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能源行业科技创新路线图浮出水面,薄弱环节亟须突破

企业观察报发布时间:2022-04-12 12:10:12

  中国与其他国家的差距主要体现在三个方面:一是关键零部件、专用软件、核心材料等大量依赖国外进口;二是能源领域原创性、引领性、颠覆性技术偏少,绿色低碳技术发展难以有效支撑绿色低碳转型;三是重大能源科技创新产学研“散而不强”,重大技术攻关、成果转化、首台(套)依托工程机制、容错以及标准、检测、认证等公共服务机制尚需完善。

  近年来,随着太阳能、风能等非传统可再生能源技术水平的提高和成本的下降,世界多国和地区都加快了可再生能源发展的步伐。

  如何建设能源强国?能源科技如何创新?日前,国家能源局、科学技术部印发了《“十四五”能源领域科技创新规划》(下称“《规划》”),为中国能源领域科技创新指明了方向。

  五大路线

  《规划》从可再生能源、新型电力系统、安全高效核能、绿色高效化石能源开发利用、能源数字化智能化等方面,确定了相关集中攻关、示范试验和应用推广任务,部署了相关示范工程,并为“十四五”时期能源领域科技创新制定了技术路线图。

  在先进可再生能源发电及综合利用技术方面,《规划》提出研发可再生能源先进发电及综合利用技术,攻克高效氢气制备、储运、加注和燃料电池关键技术,推动氢能与可再生能源融合发展。

  在新型电力系统及其支撑技术方面,《规划》提出加快电网核心技术攻关,支撑建设适应大规模关键技术、核心装备,满足能源系统发展需要。

  在安全高效核能技术方面,《规划》提出开展三代核电关键技术优化研究,开展小型模块化反应堆、(超)高温气冷堆、熔盐堆等新一代先进核能系统关键核心技术攻关。

  在绿色高效化石能源开发利用技术方面,《规划》提出开展常规油气和非常规油气勘探开发、输运和炼化领域相关关键核心技术攻关,形成煤炭绿色智能高效开发利用技术体系。

  在能源系统数字化智能化技术方面,《规划》提出推动煤炭、油气、电厂、电网等传统行业与数字化、智能化技术深度融合,引领能源产业转型升级。

  现状

  纵观全球能源技术发展趋势和各国推动能源科技创新的举措,可知绿色低碳是能源技术创新的主要方向,具体应用集中在化石能源清洁高效利用、新能源大规模开发利用、核能安全利用、大规模储能、关键材料等重点领域。世界主要国家均把能源技术视为新一轮科技革命和产业革命的突破口,制定各种政策措施抢占发展制高点,并投入大量的资金予以支撑。

  国际能源署(IEA)发布的《IEA成员国能源技术研发示范公共经费投入简析2020》显示,在过去40年里,IEA成员国能源技术研究、开发和示范公共投入领域变得日益多样化。1974年,核能在能源技术投入总额中占比最高,达到75%。此后逐年下降,在2019年已降至21%,与能源效率(21%)、可再生能源技术(15%)和交叉技术(23%)的RD&D(研发投入强度)相当。化石燃料投入占比在20世纪90年代达到顶峰,2013年之后逐步下滑至当前的9%。2019年,美国和日本是IEA所有成员国中对RD&D公共投入最多的两个国家,两国的RD&D公共投入合计占到成员国总投入的近一半(47%)。紧随其后的是德国、法国、英国、加拿大、韩国、意大利和挪威。除了日本外(投入下滑2%),其他成员国RD&D公共投入均有显著增加。得益于“地平线2020”研发创新框架计划,2019年欧盟能源技术RD&D公共投入总额位列全球第三,仅次于美国和日本。

  据国家统计局数据,2021年中国R&D经费投入达27864亿元,与GDP之比达到2.44%。

  针对中国能源科技创新布局,强国创新智库首席科学家赵刚认为,目前还存以下几个薄弱环节:

