國制造競爭力的行政命令,極大推動了全球清潔能源競賽。基礎(chǔ)設(shè)施主題包含電網(wǎng)、韌性、電網(wǎng)現(xiàn)代化、電池、充電設(shè)施、儲能、能源效率等關(guān)鍵詞,表明加快清潔能源基礎(chǔ)設(shè)施部署與改造是美國投資重點(圖2)。
總體來看,美國將能源與氣候問題視為施政的核心議題,清潔能源是調(diào)整最為明顯、預(yù)期最高以及中長期重點部署的戰(zhàn)略方向。表1列出部分清潔能源政策。
戰(zhàn)略調(diào)整主要方向
在語義基礎(chǔ)上,從政策演化規(guī)律進一步歸納美國清潔能源戰(zhàn)略部署的內(nèi)在邏輯。一方面,拜登政府沿用民主黨的一貫主張,繼承和發(fā)展了奧巴馬政府時期以清潔能源為主的政策路線,推行清潔能源優(yōu)先戰(zhàn)略;另一方面,借鑒特朗普時期油氣政策手段,結(jié)合美國現(xiàn)階段發(fā)展困境,推進構(gòu)建以美國為中心的本土化、近岸化、友岸化供應(yīng)鏈體系,尤其在關(guān)鍵礦產(chǎn)、電池、儲能等領(lǐng)域。早在競選期間拜登便推出“清潔能源革命”的政治主張,目標推動前所未有的清潔能源技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施投資,以實現(xiàn)2050年100%清潔能源經(jīng)濟的目標。就任后,拜登相繼簽署一系列重大改革文件,將能源與氣候問題緊密關(guān)聯(lián)且一體化部署,其戰(zhàn)略動向主要如下:
將氣候問題上升至“國策”新高度,重塑全球氣候治理的領(lǐng)導(dǎo)地位。《關(guān)于應(yīng)對國內(nèi)外氣候危機的行政命令》提出“將氣候危機置于國家安全與外交的中心”,強調(diào)應(yīng)對氣候變化的緊迫性和嚴峻性,確定了以氣候安全為核心的施政方向。
系統(tǒng)謀劃頂層設(shè)計,將清潔能源作為解決氣候全局性問題的核心。相繼出臺“2050年凈零排放戰(zhàn)略”“國家氣候戰(zhàn)略”“國家適應(yīng)性戰(zhàn)略”等政策,明確氣候行動路線圖,制定2030年減排50%—52%、2035年實現(xiàn)電力部門零排放、2050年前凈零排放節(jié)點目標,以及近、中、遠期關(guān)鍵舉措,全面采取變革型行動部署低碳技術(shù),從而向清潔能源經(jīng)濟轉(zhuǎn)型。
把“綠色新政”作為應(yīng)對氣候變化的總體框架,同步推進能源與氣候政策部署。近3年,美國先后頒布《兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法案》(以下簡稱“BIL”)《芯片和科學(xué)法案》(以下簡稱“CHIPS”)《通貨膨脹削減法案》(以下簡稱“IRA”)等綜合性政策推動“投資美國”重大議程,在能源、國防、工業(yè)、交通、建筑、生態(tài)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域,垂直一體化實施全方位、多領(lǐng)域、跨部門的“綠色新政”,試圖扭轉(zhuǎn)在基礎(chǔ)設(shè)施、清潔能源等關(guān)鍵領(lǐng)域的落后地位,并主導(dǎo)重構(gòu)國際能源與氣候新秩序。
戰(zhàn)略部署主要目標
全面布局推動清潔能源技術(shù)創(chuàng)新。確保在清潔能源技術(shù)、制造業(yè)和創(chuàng)新方面保持全球領(lǐng)先地位。聚焦支撐“碳中和”目標的顛覆性關(guān)鍵技術(shù),敦促美國能源部、國防部等機構(gòu)加強長周期技術(shù)研發(fā)投資,并適度開展超前研究。加快新興前沿技術(shù)的早期支持和示范,利用BIL、IRA法案持續(xù)提供大規(guī)模創(chuàng)新資金,激發(fā)創(chuàng)新主體活力為商業(yè)部署奠定基礎(chǔ)。通過政府購買、財政補貼、稅收支持及技術(shù)推廣等多元化舉措,加速清潔能源基礎(chǔ)設(shè)施、新興技術(shù)和高附加值產(chǎn)品的商業(yè)化部署。
