第二節(jié) 可再生能源技術(shù)領(lǐng)先理論分析

一 技術(shù)領(lǐng)先理論

1．概念與特點(diǎn)

技術(shù)領(lǐng)先理論是指在可再生能源開發(fā)利用過程中，誰占據(jù)了技術(shù)優(yōu)勢，誰就取得了開發(fā)利用的優(yōu)勢。因此，要重視可再生能源技術(shù)的創(chuàng)新與擴(kuò)散，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)先，從這個(gè)意義上講，可再生能源的開發(fā)利用是典型的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)先理論的主要特點(diǎn)是：打破了傳統(tǒng)化石能源開發(fā)的資源屬性，更強(qiáng)調(diào)可再生能源開發(fā)利用的技術(shù)屬性。

傳統(tǒng)化石能源開發(fā)競爭的關(guān)鍵是資源優(yōu)勢，哪個(gè)區(qū)域的化石能源資源豐富，哪個(gè)區(qū)域就在能源競爭中占據(jù)優(yōu)勢，如山西、內(nèi)蒙古的煤炭優(yōu)勢，新疆及黑龍江的石油優(yōu)勢等。近代世界歷史上的大部分戰(zhàn)爭都跟爭奪能源有關(guān)，如1870年德國的俾斯麥挑起普法戰(zhàn)爭，占領(lǐng)了阿爾薩斯—洛林地區(qū)，使德國成為歐洲最大經(jīng)濟(jì)體，法國從此一蹶不振。而中東和北非的石油產(chǎn)區(qū)歷來都是一觸即發(fā)的戰(zhàn)爭火藥桶。

而太陽能、風(fēng)能等可再生能源資源則是相對公平的，不需要掠奪他國。因此，以太陽能為代表的可再生能源的核心競爭方式與傳統(tǒng)能源不同，不是資源競爭，而是技術(shù)競爭，誰實(shí)現(xiàn)了技術(shù)領(lǐng)先，誰就掌握了能源。

例如，沙特阿拉伯為應(yīng)對可再生能源資源開發(fā)利用障礙，提出的對策主要是：完善促進(jìn)可再生能源技術(shù)的國家政策，加大人力資源開發(fā)——科學(xué)家、工程師、技術(shù)人員和市場營銷人員等，增強(qiáng)公共教育和意識，加快本土生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)。其中，人才、技術(shù)占據(jù)重要位置。

2．理論基礎(chǔ)

技術(shù)領(lǐng)先理論的理論基礎(chǔ)主要有兩點(diǎn)。

一是資源公平。由于太陽能、風(fēng)能等多種可再生能源資源無處不在，大多數(shù)區(qū)域在資源方面基本處在同一起跑線上，真正享有特別優(yōu)勢的區(qū)域并不多。在這種情勢下，要取得可再生能源開發(fā)利用優(yōu)勢，關(guān)鍵是取得技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。

可再生能源技術(shù)是一種新的技術(shù)經(jīng)濟(jì)范式，決定可再生能源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是可再生能源的生產(chǎn)服務(wù)效率，而不是金融資本。

二是成本優(yōu)先。推動(dòng)可再生能源開發(fā)利用的重要因素是降低成本，而技術(shù)創(chuàng)新與擴(kuò)散是推動(dòng)可再生能源成本降低的核心要素。技術(shù)降低成本主要通過兩條路徑實(shí)現(xiàn)：一是技術(shù)進(jìn)步能有效降低設(shè)備與管理成本，從而快速降低價(jià)格；二是通過提高能源轉(zhuǎn)化率，從而間接降低生產(chǎn)成本。

當(dāng)然，如果出現(xiàn)技術(shù)壟斷，成本降低反而不會很快實(shí)現(xiàn)，這就需要通過鼓勵(lì)市場競爭、擴(kuò)大市場規(guī)模等途徑來進(jìn)一步推動(dòng)成本的降低。

二 可再生能源技術(shù)領(lǐng)先要素分析

對于一個(gè)國家來說，推動(dòng)可再生能源技術(shù)領(lǐng)先需要重視四個(gè)關(guān)鍵要素。一是基礎(chǔ)研究。對于一個(gè)國家或整個(gè)可再生能源產(chǎn)業(yè)而言，沒有雄厚的基礎(chǔ)研究實(shí)力，就不可能出現(xiàn)持久的技術(shù)領(lǐng)先。二是技術(shù)方向選擇。可再生能源技術(shù)包含范圍非常廣，同一個(gè)研究領(lǐng)域，也有多種不同的路徑選擇，這就需要選擇出重點(diǎn)技術(shù)及發(fā)展方向。三是技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)擴(kuò)散。當(dāng)前，技術(shù)創(chuàng)新與擴(kuò)散理論有著成熟的體系，可以充分為人所借鑒。四是結(jié)合技術(shù)選擇及其他要素，制定完善的技術(shù)發(fā)展路線圖，并完善保障機(jī)制與措施等（見圖2-4）。

1．可再生能源技術(shù)基礎(chǔ)研究

從國家及整個(gè)產(chǎn)業(yè)的層面而言，基礎(chǔ)研究推動(dòng)技術(shù)領(lǐng)先。對少數(shù)科技實(shí)力雄厚的一線城市來說，其可以通過基礎(chǔ)研究來推動(dòng)技術(shù)領(lǐng)先目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。但對于大多數(shù)城市來說，在建設(shè)可再生能源城市過程中，則主要是通過企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新而非基礎(chǔ)研究來推動(dòng)技術(shù)領(lǐng)先，當(dāng)然，在這一過程中，也需要積極推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合。

需要關(guān)注的是，由于現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)化的專業(yè)化分工，在可再生能源基礎(chǔ)研究領(lǐng)域領(lǐng)先的城市，不一定是生產(chǎn)制造領(lǐng)先的城市；生產(chǎn)制造領(lǐng)先的城市，也不一定是開發(fā)利用可再生能源領(lǐng)先的城市。也就是說，建設(shè)以可再生能源開發(fā)利用為主的可再生能源城市對基礎(chǔ)研究的依賴并不強(qiáng)。這也意味著，基礎(chǔ)研究能力不強(qiáng)的中小城市，也有可能率先建成可再生能源城市。

2．可再生能源技術(shù)方向選擇

在推動(dòng)可再生能源科技發(fā)展的過程中，只要科技發(fā)展方向及路線選擇準(zhǔn)確，就能極大地減少科技發(fā)展的成本及時(shí)間。在選擇可再生能源技術(shù)的發(fā)展方向及重點(diǎn)時(shí)，需要重點(diǎn)選擇那些有潛力且能可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)。從整個(gè)可再生能源領(lǐng)域來說，存儲與轉(zhuǎn)換技術(shù)、智慧技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等屬于發(fā)展重點(diǎn)。

在評價(jià)一項(xiàng)可再生能源技術(shù)是否可持續(xù)時(shí)，不僅要考慮技術(shù)本身是否具備商業(yè)化的條件，而且需要考慮社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等多方面的因素（見圖2-5）。依據(jù)對多種可再生能源技術(shù)潛力的評價(jià)，就能制定更加科學(xué)的可再生能源技術(shù)路線圖。

3．可再生能源技術(shù)創(chuàng)新與擴(kuò)散

在可再生能源開發(fā)利用過程中，要實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)先，關(guān)鍵是要推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新與擴(kuò)散。就國家技術(shù)發(fā)展階段而言，中國整體尚處于技術(shù)創(chuàng)新的跟蹤發(fā)展階段，自主創(chuàng)新的有待加強(qiáng)、環(huán)境有待改善、氛圍有待提升。但在可再生能源技術(shù)方面，由于各國起步時(shí)間都差不多，國內(nèi)外基本處在同一起跑線上，因此，可以把可再生能源技術(shù)作為中國實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主創(chuàng)新訴求的重要實(shí)踐對象。

