能源技術的數十年發展經驗給未來指明了方向。
上個月,歐盟迎來了《歐洲戰略能源技術計劃》發布的第十個年頭。該計劃是全球范圍內加速能源技術創新、減少溫室氣體排放的政治舉措之一。鑒于能夠避免氣候惡性變化的時機之窗已經關閉,評估哪些政策能起作用以及作用原理就成了當務之急。
20世紀90年代中期到21世紀初,能源研究、開發和示范的公共投資一直處于較低水平,而當前已有所提高。相比于2000年投入的100億美元(按照購買力平價計算),經合組織成員國更是在2016年將投資金額提高到了166億美元。2017年10月,英國公布清潔增長戰略,計劃在可再生能源、碳捕捉和封存、核電、熱力供應和交通等領域投入逾25億英鎊資金。2015年,歐盟和22個國家依據《巴黎協定》,發起“創新使命”國家倡議,許諾將會雙倍投資于能源研究、開發和示范等領域。然而,這個目標預計難以實現,因為美國總統特朗普在2018年的預算計劃中,提議削減35%的能源研究、開發和示范經費。
各個國家都在嘗試制定不同的戰略,成立新的能源機構。
例如,美國能源部(DoE)下屬的高級能源研究計劃署(ARPA-E),旨在支持儲能等關鍵技術的研發。美國能源部下屬的能源創新中心(EIH)則負責研究核反應堆建模等。英國成立了一個公私合營機構——能源研究中心(ETI),旨在促進低碳技術研發。英國還推出“技術與創新中心計劃”,在企業、學術機構和政府之間搭建合作的橋梁。中國科學院(CAS)及其下屬國家實驗室也在經歷轉型,一些大型實驗設施也在建造之中。放眼國際,聯合國氣候變化框架公約也在助力《巴黎協定》,幫助發展中國家進行技術研發轉讓。
自2013年開始,世界銀行就在肯尼亞等發展中國家開設了七個氣候創新中心。這些創新中心會提供種子資金、政策引導、聯網服務和技術培訓。內羅畢(肯尼亞首都)的創新中心主要為初創公司提供咨詢服務。
上述機構中大部分都可以稱得上是成功的。但要想從集體經驗中學習并建立最佳實踐還需要對各種能源創新計劃進行綜合評估。在此,我們結合了諸多學術文獻和第三方對英國、美國及多邊機構等地經驗的評估,提煉出適用于指導能源創新公共舉措的六個原則。
指導原則
▼賦予學者專家資金自主支配權
積極的科學家比管理者們更適合探尋大膽冒險的機遇。舉例來說,美國的國家實驗室主導著一系列的項目研發,其預算金額占總預算的4%。與美國能源部總部指導的項目,國家實驗室的項目發布了更具影響力的成果和更多商業上可行的技術。具體可見下圖。
位于科羅拉多州戈爾登市的國家可再生能源實驗室從能源部獲得了資金支配權,該實驗室支持研究性價比更高的藻類培養方式,以獲得生物燃料。它研發的鈣鈦礦太陽能電池更是一項突破性技術進展。
進行能源研究、開發和示范的公共實驗室把相當一部分預算(比如10%)分配給內部選定的項目。隨著項目的進行,要靈活應變、調整目標。資助機構可以遵循ARPA-E的方法,聘請技術專家作為項目經理來主導資金使用,隨著項目的推進對項目進行修改或削減。
▼在研究機構建立技術轉讓機制
資助或進行能源研究、開發和示范的公共機構除了要和制造、應用及操作新能源技術的人員相配合,還要與擁有能源基礎設施的私營業主進行合作。否則,研究可能永遠被束之高閣,而不會投入應用。所以,應該制定正式的技術轉讓方案,使研究與產業緊密聯系。技術轉讓需要體制支持,一旦政治和資金支持減弱,技術轉讓率也會下降。
美國能源部國家實驗室已經建立了正式的技術轉讓方案。比如說,自1994年以來,汽車先進儲能系統所有的新專利中有1/5引用了至少一項美國能源部授予的專利。但是,現在依舊需要制定策略加快創新。各研究型大學已經通過多種渠道展示持續合作的價值。桑迪亞國家實驗室在新墨西哥州和加利福尼亞都設有辦事處,讓研究人員在私營部門和商業化技術領域工作了3年,成效顯著。試點方案應該擴大。加利福尼亞的勞倫斯伯克利國家實驗室制定的“回旋加速器之路”和訪問企業研究員計劃就降低了合作門檻,向更多的企業家提供設施、專業知識和資金。
▼學習示范項目經驗
許多可行技術都在示范階段功虧一簣,沒有跨過“死亡之谷”。許多企業都不愿意資助碳捕集和封存技術等新興高風險技術的試點項目。沒有公共資助,這些技術也無法擴大規模。示范項目一般都成本高昂,還會招致嚴厲苛責。比如,20世紀80年代,美國人造燃料公司試圖在煤等替代品里提取液體燃料。這個項目沒能實現減少石油進口的目標,并且也成為人們反對公共投資挑選優勝者、投資示范項目的佐證。不過,它還是留下了有用的知識:碳捕集和封存技術正在考慮使用該公司冷卻水裝置試驗的技術。