著力構(gòu)建自主彈性產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈。以全政府方式構(gòu)建美國主導(dǎo)的供應(yīng)鏈。根據(jù)《關(guān)于美國供應(yīng)鏈的行政命令》,白宮組織開展為期百日的供應(yīng)鏈風(fēng)險審查,成立“美國供應(yīng)鏈中斷工作組”,制定重建生產(chǎn)和創(chuàng)新能力、提升產(chǎn)業(yè)鏈可持續(xù)性、加大政府采購和支持力度、強化國際貿(mào)易規(guī)則、加強盟友伙伴合作等一攬子舉措。對內(nèi),美國能源部首次發(fā)布《美國實現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型的供應(yīng)鏈保障戰(zhàn)略》,評估提出11項能源關(guān)鍵技術(shù)供應(yīng)鏈和2項交叉主題合計13項領(lǐng)域的62項行動建議,美國國防部發(fā)布《確保國防關(guān)鍵供應(yīng)鏈安全》重點解決儲能和電池工業(yè)基礎(chǔ)脆弱性問題。對外,通過價值認同、友岸外包等形式拉攏盟友重塑美國主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)秩序,推動高端精益生產(chǎn)回流和低端制造轉(zhuǎn)移,并鼓動供應(yīng)體系“去中國化”。
加快清潔能源基礎(chǔ)設(shè)施部署。面向100%清潔能源的新型基礎(chǔ)設(shè)施貫穿了美國戰(zhàn)略布局。自2021年以來,美國政府一直強調(diào)加快“新基建”進程,歷經(jīng)多次磋商最終達成總額超過2萬億美元的基建計劃,作為拉動就業(yè)和經(jīng)濟增長的突破口。其中,能源與氣候投資達到歷史新高,通過BIL、IRA法案分別將提供超過620億美元、3 690億美元,僅在2022年8月16日—2023年3月31日,美國規(guī)模儲能、太陽能和風(fēng)能及制造工廠等新基建投資達1 500億美元,相當(dāng)于2017年—2021年清潔電力投資總和。
綜上,從宏觀部署來看,美國將清潔能源戰(zhàn)略作為解決能源與氣候問題的核心,通過制定凈零排放路線圖和實施“綠色新政”,著力構(gòu)建全球領(lǐng)先的研發(fā)創(chuàng)新體系、自主可控的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈、綠色低碳的新型能源基礎(chǔ)設(shè)施。
中觀層面:美國清潔能源戰(zhàn)略的推進機制
深入改革強化戰(zhàn)略決策制度
近年來,美國政府持續(xù)深入改革能源與氣候治理機構(gòu),建立歷史最高規(guī)格的保障機制,并堅持以科學(xué)方法支撐國家戰(zhàn)略決策。
改組綜合治理專職機構(gòu)。修復(fù)氣候領(lǐng)導(dǎo)機制,恢復(fù)內(nèi)閣級總統(tǒng)氣候特使,負責(zé)領(lǐng)導(dǎo)氣候外交政策,正式納入國家安全委員會職責(zé)范圍。在美國聯(lián)邦政府國務(wù)院(Department of State)內(nèi)設(shè)臨時組織——氣候變化支持辦公室,將氣候作為外交和國際合作的關(guān)鍵要素。任命國家氣候顧問,掌管國內(nèi)氣候政策與實施。建立跨部門協(xié)調(diào)協(xié)商機制,成立“國家氣候特別行動工作組”,全面組織協(xié)調(diào)氣候政策的部署與實施。完善監(jiān)督管理機制,設(shè)立“白宮氣候政策辦公室”,開展政策決策與評估。由此形成國內(nèi)國外相結(jié)合、咨詢—決策—實施—監(jiān)督全環(huán)節(jié)的管理體系。
完善科技決策組織結(jié)構(gòu)。重組總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)顧問委員會,將能源作為優(yōu)先議題之一。白宮科技政策辦公室(OSTP)成立專門的能源團隊,領(lǐng)導(dǎo)并協(xié)調(diào)推進能源供應(yīng)鏈清潔、安全、可持續(xù)轉(zhuǎn)型。組建跨機構(gòu)的“氣候創(chuàng)新工作組”“凈零變革者倡議工作組”,以評估指導(dǎo)變革性技術(shù)創(chuàng)新投資,研究確定優(yōu)先創(chuàng)新事項,追蹤技術(shù)創(chuàng)新進展。
發(fā)揮戰(zhàn)略咨詢支撐作用。利用多層級戰(zhàn)略咨詢體系以保證公共政策的科學(xué)化、合理化,并作為政策研究、實施、執(zhí)行、評估等全周期的重要因素。通過比對分析發(fā)現(xiàn),美國總統(tǒng)令、法案及政策都充分借鑒了戰(zhàn)略咨詢的結(jié)果。除了內(nèi)閣級的專家咨詢團隊,以及國家實驗室、大學(xué)、智庫等機構(gòu),美國還充分利用了各政府部門內(nèi)設(shè)的咨詢機制。比如,美國能源部政策辦公室組織科技、政策及行業(yè)企業(yè)各類專家,發(fā)布咨詢報告,提出加速經(jīng)濟全領(lǐng)域清潔電力安全和快速擴張的行動建議,以及清潔能源關(guān)鍵技術(shù)的商業(yè)化路徑。
