全球正經歷新一輪科技創新和產業變革的浪潮。新能源、新材料、生物科技、新一代信息技術和人工智能等新興技術的創新和應用,正在重塑全球科技和產業競爭格局。
近年來,面對氣候變化、新冠疫情、能源危機、經濟下行等人類社會共同危機的緊迫挑戰,世界各國更是把發展創新引領的未來產業視作恢復經濟和提升競爭力的關鍵舉措,紛紛加大創新投入、謀劃布局新興產業和未來產業,搶抓發展先機。
習近平總書記近期在黑龍江考察期間,首次提出“新質生產力”——即,積極培育戰略性新興產業,積極培育未來產業,以科技創新驅動生產力躍升,以產業升級構筑新競爭優勢,開辟發展的新賽道、增強發展的新動能、贏得發展的主動權。
在當前中美競爭的大背景下,我國產業經濟領域面臨復雜的國際競爭環境。為應對美國利用脫鉤斷鏈、技術封鎖、投資限制等“組合拳”對我國關鍵前景技術和產業領域的發展壯大進行遏制圍堵,我國更需要培育世界級的新質生產力,將自主技術、人才、資金和產業實體牢牢嵌入到的全球關鍵技術網絡和產業鏈條中,把握未來國際科技和產業競爭的制高點和主動權。
如何培育世界級的新質生產力,形成一批具備國際市場影響力的企業,占據關鍵領域技術和產業鏈的主導地位?可以從我國新能源技術和產業的發展躍升歷程中獲取經驗和啟示。
一座集光伏、儲能系統、電動汽車充放電和動力電池檢測功能于一體的“光儲充檢”智能超充電站。圖源:新華社
一、現狀:我國新能源技術和產業的國際競爭力如何?
強大的產業主導能力
根據國際能源署(IEA)的最新報告,目前我國主導著全球大多數清潔能源技術的供應鏈。
如圖1,從2021年的數據看,我國的光伏硅片、電池和組件產能分別占全球的96%、85%和75%;陸上風電葉片、機艙和塔架產能分別占比55%、62%和61%;海上風電則分別占53%、73%和83%;電動汽車的電池、正極和負極材料的產能分別占75%、87%和68%;(綠氫)電解槽產能占比達41%。
圖1 2021年各清潔能源技術及組件在全球各區域的產能份額譯自IEA《2023年能源技術展望》報告圖源:網絡
IEA報告還指出,中國各類新能源技術產品的產能份額在未來十年里將進一步擴大。以全球清潔能源產品制造的現有項目和已宣布項目的產能來估計,預計到2030年,我國新能源技術領域的生產制造能力將占據全球65%的產能份額,產值高達5000億美元,其中三分之二以上的產出將用于出口。
日益增強的創新引領能力
在躍升為全球新能源制造強國和產業強國的同時,我國也取得了新能源技術創新的巨大進步,逐漸從純技術進口國轉型成為光伏、新能源汽車、動力電池等關鍵戰略性技術的創新引領國。
從低碳能源技術專利來看,2000年之前,我國能源專利申請幾乎空白;自2000年以來的二十年間,我國低碳能源技術相關的國際專利許可量增加了近40倍。
由圖2可以看出,近五年我國技術創新者在電池、電動汽車和光伏技術領域的專利申請表現最踴躍,特別是自2017年起,我國在這三類技術領域的專利申請量總和超過了同期全球低碳能源技術專利申請量的三分之二以上。
圖2中國發明人在低碳能源技術領域申請國際專利占比(1990-2019年)
圖源:國際能源署《追蹤清潔能源創新:聚焦中國》報告
從前沿技術研究來看,根據《新能源技術研究的機遇與挑戰》的數據,在2015-2019年期間,中國在新能源領域共發表了100528篇學術論文,占同期全球發文總量近四分之一。
中國在圖3所示的8個新能源技術領域的發文量排名均位居前兩位,表明中國在新能源技術創新上研究成果豐碩、活躍度較強。
其中儲能是中國在新能源研究中最高產的領域,發文占比高達45%;其次是氫能和太陽能,中國發文量占比高達30%和25%——且在上述領域,中國的發文量年均增長率分別為13.1%、10.0%和9.5%,同時該增長率還在不斷上升。
圖3中國新能源研究各領域學術文章發表全球占比情況(2015-2019年)[1]
圖源:中國科學院科技戰略咨詢研究院