根據(jù)技術(shù)創(chuàng)新理論，任何一項(xiàng)新技術(shù)的在初期應(yīng)用階段都存在成本高、風(fēng)險(xiǎn)大的問題。同化石能源相比，可再生能源的開發(fā)利用尚處于初期，規(guī)模化不足，成本自然較高，失敗的概率也較高。因此，整個(gè)領(lǐng)域應(yīng)形成包容失敗、鼓勵(lì)創(chuàng)新的環(huán)境。

根據(jù)技術(shù)擴(kuò)散理論，新技術(shù)的市場化都面臨很大的不確定性，需要重視技術(shù)中試及示范應(yīng)用工作。在可再生能源示范城市建設(shè)階段，政府機(jī)構(gòu)、公共機(jī)構(gòu)要帶頭使用可再生能源技術(shù)及產(chǎn)品。

根據(jù)新增長理論，在開發(fā)利用可再生能源時(shí)，需要從制度層面形成研究和開發(fā)激勵(lì)機(jī)制、人才引進(jìn)機(jī)制、技術(shù)和知識有效擴(kuò)散機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)可再生能源技術(shù)的趕超和跨越式發(fā)展。

同時(shí)，有些技術(shù)上的進(jìn)步，可能在客觀上促進(jìn)了資源的開發(fā)利用，但不利于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，在推動(dòng)可再生能源實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)先時(shí)，這種情況也需要引起關(guān)注。

制約可再生能源技術(shù)擴(kuò)散的主要因素較多，相關(guān)研究成果也很豐富。有研究者研究了108個(gè)發(fā)展中國家可再生能源技術(shù)擴(kuò)散后認(rèn)為，經(jīng)濟(jì)調(diào)控手段的實(shí)施、人均收入和教育水平的提高以及社會制度的穩(wěn)定，有利于加速可再生能源技術(shù)的擴(kuò)散。反之，增加的援助制度和戰(zhàn)略支持政策、項(xiàng)目，以及電力消費(fèi)增長和高的化石燃料生產(chǎn)不利于可再生能源技術(shù)的擴(kuò)散。此外，多樣化的能源組合增加了可再生能源技術(shù)被采用的概率。最后，該研究發(fā)現(xiàn)，《京都議定書》對可再生能源技術(shù)擴(kuò)散的影響非常有限，也沒有證據(jù)表明，金融業(yè)的發(fā)展對可再生能源技術(shù)擴(kuò)散產(chǎn)生了明顯影響。也有研究者認(rèn)為，影響可再生能源技術(shù)擴(kuò)散的因素既有宏觀因素，如全球氣候變化制定環(huán)境、國家政策環(huán)境及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、科技實(shí)力；也有微觀環(huán)境，如技術(shù)供給者因素、技術(shù)采用者因素，甚至養(yǎng)老訴求等對可再生能源技術(shù)的擴(kuò)散都有影響（圖2-6）。

4．制定可再生能源技術(shù)路線圖

技術(shù)路線圖的種類有很多，在制定可再生能源技術(shù)路線圖時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的對象及應(yīng)用范圍，制定不同類型的可再生能源技術(shù)路線圖。

在可再生能源技術(shù)路線圖制定實(shí)踐方面，國際能源署（IEA）和各個(gè)國家，甚至企業(yè)，已經(jīng)制定了大量的技術(shù)路線圖，有全球性的、國家級的、區(qū)域級的、城市級的、企業(yè)級的。例如，2014年12月16日，中國、丹麥可再生能源發(fā)展項(xiàng)目發(fā)布《中國可再生能源發(fā)展路線圖2050》研究報(bào)告。

這些技術(shù)路線圖大都有一些核心要素，如澳大利亞的清潔能源路線圖有三大支柱：提高可再生能源目標(biāo)；增加清潔能源融資，帶動(dòng)更多的私人投資；使清潔能源規(guī)劃更可行。

相關(guān)研究也有很多，例如，有學(xué)者專門研究了多種技術(shù)路線圖工具在可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用，并對多種工具在制定可再生能源技術(shù)路線圖時(shí)的適用類型與范圍進(jìn)行了分析（表2-1）。

專欄2-1 技術(shù)路線圖

技術(shù)路線圖（Technology Roadmap）最早出現(xiàn)于美國汽車行業(yè)，在20世紀(jì)七八十年代被摩托羅拉和康寧（Corning）用于公司管理，20世紀(jì)90年代末開始用于政府規(guī)劃。1987年，摩托羅拉的Charles H. Willyard和Cherry W. McClees發(fā)表在Research Management的文章Motorola's Technology Roadmap Process是該領(lǐng)域研究和應(yīng)用的奠基之作。

技術(shù)路線圖在世界范圍內(nèi)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但并沒有統(tǒng)一、規(guī)范的定義。美國定義的技術(shù)路線圖是特定領(lǐng)域愿景的未來延伸，該愿景集合了社會集體智慧和領(lǐng)域領(lǐng)袖的看法，是特定領(lǐng)域發(fā)展方向的地圖；英國定義的技術(shù)路線圖是特定領(lǐng)域利益相關(guān)人對發(fā)展方向、發(fā)展程序、發(fā)展能力和發(fā)展目標(biāo)的認(rèn)識；加拿大工業(yè)部提出技術(shù)路線圖是一個(gè)過程工具，幫助識別行業(yè)、部門、公司未來成功所需的關(guān)鍵的技術(shù)，以及獲得和發(fā)展的這些技術(shù)所需的項(xiàng)目或步驟；中國臺灣定義的技術(shù)路線圖是融合了理想、知識、企業(yè)與政府資源、投資與管控流程等的愿景圖。

技術(shù)路線圖的種類很多，根據(jù)其執(zhí)行層次或規(guī)模可以分為公司層的技術(shù)路線圖、行業(yè)層的技術(shù)路線圖、計(jì)劃層的技術(shù)路線圖（Program-level Roadmapping）和項(xiàng)目層的技術(shù)路線圖（Project-level Roadmapping）；根據(jù)繪制過程的不同可以分為市場驅(qū)動(dòng)的技術(shù)路線圖、技術(shù)驅(qū)動(dòng)的技術(shù)路線圖和科學(xué)驅(qū)動(dòng)的技術(shù)路線圖。

當(dāng)然，根據(jù)技術(shù)路線圖的不同應(yīng)用目的和構(gòu)建方法，還存在其他的分類形式。如美國圣地亞納國家實(shí)驗(yàn)室（Sandia National Laboratories）將技術(shù)路線圖分為三類：產(chǎn)品技術(shù)路線圖、問題導(dǎo)向的技術(shù)路線圖和新興技術(shù)路線圖。Radnor將技術(shù)路線圖分為：行業(yè)路線圖（如鋁工業(yè)路線圖、玻璃工業(yè)路線圖、半導(dǎo)體工業(yè)路線圖）、技術(shù)開發(fā)路線圖（如半導(dǎo)體技術(shù)路線圖、美國電子機(jī)器制造者協(xié)會的電子技術(shù)路線圖）、產(chǎn)品開發(fā)路線圖（如摩托羅拉產(chǎn)品路線圖）、產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展路線圖（如朗訊產(chǎn)品技術(shù)路線圖）。Kostoff等學(xué)者還按照技術(shù)路線圖應(yīng)用的領(lǐng)域及其目標(biāo)將技術(shù)路線圖分為四類：科學(xué)技術(shù)路線圖、工業(yè)技術(shù)路線圖、公司產(chǎn)品技術(shù)路線圖和產(chǎn)品或證券管理路線圖。這些種類的技術(shù)路線圖真實(shí)地反映了技術(shù)路線圖的廣泛應(yīng)用前景。