縱深推進優(yōu)化科技創(chuàng)新組織
美國從技術(shù)生命周期全鏈條角度,對創(chuàng)新活動的管理架構(gòu)進行大幅調(diào)整優(yōu)化,旨在通過科技領(lǐng)先地位和源頭創(chuàng)新優(yōu)勢繼續(xù)維持能源主導(dǎo)地位。
重組基礎(chǔ)研究管理機構(gòu)。在美國能源部任命一位科學(xué)與創(chuàng)新副部長,管理多個能源應(yīng)用辦公室和17個能源領(lǐng)域國家實驗室,對基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究與開發(fā)活動的組織進行結(jié)構(gòu)重組和資源集聚,繼續(xù)推動核心科學(xué)探索及創(chuàng)新任務(wù),確保在基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)方面的競爭優(yōu)勢。
革新應(yīng)用創(chuàng)新科研管理。新設(shè)立一位基礎(chǔ)設(shè)施專職副部長,專注于清潔能源創(chuàng)新方案的部署應(yīng)用及基礎(chǔ)設(shè)施的升級改造,確保美國走在新興技術(shù)應(yīng)用的前沿。一方面管理多個應(yīng)用項目貸款辦公室,為技術(shù)部署提供多元化、可持續(xù)的創(chuàng)新資金。另一方面聚合力量組建4個新成立的清潔能源專項辦公室,作為BIL、IRA清潔能源投資的專職管理機構(gòu)。其中,清潔能源示范辦公室主要示范推廣應(yīng)對氣候挑戰(zhàn)所需的新興技術(shù),填補美國能源部在推進凈零關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新方面的職能缺位;電網(wǎng)部署辦公室主要執(zhí)行“建設(shè)更好電網(wǎng)倡議”,促進電網(wǎng)和重要發(fā)電設(shè)施的現(xiàn)代化升級;州和社區(qū)能源項目辦公室的目標是加快清潔能源技術(shù)的全國部署,降低能源成本、創(chuàng)造高質(zhì)量就業(yè);制造和能源供應(yīng)鏈辦公室旨在建設(shè)有彈性清潔制造的本土工業(yè)基礎(chǔ)。
探索多樣化組織模式。組建了一支實體化的清潔能源團隊,從美國能源部各相關(guān)辦公室的技術(shù)和政策專家中遴選骨干人員,推進應(yīng)對氣候危機前沿技術(shù)的研發(fā)、示范和部署。通過技術(shù)轉(zhuǎn)型辦公室、先進能源研究計劃署(ARPA-E)的多種主題計劃,組織清潔能源技術(shù)從概念到應(yīng)用開發(fā)的全周期研發(fā)創(chuàng)新。
構(gòu)建全政府科研管理網(wǎng)絡(luò)。在以美國能源部為核心的基礎(chǔ)上,還建立多部門共同參與的“大外圍”創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò),如美國國防高級研究計劃局(DARPA)聚焦電池制造和關(guān)鍵原材料研究,美國商務(wù)部國家海洋和大氣管理局(NOAA)支持海上風(fēng)能戰(zhàn)略,美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)專注于戰(zhàn)略礦產(chǎn),美國交通運輸部推動電動汽車和電池制造、回收等。
多措并舉營建公平轉(zhuǎn)型環(huán)境
美國把清潔能源作為緩解社會矛盾、解決就業(yè)等實際問題的重要切口,大力推動聯(lián)邦政府、機構(gòu)、地方、企業(yè)及民眾廣泛參與。
加強公共部門與私營部門分工合作。明確提出發(fā)揮政府公務(wù)部門減排榜樣作用,到2030年實現(xiàn)100%無碳電力,其中清潔能源本土供應(yīng)至少達到一半。根據(jù)白宮官方公布數(shù)據(jù),“投資美國”議程帶動了企業(yè)在基礎(chǔ)設(shè)施和清潔能源方面的投資,私營部門宣布投入已超過6 100億美元(達到公共投資的2倍以上)。
創(chuàng)造就業(yè),營造全社會參與的濃厚氛圍。通過“美國制造與就業(yè)計劃”,投資1 000億美元支持勞動力梯隊培育與權(quán)益保護;成立煤炭和電廠社區(qū)與經(jīng)濟振興跨部門工作組,設(shè)立專項資助廢舊礦區(qū)的清潔化改造,確保為傳統(tǒng)礦區(qū)和能源地區(qū)的經(jīng)濟振興及工人技能培訓(xùn)提供保障。
