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稻盛和夫賭對了

就在里根政府大幅削減美國光伏研發活動的同時,日本政府不僅為研發提供了更多的資金,還為大多數私營企業指派了各自的研究方向。日本負責光伏產業發展規劃的部門主要是通商產業省(簡稱通產省,后改組為經濟產業省),其管轄范圍包括經濟產業政策、通商政策、產業技術政策等。與后來中國地方政府和光伏企業的故事不同,中國光伏企業很多都是民間人士初創的小型企業,而日本的光伏產業制度安排是由政府與大公司協商制定政策和研究領域,初創企業在其中的作用微不足道。另外,通產省會在新興技術領域勃興之際就介入推動科研和商業化進程,會先于市場進行開發;而中國地方政府和銀行總體上的態度是,等一家民營光伏企業證明自身在國際市場上已經具備一定競爭力之后,再提供更多有力的支持。

在1954年貝爾實驗室推出第一塊太陽能電池后不久,夏普公司創始人早川德次(Tokuji Hayakawa)就開始研究光伏領域。在他之前,三菱、三洋和NEC等企業也進入了光伏領域,產品應用領域包括通信中繼站、浮標、燈塔和衛星供電等。

1973年的阿拉伯國家石油禁運事件不僅給美國人敲響了警鐘,也加深了日本的危機感。當年夏天日本非常炎熱,政府呼吁公眾主動節能——就像2022年一樣,從關窗關燈到適時關閉家用冰箱,推出了各種舉措,還不得不為夏天中午的用電高峰限制電量。日本取暖用油價格開始飆漲,當年通貨膨脹率達到29%。時任通產大臣、后來的日本首相中曾根康弘(Yasuhiro Nakasone)率隊奔赴中東,試圖與過去沒打過什么交道的國家建立友好關系,因為日本作為當時最大的石油進口國,完全依賴中東的供給。而通產省意識到,石油危機給了他們一個重新樹立權威的絕佳機會,日本民眾強烈意識到他們需要一個為自己服務的政府機構。當年秋天通產省下屬的日本產業技術綜合研究所(AIST)制定了“大規模工業計劃”。根據該計劃,日本通產省于1974年7月正式啟動了“陽光計劃”,包括六大研發領域,其中就有太陽能,總體目標是通過多項為期數年的中期研究項目,一方面要緩解夏季的電力短缺,另一方面要解決日本能源供應基礎設施薄弱的問題,減少對外國石油的依賴。到2000年使得清潔能源技術可以滿足未來幾十年本國的大部分能源需求,其中新能源將占到日本能源消耗總量的20%。從時間跨度可以看出,日本的眼光放得比美國更為長遠,并且其政策落地執行的周期之長也遠遠超過了美國。這項計劃是日本第一個可以稱之為“國家級計劃”的大規模長期技術發展路線圖。

在政府資助的太陽能項目中,光熱發電獲得的資金遠比光伏發電要更多,因為當時日本人覺得光熱的發展更接近商用水平。1981年,一個1兆瓦級的光熱電站建成發電,但經過驗證發現,由于日本空氣濕度高、多霧,對陽光直射條件不利,使得來年電站發電量只有預測的三分之一,而且其發出的每千瓦時電的成本在100日元以上,超過日本火電的10倍、核電的20倍,所以后來這一設施于1983年還未結束試驗發電期就被拆除。于是在20世紀80年代初,光伏接棒成為“陽光計劃”的重點。一開始,受到資助的光伏應用項目同樣針對細分市場,比如隧道照明、衛星等領域。因為日本方面預期光伏需要很長時間才能實現明顯的成本下降,這會限制短期的應用場景,所以研發的核心就圍繞著降低成本展開,目標是把光伏發電成本降低到當時的1%。為了使光伏發電項目得到更多的資金支持,項目一直規劃到了2000年,并提出了雄心勃勃的目標:到1990年,日本50%的能源供給來自太陽能,到1995年,更要達到三分之二的水平。

參與“陽光計劃”的企業陣容似乎足以給這樣的宏偉目標“壯膽”:松下、日立、NEC、東芝、夏普悉數參與進來。這些公司將參與“陽光計劃”視為提高技術能力的一種手段。受到上述“大目標”的吸引,他們相信光伏終有一天會獲得巨大的市場機會。

1973年,石油占日本全部一次能源供應量的77%。到1992年,也就是“新陽光計劃”實施的前一年,石油的占比下降到58.2%。或許以此看來,降低日本對石油依賴度的目標取得了一定成效,但實際上,這主要歸功于核能和天然氣,其供應比例分別從1977年的2%和0.9%上升到1992年的10%和10.6%,而光伏等新能源在整個15年當中一直保持在1%左右的比例,離1990年達到50%占比的目標相去甚遠。

我們的困惑在于:為什么日本沒有完成這一目標,卻成了繼美國之后的世界光伏產業領先國家?

