能源经济学课件：能源技术政策选择

能源经济学

第十七章能源技术政策选择1目录17.1能源技术-经济范式的变迁17.2石油危机与能源技术R&D投入响应模式17.3能源技术研发投入组合研究17.4中国能源技术替代路线与可再生能源技术政策17.5中国的能源技术政策217.1能源技术-经济范式的变迁3技术进步是长期经济发展最重要的贡献因素在解决未来温室气体减排和气候变化的问题上，技术进步是最重要的决定因素技术范式(TechnologicalParadigm)(Dosi,1982)

技术-经济范式(Techno-EconomicParadigms)(FreemanandPerez,1988)

更宏观更微观17.1能源技术-经济范式的变迁能源技术经济范式变迁17.1能源技术-经济范式的变迁517.1.1自然增长与能源替代(-1973)17.1.2能源危机与技术多样化(1973~1992)17.1.3面向清洁、可持续能源系统(1992~)17.1.1自然增长与能源替代(1973年以前)能源技术史上重大科技事件17.1.1自然增长与能源替代(1973年以前)能源技术史上重大科技事件17.1.1自然增长与能源替代(1973年以前)能源技术史上重大科技事件17.1.1自然增长与能源替代(1973年以前)能源技术史上重大科技事件17.1.1自然增长与能源替代(1973年以前)能源技术史上重大科技事件17.1能源技术-经济范式的变迁1117.1.1自然增长与能源替代(-1973)17.1.2能源危机与技术多样化(1973~1992)17.1.3面向清洁、可持续能源系统(1992~)17.1.2能源危机与技术多样化(1973~1992)1973年以前，世界经济得益于能源价格低位平稳70年代的两次石油危机导致石油价格剧烈变化12原油价格历史走势(1861-2018)17.1.2能源危机与技术多样化(1973~1992)为了应对油价企高，从供需两端采取措施节能与能源终端使用效率的提高能源技术多样化13世界人均能源消费与能源强度变化趋势1973～200117.1能源技术-经济范式的变迁1417.1.1自然增长与能源替代(-1973)17.1.2能源危机与技术多样化(1973~1992)17.1.3面向清洁、可持续能源系统(1992~)17.1.3面向清洁、可持续能源系统(1992至今)《清洁空气法案》(CleanAirAct)《联合国气候变化框架公约》(UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChange,UNFCCC)《京都议定书》(KyotoProtocol)15目录17.1能源技术-经济范式的变迁17.2石油危机与能源技术R&D投入响应模式17.3能源技术研发投入组合研究17.4中国能源技术替代路线与可再生能源技术政策17.5中国的能源技术政策217.2石油危机与能源技术R&D投入响应模式研究与开发(ResearchandDevelopment，R&D)是技术进步的重要推动力80年代初开始，能源技术研发投入不增反降工业化国家的能源技术研发投入在过去20多年显著减少美国能源R&D投入与专利数量之间存在着高度的相关性美国能源部门的研发强度与其他部门相比是相当低的MargolisandKammen,1999b;MargolisandKammen,1999a1717.2石油危机与能源技术R&D投入响应模式政府能源研发投入与企业能源研发投入的关系?BlumsteinandWiel,1998;PCAST,1999究竟什么样的能源研发投入水平是最优的？MiketaandSchrattenholzer,2004资金应该投入到哪个技术领域？Davis和Owens,2003;SagarandHoldren,2002世界能源技术研发投入的动态特征？本节予以回答IEAEnergyTechnologyR&DDatabase1817.2石油危机与能源技术R&D投入响应模式1917.2.1经济、能源系统的需求和供给调整17.2.2能源技术研发对石油危机的响应模式17.2.1经济、能源系统的需求和供给调整20能源R&D支出与石油价格变动所示为IEA国家政府能源研发投入与世界石油价格变化的趋势，两者间相同的变化趋势印证了要素相对价格的变化对技术创新的诱发作用。需求端：价格升高促使石油需求减少，迫使企业通过采用节能技术达到控制需求的目的。供给端：能源技术系统需要大范围的寻求石油的替代能源和替代技术，降低对石油的依赖。17.2.1经济、能源系统的需求和供给调整21蛛网模型17.2.1经济、能源系统的需求和供给调整22蛛网模型17.2.1经济、能源系统的需求和供给调整23蛛网模型17.2.1经济、能源系统的需求和供给调整24蛛网模型17.2.1经济、能源系统的需求和供给调整25蛛网模型17.2.1经济、能源系统的需求和供给调整26蛛网模型17.2.1经济、能源系统的需求和供给调整27蛛网模型17.2.1经济、能源系统的需求和供给调整28蛛网模型17.2石油危机与能源技术R&D投入响应模式2917.2.1经济、能源系统的需求和供给调整17.2.2能源技术研发对石油危机的响应模式17.2.2能源技术研发对石油危机的响应模式根据各国能源技术研发投入对石油危机的响应分析识别出主要IEA国家三种不同的响应模式顺时针环形轨迹逆时针环形轨迹远离均衡的发散轨迹3017.2.2能源技术研发对石油危机的响应模式顺时针环形轨迹美国、德国和英国由于这三国经济对石油的依赖和敏感，使得他们在石油危机后迅速的大幅度增加预算31第一次危机反应更快研发危机17.2.2能源技术研发对石油危机的响应模式32顺时针环形轨迹17.2.2能源技术研发对石油危机的响应模式逆时针环形轨迹加拿大、意大利两国对石油的依赖性和敏感性不如前三个国家强烈。但是第二次石油危机后，政府能源研发投入随即更加迅猛的上升。33第二次危机反应更快研发危机17.2.2能源技术研发对石油危机的响应模式34逆时针环形轨迹17.2.2能源技术研发对石油危机的响应模式远离均衡的发散轨迹日本和瑞士能源研发投入在第一次石油危机后即开始上升，并且在第二次石油危机结束，世界石油价格开始回落的情况下，其研发投入反而上升，而不是降低35远离均衡研发危机17.2.2能源技术研发对石油危机的响应模式36偏离均衡的发散轨迹目录17.1能源技术-经济范式的变迁17.2石油危机与能源技术R&D投入响应模式17.3能源技术研发投入组合研究17.4中国能源技术替代路线与可再生能源技术政策17.5中国的能源技术政策