推進環(huán)境正義,促使治理成果惠及弱勢群體。將環(huán)境正義作為優(yōu)先事項,設(shè)立白宮環(huán)境正義辦公室,發(fā)起“Justice 40”倡議,確保至少40%的聯(lián)邦氣候政策投資流向歷史上處于不利地位和負擔(dān)過重的社區(qū)。成立首個全國性環(huán)境正義投資項目——“溫室氣體減排基金”,設(shè)立200億美元清潔能源“綠色銀行”,啟動“全民太陽能”零排放技術(shù)行動計劃,為低收入和弱勢社區(qū)的技術(shù)項目提供資金資助。
綜上,美國采用了全政府、跨機構(gòu)、全社會共同參與的模式,從戰(zhàn)略決策、組織優(yōu)化、公平轉(zhuǎn)型3個方面,構(gòu)建了邏輯清晰、作用緊密、相互交織的清潔能源舉國推進機制(圖3)。
數(shù)據(jù)來源:根據(jù)美國公開資料整理。其中,NSF指美國國家科學(xué)基金會,EERE指美國能源部可再生能源與能效辦公室,SC指美國能源部科學(xué)辦公室,F(xiàn)ECM指美國能源部化石能源與碳管理辦公室,NE指美國能源部核能辦公室,AI指美國能源部人工智能辦公室,AMO指美國能源部先進制造辦公室,OCED指美國能源部清潔能源示范辦公室,LPO指美國能源部貸款項目計劃辦公室,OTT指美國能源部技術(shù)轉(zhuǎn)型辦公室,GDO指美國能源部電網(wǎng)部署辦公室,CESER指美國能源部網(wǎng)絡(luò)和能源安全及應(yīng)急響應(yīng)辦公室,SCEP指美國能源部州和社區(qū)能源項目辦公室,F(xiàn)EMP指美國能源部能源管理計劃辦公室,MESC指美國能源部制造和能源供應(yīng)鏈辦公室
微觀層面:美國清潔能源戰(zhàn)略的實現(xiàn)路徑
美國將技術(shù)創(chuàng)新作為實現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型的核心路徑,采取歷史性大幅投資、跨機構(gòu)協(xié)調(diào)和公私部門合力等形式,以及強化執(zhí)行落實的態(tài)度,推動構(gòu)建更經(jīng)濟、更可靠和更清潔的能源系統(tǒng)。
研判提出關(guān)鍵技術(shù)問題和清單
面向國家宏觀戰(zhàn)略,從橫向比較國家競爭力、縱向評估關(guān)鍵技術(shù)重要性,不斷凝練挖掘戰(zhàn)略性、變革性、儲備性、支柱性多類科技問題。
圍繞清潔能源產(chǎn)業(yè)和技術(shù)供應(yīng)安全,總結(jié)若干戰(zhàn)略必爭技術(shù)清單。啟用冷戰(zhàn)時期的《國防生產(chǎn)法》增強5種關(guān)鍵清潔技術(shù)研發(fā)和制造能力,《美國實現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型的供應(yīng)鏈保障戰(zhàn)略》評估確定11項關(guān)鍵技術(shù)以及商業(yè)化競爭、網(wǎng)絡(luò)安全2項交叉主題,《2035關(guān)鍵原材料清單》確定13種戰(zhàn)略性原材料。白宮科技政策辦公室發(fā)布的《2024年關(guān)鍵和新興技術(shù)清單》,明確將清潔能源發(fā)電和儲能技術(shù)列入其中。
圍繞凈零排放核心技術(shù),凝練凈零變革性技術(shù)清單。“凈零變革者倡議工作組”評估提出電力、工業(yè)過程、交通、建筑、農(nóng)業(yè)及碳去除六大領(lǐng)域的37項變革性技術(shù)清單。
圍繞能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,研判提出具有高成長潛力的儲備性技術(shù)清單。如地?zé)崮堋⒅苯涌諝馓疾都⒑司圩兗岸嗄芰骶C合能源系統(tǒng)等技術(shù)。
圍繞主要節(jié)點目標,梳理擴大清潔能源制造能力的支柱性、基礎(chǔ)性技術(shù)。包括太陽能、風(fēng)能相關(guān)電機、器件、電網(wǎng)、輸配電等技術(shù)。
通過文本分析,梳理出以上4類共計38項關(guān)鍵技術(shù)清單(圖4),結(jié)合相關(guān)技術(shù)部署方向,可歸納為清潔制造、清潔能源與電力、脫碳三大跨領(lǐng)域技術(shù)群。其中不少技術(shù)具有多個屬性,如清潔氫能主題涉及戰(zhàn)略性、變革性、儲備性技術(shù)(圖4)。
規(guī)劃引領(lǐng)明確技術(shù)創(chuàng)新路線圖
近年來,美國密集發(fā)布多個能源細分技術(shù)的發(fā)展路線圖,尤其是氫能、海上風(fēng)能、電池、關(guān)鍵礦產(chǎn)等戰(zhàn)略競爭領(lǐng)域。主要做法有以下5個方面。