1974年,為了實現全面的集成技術研發,通產省下屬的日本產業技術綜合研究所把各個研究領域分配給了各大企業:組件制造技術交給了夏普,多晶硅薄膜技術交給了日立和NEC,帶狀硅技術交給了東芝和東洋硅業,化合物半導體太陽能電池交給了松下。換句話說,企業之間從一開始并不存在技術路線的重疊,它們要做的只是在自己“被安排”的賽道上奔跑。除了這些企業,稻盛和夫的京瓷也想參與其中,但他希望采用美國公司泰科(Tyco)持有專利的一種帶狀硅生長技術進行研發,被日本產業技術綜合研究所拒絕,理由是國家項目用納稅人的錢改善外國技術,這是“不可持續的”。而且當時帶狀硅技術已經委托給東芝了,不能委托過多公司開發同一種技術,否則會產生重復投資的問題。

令人意想不到的是,最終率先引領日本光伏產業找到正確技術路線并實現大規模擴張的領軍者,正是被官方排斥的京瓷。

雖然沒有得到官方的認可,但稻盛和夫依然決定啟動帶狀硅項目。1974年,夏普成立了“陽光計劃”推廣部門,該部門對京瓷所采用的這種帶狀晶體生長技術非常感興趣。應用這項技術,可以在將硅錠切割成硅片時減少硅料的損耗,而那時硅的價格非常昂貴。

當時日本幾乎沒有設備可以實現這項技術,但如果想要讓成本大幅下降,一味進口美國設備是不可行的,所以日本國內的半導體設備企業和光伏企業開始自主研發自家專用的生產設備,不同企業間的設備沒有統一的規范,互不兼容,后來各大薄膜光伏生產企業的模式也是如此。與之形成對比的是,德國發展出了專門生產光伏制造設備的第三方企業,這些設備面向市場公開出售,不同環節的設備可以像搭積木一樣進行組合排列,從而形成一條完整的生產線。幸運的是,中國光伏產業選擇了類似德國的模式生產、銷售光伏設備,大大加快了全行業設備水平提升的速度,從而避免了日本模式的“各自為戰”,加速了設備工藝在全行業的擴散。

到20世紀70年代末,日本在薄膜光伏研發上取得技術突破,開發出了非晶硅。區別于晶體結構較為整齊的晶硅,非晶硅是另一種形態的硅,硅原子間的晶格網絡呈無序排列。非晶硅應用于光伏產品,寄希望于大大減少硅的用量,因為可以將一層薄薄的非晶硅沉積在襯底上。襯底可以是塑料材質,還免去了晶體生長、晶片切割等步驟,這也是21世紀中國漢能等企業堅持投入非晶硅技術薄膜路線的重要原因。但非晶硅的缺點是其光電轉換效率比晶硅低很多,往往只有晶硅的一半。日本人期待非晶硅光伏產品的光電轉換效率可以追上晶硅產品的腳步,但時至今日,非晶硅光伏產品的效率在全球范圍內也未能得到大幅提升。

表面上看,是日本“賭錯”了一條技術路線。然而這背后還有更為隱秘的深層次原因,與官方研發體制的缺陷有著直接的關系。因為20世紀80年代初,光熱電站試點失利,“陽光計劃”的年度預算需要重新分配,光伏雖說扛起了大旗,但這其中又面臨兩種選擇:是投入到“燒錢”的大型晶硅電池工廠試點當中,還是投入到當時備受矚目、潛力似乎巨大(未來投資規模有望擴大)的行業“新星”非晶硅當中?如果晶硅方案的預算額度突然發生巨變,卻依然在商業化應用上前途渺茫,無法取得實質性結果,那么相關責任人就有受到官方指責的風險。所以,在編制下一年“陽光計劃”預算的時候,“生逢其時”的非晶硅就成了“接棒選手”,其年預算規模從1970年的幾百萬日元,暴漲到1981年的10億日元以上,在20世紀80年代后期最高時更是接近30億日元,而晶硅路線的預算在1982年后從未出現明顯的擴大。這說明官方機構把握技術投入的方向并非出于“陽光計劃”真正的“長期主義”和對技術路線的堅持,而是對經費預算規模的維護。

