美国信息技术与创新基金会：全球清洁能源创新系统发展趋势

来源:中国科协创新战略研究院《创新研究报告》

第46期（总第378期）2020-08-09

编者按：2015年12月，与《巴黎协定》的签订一道发起的“使命创新”倡议（Mission Innovation，MI）确立了创新对清洁能源转型的重要性。24 个国家和欧盟承诺在清洁能源研发方面进行投资，并合作应对关键的创新挑战。2019年9月，美国信息技术与创新基金会（INFORMATION TECHNOLOGY & INNOVATION FOUNDATION，ITIF）发布《不作为创新2.0：全球清洁能源创新系统诊断分析》（ Omission Innovation 2.0:Diagnosing the Global Clean Energy Innovation System）报告，旨在对MI 倡议的进展情况进行评估。该报告从“清洁能源研发的公共投资”“清洁能源技术中的高价值专利申请”“碳价格和化石燃料补贴”三个关键指标出发，考察了MI 倡议的进展情况并评估了全球清洁能源创新系统的状况，着眼于全球体系及其应对气候挑战的能力。本文就其主要内容进行摘编。

当前全球能源技术体系如果不做出创新，则温室气体排放将继续增加，人类所面临的气候问题将比四年前更加紧迫。当前的清洁能源技术体系，即使未来有望降低成本，也不足以推动实现净零碳能源系统所需的大量减排目标。如果没有新的清洁能源技术的出现以及对现有技术的改进，各国将继续依靠廉价的化石燃料来满足其能源需求，那么全球二氧化碳排放量将持续增加。

一、不断增长的能源需求超过了清洁能源过渡时期的供应

数据显示，在2014 年至2016 年的三年停顿后，与能源有关的全球二氧化碳排放量持续增加，2017年增长了1.4%，2018年增长了1.7%。联合国最新的“排放差距”（Emissions Gap）报告发现，在当前的政策和技术情景下，全球二氧化碳排放量不会在2030年之前达到峰值。全球二氧化碳排放量上升的原因主要是不断增长的能源需求超过了清洁能源过渡时期的供应。随着全球人口的增长和各国中产阶级人数的增加，随之而来的人均能源消耗大幅增加，因此只要化石燃料的价格仍比低碳替代品便宜，二氧化碳排放量就将继续增加。

国际能源署（International Energy Agency，IEA）的最新能源和排放报告显示了清洁能源的发展情况：2018年，全球能源需求增长了2.3%，相当于比2017年多消耗了3.28亿吨石油。来自可再生能源和核能的无碳能源仅满足了这一新需求的32%，而其余68% 的需求由化石燃料提供。与2017 年无碳能源满足了28% 的新增长需求相比，这是一个进步，但远没有达到扭转甚至减缓排放轨迹所需的水平。即使在通常被认为比其他部门更容易脱碳的电力部门中，可再生能源和核电的发电增长量也仅能够满足新电力需求的54%。此外，发电能源消耗仅占全球温室气体排放量的25%。在其他部门，例如主要的运输和工业子部门，零碳能源要么不存在，要么尚需数十年才能有望实现与化石燃料均等的价格。

二、全球清洁能源创新系统的评价指标

一个健康的清洁能源创新系统承担三个基本功能：产生新的清洁能源选择；扩大有前途的选择以实现商业可行性，同时淘汰其他企业；为采用新的清洁能源技术提供支持性的社会和法规环境。本文主要从清洁能源研发的公共投资、清洁能源技术中的高价值专利申请、碳价格和化石燃料补贴三个关键指标出发（表1），考察MI倡议的进展情况并评估了全球清洁能源创新系统的状况。

表1 清洁能源创新系统评价指标及其含义

MI成员国在这些指标上的表现代表了全球绩效：MI成员占全球对清洁能源研发的公共投资的80%，占减缓气候变化技术的高价值专利申请总额的90%以上。下文主要评估了MI成员国在这些指标上的总体表现。

指标1：对清洁能源研发的公共投资

根据2015年MI倡议，有24个国家和欧盟承诺在五年内将其在清洁能源研究、开发和示范方面的公共投资增加一倍。2019年5月，在加拿大温哥华举行的第四届创新使命部长级会议上（MI-4），大会主席宣布MI 成员的投资总额比其基准承诺额高46亿美元，这意味着MI 成员在清洁能源研发方面的投资将比MI成立时多46亿美元。但是，根据IEA 提供的独立检查数据报告显示，2015—2018年MI成员国的集体投资仅增加了26亿美元。这一数字远低于MI 报告中的46 亿美元（见图1）。

图1 MI 成员对清洁能源研发的公共投资总额

出现差异的原因是，MI成员的基准认捐额仅占其基准年能源研发投资总额的一部分。这使得此类成员能够在MI 之前就已经为其提供支持的清洁能源研发赢得信誉，而不是实际增加投资来兑现其承诺。根据IEA数据，MI成员国在清洁能源研发方面的总投资2015年刚刚超过200亿美元，在2016年略微下降至197亿美元，然后在2018年增至227亿美元。

