中国低碳技术创新需求评估报告—以储能行业为例.pdf

中国低碳技术创新需求评估 以储能行业为例 2021.5 碳信托是一家全球领先的独立专业咨询公司，以推动低碳经济转型为使命。我们的商业活动遍布世界各地，来自30多个国家的300余名员工分布在英国、中国、新加坡、墨西哥、南非、巴西和美国。我们为知名品牌设计减少碳排放和提升资源效率的发展战略，为政府规划并实施节能低碳创新项目，并协助跨国公司在低碳创新及清洁技术领域进行投资。碳信托于2009年成立了中国办公室。中关村储能产业技术联盟是中国第一个专注在储能领域的非营利性国际行业组织。储能联盟致力于通过影响政府政策的制定和储能应用的推广促进储能产业的健康有序可持续发展。储能联盟聚集了优秀的储能技术厂商、新能源产业公司、电力系统以及相关领域的科研院所和高校，覆盖储能全产业链各参与方，共有国内、国际200+成员单位。储能联盟在协同政府主管部门研究制定中国储能产业发展战略、倡导产业发展模式、确定中远期产业发展重点方向、整合产业力量推动建立产业机制等工作中，发挥着举足轻重的先锋作用。作者作者:张楠张楠 碳信托中国办公室高级分析师 赵立建赵立建 碳信托中国办公室首席代表 岳芬岳芬 中关村储能产业技术联盟副秘书长/研究总监 孟海星孟海星 中关村储能产业技术联盟研究经理 特别感谢特别感谢:钟丽锦钟丽锦 能源基金会总裁办公室主任 辛嘉楠辛嘉楠 能源基金会气候变化国际事务主管 董钺董钺 能源基金会气候变化国际事务研究员 张笑寒张笑寒 能源基金会总裁办公室项目经理 俞振华俞振华 中关村储能产业技术联盟创始人兼副理事长 感谢能源基金会中国为本报告提供资金支持，同时也诚挚地感谢为本报告提出宝贵意见与建议的业内专家与同事。本报告由能源基金会资助。报告内容不代表能源基金会观点。目录目录 项目背景项目背景.1 背景.1 技术创新需求评估的必要性.2 英国低碳能源技术创新.2 中国低碳技术创新.3 报告结构.5 技术创新需求评估（技术创新需求评估（TINA）.6 TINA 背景.6 评估方法.9 产出与影响.15 TINA 在墨西哥的应用.19 能源创新需求评估（能源创新需求评估（EINA）.22 简介.22 评估方法.23 产出与影响.27 经验与建议经验与建议.31 英国经验总结.31 对中国的建议.32 中国低碳技术创新需求评估方法学框架中国低碳技术创新需求评估方法学框架.34 重点技术领域识别.34 重点技术领域创新需求识别和评估.36 储能在未来能源系统中的作用与应用规模储能在未来能源系统中的作用与应用规模.39 中国清洁电力发展及温室气体排放趋势.40 储能在电力系统中的作用.41 储能应用规模预测.43 储能技术创新的价值评估储能技术创新的价值评估.45 储能技术创新对成本降低的影响.48 储能技术经济价值潜力.51 储能技术创新和发展的市场障碍储能技术创新和发展的市场障碍.54 市场壁垒和挑战分析.54 储能行业技术创新障碍.54 国际合作机会.55 不同储能技术创新机会不同储能技术创新机会.56 锂离子电池.56 钠离子电池.56 铅碳电池.56 全钒液流电池.57 压缩空气储能.57 钠硫电池.57 飞轮储能.58 超级电容器.58 其它因素影响评估其它因素影响评估.59 安全性因素评估.59 原材料可获得性与成本.59 技术优选和政策建议技术优选和政策建议.61 技术优选建议.61 储能技术创新机会建议.62 加速储能技术创新的政策建议.63 低碳技术创新政策建议低碳技术创新政策建议.65 1 项目背景 背景 工业化革命以来，由于化石燃料的大量燃烧导致的全球气候变化为人类社会带来了一系列环境和社会问题。气候变化已经成为全球各国所面临的的共同挑战。2015 年，各国在巴黎气候变化大会上签订巴黎协定，提出将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在 2 摄氏度以内，并努力将温度上升幅度限制在 1.5 摄氏度以内的长期目标。低碳技术创新对于全球各国实现低碳经济转型以及巴黎协定2C 甚至 1.5C 的目标至关重要。目前，我们距离实现巴黎协定中提出的全球平均温度不超过 2C 的目标仍有很大差距（见 图图 1）。联合国气候变化框架公约（UNFCCC）的分析表明，在基准情景下（不采取额外减排行动），全球温度将上升 3.8C；而即使各个国家的气候承诺都得到落实，全球气温仍将上升2.7C。