三 可再生能源技術(shù)建設(shè)重點(diǎn)領(lǐng)域分析

1．可再生能源轉(zhuǎn)換效率

可再生能源的密度較低，且不穩(wěn)定，這給轉(zhuǎn)換效率的提升帶來了很大的困難，提升可再生能源的轉(zhuǎn)換效率應(yīng)是可再生能源技術(shù)的重點(diǎn)攻堅(jiān)方向。

下文以太陽能發(fā)電為例。

世界上已商業(yè)化并開始規(guī)模化推廣應(yīng)用的太陽能發(fā)電技術(shù)主要有四種：硅基太陽電池、薄膜太陽電池、太陽能聚光光伏發(fā)電和太陽能聚光光熱發(fā)電。

目前，太陽能發(fā)電系統(tǒng)的價(jià)格一直居高不下，主要原因是太陽能密度低。太陽能照射到地面上的平均光強(qiáng)為1千瓦/平方米，當(dāng)前，單晶硅的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到23%，多晶硅可達(dá)到16%，薄膜太陽能只能達(dá)到8%。盡管硅基太陽能電池是目前光伏發(fā)電的主流，但晶體硅的提煉與加工成本較高，高耗能、環(huán)境污染等問題制約其發(fā)展。同時(shí)，薄膜太陽電池轉(zhuǎn)換率低，但弱光響應(yīng)較好，成本相對硅基太陽電池低廉且發(fā)展迅速。聚光光伏發(fā)電技術(shù)則具有轉(zhuǎn)換效率高、成本低、環(huán)保等優(yōu)勢。

美國麻省理工學(xué)院（MIT）的科學(xué)家最新研制出一套太陽能熱光伏發(fā)電（STPV）系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)高溫材料發(fā)出的熱會被光伏電池收集起來，因此新系統(tǒng)不僅能利用更多太陽光，而且有望使存儲太陽能變得更容易。傳統(tǒng)硅基光伏電池存在能源轉(zhuǎn)化效率方面的理論限制（肖克利-奎伊瑟極限），其光電轉(zhuǎn)化效率最高為33.7%。而幾年前興起的這種太陽能熱光伏發(fā)電系統(tǒng)“可以顯著提高效率，最理想的情況可能超過80%”。但這一理念在實(shí)驗(yàn)過程中遇到了很多障礙，此前的STPV設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率還不足1%，最新STPV設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率為3.2%。研究人員表示，隨著研究的進(jìn)一步進(jìn)行，轉(zhuǎn)化效率有可能達(dá)到20%，屆時(shí)就能進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)了。

2．可再生能源存儲技術(shù)

目前，常見的存儲技術(shù)包括：抽水蓄能存儲（Pumped Hydro Storage）、壓縮空氣儲能（Compressed Air Energy Storage）、電池（Batteries）、超導(dǎo)磁儲能（Superconducting Magnetic Energy Storage）、氫存儲系統(tǒng)（Hydrogen Storage）、飛輪儲能（Flywheels）、電容器和超級電容器（Capacitors and Supercapacitors）。

不同的存儲技術(shù)適用于不同的可再生能源，沒有一種存儲技術(shù)適用于所有的可再生能源。而且，儲能技術(shù)的選擇需要綜合考慮容量、靈活度、響應(yīng)時(shí)間以及成本效益的最優(yōu)化等因素。

現(xiàn)有的儲能系統(tǒng)雖然種類多樣，但可投入使用并且有商業(yè)利用價(jià)值的只有少數(shù)。而且，這些儲能技術(shù)是集中式應(yīng)用還是分散式應(yīng)用，需要結(jié)合各自的投資額以及發(fā)展?jié)撃艿纫剡M(jìn)行綜合比對后才能得出。儲能方案的選取也需結(jié)合各自的局限性、環(huán)境影響度、地勢需求、應(yīng)用重點(diǎn)、投資復(fù)雜性以及效益等方面綜合考慮。

比如，為推廣電動(dòng)汽車，一些國家開始重視研發(fā)電動(dòng)汽車移動(dòng)存儲技術(shù)——電動(dòng)汽車充電寶技術(shù)。在充電樁等充電設(shè)施不完善的大城市，該技術(shù)具有極高的推廣價(jià)值。但在農(nóng)村或小城鎮(zhèn)，車主大都有獨(dú)立住房，自行充電相對較容易，移動(dòng)充電技術(shù)則難以推廣。

再以氫能為例分析可再生能源存儲與運(yùn)輸技術(shù)面臨的巨大挑戰(zhàn)。

氫能的貯存技術(shù)與制氫技術(shù)同樣重要，必須在經(jīng)濟(jì)和安全上可行。目前貯存氫能的技術(shù)主要有以下幾種。

一是高壓氣態(tài)儲存。這是最普通的貯氫方法，由于氫氣的密度小，在高壓的情況下才可用特制的鋼瓶貯存，貯氫通常需要1.5MPa以上的高壓，可以通過減壓閥控制氫氣排出和調(diào)節(jié)排氣量的大小。對于固定地點(diǎn)的大量貯氫，也可采用地下貯存的方式，如利用密封性好的氣穴、采空的油田或鹽窟等。這種方式只花費(fèi)氫氣的壓縮費(fèi)用而不需要對貯氫容器進(jìn)行投資，可以大大降低貯氫的費(fèi)用，比較經(jīng)濟(jì)、安全。但是需要合適的地質(zhì)、地理?xiàng)l件和良好的地下封口技術(shù)。

二是低溫液氫儲存（又稱深冷液化貯氫）。這是指在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將氫氣冷凍至-252.72℃，使其變?yōu)橐后w保存在特制的深冷杜瓦瓶（高度真空的絕熱容器）中。液態(tài)氫密度高、體積小，杜瓦瓶的容積可以達(dá)到5000立方米，但是造價(jià)昂貴，不能普遍使用。目前液態(tài)氫主要用做火箭燃料。

三是金屬氫化物貯氫。這是為了解決氫氣的貯存問題而提出的一種新型的貯氫方式。氫與氫化物之間可以進(jìn)行可逆反應(yīng)，當(dāng)外界有熱量加給金屬氫化物時(shí)，它就分解為氫化金屬并放出氫氣。反之氫和氫化金屬構(gòu)成氫化物時(shí)，氫就以固態(tài)的形式儲于其中。用來儲氫的氫化金屬大多為多種元素組成的合金。人們發(fā)現(xiàn)鈦、鈮、鎂等金屬及其合金，能像海綿吸水一樣將氫貯存起來，形成貯氫金屬，而且還可以根據(jù)需要隨時(shí)釋放出氫氣，大大地方便了氫氣的貯存、運(yùn)送和使用。

其他貯存氫的方法還有納米碳管儲氫、有機(jī)化合物儲氫、碳凝膠儲氫、玻璃微球儲氫、配位氫化物儲氫等。

氫運(yùn)輸主要運(yùn)輸四種狀態(tài)的氫：低壓氫氣、高壓氫氣、液氫和固態(tài)氫（金屬氫化物儲氫和有機(jī)氫化物儲氫等）。運(yùn)輸技術(shù)主要有管道運(yùn)輸、機(jī)動(dòng)車運(yùn)輸、船運(yùn)。選擇何種運(yùn)輸方式基于以下四點(diǎn)綜合考慮：運(yùn)輸過程的能量效率、氫的運(yùn)輸量、運(yùn)輸過程氫的損耗、運(yùn)輸里程。