政策制定者必須基于他們對技術成本和未來使用的考量,為示范項目設定目標。在這之中,還有一些重要的步驟:制定退出策略,停止錯過重要階段的技術項目;接受失敗的可能性,保留其他選擇;鼓勵個人廣泛參與;建立知識跟蹤和傳播機制。
▼鼓勵國際合作
國際合作催生的創新能力,不是單個國家可比的。共同投資可以擴大項目規模、減少重復,還能整合不同區域的專業能力。新型多邊合作并不只是舉行會議或者發表聯合聲明。
深度合作可以是寬松的國內行動協調承諾,比如創新使命,也可以是共享技術研發平臺,比如國際能源署(IEA)的技術合作計劃。不同機構合作進行能源研究、開發和示范已經取得了一些進展——35個國家參與了國際熱核計劃(ITER),正嘗試在法國南部建立最大的磁聚變裝置。對具有技術專長的企業來說,和樂于使用這些技術的機構合作,可以碰撞出耀眼的火花。
以中美清潔能源聯合研究中心為例,該研究中心允許明尼蘇達礦務及制造業公司等企業在中國測試技術、優化建筑節能。中國建造建筑物的速率和規模,可以讓美國企業對這些技術在現實世界的應用有效性有更多的理解。如果單單只在美國進行研究,是無法獲得這種成效的。
不過,障礙依舊存在:合作者必須在成果問世前協商所有權,他們之間可能會缺乏信任,國內政治支持也會搖擺不定。因而,進行面對面交流,制定長期戰略和精心設計管理計劃就變得必不可少。
▼采用適應性學習戰略
能源創新可以發生在不同的產業和投資環境,人們也要從各類經驗之中習得教訓。人們付出的精力會因實施策略的不同而有所區別,也會因競爭、安全和環境保護等目標的不同而產生差異。
機構自一開始就應該建立評估和調節機制。評估創新政策成果的方式有很多,包括投資金額,創新政策產生的論文、引文、專利和創業公司的數量,生產率等經濟措施,以及調查評估過程中可使用的質化指標。公共機構需要存儲跟蹤相關操作結果數據,并向獨立研究者開放。這可能需要成立新的專家小組。就像英國2010年成立的行為學研究小組,它會在制定鼓勵使用節能供暖、照明系統的政策時,結合行為心理學上的發現。國際能源署、國際可再生能源機構、聯合國氣候變化框架公約的技術機制和世界銀行等國際組織,應該幫助各國政府互相借鑒,制定策略適應能源創新方案。
▼保持資金的穩定性和可預見性
在很多情況下,能源創新的政府投資都是反復不定的。比如在1990年2017年,由于美國政權的變化,美國能源部1/5的技術領域每年平均預算會增加或減少超過30%(請看圖示“預算波動”)。資金的波動會讓政府避免對高風險但可能有高回報的項目進行戰略持續投資,從而削弱了項目的成本效益。20世紀90年代,美國大幅削減可再生能源的投資預算,使得國家可再生能源實驗室不得不裁員,導致技術研發史上缺少了數十年的發展經驗。
■預算波動
說明:
隨著美國政權的交替,政府優先投資領域發生變化,在這期間,美國能源部用于不同技術研究、開發和示范的預算也隨之改變。不穩定的投資降低了這些項目的研發效果。
①20世紀90年代初期克林頓任職期間,政府逐漸削減了核電經費,90年代末又急速提高了該領域經費支出。
②小布什政府2002年的第一次預算就削減了工業能源使用的應用研究。
③2011年,奧巴馬政府將氫動力汽車的研究預算減半,將視線投向了電動汽車。
能源創新機構的演變發展也難以預測。自2000年開始,英國的每一任首相都強調不同的戰略。托尼·布萊爾的碳信托,戈登·布朗的能源技術中心,戴維·卡梅倫的“彈弓計劃”,而現在特蕾莎·梅又建立了產業策略挑戰基金,發起了電池技術的法拉第挑戰。實驗對技術發展有益,但也會消耗成本。適應新計劃,與新來人員打交道需要付諸時間和精力。比如,碳信托的初期參與者(申請資金和孵化器支持)發現,到2011年這個項目只提供咨詢和認證服務。
相比于隨著政權更迭大肆整改能源創新機構,不如持續對現有的機構進行評估和更新。只有當一項新計劃能滿足當前需求時,才有資格制定推廣。讓我們以過往經驗為鑒,加速建立一個更清潔、更安全、更廉價的能源系統。
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原文標題:Nature:能源創新六大原則
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