因此，要实现巴黎协定中的 2C 目标必须加快低碳技术的创新和大规模应用。事实上，创新技术和解决方案的研发和应用已经成为以相对较低的成本实现全球应对气候变化目标最重要的机会。图图 1 全球年温室气体排放量（单位：十亿吨）全球年温室气体排放量（单位：十亿吨）1 1 World Economy Forum,2018.Accelerating Sustainable Energy Innovation.2 能源生产和消耗约占全球温室气体排放的三分之二以上，同时造成了严重的区域空气污染。根据 BP 的研究报告，在渐进转型情景下，能源使用造成的碳排放在展望大部分期间仍然逐渐上升，到2040年增长约7%；同时报告认为电力行业将成为碳排放增长最多的行业，到2040年，电力行业碳排放占全球能源系统的约 40%2。未来电力行业碳减排的潜力巨大。通过加快创新步伐和大规模部署可再生能源技术，可以实现能源领域的减排潜力，大大减少温室气体排放并减缓全球气候变化。因此，能源技术创新已成为低碳技术创新最重要的领域。技术创新已经开始重塑全球的能源格局。得益于成本的快速降低，包括太阳能光伏和风能在内的可再生能源大规模部署已经显著降低了电力部门的碳排放强度。电动汽车的普及也为交通运输行业的去碳化提供了技术路线。然而，根据国际能源署(IEA)的研究，只有少数能源技术的发展速度能够匹配全球的可持续发展目标。高风险、低回报、系统惯性以及较长的研发和商业化周期使私营公司的技术创新较为困难。为应对这些挑战，更加有力和高效的政策支持以及公共研发投入是必不可少的。技术创新需求评估的必要性 技术的发展一般遵循从概念到商业化的路径，技术创新过程通常包括以下几个阶段：研发、示范和应用。在研发初期，公共资金通常具有关键作用。当技术进入具有商业化机会的应用研究和示范阶段时，私人投资将成为关键驱动因素，但仍然需要直接或间接的公共资金支持政策作为激励并降低投资风险，从而帮助企业克服市场障碍，例如较高的前期成本、有限的融资渠道以及系统转型惰性等。为了加快技术应用、降低成本和推进商业化进程，公共部门需要在低碳技术的研发过程中投入大量资金。然而将有限的公共资金分配给所有重要的低碳技术是非常困难且无法实现的，而公共部门投资应该聚焦于那些对实现碳排放目标和经济增长目标影响最大的技术领域。因此，对技术创新进行评估和优先级排序分类是十分有必要的。英国低碳能源技术创新 2008 年气候变化法案为英国设定了雄心勃勃的目标，即到 2050 年将其温室气体排放量与1990 年的水平相比至少减少 80%。2019 年 6 月，新修订的气候变化法案生效，正式确立英国到 2050 年实现温室气体净零排放”的目标。2020 年底，英国发布了最新减排目标，到2030 年温室气体排放量与 1990 年相比，至少降低 68%。为实现其中长期气候目标，并保障安全、清洁和经济的能源供应，英国政府致力于支持和促进低碳技术创新。为了协调政府部门和其他公共资助机构的低碳技术创新支持资金，英国成立了低碳创新协调小组（LCICG），召集了英国提供低碳技术创新资金支持的公共部门，包括政策制定者、监管机构、公共预算利益相关方，以及公共资金支持的机构和项目。LCICG 的成员通过一系列的项目 2 BP p.l.c.2019.BP Energy Outlook 2019 edition.3 和机制，为英国技术创新需求评估（Technology Innovation Needs Assessment,TINA）所识别的创新需求以及其他能源技术体系中创新需求提供支持。2016 年，能源创新委员会（Energy Innovation Board）取代 LCICG，为英国能源创新公共资金的使用提供战略层面的监督和建议。根据清洁增长战略，英国已经大幅增加了对低碳创新的投资。从 2015 年到 2021 年，预计将有超过 25 亿英镑投资于低碳能源、交通、农业和废弃物领域的研发和示范，包括：来自英国商业、能源和产业战略部（BEIS）能源创新项目的 5.05 亿英镑，旨在加速创新清洁能源技术和工艺的商业化 来自英国研究委员会和“创新英国”联合投资的12 亿英镑，现在成立了“英国研究与创新”组织（UKRI），主要投资于能源系统和海上风电 为法拉第挑战赛提供的 2.46 亿英镑的资金，旨在在动力电池的设计、开发和制造领域建立英国的优势和领先地位 其他来自多个部门的 6.2 亿英镑资金，包括 BEIS，运输部（DfT），国际发展署（DfID）和环境、食品及农村事务部（Defra）为了给英国技术发展计划提供科学依据并优化公共资金投入，LCICG 领导了英国技术创新需求评估（TINA）项目（2010-2016），该评估已经成功建立了对技术创新需求的共识，并影响了公共资金的研发投资决策。