液氫運(yùn)輸?shù)哪芰啃矢撸莾H液化過程就消耗1/3的氫能量，同時(shí)還存在控制氫氣蒸發(fā)和運(yùn)輸設(shè)備絕緣的復(fù)雜技術(shù)要求。可見，液氫只適合于短途運(yùn)輸。

采用船運(yùn)或卡車運(yùn)輸氫氣目前最為常見，但運(yùn)輸?shù)牧糠浅Ｓ邢蓿簩τ?0MPa壓縮氫氣，運(yùn)輸500kg氫需要40t的卡車。

低壓氫氣的管道運(yùn)輸在歐洲和美國已有70多年的歷史。1938年，位于德國萊茵—魯爾工業(yè)區(qū)的HULL化工廠建立了世界上第一條輸氫管道，全長208公里。在美國，管道輸氫的能量損失約為4%，低于電力輸送的電力損失（8%）。實(shí)際上，目前的天然氣管道也可用來輸送氫氣。值得注意的是，使用含碳量低的材料來制造管道，并加強(qiáng)維護(hù)，可以減少氫脆現(xiàn)象（金屬由于吸氫引起韌性或延性下降的現(xiàn)象）導(dǎo)致的氫氣逃逸。對于大規(guī)模集中制氫和長距離輸氫來說，管道運(yùn)輸是最合適的。

固態(tài)氫運(yùn)輸容易，不存在氫的逃逸問題，但目前固態(tài)氫的能量密度小，運(yùn)輸?shù)哪芰啃氏鄬^低。

3．可再生能源轉(zhuǎn)換技術(shù)

可再生能源轉(zhuǎn)換主要是指將風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、水能、地?zé)崮堋⒊毕艿纫淮文茉崔D(zhuǎn)變成電力、熱力、燃料等二次能源，及把二次能源再變成其他類型的能源，如把電能轉(zhuǎn)變成氫能，也包括少量一次能源形態(tài)的轉(zhuǎn)變，如把農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)變成生物質(zhì)固體顆粒。

轉(zhuǎn)換的目的主要有兩個(gè)：一是便于存儲；二是便于運(yùn)輸。存儲與轉(zhuǎn)換技術(shù)是相輔相成的，都是應(yīng)對可再生能源資源缺點(diǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。在很多時(shí)候，存儲技術(shù)與轉(zhuǎn)換技術(shù)是緊密結(jié)合在一起的，甚至是合二為一的。

在城市中，存儲、轉(zhuǎn)換技術(shù)也有著廣闊的應(yīng)用空間，例如，如果太陽能玻璃技術(shù)獲得突破，每座大型建筑都具備成為一個(gè)小型光伏發(fā)電廠的潛力。

這里還以氫能技術(shù)為例，分析存儲與轉(zhuǎn)換技術(shù)在可再生能源開發(fā)利用中的作用。目前，在氫能的存儲與轉(zhuǎn)換方面，出現(xiàn)了多個(gè)技術(shù)路徑。

（1）水電解技術(shù)。全球氫能技術(shù)公司Proton OnSite研究后認(rèn)為，儲存大規(guī)模、持續(xù)的可再生能源最靈活可行的辦法就是水電解技術(shù)。其基本運(yùn)作原理是：用可再生能源產(chǎn)生的過剩電力通過質(zhì)子交換膜（PEM）電解器技術(shù)將水分子中的氫、氧分子分離儲存起來。氫是相當(dāng)靈活的能源媒介，并且目前也廣泛用于生產(chǎn)油氣的技術(shù)里。目前該技術(shù)遇到的阻礙是如何擴(kuò)大氫氣發(fā)生器規(guī)模來滿足不斷增長的可再生能源電力產(chǎn)業(yè)需求。

（2）甲烷路徑。菲斯曼集團(tuán)旗下的MicrobEnergy公司通過技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了利用電轉(zhuǎn)氣技術(shù)把多余的風(fēng)能和太陽能轉(zhuǎn)換成甲烷中的能量。電轉(zhuǎn)氣的工作原理可大致概括如下：過量的電流通過電解水轉(zhuǎn)化成氫氣和氧氣，隨后就是所謂的甲烷化，在這個(gè)過程中氫氣和二氧化碳合成甲烷。工業(yè)過程、周圍空氣以及沼氣裝置中的二氧化碳都可以被利用。“在這種可再生能源存儲及轉(zhuǎn)換過程中，重視了碳循環(huán)集成技術(shù)。”

（3）氫燃料電池。燃料電池的發(fā)電效率可以達(dá)到50%，這是由燃料電池的轉(zhuǎn)換性質(zhì)決定的，其直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，不需要經(jīng)過熱能和機(jī)械能（發(fā)電機(jī)）的中間變換。

20世紀(jì)60年代，氫燃料電池就已經(jīng)成功地應(yīng)用于航天領(lǐng)域。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船上就安裝了這種體積小、容量大的裝置。進(jìn)入20世紀(jì)70年代以后，隨著人們不斷地掌握多種先進(jìn)的制氫技術(shù)，氫燃料電池也開始被運(yùn)用于發(fā)電和汽車。近年來，各大汽車廠商紛紛進(jìn)軍氫燃料電池汽車市場。例如，英國政府公布了1100萬英鎊氫基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃，用于推動(dòng)氫燃料電池汽車的發(fā)展。

（4）太陽照射加溫產(chǎn)生氫能路徑。杜克大學(xué)最新研發(fā)的是一種可鋪設(shè)在屋頂?shù)奶柲苤茪湎到y(tǒng)。在屋頂上安裝盛有水和甲醇混合物的真空管，通過太陽照射加溫從而產(chǎn)生氫能。這種真空管表層涂有鋁和氧化鋁，部分真空管中還填充有起催化作用的納米顆粒。新技術(shù)的效能明顯高于現(xiàn)有技術(shù)，且制成的氫能沒有雜質(zhì)。所產(chǎn)生的氫能可以儲存起來，同時(shí)也可以為燃料電池提供能量。

專欄2-2 挪威的于特西拉島：建造世界上第一座風(fēng)能-氫能發(fā)電站

于特西拉（挪威語：Utsira）是挪威的一個(gè)自治區(qū)，位于羅加蘭郡。于特西拉島是一個(gè)有240個(gè)居民、100個(gè)家庭的島嶼。

于特西拉島有極好的風(fēng)力條件，挪威在這里建造了世界上第一座風(fēng)能-氫能發(fā)電站。

風(fēng)能-氫能發(fā)電站是由電解槽、風(fēng)渦輸機(jī)、變壓器、控制系統(tǒng)、氫氣儲存系統(tǒng)、飛輸、燃料電池、氫ICE發(fā)電機(jī)組成的。

于特西拉風(fēng)能-氫能發(fā)電站利用島上的天然風(fēng)力使風(fēng)渦輸機(jī)運(yùn)行，在極好的風(fēng)力條件下，風(fēng)渦輸機(jī)生產(chǎn)的電就足以供給整個(gè)島。但在自然條件不能滿足的情況下，如暴風(fēng)雨或無風(fēng)時(shí)，風(fēng)渦輸機(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn)。在這種情況下的應(yīng)對措施如下。

（1）利用正常的主風(fēng)，風(fēng)渦輸機(jī)為家庭和電解槽生產(chǎn)足夠的電力，電解槽利用電力生產(chǎn)氫氣，把氫加壓并儲存在壓力容器中，以備以后按要求生產(chǎn)電力。