系統(tǒng)梳理當(dāng)前產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)現(xiàn)狀、障礙、技術(shù)挑戰(zhàn)及國際趨勢,由主管部門制定綜合性戰(zhàn)略,明確發(fā)展路線圖。《美國國家鋰電池藍圖2021—2023》提出了構(gòu)建本土鋰電池供應(yīng)鏈主要目標和關(guān)鍵行動,明確指出要擺脫對中國稀土等資源的依賴。
組織國家實驗室、大學(xué)、研究中心、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等戰(zhàn)略力量,闡述關(guān)鍵技術(shù)的戰(zhàn)略價值,并提出相應(yīng)的行動建議。國家能源技術(shù)實驗室研究發(fā)布《加速實現(xiàn)清潔經(jīng)濟氫能未來——化石能源的作用》報告,提出加強氫能技術(shù)開發(fā)與生產(chǎn)應(yīng)用相關(guān)建議。
明確技術(shù)創(chuàng)新關(guān)鍵領(lǐng)域及研發(fā)需求,制定研發(fā)示范及部署具體舉措。《工業(yè)脫碳路線圖》提出5個碳密集型重點行業(yè)(鋼鐵、化工、食品、煉油和水泥)實現(xiàn)凈零排放的關(guān)鍵要點及研發(fā)和示范行動計劃。
重新定義創(chuàng)新價值鏈,進一步細化并延長技術(shù)創(chuàng)新鏈條。《國家清潔氫能戰(zhàn)略和路線圖》詳細制定制—儲—運—用全價值鏈的近、中、長期時間任務(wù)表。
面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展,研究提出了關(guān)鍵技術(shù)示范應(yīng)用與商業(yè)化部署路徑。目前,美國針對清潔氫能、長時儲能、先進核能、碳管理、工業(yè)脫碳、虛擬電廠6個新興領(lǐng)域發(fā)布“商業(yè)化擴張路徑”報告,為公共和私營部門創(chuàng)新投資提供了決策指導(dǎo)。
需求導(dǎo)向推動價值鏈研發(fā)攻關(guān)
美國對科研攻關(guān)路徑進行改革創(chuàng)新,通過前沿技術(shù)探索、大規(guī)模示范、協(xié)同攻關(guān)、跨周期計劃、激勵項目等形式,推動研究、開發(fā)、示范和部署(RDD&D)全鏈布局。
推動顛覆性前沿技術(shù)探索。一方面擴大經(jīng)費來源支持基礎(chǔ)研究,CHIPS撥款679億美元支持美國能源部“未來科學(xué)計劃”,IRA撥款15.5億美元資助國家實驗室重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施改造。另一方面設(shè)立多個新的顛覆性專項計劃支持預(yù)研研究,美國能源部設(shè)立“先進計算科學(xué)發(fā)現(xiàn)”項目支持利用人工智能、機器學(xué)習(xí)等新興技術(shù)開展復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)模擬研究,在ARPA-E設(shè)立SPARKS專項計劃加速高影響力、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新范式變革,設(shè)立前沿技術(shù)基礎(chǔ)研究青年專項培育梯隊人才。
強化技術(shù)示范應(yīng)用的持續(xù)規(guī)模化支持。其最為典型的舉措,就是美國首次設(shè)立建制化長周期的清潔能源示范專項,包括:由OCED辦公室直接管理BIL撥付的215億美元大規(guī)模商業(yè)可行性研究資金,重點支持清潔氫能、長時儲能、先進核反應(yīng)堆、碳管理、工業(yè)脫碳5個新興主題,以及礦區(qū)清潔轉(zhuǎn)型、弱勢地區(qū)能源獲取2個公平轉(zhuǎn)型項目;GDO辦公室負責(zé)管理BIL撥付的170億美元“電網(wǎng)現(xiàn)代化”改造資金,以促進全國范圍內(nèi)高容量輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和升級,并提高配電系統(tǒng)的靈活性和彈性。
集中力量開展近中期緊迫問題協(xié)同攻關(guān)。啟動系列化“能源攻關(guān)計劃”(Energy Earthshots),匯集多研究人員、多學(xué)科團隊建立協(xié)作科研工作組,推行國家實驗室基礎(chǔ)研究和大學(xué)團隊跨學(xué)科研究兩種機制,在未來10—15年突破能源若干領(lǐng)域關(guān)鍵挑戰(zhàn)。建設(shè)國家電網(wǎng)儲能研發(fā)中心、能源攻關(guān)研究中心等科研集成平臺,新建北美大學(xué)電網(wǎng)技術(shù)研究聯(lián)盟、成立無碳工業(yè)電氣化過程研究所,推動跨部門研究合作。此外,投資建設(shè)區(qū)域綠氫樞紐、碳捕集基礎(chǔ)設(shè)施等多個產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新集群,推動產(chǎn)學(xué)研深度融合。