217.3能源技术研发投入组合研究能源技术投入组合是指在有限的投入约束下，为分散风险、提高效率，能源技术投资者根据一定的技术投入选择和技术投入组合方法从成本角度、收益角度和风险管理角度进行多元化管理。3817.3能源技术研发投入组合研究3917.3.1熵统计17.3.2能源研发投入在技术维的变化17.3.3能源研发投入在国家维的变化17.3.1熵统计熵统计方法可研究如下问题：能源技术研发投入在技术维度上的变化趋势，即能源技术研发投入在技术之间的分配及变化趋势；能源技术研发投入在国家维度上的变化趋势，即能源技术研发投入在各个国家之间的比例关系及变化趋势。40技术维度国家维度技术之间变化趋势国家之间变化趋势熵统计17.3.1熵统计横向坐标代表m种研发投入的技术纵坐标代表n个投入研发的国家eij代表j国在能源技术i上的投入加拿大、法国、德国、意大利、日本、荷兰、瑞士、

英国、美国节能，石油和天然气，煤炭，太阳能，风能，海洋能，生物质能，地热能，水能，核能，电力与存储，和其它技术4117.3.1熵统计42(17-2)(17-3)(17-1)H(X)值反映了在能源技术研发投入组合中的技术维度的多样性水平。当只投入于一种技术的研发时，H(X)有最小值当研发投入逐渐分布于其它技术时，H(X)逐渐增大最终每一种技术都获得均等的投入强度时，H(X)取到最大值。17.3.1熵统计43(17-4)右式(17-4)为能源技术研发投入在国家维度上的分布熵当一国完全主导了某一技术的研发时，熵取最小值0当此技术的研发在不同国家间有相同资助强度时，熵取到最大值ln(n)

17.3.1熵统计44(17-5)条件熵(ConditionalEntropy)能衡量更多的研发投入组合分布的多样性。右式(17-5)的条件熵刻画了j国在能源研发投入在技术维度的分布(17-6)式则为能源技术的研发投入在各个国家间的分布。(17-6)17.3.1熵统计45(17-7)(17-8)平均条件熵(Averageconditionalentropy)则是各条件熵的加权平均，如(17-7)、(17-8)所示。17.3.1熵统计各种熵的含义17.3能源技术研发投入组合研究4717.3.1熵统计17.3.2能源研发投入在技术维的变化17.3.3能源研发投入在国家维的变化17.3.2能源研发投入在技术维的变化48技术维度熵的最大值应为H(x)=ln(12)=2.85实际计算中得到的最大值却小于1.7这是由于不同技术有着不同的重要性技术维度熵17.3.2能源研发投入在技术维的变化在石油危机期间，众多国家投入于节能技术和化石能源技术的研发，到了20世纪80年代中期，这一趋势反转，节能技术和化石能源技术的研发投入渐渐集中于少数国家。49能源技术研发投入在国家间分布情况的条件熵(a)17.3.2能源研发投入在技术维的变化50能源技术研发投入在国家间分布情况的条件熵(b)石油危机期间，越来越多的国家对可再生能源技术产生了兴趣，并且投资于技术研发。这一趋势在石油危机过后并没有明显的反转17.3.2能源研发投入在技术维的变化51能源技术研发投入在国家间分布情况的条件熵(c)可再生能源的研发投入趋势却与上述技术有着不同的趋势17.3能源技术研发投入组合研究5217.3.1熵统计17.3.2能源研发投入在技术维的变化17.3.3能源研发投入在国家维的变化17.3.3能源研发投入在国家维的变化与技术多样性趋势相反的是，无论在世界层次还是在各技术层次，能源研发投入在国家维度上的熵呈现先升后降的趋势例如美国和日本的能源研发投入在IEA国家的研发总投入中占有了很大的比例53国家维度熵17.3.3能源研发投入在国家维的变化54各国能源技术研发投入在技术间分布情况的条件熵(a)美国、加拿大、日本和法国等国家的技术分布的条件熵的波动较小，说明其能源研发投入在各个技术上的投入比例保持了相对的稳定17.3.3能源研发投入在国家维的变化55德国、英国、意大利、瑞士和荷兰等欧洲国家的技术分布条件熵则出现稳步增大的态势，说明多数欧洲国家在各能源技术上的研发投入趋于多样化各国能源技术研发投入在技术间分布情况的条件熵(b)17.3.3能源研发投入在国家维的变化56各主要IEA国家能源研发优先领域变迁