（2）當(dāng)風(fēng)太大或太小時(shí)，風(fēng)渦輸機(jī)仍不能正常運(yùn)行。這時(shí)就把儲存起來的氫氣通過氫ICE發(fā)電機(jī)和燃料電池轉(zhuǎn)換成電能，以滿足要求。

（3）雖然有些風(fēng)，但不能滿足要求，風(fēng)渦輸機(jī)仍不能正常運(yùn)行。這時(shí)風(fēng)渦輸機(jī)是由氫ICE發(fā)電機(jī)和燃料電池支持生產(chǎn)，而飛輸設(shè)備和主同步機(jī)將把穩(wěn)定的電力供給用戶。

（4）如果剩余的電力超出用戶和電解槽的用電要求，可把剩余的電力在電力市場上銷售。只有一臺風(fēng)渦輸機(jī)為電力市場生產(chǎn)。在設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，發(fā)電站可與原來的電網(wǎng)連接，也會得到正常的用電。

世界上第一座加氫站和風(fēng)能-氫能發(fā)電站已展現(xiàn)在世人的面前，這再次證明了氫能成為21世紀(jì)新能源的潛力。

4．多能互補(bǔ)技術(shù)

近年來，無論是在國內(nèi)還是在國外，多能互補(bǔ)技術(shù)都屬于可再生能源開發(fā)利用技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向之一，在實(shí)踐方面，也出現(xiàn)了諸多方式。

在歐洲，與太陽能結(jié)合使用較多的其他能源是生物質(zhì)能。丹麥在大型太陽能與生物質(zhì)能聯(lián)合應(yīng)用方面取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)，丹麥在1988～2006年建成的所有太陽能供熱廠都是同生物質(zhì)能聯(lián)合興建的，這種能源利用方式受到了丹麥政府的大力支持，最好的證明就是所有太陽能與生物質(zhì)能聯(lián)合興建的供熱工廠都可以從政府得到補(bǔ)貼。丹麥1998年開始運(yùn)行的4900平方米的RiskPing項(xiàng)目和2001年開始運(yùn)行的3575平方米的Rise項(xiàng)目，都是太陽能與燃木屑鍋爐結(jié)合使用的項(xiàng)目。另外，瑞典在太陽能與生物質(zhì)能結(jié)合方面經(jīng)驗(yàn)也較豐富，這從其1989年開始運(yùn)行的5500平方米的Falkcnberg項(xiàng)目和2000年開始運(yùn)行的10000平方米的Kunglv項(xiàng)目可以看出，這兩個(gè)項(xiàng)目都是由太陽能與燃木屑鍋爐聯(lián)合供熱。

此外還有多種模式，如常見的風(fēng)光互補(bǔ)等，也有一些比較新的路徑，例如，德國勃蘭登堡州建成了世界上第一座用氫能源作為電力存儲中介的混合能源試點(diǎn)電站。這座電站位于勃蘭登堡州普倫茨勞市郊，由德國Enertrag公司與法國道達(dá)爾公司以及瑞典大瀑布電力公司合作建成。主體建筑由一座氫能源電解存儲站和一座生物質(zhì)能電熱站組成。盡管從理論上說，氫燃料可以直接用于發(fā)電，但由于氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)要求較高，目前該混合動(dòng)力電站采用氫氣和沼氣混合燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)。為此，氫能源電解存儲站旁邊建起了一座生物質(zhì)能熱電站。熱電站使用農(nóng)作物秸稈等生物原料，通過發(fā)酵產(chǎn)生沼氣（同樣是不含氮、硫等污染物的清潔能源）。沼氣與電解出來的氫氣混合燃燒，通過熱電機(jī)組，產(chǎn)生電能和熱能。電能直接輸入電網(wǎng)，成為穩(wěn)定的供電系統(tǒng)。熱能一部分用于維持沼氣站自身的發(fā)酵，另一部分輸入附近市鎮(zhèn)的供暖系統(tǒng)。

對于我國來說，由于我國的太陽能熱水器最開始是在農(nóng)村使用，市場也主要是在農(nóng)村，主要用途是用于提供熱水，與太陽能熱水系統(tǒng)互補(bǔ)使用的其他能源主要是電能。但是，近幾年來，隨著太陽能熱利用技術(shù)的進(jìn)步，太陽能供熱系統(tǒng)開始走進(jìn)城市，并且隨著太陽能應(yīng)用向工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展以及南方采暖需求的日益加強(qiáng)，單獨(dú)使用太陽能已不能滿足用熱需求，太陽能與熱泵、燃?xì)狻㈦姟⑸镔|(zhì)能等能源互補(bǔ)使用也日益普遍。

一些大的太陽能熱利用行業(yè)除在太陽能熱利用產(chǎn)品方面保持穩(wěn)定的投入外，在空氣源熱泵、燃?xì)忮仩t等輔助系統(tǒng)方面也投入了較大精力，如太陽雨、桑樂、四季沐歌、清華陽光等都專門成立空氣源熱泵研究部門，并有空氣源熱泵產(chǎn)品生產(chǎn)；桑普生產(chǎn)的燃?xì)忮仩t產(chǎn)品不僅能單獨(dú)使用，還能與太陽能熱水系統(tǒng)聯(lián)合起來使用，而皇明、力諾瑞特、華揚(yáng)、萬和則都有專門的多能互補(bǔ)系統(tǒng)或者多能互補(bǔ)解決方案。一些配套企業(yè)，也都生產(chǎn)多能互補(bǔ)相關(guān)產(chǎn)品，例如，邁能高科多能源集成搪瓷儲熱水箱、創(chuàng)意博和杰奧生產(chǎn)的控制系統(tǒng)，都適用于多能互補(bǔ)。

隨著多能互補(bǔ)趨勢的不斷加強(qiáng)，一些集成配套產(chǎn)品也逐漸出現(xiàn)在市場上，目前，有些集成配套產(chǎn)品可以直接應(yīng)用于多能互補(bǔ)方案，但有些集成配套產(chǎn)品只能為多能互補(bǔ)集成產(chǎn)品研發(fā)提供設(shè)計(jì)思路。

2011年12月25日，國家風(fēng)光儲輸示范工程在河北省張北縣建成投產(chǎn)。這是我國首個(gè)也是目前世界上規(guī)模最大的，風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、儲能和智能輸電“四位一體”的可再生能源綜合利用工程。

2015年，上海崇明島建成了多能互補(bǔ)等效電廠示范工程，其整體裝機(jī)容量相當(dāng)于630兆瓦的常規(guī)發(fā)電機(jī)組。崇明島的風(fēng)力、光伏等可再生能源也將不再是電網(wǎng)消納困難的“垃圾能源”，而將成為真正的綠色資源。

浙江省舟山市摘箬山島上將建設(shè)總輸出功率大于5兆瓦的海流能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能等多能互補(bǔ)的海島可再生能源混合互補(bǔ)發(fā)電示范系統(tǒng)。

我國多能互補(bǔ)目前處于起步階段，在發(fā)展過程中主要存在以下問題。

一是在認(rèn)識上存在誤區(qū)。太陽能熱利用工程設(shè)計(jì)人員指出，所謂的互補(bǔ)和節(jié)能，不是一定要保證太陽能利用達(dá)到多少比例，而是整個(gè)系統(tǒng)的合理性設(shè)計(jì)、能源的充分利用。而我們國家很多系統(tǒng)都要求太陽能貢獻(xiàn)率達(dá)到70%才算節(jié)能，這是不科學(xué)的。在歐洲的一些太陽能與其他能源互補(bǔ)項(xiàng)目中，很多項(xiàng)目太陽能貢獻(xiàn)率都沒有達(dá)到70%。