以更大力度支持長周期跨階段研究。加速從概念、試驗、開發(fā)、示范到應(yīng)用的進程,并在創(chuàng)新周期中及早發(fā)現(xiàn)問題、彌合差距。通過新興技術(shù)創(chuàng)新計劃、技術(shù)商業(yè)化基金、工業(yè)減排技術(shù)計劃等項目,利用多種跨部門方法加速清潔制造的全套技術(shù)開發(fā),通過技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)對市場風(fēng)險挑戰(zhàn)。利用小企業(yè)創(chuàng)新與技術(shù)轉(zhuǎn)移計劃、Scale-up主題計劃重點支持變革性技術(shù)研發(fā),加速孵化具有商業(yè)應(yīng)用潛力的技術(shù)。此外,美國還著力部署循環(huán)回收產(chǎn)業(yè)和技術(shù)創(chuàng)新,設(shè)立電池二次利用、稀土等關(guān)鍵礦產(chǎn)回收、清潔組件回收等多個研發(fā)項目。
設(shè)立多個競爭性研發(fā)激勵項目。鼓勵科研界、產(chǎn)業(yè)界提供新興問題的創(chuàng)新方案。例如,“鋰離子回收獎”支持企業(yè)開發(fā)和示范鋰離子電池回收技術(shù),“直接空氣碳捕集商業(yè)化和預(yù)商業(yè)化獎”支持碳捕集突破性技術(shù)研發(fā)和商業(yè)孵化,“先進關(guān)鍵能源基礎(chǔ)設(shè)施制造技術(shù)(MAKE IT)獎”支持關(guān)鍵清潔能源技術(shù)組件的國內(nèi)制造等。
以美國百日審查認定存在供應(yīng)風(fēng)險的電池領(lǐng)域為例,在“投資美國”議程框架下,聯(lián)邦政府統(tǒng)籌制定技術(shù)發(fā)展路線圖,美國能源部和國防部相繼確定關(guān)鍵研發(fā)方向,確定該領(lǐng)域利用BIL、IRA等資金推動全鏈條創(chuàng)新。具體包括:上游的鋰、鈷、鎳等原材料提取,中游的電極材料、新興電池和組件制造技術(shù),以及下游的電動汽車、電網(wǎng)儲能、可持續(xù)航空電池等領(lǐng)域應(yīng)用,并支持循環(huán)回收技術(shù)(圖5)。
高效集成發(fā)揮各研究力量優(yōu)勢
美國強調(diào)在清潔能源轉(zhuǎn)型中要充分利用龐大的國家科技創(chuàng)新體系和世界一流的科學(xué)資源優(yōu)勢,發(fā)揮國家公共、私營機構(gòu)、產(chǎn)業(yè)企業(yè)等主體動力。
保障美國能源部的核心主導(dǎo)地位。采用多層次多類型資助計劃,推進清潔能源創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)現(xiàn)、開發(fā)、示范、部署和規(guī)模擴大。
發(fā)揮戰(zhàn)略科技力量的主力軍作用。未來5年將向國家實驗室提供60余個資助項目,研發(fā)經(jīng)費總額超過350億美元,充分利用其豐富的科學(xué)、技術(shù)、計算、工程和其他專業(yè)知識加速基礎(chǔ)科學(xué)研究。
高效集成各聯(lián)邦機構(gòu)的研發(fā)力量。協(xié)調(diào)美國能源部、交通運輸部、國防部等持續(xù)優(yōu)化政策,共同推動大學(xué)、研究中心、技術(shù)聯(lián)盟、孵化器等開展跨領(lǐng)域銜接合作。
強化企業(yè)創(chuàng)新主體作用。通過科技投融資、技術(shù)引導(dǎo)以及競爭性資金等,支持科技企業(yè)加速技術(shù)產(chǎn)品和服務(wù)的轉(zhuǎn)化,并吸引私營機構(gòu)的接續(xù)支持,促進新興技術(shù)的應(yīng)用推廣。
加強國際科技合作。與多個國家建立清潔能源雙邊或多邊合作關(guān)系,啟動“凈零世界倡議”項目制定和實施可操作的技術(shù)和投資路線圖,主導(dǎo)建立“可持續(xù)礦產(chǎn)聯(lián)盟”和“礦產(chǎn)安全伙伴關(guān)系”,提高凈零能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的速度和規(guī)模。積極參與或發(fā)起國際清潔能源科技合作,如“先行者聯(lián)盟”和“清潔能源技術(shù)示范挑戰(zhàn)”項目等。