2018 年，为支持和优选能源系统的低碳创新，英国商业、能源和产业战略部（BEIS）启动了能源创新需求评估（Energy Innovation Needs Assessments,EINA）项目，以确定在英国能源系统中的关键创新需求。在本报告中，我们将主要关注这两个创新技术需求评估项目，包括其方法学和项目结果，为中国的低碳技术创新提供借鉴。中国低碳技术创新 自上世纪70 年代以来，我国经济一直保持较快的发展速度，对各类能源，尤其是化石能源的需求量持续增加。目前，中国是全球最大的能源消费国和温室气体排放国。按照当前的发展趋势，到 2050 年能源消费预计高达 66.6 亿吨，届时二氧化碳排放将高达 128 亿吨 3。中国已经做出承诺并持续开展气候行动。2020 年 9 月 22 日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和”。这是中国首次在国际社会上提出碳中和目标。12 月 12 日，习近平总书记在巴黎协定五周年“气候雄心峰会”上进一步细化了 2030年碳排放强度、减排幅度、非化石能源占比等目标细则。低碳技术创新是中国发挥创新潜力并履行气候承诺的重要路径。在强化应对气候变化行动 中国国家自主贡献中明确提出了低碳技术创新，特别是在能效提升、可再生能源、核能和碳捕集与封存(CCUS)等领域。2016 年，中国发布国家创新驱动发展战略纲要，提出到2020 年进入创新型国家行列，基本建成中国特色国家创新体系；科技进步贡献率提高到 60%以上，研究与试验发展（R&D）经费支出占国内生产总值比重达到 2.5%。2017 年，科技部发布 3 中国石油经济技术研究院，2018。2050 年世界与中国能源展望。4 “十三五”应对气候变化科技创新专项规划，明确应对气候变化的根本出路在于科技创新。在 2020 年发布的中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二三五年远景目标的建议中，“关键核心技术实现重大突破，进入创新型国家前列”被设定为 2035 年远景目标之一；“坚持创新驱动发展，全面塑造发展新优势”被列为“十四五”重点工作领域之一。在能源技术领域，绿色低碳被列为能源技术创新的主要方向。例如能源技术革命创新行动计划(2016-2030 年)要求通过能源技术创新，加快构建绿色、低碳的能源技术体系，并提出了包括“先进储能技术创新”的 15 个重点任务。2020 年底，中国发布新时代的中国能源发展白皮书，明确提出发挥科技创新第一动力作用，在能源领域大力实施创新驱动发展战略，增强能源科技创新能力，通过技术进步解决能源资源约束、生态环境保护、应对气候变化等重大问题和挑战。“十三五”期间，我国全社会研发（R&D）经费支出从 1.42 万亿元增长到 2.21 万亿元，研发投入强度从 2.06%增长到 2.23%。2019 年，全国共投入研发经费 22143.6 亿元，比上年增长 12.5%；其中国家财政科学技术支出 10717.4 亿元，比上年增长 12.6%。4 根据世界知识产权组织（WIPO）评估，中国创新指数位居世界第 14 位，整体创新能力大幅提升。2015 年以来，科技部联合环保部和工信部联合发布了两批次节能减排与低碳技术成果转化推广清单，供工业企业、财政投资或产业技术资金、各类绿色低碳领域的公益、私募基金及风险投资机构等用户在进行节能和减少温室气体排放技术升级改造和投资时参考。自2008年起，国家发改委开始发布国家重点节能技术推广目录，以鼓励能源密集型企业采用先进的节能技术和新设备，提高能源利用效率，截至 2017 年底，已从 4000 多项技术中筛选出 260 项高能效技术。自 2014 年起，已经发布三批国家重点推广的低碳技术目录。清单和目录内容主要由相关地方和行业协会推荐，通过行业专家评估评审后确定。为支撑国家科技规划和政策制定，科技部已经开展了 6 次国家技术预测，目前第六次国家技术预测已经完成。中国科技创新工作主要由科技部统筹负责，包括制定科技创新政策和战略方针，推动国家创新体系建设，负责科研项目资金协调、评估、监管，编制国家重大科技规划等。