主要为核能17.3.3能源研发投入在国家维的变化57各主要IEA国家能源研发优先领域变迁

多种技术并举17.3.3能源研发投入在国家维的变化58各主要IEA国家能源研发优先领域变迁

核能的绝对优势地位受到挑战17.3.3能源研发投入在国家维的变化以上研究揭示了国际政府能源研发投入在技术和国家分布上的特点：能源技术研发的技术多样性能源技术研发投入在国家分布上的集中59目录17.1能源技术-经济范式的变迁17.2石油危机与能源技术R&D投入响应模式17.3能源技术研发投入组合研究17.4中国能源技术替代路线与可再生能源技术政策17.5中国的能源技术政策217.4中国能源技术替代路线与可再生能源技术政策在今后100年里我国主导能源的替代方式是：前50年，主要在化石能源的框架下，寻求对石油的替代方案和技术后50年，则必须解决以可再生清洁能源替代化石能源的方案和技术（朱成章，2001）61前五十年后五十年2050替代石油可再生能源清洁能源17.4中国能源技术替代路线与可再生能源技术政策6217.4.1化石能源技术替代路线17.4.2案例研究：中国的煤液化技术17.4.3可再生能源技术政策分析17.4.1化石能源技术替代路线天然气替代天然气的液化技术，即GTL(GastoLiquid)

技术是替代成功的关键天然气水合物替代天然气水合物的开发利用将成为

我国能源替代的另一个重要途径煤炭替代煤炭液(气)化技术和洁净煤技术的发展6317.4中国能源技术替代路线与可再生能源技术政策6417.4.1化石能源技术替代路线17.4.2案例研究：中国的煤液化技术17.4.3可再生能源技术政策分析17.4.2案例研究：中国的煤液化技术中国煤炭液化技术发展的SWOT分析优势(Strength)煤炭资源丰富经济增长在未来将形成巨大的能源需求国际相关技术的成熟性以及国内多年的研究基础劣势(Weakness)很难筹集和承担的巨额投资技术研发距离产业化应用还有一定距离6517.4.2案例研究：中国的煤液化技术中国煤炭液化技术发展的SWOT分析机遇(Opportunity)国际石油价格的上涨能源需求的快速增长环境保护的日益关注威胁(Threaten)油价可能的下降带来的经济风险煤炭价格的上升会降低煤液化产品的成本竞争能力没有工业化和商业化的经验6617.4.2案例研究：中国的煤液化技术推进煤炭液化技术的政策建议增加研发投入，鼓励企业参与推进国际合作，引进先进技术推进国际合作，引进先进技术6717.4中国能源技术替代路线与可再生能源技术政策6817.4.1化石能源技术替代路线17.4.2案例研究：中国的煤液化技术17.4.3可再生能源技术政策分析17.4.3可再生能源技术政策分析总的趋势是：从化石能源向非化石能源更替，从不可再生能源向可再生能源更替69主导能源更替路线17.4.3可再生能源技术政策分析中国的可再生能源政策技术研发支持近年来我国R&D经费支出呈逐年增加的态势，但总体规模仍然偏小科技攻关计划、863计划、973计划和产业化计划政府可再生能源项目从上世纪80年代开始，我国农村地区的可再生能源发展主要是四个政府项目所推动的7017.4.3可再生能源技术政策分析71中国政府可再生能源发展项目17.4.3可再生能源技术政策分析中国的可再生能源政策经济激励措施投资补贴政策税收优惠政策价格优惠政策7217.4.3可再生能源技术政策分析我国可再生能源技术政策存在的问题可再生能源技术研发投入与市场支持力度不足政策缺乏协调性和一致性可再生能源项目的投融资体系不完善73目录17.1能源技术-经济范式的变迁17.2石油危机与能源技术R&D投入响应模式17.3能源技术研发投入组合研究17.4中国能源技术替代路线与可再生能源技术政策17.5中国的能源技术政策217.5中国的能源技术政策政府公共政策对能源技术变迁的引导和支持企业和资本追逐利润的本质，决定了其技术研发行为是研发回