報告還分析了中國新能源研究的影響力。從新能源技術研究整體情況看,中國論文篇均被引頻次還落后于美國、德國和日本,說明研究成果的整體影響力有待進一步提升;同樣從被引頻次分析,相較于其他新能源領域,中國的太陽能和氫能領域的研究在全球影響力相對較高。
報告還圍繞圖3所示的8個新能源技術領域的20項細分技術主題,分析中國入選全球TOP 1%頂尖論文的情況,結果表明中國在14項技術主題中有論文入選全球TOP 1%,其中甚至有8項技術主題的頂尖論文數量占比超過了全球平均水平,包括太陽能燃料(4.5%)、制氫(3.1%)、電池儲能(2.3%)、太陽能光伏(2.2%)和燃料電池(1.3%)等——報告認為,中國在這些技術領域在具有創新引領潛力。
二、從新能源“制造強國”到“創新強國”
在過去的三十年里,我國幾乎是從零開始,逐步形成了較為完善并具有一定國際競爭優勢的新能源產業鏈體系,不僅躍升成為關鍵新能源技術領域的全球制造強國,還在太陽能光伏、風力渦輪機、新能源汽車和動力電池等領域轉型成為全球技術創新的重要參與者、引領者。
我國光伏、新能源汽車和動力電池、風電等新能源技術和產業的成功案例可能不太容易復制,但它們為制定新質生產力的培育和扶持政策提供了寶貴啟示。
我國新能源領域的發展歷程表明,明確且長期的產業政策和科技政策預期、龐大的國內市場和制造業基礎支撐、深度參與國際貿易和技術合作等因素,共同促進了我國從新能源技術產品的制造強國轉變為科技創新引領國。
1、明確的政策目標,長期且強有力的產業政策和技術政策支持
21世紀起,我國圍繞產業轉型升級、能源系統優化和環境污染防治進行了一系列的規劃和部署,形成了明確的減污降耗和能源結構優化的政策目標(見表1)——可以說,宏觀層面長期且有力的政策信號,是我國新能源技術和產業不斷發展躍升的重要推動力。
基于我國從“十一五”到“十四五”的規劃綱要文件內容,表1提取、整理了在各個五年規劃與能源消費和新能源產業發展相關的階段性政策目標。
這些政策目標包括了資源約束條件、能源消費結構調整、新能源應用部署、新能源產業發展、新能源技術創新升級等,這些都從宏觀戰略上支持我國新能源各個領域實現長遠的發展和增長。
表1各個五年規劃綱要所明確的能耗和能源相關階段性政策目標
以“五年規劃”為引領,相關的產業政策和科技政策在各個發展階段對關鍵能源和產業細分領域進行投資、補貼和扶持,有助于新能源領域大規模制造能力、創新研發能力、市場運營能力的建設。
2、龐大的市場需求,拉動制造能力提升和技術創新
盡管我國能源領域原創性、引領性、顛覆性技術偏少,新能源技術領域的許多高效尖端的模塊組件仍然來自研發歷史較長、創新投資和轉化體系較好的發達國家,如美國、日本等。但我國的優勢,除了前面所述的產業政策支持外,更在于擁有世界最大規模的市場和較完備的制造業全產業鏈體體系,可以使新能源技術以較低成本投入市場(包括生產制造、部署應用、應用情景探索等)。
我國具有全球最龐大的能源消費市場,特別是在最近20年間能源消費總量增長了將近2倍(圖4),強勁拉動了能源技術產品和能源服務的市場需求,為企業家、技術人員、投資者等市場主體提供了巨大商機。新能源技術和產品的市場規模擴展,不僅僅依托于整體能源消費需求的不斷增長,更需要政府部門做出明確的宏觀愿景進行指引。
圖4我國2003-2023年間能源消費總量(萬噸標準煤)數據來源:國家統計局
從能源需求側來講,可以通過制定約束、限制性的硬性政策目標(如能耗和碳排放限制指標、非化石能源占比指標,甚至碳達峰碳中和目標)來提升新能源的市場占有份額;從能源供給側來講,這有助于增強能源結構轉型時期的市場信心,降低市場主體由于投資新能源項目而帶來的風險。
新能源市場規模的加速擴展、大規模新能源技術的部署應用,以及新能源制造設施的不斷投入和制造能力的提升,能夠逐步壓低我國新能源產業的整體生產成本。