2015 年，建立了国家科技计划5（专项、基金等）管理部际联席会议制度，对中央财政科技计划进行统筹协调；联席会议由科技部牵头，财政部、发展改革委等与国家科技计划管理密切相关的 31 个部门和单位组成。在低碳发展和应对气候变化领域，技术创新也主要由科技部统筹，生态环境部、工信部、发改委、国家能源局等各部门共同参与。目前，中国正在组织编制面向未来 15 年的科技发展规划和“十四五”科技创新规划。4 国家统计局。2019 年全国科技经费投入统计公报。http:/ 5 国家科技计划主要包括国家科技重大专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金、技术创新引导（专项）基金、基地和人才专项。5 报告结构 本项目针对低碳能源技术，旨在借鉴英国在低碳技术创新需求评估领域的经验，帮助中国政策制定者探索更有效的低碳技术创新评估方法和战略，推动中国加快实现温室气体减排和低碳发展目标。报告由三部分组成：英国低碳创新需求评估案例分析，中国低碳技术创新需求评估方法学框架，中国储能技术创新需求评估。首先，项目梳理和总结了英国低碳技术创新的经验，重点聚焦于技术创新需求评估（TINA）和能源创新需求评估（EINA）两个项目，分别介绍了项目背景、方法学、评估结果及影响。基于此，我们总结了英国技术创新需求评估的关键成功因素，以及对中国的借鉴（第 2-4 章）。根据英国低碳技术创新需求评估，报告第 5 章初步提出了中国低碳技术创新需求评估的方法学框架，将定量评估与定性分析相结合，并纳入了可能适用于不同技术的特定考量因素。最后，以储能行业为试点对方法学进行了测试，项目对七种储能技术的创新价值和经济价值进行了定量评估，并结合专家研讨和打分，识别了不同技术的关键创新需求（第 6-11 章）。6 技术创新需求评估（TINA）TINA 背景 2.1.1 政策背景政策背景 英国将支持创新作为其政府计划的重要组成部分，认为低碳创新将有助于确保英国安全、清洁和经济的能源供应，实现相关的应对气候变化目标，同时有助于刺激新的商业机会和就业机会。欧盟可再生能源指令（2009）：可再生能源在能源消费总量中的比重从2005年的1.3%增加到2020年的15%；2008年气候变化法案：到2050年，温室气体排放量与1990年的水平相比至少减少80%。在2011年11月发布的“碳计划”6中，英国政府进一步明确了创新对实现2050年碳减排目标的重要性。此外，英国还提出在应对气候变化和维护能源安全的同时，需要最大限度地降低成本并为英国带来经济利益。政府希望通过技术之间的竞争实现最经济高效地能源供给。实现这一目标的能源情景将取决于可再生技术、核能、碳捕集与封存，能源需求侧以及能效方面的创新成果。因此，英国政府明确提出支持：产业链合作以推动成本降低，创新低碳发电技术的研发和示范，以及减少能源需求相关的创新。英国技术创新评估和优选主要由政策驱动。考虑到有限的公共研发资金，英国需要对低碳技术创新需求进行评估，筛选最具创新价值和经济价值的技术领域，提高公共资金支持创新的效率。此外，也需要通过科学坚实的评估方法使多个提供研发支持的公共部门之间达成一致。2.1.2 英国创新生态系统英国创新生态系统 2010 年，英国国家审计署（NAO）在审查可再生能源技术创新的公共资金执行情况和绩效时，发现在不同公共部门之间存在较大的协调挑战。由于缺乏统一的执行框架和一致的方法学来评估和报告公共资金的绩效，无法评估政府公共资金的投入是否实现了其既定目标。因此，国家审计署提出了八项步骤，建议通过一种规范的方法来规划和管理对可再生能源技术创新的直接资金支持（图图 2）。6 The Carbon Plan:Delivering our low carbon future.https:/assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/47613/3702-the-carbon-plan-delivering-our-low-carbon-future.pdf 7 图图 2 规划和管理可再生能源技术公共投资的规范方法（规划和管理可再生能源技术公共投资的规范方法（8 个步骤）个步骤）对低碳创新公共资金的审查发现，除英国气候变化与能源部（DECC）以外，英国至少有八个公共机构提供低碳创新资金支持，其中包括商业创新与技能部（BIS）、能源技术机构（ETI）、技术战略委员会（TSB）、工程和物理科学研究委员会（EPSRC）、苏格兰商贸投资（Scottish Enterprise）和苏格兰政府。