  一是缺乏国家层面的统一协调。在能源科技领域,国家集中力量办大事的优势还没有完全发挥出来。过去有国家重点实验室,多是依托大学、企业科研院所等,基本都不是独立的法人机构,在人才、资金和技术的协调上存在一些问题。所以专家们一直呼吁建立能源领域的国家级实验室,如新型电力系统国家实验室等,打破体制机制的限制,薪酬不封顶,以此来聚合国内外优秀人才。

  二是基础研究投入不足。目前中国在关键核心技术领域还存在很多“卡脖子”难题,凸显中国基础研究环节的薄弱。《2020年全国科技经费投入统计公报》里的数据显示,中国科技经费投入强度(与GDP之比)为2.44%,其中基础研究占科技投入的比重为6.09%,这与发达国家基础研究占科技投入的比重为15%-25%相比,还有很大差距。关键核心技术依赖国外的状况不得到根本转变,难言科技自强自立,对基础研究的重视度和投入度必须要加强。

  三是人才队伍比较分散。目前中国能源领域高水平的技术人才主要分散在国家科研院所、高校和国企中,人才流动受到一些制约,收入无法用市场化机制来衡量,这就导致相似的研究课题和研究方向没有形成统一的科研力量。怎么让各机构的人才队伍既能够合作,又能够共享科技成果和利益,是中国现在需要思考和解决的难题。

  四是国企和民企联动不够。现在国家强调建立创新联合体,以大企业为龙头,让中小企业围绕大企业或者围绕某一项产品、技术、装备来开展配套研发。创新联合体是由代表市场需求的创新型企业牵头组织、各类科技创新相关利益方组建而成,将需求侧与供给侧紧密结合,兼具市场主导与政府引导,有助于促进中国从渐进式技术创新向颠覆性技术创新升级。目前能源领域已在探索这方面的联合体,需要国家层面进一步出台相应政策,鼓励政府和大企业采购中小企业的新技术,发挥中国市场强大的产业优势。

  机遇与挑战

  中金公司发布的《创新:不灭的火炬》报告认为,能源技术创新是形成中国未来更高效、更低成本的能源制造业发展的核心动力,也将为推动中国完成能源转型、实现能源安全发挥重要作用。

  从历史来看,绿色能源创新是以渐进式创新为主,激进式创新为辅。绿色能源科技创新以激进式创新为代际标志,体现为光伏、新能源电池产品在效率、性能上呈现跃进,但初期成本不一定占优,需借助渐进式创新,通过设备国产化、材料单耗下降等小步快跑的技术迭代,形成成本优势、主导市场。

  能源互联网技术带来商业模式的创新,以数字化、智能化的方式打通各要素,产生经济效益,为绿色能源赋能。通过持续的技术创新,光伏、新能源电池在技术上与海外不存在代差,同时成本具备竞争优势,带来光伏、新能源电池产业链全球配套份额的提升,头部企业获取到超额利润;而能源互联网/能源数字化带来了增量市场空间收益和对于基础设施环节的外部性激励。创新的来源主要为研发、技术融合和商业模式创新等。

  从光伏、锂电过去发展的成功经验来看,政府政策扮演着举足轻重的角色,通过补贴培育需求、引导需求升级,再到“示范项目”促进行业技术不断进步,为产业链规模化生产、成本下降提供了试错平台。企业间则是通过激烈的竞争给行业带来了从“量变”到“质变”的渐进式升级。

  《规划》为促进氢能、储能、碳捕集与封存、化石能源的清洁化利用等其他绿色能源的加速发展作出重要贡献。

  此外,中国绿色能源行业在激进式创新方面仍较为薄弱,人才和科研体制仍需进一步完善增强,同时更好地对知识产权进行保护将促进企业创新动力,并需要对产能无序扩张加以关注。

  从R&D投入来看,中国R&D投入总量具有优势,但与世界其他科技强国相比仍然存在一定差距。《规划》指出,中国与其他国家的差距主要体现在三个方面:一是关键零部件、专用软件、核心材料等大量依赖国外进口;二是能源领域原创性、引领性、颠覆性技术偏少,绿色低碳技术发展难以有效支撑绿色低碳转型;三是重大能源科技创新产学研“散而不强”,重大技术攻关、成果转化、首台(套)依托工程机制、容错以及标准、检测、认证等公共服务机制尚需完善。

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