低廉的成本、各種補貼和其他扶持計劃,更使得中國新能源制造業具有成本和規模優勢,中國制造的新能源產品在國際市場上具有價格優勢,更擴大了中國產品的市場,培育出了不少在國際新能源技術細分領域具有領導地位的企業。
中國的產業巨頭在占領國際供應鏈和國際市場主導地位、收入不斷增加的情況下,增加了創新研發方面的支出,將企業運營重點從單純的生產制造轉向自主創新研發;同時,強大的制造體系和全產業鏈條優勢可以壓低我國企業推廣應用自主創新的前沿技術的實施成本——這逐步扭轉了我國新能源領域核心技術多來源于發達國家、自主研發的引領性技術薄弱的劣勢,在光伏、動力電池、新能源汽車和儲能等領域,實現了制造優勢向技術優勢轉化的創新躍升。
可以說,我國新能源技術和產業領域的國際競爭力躍升,基本沿循典型的“市場需求拉動制造能力提升,制造能力贏得供應鏈和產業的主導地位,產業主導地位支撐技術改造和創新”的后發者趕超路徑。
3、深度參與國際貿易
我國新能源產業鏈主優勢地位的建立,在很大程度上受益于國際貿易。目前,我國已經能夠主導多個新能源技術領域的國際貿易,基本實現了這些領域全球供應鏈和價值鏈的深度嵌入。
比如,全球近60%的太陽能光伏組件需求要靠國際貿易來滿足,而中國制造的太陽能組件中約有一半用于出口歐洲和亞太地區;中國占全球風力渦輪機部件60%的制造產能,也是風力渦輪機部件的主要出口國,出口額占全球出口總額的一半,主要銷往其他亞洲國家和歐洲;歐洲約25%的電動汽車電池需要從中國進口;熱泵的國際貿易雖然在其全球制造業中僅占約10%的份額,但其國際貿易大部分訂單從中國銷往歐洲。
工人在高效太陽能電池車間工作。圖源:新華社
一方面,參與國際貿易和投資合作給中國企業帶來了進入全球價值鏈的機會,對我國新能源企業一步擴大生產規模降低成本、快速回收資金進行再投資和創新研發、鞏固產業鏈和技術鏈主導優勢至關重要;另一方面,中國通過深度參與新能源技術國際貿易和產業鏈投資,在降低全球關鍵新能源技術的成本上起到了重要作用,對全球實現快速且負擔得起的清潔能源轉型至關重要。
4、嵌入能源技術創新的全球網絡
我國新能源技術和產業的發展躍升,也需要通過嵌入全球能源技術創新網絡來實現。這包含發展期的技術引進吸收和躍升期的技術創新兩個方面。
首先,由于我國新能源技術起步較晚,因此在產業發展初期基本是以技術合作或者技術引進的模式,消化吸收國際先進技術,并不斷在生產制造中進行優化和改良,用較短時間取得較快速度、較大規模的市場應用進展,打造規模經濟,迅速培育出龍頭企業,為未來的技術創新打下基礎。
再到了產業躍升時期,以我國光伏技術的創新發展為例,企業意識到產業優勢的鞏固需要通過技術創新領跑來實現。在產能過剩、國內企業爭奪市場份額、國際貿易面臨技術性壁壘等外部壓力倒逼下,也在國家加大對能源技術創新的公共資金投入、地方政府扶持地方產業集群創新發展的政策支持推動下,國內的光伏企業將突破重點放在技術創新和研發投資上,并以產業集群形式組織起來進行技術和知識的交流。
越來越多的中國企業和實驗室在提出新概念和提升光伏技術性能上更加積極主動,自2010年以來,中國企業與其海外競爭對手之間的差距已經迅速縮小,并可以爭取光伏技術開發的龍頭地位。
目前,我國雖然在光伏、動力電池、新能源汽車等領域已經形成專利和前沿研究的創新引領突破,但新能源技術整體創新水平和影響力仍然居于美國、德國、日本之后,還需要更多引領性、顛覆性的技術來拉動下一階段新能源技術和產業的突破式發展。
因此,我國需要抓住時間窗口,在氫能、儲能、智慧電網、CCUS等未來戰略性新能源技術領域加強國際研發創新合作和產業合作,并促進技術知識體系、人力資源、資金等技術創新要素實現雙向流動,共同開發我國急需的關鍵前沿技術,并將中國的產業實體、技術專利、行業標準、優秀人才等牢牢嵌入到這些具有未來戰略性意義的新能源領域的全球技術創新網絡和價值鏈中,系統性地把握該領域發展和創新主導權。