由于技术创新的资金支持机构较多，潜在的创新者可能难以充分了解并参与其中。而且各个机构采用不同的方法学筛选支持项目，可能会导致资金缺口和重复支持。因此，能源与气候变化部（DECC）引入了更规范的新方法来规划和管理对低碳创新的直接公共支持。英国成立了低碳创新协调小组（LCICG），以加强提供低碳技术创新支持的不同公共部门之间的协调。表表1列出了LCICG的核心成员及其作用。通过合作与协调，这些机构可以提升创新支持的广度和深度，避免重复并提高资金效率。8 表表 1 低碳创新协调小组（低碳创新协调小组（LCICG）核心成员及其职责）核心成员及其职责 LCICG 成员成员 职责职责 能源与气候变化部能源与气候变化部（DECC）英国政府部门，领导英国能源与气候变化政策；其低碳创新重点是确保安全、清洁、经济的能源供应。能源与气候变化部能源与气候变化部-创新项目创新项目 由英国政府部门直接执行的项目；聚焦于能源政策引导的技术创新的研发和示范，目标是提供安全、清洁、经济的能源。商业、创新与技能部商业、创新与技能部（BIS）英国政府部门，负责英国工业、技能和创新政策；其低碳创新重点是推动经济持续增长。工程与物理科学研究委员会工程与物理科学研究委员会 代表研究委员会的英国能源项目，其低碳创新重点是支持英国的能源政策目标。委员会支持各类领先的研究、研究生培训和活动，以对英国经济和社会产生积极影响。技术战略委员会技术战略委员会 英国创新机构，非政府部门的公共机构；致力于是通过刺激和支持从概念到商业化的企业创新来加速经济增长。能源技术机构（能源技术机构（ETI）公私合作伙伴关系；其重点是能源系统分析以及对重大工程和技术示范项目的投资，致力于以最低的成本实现能源目标。碳信托（碳信托（Carbon Trust）非股息公司；提供有关低碳创新需求分析、开发和应用方面的专业技术支持；与不同机构合作来加速低碳技术的商业化。苏格兰政府苏格兰政府 苏格兰政府的行政部门；领导苏格兰的能源政策；其低碳创新重点是确保创新有益于苏格兰经济。苏格兰商贸投资苏格兰商贸投资 苏格兰政府支持的非政府部门的公共机构；刺激经济增长、产业创新和投资，以促进苏格兰经济发展。9 低碳创新协调小组（LCICG）的支持重点是“低碳技术创新”，即具有低碳特征的技术：防止或减少温室气体排放的技术；以可持续的方式提供能源，且温室气体排放量显著低于目前技术的平均水平；保障低碳技术应用的支持性技术，例如输配电技术或系统平衡技术；减少能源的消耗量；帮助消费者减少能源消费量，例如智能电表和需求侧管理技术;减少其他过程（例如工业或农业）排放的温室气体。2.1.3 TINA 目标目标 由于很多低碳技术都可以帮助英国实现其能源和减排目标，但考虑到有限的公共资金，必须对低碳技术的创新需求进行评估和优选。因此，在2010年，低碳创新协调小组（LCICG）成员共同发起了技术创新需求评估项目（TINA），旨在识别和评估特定低碳技术领域的关键创新需求，为公共部门低碳创新投资的优先级提供依据。评估方法 TINA 方法学从两个层面对技术进行优选：宏观层面，对各个技术类别进行评估以确定重点技术类别；微观层面，对识别的重点技术领域进行详细分析。英国 TINA 项目基于政府、行业和学术界已有的研究和经验，采用了一致的方法来识别和评估给定技术领域内的创新潜力。对于每个选定的技术领域，都考虑了该技术领域内的细分技术和主要组件，并识别实现英国长期减排目标所需要的关键创新需求。2.2.1 技术领域筛选和识别技术领域筛选和识别 宏观层面的研究主要从两个维度对技术进行评估：碳减排潜力和经济价值潜力。图图 3为TINA宏观层面技术领域筛选方法的示意图。10 图图 3 TINA 宏观层面技术领域筛选方法（示意图）宏观层面技术领域筛选方法（示意图）基于 2010 年所进行的宏观层面的研究以及低碳创新协调小组成员机构的意见，TINA 项目框架筛选和识别了以下低碳技术领域：生物能源、碳捕集与封存、住宅建筑、电网和储能、供热、工业部门、非住宅建筑、核裂变、海上风电、太阳能光伏、海洋（波浪和潮汐）、交通领域氢燃料。宏观层面的技术类别筛选识别了要深入研究的重点技术领域（例如，生物能源、海上风电、核能等）。微观层面需要对每个技术领域中的具体技术进行详细分析。在进行技术范围界定和应用情景定义时，通常需要有一位协调员统筹所有技术领域的研究，以避免各个领域之间出现技术的重叠。