1979年的伊朗伊斯蘭革命和石油危機再次讓“陽光計劃”煥發了生機。當年11月,日本工業技術委員會提出一項要加速“陽光計劃”的戰略。1980年,日本頒布了《替代能源法》,并成立了一個新機構——日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)。這是通產省下屬的一家半官方性質的機構,其任務是協調新能源開發過程中的三個重點:實際應用、制造改進和成本降低。從此NEDO負責接管“陽光計劃”的所有事宜。

但就在這一時期,“陽光計劃”已經開始“變味兒了”。整個20世紀80年代,其一半以上的預算都花在了煤炭技術上,比每年用于開發太陽能技術的預算(60億~70億日元)高出好幾倍,最低時太陽能預算只占到總預算的八分之一。

一部分問題出在新機構的資金來源上。1980年后,日本通過“替代能源發展特別賬戶”為“陽光計劃”提供穩定的資金支持,但這個賬戶的資金來源,主要是對電力和石油行業征收的稅款所得,所以即便資金用來開發新能源,也必須服從電力來源多樣化和發展煤炭的資金“初衷”。國家項目的研發原本應該以技術演進的投入為導向并實現國家目標,但此時相關機構更看重的是維持并擴大項目預算總額,而不管資金來源和流向是否服務于原本的項目方向,最終就導致了項目目標被分散。

另一部分問題出在了成立NEDO這個新機構上。通產省本著不增加“半官方機構”的原則,解散了“煤炭產業合理化法人團體”,還將另外兩家法人團體合二為一,所以新成立的新能源開發機構就“有義務”接收煤炭產業合理化法人團體的剩余業務,必須在“新能源”機構內部成立一個“煤炭開采工業合理化部門”,到后來甚至連酒精生產業務部門也往這個機構里面裝。事實上,這個新機構在人事、預算制定、撥款等方面的自由權很小,處處受到其上級單位日本產業技術綜合研究所的限制。

在這一時期,眾多日本企業判斷光伏產品已經步入了商業化的前夜,不同企業之間開始加劇競爭,這其中非晶硅技術路線的商用前景最為企業所看好。夏普在光伏商業化應用中走在了前列,1980年推出了全世界第一款太陽能計算器。各大企業都開始關心如何將非晶硅光伏產品與自家的消費電子業務進行融合,比如三洋電機,選擇做卡西歐的供應商,把薄膜光伏電池出售給后者,裝在它們的太陽能計算器上。到1982年,日本已經實現了1.7兆瓦(1兆瓦=1000千瓦)的光伏產品年產量,但其中有高達80%的產品都用在了消費電子類產品當中。

日本政府方面此時無助地看到,企業對光伏產品能夠商業化變現的濃厚興趣,與“陽光計劃”一開始解決石油依賴進口的初衷相去甚遠。這些能夠短期變現的、小面積使用薄膜光伏的消費電子產品,與能夠在家庭和工商業屋頂上發電的大面積光伏組件,幾乎背道而馳。

盡管日本新能源開發組織表達了對這一“南轅北轍”趨勢的擔憂,但當時日本方面出現了一種共識,即人們應該寬容并接納消費電子應用的方向,這些細分市場的大規模發展最終會“促成”光伏產品大規模并網發電目標的實現。但當時的非晶硅產品應用到戶外的時候,存在質量惡化和轉換效率低下等問題。

1983年,NEDO開始了新一輪的委托研究項目,并宣布要在1985年對晶硅電池和非晶硅電池進行評估,然后二者擇其一進行重點發展。當時,從事晶硅材料研究的公司仍然無法開發出適合商用的太陽能電池,非晶硅材料還是被各大公司所看好。整個20世紀80年代,日本80%的光伏研發投入集中在薄膜非晶硅光伏產品上。

當我們重新審視這段時期的歷史時會發現,日本過于發達的消費電子產業沒有對日本光伏產業的發展起到長期的助益,消費電子產業更青睞小尺寸的薄膜光伏應用產品,而這一傾向性改變了此時已經注重逐利的日本光伏產業。

歸根結底,是日本晶硅光伏產品價格還沒有低到足夠吸引普通民眾對大規模戶用光伏系統進行安裝,日本光伏企業只能“依傍”消費電子這一支付意愿更高、對光電轉換效率又不太敏感的細分市場。

事實上,從一開始,日本以通產省和其下屬機構為主導、大企業跟隨并受前者委托開展研發的這套光伏技術開發體系本身就存在著三重困境。

第一重困境:政府目標與企業目標誰先誰后?政府希望實現國家目標,比如替代進口石油,而私營企業則希望研發能融入公司戰略當中,為未來的商業化變現打下基礎。如果政府強迫企業服從國家意志,企業就可能會對商業化前景不好的官方課題抱著“交作業”的態度去完成,把承擔的科研項目當作積累知識和技術的手段;如果政府過分尊重企業的商業化遠景,采取聽之任之的態度,那么國家課題的目標就很可能發生偏離。