從微觀路徑來看,美國系統(tǒng)梳理關(guān)鍵技術(shù)清單、制定技術(shù)創(chuàng)新規(guī)劃、采用多種針對性攻關(guān)機制,匯聚了國家實驗室、科研機構(gòu)、大學(xué)、企業(yè),以及國際合作等多方面資源,共同形成了脈絡(luò)清晰的全周期、多主體創(chuàng)新生態(tài)。
中美清潔能源戰(zhàn)略政策比較
總體來看,新階段美國全面向清潔能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。國家決策部門明確將其作為解決氣候治理、能源安全、經(jīng)濟發(fā)展問題的核心舉措,強調(diào)以科技創(chuàng)新為抓手推動實施一系列政策改革,不斷完善覆蓋戰(zhàn)略決策、咨詢、管理環(huán)節(jié),以及全社會參與的舉國推進機制,建立了從關(guān)鍵問題到技術(shù)方向、從戰(zhàn)略需求到技術(shù)路線、從源頭創(chuàng)新到應(yīng)用示范、匯集國內(nèi)外各類力量的實施路徑。
黨的十八大以來,我國“四個革命、一個合作”能源戰(zhàn)略穩(wěn)步推進,呈供給側(cè)多元清潔、消費側(cè)綠色低碳、技術(shù)鏈自主可控、產(chǎn)業(yè)鏈完整齊備、國際合作務(wù)實高效等特點,尤其是清潔能源量質(zhì)齊優(yōu)發(fā)展,可再生能源裝機容量首次超過火電,“新三樣”成為出口新增長極,并占據(jù)全球清潔能源產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的主導(dǎo)地位。與此同時,世界百年未有之大變局加速演進,國際能源市場深刻比對,國內(nèi)外能源安全風(fēng)險復(fù)雜嚴峻。
我國情況。長期以來經(jīng)濟增長呈粗放式、高能耗特點,高質(zhì)量發(fā)展和實現(xiàn)“雙碳”目標,對能源革命的深度、廣度提出更高要求。一方面,我國煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)基本面不會變,能源需求剛性增長與環(huán)境制約并存;另一方面,清潔能源產(chǎn)業(yè)快速擴張,但仍存在低端產(chǎn)能過剩、高端制造不足的問題,并網(wǎng)、輸出、消納、調(diào)峰等壓力陡增,新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對滯后。
國際情況。以俄烏沖突為代表的大國博弈推動國際能源貿(mào)易大洗牌,能源安全內(nèi)涵深刻變化,各國高舉“碳中和”轉(zhuǎn)型與能源安全優(yōu)先策略,將清潔能源制造作為掌控能源市場主動權(quán)的核心,戰(zhàn)略性原材料、新興產(chǎn)業(yè)、先進技術(shù)和設(shè)備成為國際競爭的焦點,我國面臨的資源“武器化”、技術(shù)“卡脖子”等風(fēng)險日益突出,而且以美國為首的西方國家對我國的“技術(shù)圍堵”和“斷鏈脫鉤”常態(tài)化、極端化。
中美對比。我國在推進清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面還存在一些不足,缺少統(tǒng)領(lǐng)全局發(fā)展的宏觀政策綱領(lǐng)。我國清潔能源產(chǎn)業(yè)涉及領(lǐng)域廣泛,包括傳統(tǒng)的勘探、生產(chǎn)、發(fā)電、輸配、應(yīng)用等環(huán)節(jié),以及儲能、電池、電網(wǎng)數(shù)字化和碳捕集、利用和儲存(CCUS)等諸多新興領(lǐng)域。美國政府明確清潔能源的戰(zhàn)略導(dǎo)向,出臺了整體層面和細分領(lǐng)域具體政策,目前我國已經(jīng)發(fā)布可再生能源、氫能等領(lǐng)域?qū)m椧?guī)劃,但缺乏統(tǒng)一的清潔能源協(xié)同發(fā)展整體規(guī)劃。戰(zhàn)略決策體系有待完善。受能源管理體制、能源結(jié)構(gòu)等因素影響,相對于美國體系化的戰(zhàn)略決策推進機制,我國清潔能源相關(guān)政策部署存在條塊分散、割裂甚至壁壘等情況,且相互銜接性不強,導(dǎo)致政策落實不到位、不徹底。技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)體系有待健全。清潔能源創(chuàng)新路線圖、施工圖不完善,尚無整體層面的研發(fā)計劃,地?zé)岬炔糠旨夹g(shù)路徑不明確;由于我國煤、油、氣、電、網(wǎng)等子系統(tǒng)相對獨立,跨領(lǐng)域聯(lián)合攻關(guān)協(xié)作不緊密,存在研發(fā)平臺、資金等要素重復(fù)投入的問題;創(chuàng)新主體主要依靠國企央企,私營企業(yè)自主創(chuàng)新意識不強,在產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新鏈中的作用有限。