图2将IEA跟踪的国家清洁能源研发投资（蓝色柱）与2015年至2018年MI文件中报告的国家投资（橙色柱）进行了比较。例如，意大利在2015年投资了4亿欧元（约合6亿美元）用于清洁能源研发，但将其MI 基线设定为2.22亿欧元（3.3亿美元）。美国是唯一承诺将其全部清洁能源研发预算作为其基础MI资助水平的国家（见图2）。在IEA 成员国中，只有墨西哥（341%）、英国（78%）、德国（12%）和美国（10%）是显著增加其清洁能源研发预算的国家。9个国家（法国、韩国、意大利、挪威、芬兰、荷兰、瑞典、澳大利亚和丹麦）和欧盟现在的投资额均低于2015 年启动MI时的投资额。

图2 IEA（蓝色柱）和MI（橙色柱）跟踪的对清洁能源研发的公共投资

注：所有投资额均已从各个国家本国货币的当前价格转换为以2018年不变价格计算的美元购买力平价（PPP）

指标2：清洁能源技术的专利申请

专利活动经常被用作技术创新的指标。总的来说，发明人为了获得专有技术或工艺的专有权而申请专利。没有这些权利，潜在的投资者通常会放弃支持新技术的机会，从而使他们无法进入市场。因此，专利是衡量全球创新系统将研发产生的选择权转化为具有商业价值的产品或服务的能力的一种度量。在本世纪上半叶，MI成员中清洁能源技术的专利增长迅速，2000年和2011年高价值专利申请量增长了六倍。但在2011年达到顶峰之后，所有主要清洁能源技术的新专利申请量在2011年至2016年间下降了39%，这表明创新的步伐正在放缓。

自2015年以来，专利申请疲软预示着清洁能源创新的商业化和规模扩大方面的薄弱。在所有主要的清洁能源技术中，专利申请的下降是一致的（见图3）。太阳能（59%）、风能（44%）和其他可再生能源技术（51%）的专利申请下降幅度最大，其次是碳捕集、利用和封存（CCUS）（44%）、智能电网（44%）和储能（36%）。在交通运输领域，氢燃料电池（24%）、电动汽车（21%）的专利申请量也从峰值专利活动急剧下降，尽管这两种类别的新专利申请数量从2015年到2016年都有所增加。

图3 居住在MI 国家的申请人针对某些清洁能源技术的高价值专利申请

指标3：碳价格和化石燃料补贴

碳价格将气候变化对社会造成的部分或全部成本纳入化石燃料能源和其他对气候不利的产品和服务的成本中。这样的价格标志着社会对清洁能源的偏爱，并提供了市场吸引力，从而激励了更多的私营部门投资。它可以通过碳税或排放权交易系统来实施，并且取决于排放一吨二氧化碳的成本和该政策涵盖的总排放量的比例。

MI成员国中，碳定价的总价值（包括排放交易系统的价值和通过碳税筹集的收入）在2018年为757亿美元。该数字包括国家、地方以下和区域的碳政策。MI成员在2018年总共排放了277亿吨二氧化碳，这意味着所有碳政策的有效碳价导致每吨CO2 的平均碳价约为2.73 美元。作为比较，世界银行建议碳价定在40-80美元/吨CO2之间才能实现《巴黎协定》的目标。但是由于化石燃料补贴的作用从而压低了化石燃料价格并鼓励了更多的消费。通过将化石燃料的价格降低到低于其市场价值，补贴减少了消费者采用清洁能源的动机，阻止了金融机构对清洁能源公司的投资，并增加了清洁能源技术与现有化石燃料行业竞争所需的技术障碍。化石燃料补贴也代表了清洁能源创新的机会成本：各国可以使用有限的资金来投资清洁能源研发和发展，而不是补贴碳排放化石燃料的消费。

由于化石燃料的补贴，当前有效碳价格实际上为负（-$3.44/tCO2），因此清洁能源仍未面临公平的竞争环境，无法在没有更多公共投资的情况下加速清洁能源转型。为了加快创新，MI成员应兑现其清洁能源研发投资翻倍的承诺，同时用碳价代替化石燃料补贴（图4）。

图4 MI成员国碳定价政策和化石燃料补贴的总价值

三、结论

综合来看，研发投资没有增加，清洁能源专利申请量持续下降，化石燃料补贴也在增加。为了加速创新，MI（创新使命）成员应兑现其对清洁能源研发和开发投资增加一倍的承诺，并调整其政策（包括碳定价政策）以支持清洁能源。此外，170个加入《巴黎协定》但未加入MI 的国家应将创新作为其计划的核心部分。如果不增加对清洁能源研发的投资，国家减少温室气体排放的承诺将变成空洞的承诺。最后，民间社会、媒体和其他利益相关者应敦促这些国家的政府官员以可证明的适当行动支持其应对气候变化的诺言，以促进清洁能源创新。

文章来源

https://itif.org/publications/2019/09/23/omissioninnovation-20-diagnosing-global-clean-energyinnovation-system