二是能源搭配不合理。以太陽能與空氣源熱泵互補(bǔ)系統(tǒng)為例，在通常情況下，都是太陽能作為主要熱源，空氣源熱泵作為輔助熱源，但是在一些大的工程項(xiàng)目中，很多設(shè)計(jì)人員利用招標(biāo)方不懂太陽能熱利用這一點(diǎn)，在安裝中將空氣源熱泵作為主要熱源，太陽能作為輔助能源。雖然用戶最終能用到熱水，但是經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效益方面大打折扣。雖然市場上空氣源熱泵系統(tǒng)的價(jià)格比太陽能熱水系統(tǒng)的價(jià)格要昂貴一些，但是在實(shí)際工程項(xiàng)目中，工程量越大，空氣源熱泵系統(tǒng)越便宜，因此，很多安裝方就大量安裝空氣源熱泵系統(tǒng)。但是用戶使用過程中產(chǎn)生的費(fèi)用比原來設(shè)計(jì)的費(fèi)用要高很多。

三是系統(tǒng)使用效率不高。以太陽能與電輔助加熱系統(tǒng)為例，很多太陽能與電輔助加熱系統(tǒng)中太陽能的使用效率都不高，更多的是用電進(jìn)行輔助加熱。而太陽能與熱泵、燃?xì)狻⑸镔|(zhì)能等相結(jié)合使用的系統(tǒng)也存在相同的問題。

5．智慧型可再生能源技術(shù)

智慧技術(shù)是指將計(jì)算機(jī)、信息網(wǎng)絡(luò)和人工智慧及物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)融合在一起，以形成機(jī)器“智慧”的綜合技術(shù)。智慧技術(shù)的核心是用計(jì)算機(jī)（云計(jì)算）來模擬人在各個(gè)過程中的智力活動(dòng)（如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策），從而擴(kuò)大、延伸和部分替代人類的腦力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)知識密集型生產(chǎn)和決策自動(dòng)化。

從智慧電網(wǎng)到智慧交通、智慧建筑，智慧技術(shù)可以被廣泛應(yīng)用在可再生能源的供給與消費(fèi)領(lǐng)域。特別是在應(yīng)對可再生能源資源分散、供給不穩(wěn)定等缺點(diǎn)方面，智慧技術(shù)有著更大的價(jià)值。

在提高可再生能源利用效率方面，智慧技術(shù)也有著廣闊的應(yīng)用空間。目前，智慧技術(shù)在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用的熱點(diǎn)是構(gòu)建智慧能源系統(tǒng)。智慧能源系統(tǒng)是一種以冷熱量平衡為核心，整合地?zé)崮堋⑻柲堋⒖諝饽堋⑺堋⑻烊粴狻⒊鞘凶詠硭⑽鬯⒐I(yè)廢水廢熱等多種可再生能源，運(yùn)用冷熱回收、蓄能、熱平衡、智能控制等新技術(shù)對各種能量流進(jìn)行智能平衡控制，達(dá)到能源的循環(huán)往復(fù)利用，一體化滿足制冷采暖、熱水、冷藏冷凍、烘干加熱、養(yǎng)殖種植、除雪化冰、蒸汽、發(fā)電等多種需求的系統(tǒng)設(shè)備，有利于充分提高能源的利用效率。

6．可再生能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第三次工業(yè)革命的標(biāo)志是什么？不同的專家有不同的見解。但結(jié)合對前兩次工業(yè)革命的特征分析，以及當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代背景，多數(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)家較為統(tǒng)一的認(rèn)識是，互聯(lián)網(wǎng)和可再生能源結(jié)合，形成新能源互聯(lián)網(wǎng)，這就是第三次工業(yè)革命的標(biāo)志。

能源互聯(lián)網(wǎng)的最根本目的是最大限度地消納可再生能源。能源互聯(lián)網(wǎng)不是簡單的電氣互聯(lián)、擴(kuò)建電網(wǎng)，而是利用信息技術(shù)整合社會資源、實(shí)現(xiàn)共享經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)電源、電網(wǎng)、負(fù)荷和儲能協(xié)調(diào)優(yōu)化，最大限度地消納可再生能源，這也是判斷能源互聯(lián)網(wǎng)是否成功的基本標(biāo)準(zhǔn)。未來以能源互聯(lián)網(wǎng)為平臺，通過創(chuàng)新社會資源的利用方式，優(yōu)化需求側(cè)管理，可以產(chǎn)生良好的節(jié)能減排的效果。以電動(dòng)汽車代表的社會儲能資源為例，其既可以作為交通工具，又可以作為一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)營實(shí)體，為電網(wǎng)提供需求側(cè)服務(wù)，幫助風(fēng)電等可再生能源削峰填谷，只要有1000萬輛電動(dòng)汽車，就相當(dāng)于系統(tǒng)擁有了上億千瓦的可調(diào)容量，可以實(shí)現(xiàn)可再生能源和用電負(fù)荷的無縫連接。而且，能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展可能會超越我們的認(rèn)識，未來的負(fù)荷將可以實(shí)現(xiàn)定向消費(fèi)，大大增加可再生能源電量需求，為可再生能源提供廣闊的發(fā)展空間。

如同網(wǎng)絡(luò)的快速推廣依賴搜狐、新浪、淘寶等平臺一樣，在能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中，平臺公司是關(guān)鍵。“對于能源互聯(lián)網(wǎng)而言，今天只是早期，大家仍處于一種非常同質(zhì)化能量密度比較低的狀態(tài)，所有人都在朝內(nèi)核演進(jìn)，都想變成星云，變成平臺。未來能源互聯(lián)網(wǎng)真正形成的一個(gè)關(guān)鍵標(biāo)志是，有這么幾家像大的星云和恒星系一樣的平臺級的公司。”

到2050年，要實(shí)現(xiàn)全球清潔能源比重達(dá)到80%的目標(biāo)，就需要構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)。目前，世界上一些國家已經(jīng)開始這方面的工作。例如，中國國家電網(wǎng)公司將構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，推進(jìn)“清潔替代”和“電能替代”，并將于2050年基本完成，累計(jì)投資預(yù)計(jì)超過50萬億美元。國家電網(wǎng)公司構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的步驟是：先是在各國實(shí)現(xiàn)其國內(nèi)互聯(lián)，繼而在各大洲之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，最終實(shí)現(xiàn)各大洲之間的互聯(lián)。屆時(shí)，全球能源互聯(lián)網(wǎng)作為世界最大的能源配置系統(tǒng)，可破解化石能源資源枯竭和技術(shù)開發(fā)困局。

四 可再生能源產(chǎn)業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新困境分析

熊彼特（J.A.Schumpeter）在其1912年著的《經(jīng)濟(jì)發(fā)展理論》中指出，創(chuàng)新是指把一種從來沒有過的關(guān)于生產(chǎn)要素的“新組合”引入生產(chǎn)體系。這種新的組合包括：引進(jìn)新產(chǎn)品；引用新技術(shù)，采用一種新的生產(chǎn)方法；開辟新的市場（以前不曾進(jìn)入）；控制原材料新的來源，不管這種來源是已經(jīng)存在的，還是第一次創(chuàng)造出來的；創(chuàng)建任何一種工業(yè)新的組織，例如生成一種壟斷地位或打破一種壟斷地位。

也就是說，科技創(chuàng)新是一個(gè)從新產(chǎn)品或新工藝的設(shè)想產(chǎn)生到市場應(yīng)用的完整過程，它包括從新設(shè)想的產(chǎn)生、研究、開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)到擴(kuò)散等一系列過程，而新興產(chǎn)業(yè)在這些方面都面臨較大的困境。