2.2.2 特定技术领域评估框架特定技术领域评估框架 7 针对特定技术领域，TINA 项目框架包括建立技术和市场应用情景、评估对英国的潜在价值、评估公共部门资金支持的需求以及提出潜在解决方案。TINA 项目在各个技术领域采用了一致的方法学。7 Carbon Trust.2015.Technology Innovation Needs Assessment(TINA)Critical Assessment.11 图图 4 TINA 项目的主要组成部分项目的主要组成部分 基于一致的方法学，TINA 不仅可以对比特定技术领域内创新机会的价值，也可以对比不同技术领域之间创新机会的相对价值。TINA 项目的分析框架由碳信托（Carbon Trust）开发和实施，并得到了 LCICG 所有核心成员的贡献以及其他专家和机构的意见与建议。针对每个选定的技术领域，创新需求评估主要内容包括：分析技术在英国能源系统中的潜在作用（应用情景预测）估算通过创新降低技术成本可以给英国带来的价值 估算通过出口给英国带来的商业机会（经济价值潜力）评估英国公共部门干预创新的现状 识别能为英国带来最大收益的潜在创新重点 2.2.3 英国技术应用情景英国技术应用情景 英国技术应用情景采用了能源技术机构（ETI）能源系统建模环境（ESME）中的一组模型，TINA 项目从中选择了不同的模型来分析不同技术领域的潜力。这种方法既保证了基本假设和参数的一致性（例如碳目标、能源系统约束等），也可以对每种技术领域进行深入分析。考虑到不同技术在政府能源和减排战略中潜在作用的不确定性，该方法的价值在于它可以充分探索成本降低的潜力。但是，这种针对每个技术领域单独开发技术应用情景的方法，可能会导致在不同技术领域模型中所设置的不同技术的应用水平不同，进而导致不同领域之间技术的对比较为困难。12 情景差异情景差异：到 2025 年左右，不同技术领域模型中的技术应用情景都非常相似。但随着技术重要性的变化，情景设定开始出现差异。例如，到 2050 年，在核裂变技术领域模型中，中心情景将部署约 20GW 的海上风电；而在海上风电技术领域模型，约部署了 30GW 海上风电。在电力行业 CCS 模型中，中心情景 CCS 的部署水平显著高于太阳能技术模型中的情景设定。根据对 TINA 项目的一项评估，建议在不同技术领域采用统一的英国技术应用情景。这将提高技术之间的可比性，有助于评估不同技术的系统优势，也便于理解和沟通。2.2.4 技术评估技术评估 TINA 项目框架通过以下维度进行具体技术评估：创新价值 创新带来的经济价值（GVA）和就业机会 英国市场壁垒/市场失灵 多大程度上可以依赖进口或海外创新 针对不同的技术领域，TINA 项目框架采用了相同的评估指标，因而可以在各技术领域内以及技术领域之间进行技术优选。项目通过定量分析评估了支持特定技术创新对英国的价值，随后从定性角度评估了政府干预和公共资金支持的必要性。该框架为政策决策提供了关键证据，同时尽量简化了指标。创新价值创新价值 TINA 项目采用单位产品成本度量创新的价值（公式如下），创新将降低技术成本，从而降低部署成本。创新价值创新价值=没有技术创新的应用成本没有技术创新的应用成本 技术创新后的应用成本技术创新后的应用成本 在各类降低成本的措施中（例如供应链改进、标准化、融资创新等），研发创新是一个重要的成本降低驱动因素。TINA 项目将创新推动成本降低归类为两个驱动因素：研发（Learning by Research&Development,LbR&D）和“边做边学”（Learning by Doing,LbD）。LbD 被认为是除技术研发外的一系列创新活动的汇总。在某些情况下，LbD 带来的成本降低潜力可能大于技术研发。例如，海上风电约 50%的成本降低来自于供应链和融资方面的机会。对创新带来的成本下降进行建模是一个较为复杂的过程。TINA 采用自下而上的建模过程评估了技术组件水平可能的成本降低，进而分析了技术领域整体的成本降低潜力。项目利用学习曲线来评估创新的成本降低：假设全球技术应用每提高一倍，技术成本就会降低一定数值。项目使用了研发成本降低与“边做边学”成本降低的比例，将创新成本降低拆分为研发带来的成本降低和“边做边学”的降低成本。该比例根据技术的成熟度而随时间变化。13 参数设定在很大程度上基于技术专家的意见。参数的选择通过对一系列专家访谈进行数据收集，其中学习曲线的确定需要对该技术领域以及相似技术领域有非常深入的了解。