健全我國清潔能源政策體系的對策建議
當(dāng)前我國正處于深入推進能源革命的關(guān)鍵期,高質(zhì)量實現(xiàn)“雙碳”目標迫切需要大力營造清潔能源創(chuàng)新生態(tài),結(jié)合我國發(fā)展實際和美國相應(yīng)經(jīng)驗,建議從以下方面進一步完善我國清潔能源政策體系。
繼續(xù)強化能源系統(tǒng)清潔轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略導(dǎo)向。在《中華人民共和國應(yīng)對氣候變化法》《中華人民共和國節(jié)約能源法》《中華人民共和國可再生能源法》等國家立法修法中強化清潔能源優(yōu)先的戰(zhàn)略地位和約束機制,在符合經(jīng)濟和生態(tài)效益的前提下,加快推動清潔能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模化部署。加強頂層設(shè)計,及時更新并完善新時期能源革命行動總體規(guī)劃,將能源清潔轉(zhuǎn)型嵌入經(jīng)濟社會發(fā)展與改革全領(lǐng)域。深化能源安全內(nèi)涵,將科技自立自強、供應(yīng)鏈自主可控作為能源政策的重要內(nèi)容。
建立健全清潔能源戰(zhàn)略推進體系。按需設(shè)立專門的協(xié)調(diào)與推進機構(gòu),優(yōu)化跨部門跨領(lǐng)域科學(xué)決策機制,并注重發(fā)揮戰(zhàn)略咨詢體系的支撐作用。充分發(fā)揮好政府在核心技術(shù)攻關(guān)中的引導(dǎo)作用,從技術(shù)全周期角度,有針對性地強化清潔能源創(chuàng)新活動的組織管理結(jié)構(gòu)。營造全社會參與的良好氛圍,加強技能型和專業(yè)型人才教育、培訓(xùn),積極引導(dǎo)各類社會創(chuàng)新資金投入。
一體化建構(gòu)清潔能源創(chuàng)新生態(tài)體系。聚焦“雙碳”目標、高質(zhì)量發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)等戰(zhàn)略,凝練出戰(zhàn)略性、緊迫性、儲備性等多種技術(shù)清單,明確各技術(shù)主題中長期目標和重點方向。面向顛覆性前沿、基礎(chǔ)科學(xué)研究、產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)等問題,強化、重組或設(shè)立專項研究計劃穩(wěn)定支持,貫通清潔能源技術(shù)“概念—試驗—開發(fā)—中試—示范—應(yīng)用”全鏈條,大力推動突擊式、集群式、探索式等長周期研究和聯(lián)合攻關(guān)模式。結(jié)合新型舉國體制的經(jīng)驗基礎(chǔ),優(yōu)化科研資源條件的合理配置,有組織推進能源領(lǐng)域科研機構(gòu)、高校、國家實驗室、科技領(lǐng)軍企業(yè)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新集群等戰(zhàn)略科技力量,開展技術(shù)研發(fā)攻關(guān)與合作。強化企業(yè)創(chuàng)新主體作用,不斷完善財稅金融、知識產(chǎn)權(quán)、激勵評價、風(fēng)險控制等政策舉措,吸引社會資本的持續(xù)投入,發(fā)揮中央企業(yè)的“鏈長”作用,孵化、培育、壯大私營企業(yè)。充分利用我國清潔能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)優(yōu)勢推動國際深度合作,通過“一帶一路”“南南合作”“創(chuàng)新使命”等平臺推廣中國清潔能源解決方案,鼓勵全球科研機構(gòu)、企業(yè)共同解決中國乃至全球關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。
(作者:李嵐春、劉清、陳偉,中國科學(xué)院武漢文獻情報中心 中國科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院;湯勻、陳俊,中國科學(xué)院武漢文獻情報中心。《中國科學(xué)院院刊》供稿)