在科技研發(fā)階段，由于新興產(chǎn)業(yè)的技術(shù)剛出現(xiàn)不久，知識儲備、科技成果儲備、人才儲備都面臨嚴(yán)重不足的問題，特別是基礎(chǔ)研究體系，這不是短期內(nèi)能建構(gòu)完成的。

在商業(yè)化生產(chǎn)及產(chǎn)品市場化階段，由于市場認(rèn)可度不高以及成本相對較高，新興產(chǎn)業(yè)的技術(shù)及產(chǎn)品往往缺乏市場競爭力，處于市場失靈狀態(tài)，短期內(nèi)難以推動(dòng)大規(guī)模技術(shù)擴(kuò)散。反過來，正是由于無法通過市場獲得新興產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新所急需的資金，新興產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新往往面臨比傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)更大的挑戰(zhàn)。

近年來，我國可再生能源科技取得了長足的進(jìn)步，但科技自主創(chuàng)新能力依然不足。由于缺少自主創(chuàng)新能力，雖然研究開發(fā)投入和專利不少，但是大都是外圍技術(shù)和非核心技術(shù)。因此，我們往往只能制造一些配套設(shè)備，核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備還要依靠進(jìn)口，技術(shù)水平和生產(chǎn)能力與國外差距較大。例如，在太陽能光伏電池和風(fēng)能設(shè)備制造領(lǐng)域，通過引進(jìn)技術(shù)消化吸收，我國已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了風(fēng)能設(shè)備和太陽能光伏電池制造國產(chǎn)化，但因沒有掌握核心技術(shù)，與國際先進(jìn)水平相比，國產(chǎn)設(shè)備和裝置的能源轉(zhuǎn)化效率較低。

導(dǎo)致我國可再生能源科技創(chuàng)新能力不足的因素主要有以下幾點(diǎn)。

一是化石能源的排斥因素。由于長期的經(jīng)營與建設(shè)，我國化石能源產(chǎn)業(yè)形成了完整的體系，具有很強(qiáng)的市場競爭力，這決定了利用可再生能源等新能源替代化石能源、推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型是一個(gè)緩慢的過程。在化石能源價(jià)格高漲的時(shí)期，人們普遍樂觀地估計(jì)，到2020年前后，可再生能源將具有市場競爭力。但近幾年，石油、煤炭等化石能源價(jià)格大幅度下跌，這使可再生能源取得價(jià)格優(yōu)勢的時(shí)間持續(xù)押后。沒有成本競爭優(yōu)勢，自然也缺乏進(jìn)行科技創(chuàng)新的動(dòng)力。

二是資金因素。可再生能源的科技創(chuàng)新需要大量的資金投入，政府的研發(fā)投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。但作為新興產(chǎn)業(yè)，可再生能源產(chǎn)業(yè)的盈利前景并不明朗，這導(dǎo)致社會資金缺乏進(jìn)入的積極性，籌資困難是普遍存在的一大難題。沒有多領(lǐng)域社會資金的進(jìn)入，沒有行之有效的投融資機(jī)制，可再生能源領(lǐng)域的科技創(chuàng)新自然也受到很大限制。

三是市場排斥因素。一種新的可再生能源技術(shù)在進(jìn)入市場的過程中，市場的接受度對其科技創(chuàng)新具有決定性的影響。原因就在于市場規(guī)模不足將嚴(yán)重影響相關(guān)企業(yè)及機(jī)構(gòu)進(jìn)行科技創(chuàng)新的積極性，反過來，沒有科技創(chuàng)新，成本將居高不下，繼而影響市場接受度，這使可再生能源技術(shù)在科技創(chuàng)新與市場方面陷入一個(gè)“是先有雞，還是先有蛋”的循環(huán)悖論。

一般來說，導(dǎo)致新技術(shù)被排斥的因素是多方面的，如市場機(jī)制不完善、需求缺乏、技術(shù)不成熟、調(diào)查不足、由公司控制市場、網(wǎng)絡(luò)不完善、溝通性差、錯(cuò)誤地指導(dǎo)未來市場、立法失敗、教育系統(tǒng)的失敗、扭曲的資本市場、落后的組織和政治管制等。

四是技術(shù)積累與壟斷因素。國外大規(guī)模的可再生能源產(chǎn)業(yè)通常有20～30年時(shí)間的技術(shù)積累和企業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，而我國近年來可再生能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展是建立在國內(nèi)外資金大量投入和技術(shù)引進(jìn)的基礎(chǔ)上，缺乏長期的基礎(chǔ)性技術(shù)研發(fā)作為后盾，導(dǎo)致相關(guān)技術(shù)不成熟、核心技術(shù)缺乏。

國外可再生能源先進(jìn)技術(shù)的擁有者通過國際性的技術(shù)壟斷，增強(qiáng)了對可再生能源技術(shù)和產(chǎn)品市場的控制力，從而在市場競爭中獲取高額的壟斷利潤。發(fā)達(dá)國家采取的壟斷模式主要有以下幾種：嚴(yán)格的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)、高技術(shù)出口管制、貿(mào)易中的技術(shù)壁壘、跨國公司。

五是行政干預(yù)因素。在阻礙可再生能源技術(shù)發(fā)展的眾多因素中，來自體制、機(jī)制方面的約束比技術(shù)問題和經(jīng)濟(jì)成本問題更難解決。傳統(tǒng)化石能源盡管存在環(huán)境污染問題，但在一些地方屬于主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)或支柱產(chǎn)業(yè)，為確保當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，以及減少失業(yè)，維護(hù)當(dāng)?shù)胤€(wěn)定，一些地方政府往往以犧牲可再生能源產(chǎn)業(yè)為代價(jià)。

各種技術(shù)障礙幾乎都可以利用現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)加以解決，經(jīng)濟(jì)成本問題也將隨著體制、機(jī)制的改善而得到解決，但行政干預(yù)問題非常復(fù)雜。一方面，可再生能源產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，市場競爭能力弱，國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)表明，政府的支持、激勵(lì)是加速其發(fā)展的關(guān)鍵因素，也就是說，可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開行政干預(yù)。但另一方面，一些地方政府出于經(jīng)濟(jì)、社會等因素的考慮又傾向于支持化石能源產(chǎn)業(yè)，而對于可再生能源主要是進(jìn)行面子工程、形象工程建設(shè)。這就使行政干預(yù)成了一個(gè)矛盾的因素，天堂或地獄更多地集中在當(dāng)?shù)卣囊荒钪g，這對可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展及科技創(chuàng)新是非常不利的。

六是鄰避現(xiàn)象。在可再生能源技術(shù)推廣過程中，鄰避現(xiàn)象將長期存在，這將導(dǎo)致可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展及科技創(chuàng)新都面臨較大的壓力。

七是研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)脫離因素。目前，我國可再生能源技術(shù)的研究開發(fā)以政府投入為主，大部分國家科技計(jì)劃項(xiàng)目由大學(xué)與科研院所承擔(dān)。然而，“在中國，尤其是在高校和科研院所，單位間合作研發(fā)的發(fā)展?fàn)顩r并不樂觀。科研人員往往各自為政，即使參加研究團(tuán)隊(duì)，也多是以師徒形式進(jìn)行科研活動(dòng)。研究人員過于分散，勢必導(dǎo)致彼此間交流不足，這會導(dǎo)致研發(fā)資源的浪費(fèi)，研發(fā)成果質(zhì)量難以提高”。在可再生能源科技創(chuàng)新方面也是如此，基礎(chǔ)研究成果并不少，但轉(zhuǎn)化能力較弱，應(yīng)用相對滯后。