学习曲线更适用于相对成熟的技术。对于应用水平较低的新生或早期技术，技术成本可能并不会随着应用的增加而稳定下降，其学习曲线可能更像阶跃函数而非线性曲线。因此，在分析成本降低的建模过程中需要注意所涉及的技术细节。然而，这种方法在评估非电源侧技术时存在一定的困难，它无法评估某些技术（例如需求侧响应或储能技术）所带来的巨大的潜在系统收益。因此，针对不同技术领域，TINA 项目采用了单位成本或系统收益指标来衡量技术的创新价值。经济价值（经济价值（GVA）和就业机会）和就业机会 TINA 项目采用以下方法计算创新所能带来的经济价值（GVA）和就业机会：1）确定技术的应用情景：预测技术在英国国内的应用情况（使用 ESME 模型）；预测技术在全球范围内的应用水平（IEA能源技术展望报告 8）；2）基于技术组件的应用水平和成本下降路径预测技术在英国国内和全球的市场规模；3）确定可交易市场规模和不可交易市场规模的比例；4）评估英国的竞争优势：英国能够获得的全球可交易规模的比例；假设英国企业能够获得 100%的国内不可交易市场规模；5）基于经济价值与市场规模的比例系数计算经济价值（GVA）；6）采用替代系数来评估技术应用替代原有技术后的经济增加值；7）基于就业与经济增加值的比例系数对就业机会进行估算。在步骤（2）中，TINA 项目采用了一个“全球技术成本”的简化假设，即假设技术成本在全球范围内是相同的，不考虑地区差异。在步骤（3）中，需要评估市场中可交易和不可交易市场规模的比例。该参数一般通过专家访谈或与类似技术进行对比进行估算。在步骤（4）中，如果缺乏可靠的研究数据，一般也基于专家访谈和/或与类似技术的比较进行评估。在 TINA 项目中，假设到 2050 年，英国占全球市场份额的比例保持不变。在研究过程中，由于部分数据缺失，具体参数的选择很大程度上取决于一系列的专家判断。图图 5 计算步骤：经济价值（计算步骤：经济价值（GVA）和就业机会和就业机会 8 IEA.2017.Energy Technology Perspectives report.14 市场壁垒及海外创新市场壁垒及海外创新 在 TINA 项目中，市场壁垒和障碍的识别与评估通常通过价值链利益相关方研讨会进行，例如需求的不确定性、供应链的挑战、缺少价格信号、缺乏标准体系、市场需求受政策影响较大等。表表 2 展示了针对电网和储能领域的部分市场壁垒和障碍分析。能否依赖进口或海外创新主要根据国际贸易前景、技术应用的特点以及英国的需求情况进行分析。表表 2 电网和储能领域市场壁垒和障碍分析（部分）电网和储能领域市场壁垒和障碍分析（部分）9 细分技术领域细分技术领域 市场壁垒和障碍市场壁垒和障碍 评估评估 储能 各方（包括监管机构、电网运营商和技术提供商）都不确定储能在未来能源系统中将发挥的价值和作用，为储能技术的创新和部署带来了障碍；在目前的电力市场机制下，无法体现存储所能提供的部分服务的价值，例如电压支持或减少输配电投资；缺乏清晰的基础设施规划，没有给各方以足够的信心投资储能技术研发或部署。关键障碍 2.2.5 公共部门支持建议公共部门支持建议 为优化和提高公共资金支持效率，项目为公共部门的创新支持提出了建议，主要基于以下三个要素：技术创新的益处以及实现创新所需要的支持；梳理目前英国和全球已有的技术创新支持项目；分析潜在的干预措施 对这些要素的分析以及综合考量都需要技术专家以及产业界的广泛参与。对较为成熟的技术，TINA 为创新项目计划提供了更明确的建议和时间表；对其他技术，TINA 则提供了更广泛的建议。9 Low Carbon Innovation Coordination Group.2012.Technology Innovation Needs Assessment(TINA),Electricity Networks&Storage(EN&S)Summary Report.15 产出与影响 2.3.1 主要产出与发现主要产出与发现 表表 3总结了TINA项目的主要结果，包括技术应用情况、创新成本降低潜力以及经济价值潜力。需要注意的是，技术应用的数值主要基于情景分析，为创新需求的评估提供参数，它们并不是实际预测值或目标值。创新在不同技术领域的成本降低潜力如图图 6所示。