第二重困境:政府應該盡早集中資源在少數技術路線上,還是給不同企業分配迥異的課題任務?盡早明確技術路線,并集中資源,比如專注于非晶硅,可能以最少的資源換取到較大的成果,卻也有可能賭錯路線。對不同企業安排不同的課題方向,通過并行開發,多線作戰,雖然能提高“至少成功一個”的潛力,但不僅投入規模大而分散,而且實際上也未必就能實現“課題—企業”之間的完美匹配,二者錯配可能會導致總體上錯失一些技術突破的機會。應該讓企業用自己的眼睛去市場上“發現”最適合自身技術實力同時也是最具有突破潛力的技術路線。

第三重困境:政府會不會與企業爭利?政府為企業研發提供資助,自然希望擁有所委托項目的專利成果,而企業也希望享有與自身研發投入匹配的成果與專利。如果政府強烈要求專利歸國家所有,那么企業研發意愿必然不足;如果政府允許企業擁有專利并將其投入商業化變現,那么政府無法說服公眾,這樣的公款研發資助是正當的、是以公共利益為目的的。

雖然日本在光伏研發和商業化問題上,在政商關系的制度性安排上出現各種問題,但日本依然對光伏產業做出了杰出貢獻,因為日本是第一個形成了較大規模光伏制造業的國家。

1980—1985年,日本新能源開發組織實現了光伏產品降低成本的目標,五年間價格下降了75%~80%。但是在1985年,隨著石油價格暴跌,一些公司退出了光伏業務,因為“陽光計劃”資助的示范市場太小,且消費電子市場已經趨于飽和,但京瓷、三洋和夏普公司依然選擇繼續堅持。20世紀80年代后期,這些堅守下來的公司主張擴大應用市場范圍,進一步降低成本。但無論如何,建設大型光伏電站并獲取到政府補貼的機會微乎其微。1986年日本建成的一個1兆瓦級光伏示范電站,其組件成本高達每瓦1000日元,與暴跌的油價和日本廉價的火電(石油發電)相比,大型光伏電站實現盈利的目標遙遙無期。由于各大企業與通產省平時合作關系密切,所以它們希望“化整為零”,提出了開發小型分布式光伏屋頂系統并尋求政府補貼的訴求。稻盛和夫不厭其煩地向通產省官員進行宣講,希望政府抓緊時間創造新的市場,不要再在非晶硅上浪費資源和時間了。事后證明,日本光伏產業的騰飛正是來自圍繞這一訴求所制定政策路線的有力推動。

1984年,京瓷利用此前日本太陽能公司的多晶硅太陽能電池技術開始為日本電力公司和海外客戶生產大尺寸光伏發電系統。因為日本太陽能公司的帶狀硅技術沒能生產出理想的產品,該公司就改用了德國瓦克公司的多晶硅鑄錠技術。京瓷成為第一家采用這一技術批量生產光伏產品的公司。此時稻盛和夫意識到,京瓷的優勢就在于果決地引進國外核心技術,然后對其進行優化改進。在引入瓦克公司的技術后,京瓷的太陽能電池市場占有率快速擴大。1995年,日本多晶硅太陽能電池的產量超過了非晶硅電池。1998年,全球范圍內多晶硅電池產量79.9兆瓦,首次超過單晶硅電池的75兆瓦,此后多晶硅電池在日本和中國企業的推動下不斷提升市場占有率,占據了主流光伏產品市場。

在京瓷改換技術路線之后,1985年由政府牽頭、由多家企業合力打造的500千瓦太陽能電池工廠試驗運行也結束了,日立、東芝和NEC都自愿退出了“陽光計劃”項目,從此夏普和京瓷取代了這些巨頭在光伏產業的地位,主導了晶硅電池市場。

對通產省來說,這是一個極為諷刺的結果:曾經被官方寄予厚望的關東大型企業退出了“陽光計劃”,而原本在計劃啟動時被排除在外的公司(京瓷),利用“陽光計劃”不允許引入的方法(外國企業的鑄錠技術),在太陽能電池的開發和制造中取得了突出的成就。事實證明京瓷走對了——鑄錠技術在當時的性價比和成熟度都更高,它也成為尚德、英利等中國企業在世紀之交時率先投入國內量產的一種技術。

與日本自上而下進行安排的光伏產業化進程大相徑庭,德國的光伏產業化是一場民間運動自發形成的產物。德國光伏產業成長起來的最大動力就是要與德國政府部門“對著干”。

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