八是社會發(fā)展水平及環(huán)境因素。我們當(dāng)前所處時(shí)代的發(fā)展水平，人們的觀念、思維習(xí)慣及生活習(xí)慣等因素都對可再生能源的科技創(chuàng)新有影響。

導(dǎo)致我國可再生能源科技創(chuàng)新能力不足的因素還有其他一些，如人才問題、知識產(chǎn)權(quán)問題、政策問題、科技創(chuàng)新管理問題、觀念問題等。

“缺乏從事新能源研發(fā)、新能源業(yè)務(wù)的專業(yè)技術(shù)和管理人才及吸引人才、防止專業(yè)技術(shù)人員流失的措施；缺乏健全的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)；原有技術(shù)儲備薄弱，沒有形成完備的新能源技術(shù)研發(fā)與裝備制造體系，技術(shù)管理水平不高；對新能源及新能源技術(shù)戰(zhàn)略重要性認(rèn)識的不足；本地企業(yè)過度依賴引進(jìn)現(xiàn)成技術(shù)，消化吸收投入嚴(yán)重不足，妨礙了技術(shù)擴(kuò)散效應(yīng)的發(fā)生，等等。”

“一是國家的新能源戰(zhàn)略目標(biāo)不明確，政策不穩(wěn)定，一些研究項(xiàng)目上馬又下馬；二是沒有形成完整的研究開發(fā)與示范、推廣相結(jié)合的體系。由于資源分割，基礎(chǔ)研究與成果轉(zhuǎn)化脫節(jié)，研究開發(fā)與試驗(yàn)示范脫節(jié)，技術(shù)引進(jìn)與消化吸收脫節(jié)，已有的研究成果和專利沒能及時(shí)得到應(yīng)用；由于缺少中試資金，有些新產(chǎn)品沒有經(jīng)過嚴(yán)格的試驗(yàn)考核就批量用于工程；三是缺少共性技術(shù)聯(lián)合研究與利益分享機(jī)制，導(dǎo)致一些具有共性的研究項(xiàng)目低水平分散重復(fù)，造成資源浪費(fèi)。”

推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新，需要從多個(gè)角度著手，其中，關(guān)鍵路徑有四個(gè)方面。一是抓住關(guān)鍵因素，提升新興產(chǎn)業(yè)的市場競爭力及提高政策支持力度是吸引社會參與該產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新的關(guān)鍵因素。二是著力面要廣，跳出科技領(lǐng)域本身來推動(dòng)科技創(chuàng)新。提升一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新能力，需要有利的大環(huán)境，而不應(yīng)局限于科技本身。三是在技術(shù)及產(chǎn)品擴(kuò)散方面，提高社會各界的認(rèn)知度及接受意愿，并為社會各界接受新技術(shù)及產(chǎn)品提供便利。四是結(jié)合新興產(chǎn)業(yè)替代相關(guān)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模及速度，制定科學(xué)合理的科技戰(zhàn)略及技術(shù)路線圖。

結(jié)合當(dāng)前可再生能源開發(fā)利用的實(shí)際情況，推動(dòng)該領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，要重視從以下一些方面著手。

一是國家加大對基礎(chǔ)研究的資助力度，通過技術(shù)進(jìn)步來降低成本。在可再生能源沒有取得市場競爭力之前，社會資本一般不愿意在科技創(chuàng)新方面有過多的投入，這就需要國家在這方面加大投入力度。投入既包括科研活動(dòng)及設(shè)備方面的投入，又包括人才隊(duì)伍培養(yǎng)方面的投入。當(dāng)然，基礎(chǔ)研究也要重視產(chǎn)學(xué)研的密切結(jié)合。

二是通過降低成本提升市場競爭力來推動(dòng)科技創(chuàng)新。可再生能源開發(fā)成本的降低能提高其市場競爭力，進(jìn)而有利于激勵(lì)可再生能源領(lǐng)域的科技創(chuàng)新。因此，重視利用政策、市場等多種手段降低可再生能源技術(shù)及產(chǎn)品的成本，提高自身的競爭力，是推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新及技術(shù)擴(kuò)散的長久之計(jì)。

降低可再生能源技術(shù)及產(chǎn)品的成本，需要重視以下幾個(gè)方面。一是在建設(shè)及產(chǎn)品方面進(jìn)行補(bǔ)貼。可再生能源的開發(fā)利用需要較大的初始投入，這也是導(dǎo)致其成本居高不下的重要因素。政府補(bǔ)貼是降低成本的重要因素，但不是萬能因素。目前，我國的相關(guān)補(bǔ)貼已從設(shè)施建設(shè)逐步轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品的推廣應(yīng)用方面。比如，在太陽能發(fā)電方面，已從補(bǔ)貼光伏發(fā)電廠建設(shè)（騙補(bǔ)現(xiàn)象嚴(yán)重）轉(zhuǎn)移到電價(jià)補(bǔ)貼方面。未來，將逐步減少補(bǔ)貼，以提升可再生能源產(chǎn)業(yè)自身的競爭力。二是發(fā)揮規(guī)模效益。規(guī)模化生產(chǎn)與走向市場是降低技術(shù)成本的另一重要路徑。近年來，可再生能源開發(fā)利用規(guī)模的擴(kuò)大在很大程度上分擔(dān)了相關(guān)科技創(chuàng)新的成本，可再生能源設(shè)備的價(jià)格也隨之呈快速下降態(tài)勢。

三是重視技術(shù)的選擇與可持續(xù)性評價(jià)。避免技術(shù)被市場排斥，關(guān)鍵是技術(shù)本身過硬，同時(shí)，也符合同時(shí)期市場的需求與特點(diǎn)，早了不行，晚了更不行，因此，要重視技術(shù)的選擇與可持續(xù)性評價(jià)。當(dāng)然，有效的營銷及市場推廣也是重要因素。

四是重視技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)。實(shí)踐出真知，沒有經(jīng)過具體實(shí)踐的技術(shù)很難發(fā)展與完善。但使用者一般不愿意使用尚不成熟的技術(shù)，這就需要選擇少數(shù)典型區(qū)域，作為新技術(shù)推廣應(yīng)用的示范。

丹麥小島洛蘭島（Lolland）不僅分布著456臺大型風(fēng)車，還擁有其他多種可再生能源項(xiàng)目。比如，因?yàn)轱L(fēng)力資源異常豐富，如何把多余的風(fēng)電產(chǎn)量轉(zhuǎn)化或貯藏起來，成為洛蘭島人關(guān)注的問題。2007年5月，該島開始嘗試“氫動(dòng)力社區(qū)”的解決方案，這也是歐盟地區(qū)內(nèi)一項(xiàng)首次嘗試，該技術(shù)是以多余的風(fēng)能為基礎(chǔ)，可以在夜晚（用電低谷時(shí)段）通過風(fēng)力完成水中的氫氧分離，將能量儲存起來，到了白天，通過電解反應(yīng)，反向提供電力，這不僅使社區(qū)電力自給，還能反過來向國家電網(wǎng)供應(yīng)電力。

洛蘭島是各種可再生能源技術(shù)的“大實(shí)驗(yàn)場”。除了風(fēng)電場、“氫動(dòng)力社區(qū)”，洛蘭島還擁有第二代生物乙醇（海藻）燃料實(shí)驗(yàn)室、零碳排放的地區(qū)供熱系統(tǒng)、水電等清潔能源項(xiàng)目，不一而足。現(xiàn)在，洛蘭島已經(jīng)做到100%電力自給，同時(shí)還能外銷同樣數(shù)量的電力，并實(shí)現(xiàn)了75%的熱力自給。