表表 3 各个技术领域到各个技术领域到 2050 年的创新潜力汇总（累计）年的创新潜力汇总（累计）技术领域技术领域 全球技术应用全球技术应用 英国技术应用英国技术应用 英国成本降低潜力英国成本降低潜力 英国商业价值潜力英国商业价值潜力 生物能源 61 EJ(14-87 EJ)963 PJ(278-2586 PJ)42bn(6-101bn)19bn(6-33bn)碳捕集和封存（CCS）431 GW(202-1011 GW)30 GW(11-60 GW)22bn(10-45bn)8bn(3-16bn)住宅建筑 16bn(4.5-37.5bn)1.7bn(0.6-3.7bn)电力网络 4.4bn(2-8.6bn)5.1bn(3-7.9bn)储能 27.4 GW(7.2-59.2 GW)128 GWh(31-286 GWh)4.6bn(1.9-10.1bn)11.5bn(3.4-25.7bn)供热-30bn(14-66bn)6bn(2-12bn)交通领域氢燃料 12%of LDVs(0-26%of LDVs)20%of LDVs(0-50%of LDVs)35.7bn(0-88.7bn)20.2bn(0-48.1bn)工业部门-20.3bn(14.4-26.9bn)3.9bn(1.5-6.5bn)海洋-潮汐能 13 GW(0-52 GW)2.5 GW(0-5 GW)1.2bn(0-2bn)0.3bn(0-1.3bn)海洋 波浪能 46 GW(0-188 GW)4 GW(0-8 GW)1.6bn(0-3bn)0.9bn(0-3bn)非住宅建筑-12.6bn(3.9-23.8bn)1.7bn(0.5-3bn)核裂变 1223 GW(482-1973 GW)40 GW(16-75 GW)5.7bn(2-14.5bn)7.2bn(1.5-13bn)海上风电 439 GW(119-1142 GW)45 GW(20-100 GW)45bn(18-89bn)18bn(7-35bn)16 图图 6 创新带来的英国成本降低潜力（创新带来的英国成本降低潜力（2010-2050）TINA 项目在不同技术领域识别了 135 个创新项目，总投资额超过 28 亿英镑，涉及基础研发、试点示范、加速商业化等不同技术发展阶段。图图 7 TINA 在各技术领域识别的创新优选项目投资在各技术领域识别的创新优选项目投资 2.3.2 LCICG 战略框架战略框架 基于 TINA 项目的研究以及广泛的利益相关方讨论，LCICG 在 2014 年制定了未来协调英国公共部门低碳技术创新支持的战略框架，确定了 44 个优先创新需求（表表 4）。在进行项目开发时，这 44 个创新领域成为 LCICG 的支持重点。17 表表 4 各个技术领域到各个技术领域到 2020 年的创新重点年的创新重点汇总汇总 技术领域技术领域 公共资金支持重点公共资金支持重点 所需资金规模参考（所需资金规模参考（）生物能源 提高边缘土地作物产量的研发 改进的合成气合成、净化和柔性反应器的示范 基于可持续作物的先进生物燃料技术研发和示范 支持接近商业化的转换技术的效率提升和组件升级 生物质CCS研究项目 测量和监控可持续标准合规性的研发 千万级（高）千万级（高）千万级（低）千万级（高）千万级（高）百万级（低）碳捕集和封存（CCS）海底储存、测量、监测和验证 高级捕集技术开发 CCS 匀速和储存网络配置 几亿级（低）千万级（高）百万级（低）住宅和非住宅建筑 缩小预测和实际运行效果的研发 识别和推动建筑高效运行的研发和示范 建立一个制造商平台，使他们可以合作组合测试其产品 公开传播LCICG成员的各类项目结果 千万级（高）百万级（高）千万级（高）千万级（低）电力网络 技术集成平台的示范 增强知识共享和协调 电动汽车集成技术和安装方法的研发 几亿级（低）百万级（低）千万级（高）储能 适合网格的储能技术路线图 网格级存储概念的研发 技术集成平台的示范 十万级（低）千万级（高）千万级（高）供热 可再生能源供热技术的系统集成和涉及解决方案 热泵的组件、设计和安装的研发和示范 热/冷存储的设计、运行和继承的研发和示范 千万级（低）千万级（低）千万级（低）交通领域氢燃料 汽车及组件生产的产业化 低碳氢能生产的研发和示范 加氢基础设施的研发和示范 千万级（低）百万级（高）千万级（低）工业部门 低碳替代品利用的研发和示范 识别和试点替代工艺流程的项目 工业CCS 千万级（高）千万级（高）千万级（高）海洋 波浪和潮汐能 波浪设备的示范 第一个波浪能阵列的初步部署 应对第一个阵列中所识别的挑战的研发工作 运行优化：健康与安全、资源特征、标准