第17章-能源技术政策选择.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,2,17.1,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,(Technological Paradigm),(Dosi,1982),技术,-,经济范式,(Techno-Economic Paradigms),(Freeman and Perez,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,5,17.1.1,自然增长与能源替代,(-1973),17.1.2,能源危机与技术多样化,(19731992),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,11,17.1.1,自然增长与能源替代,(-1973),17.1.2,能源危机与技术多样化,(19731992),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,(19731992),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,(19731992),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,1973,2001,17.1,能源技术,-,经济范式的变迁,14,17.1.1,自然增长与能源替代,(-1973),17.1.2,能源危机与技术多样化,(19731992),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,(Clean Air Act),联合国气候变化框架公约,(,United Nations Framework Convention on Climate Change,UNFCCC),京都议定书,(Kyoto Protocol),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,2,17.2,石油危机与能源技术,R&D,投入响应模式,研究与开发,(Research and Development,，,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,Margolis and Kammen,1999b;Margolis and Kammen,1999a,17,17.2,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,?,Blumstein and Wiel,1998;PCAST,1999,究竟什么样的能源研发投入水平是最优的？,Miketa and Schrattenholzer,2004,资金应该投入到哪个技术领域？,Davis,和,Owens,2003;Sagar and Holdren,2002,世界能源技术研发投入的动态特征,？,本节予以回答,IEA Energy Technology R&D Database,18,17.2,石油危机与能源技术,R&D,投入响应模式,19,17.2.1,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,29,17.2.1,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,30,17.2.2,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,2,17.3,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。,38,17.3,能源技术研发投入组合研究,39,17.3.1,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,e,ij,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,41,17.3.1,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,(Conditional Entropy),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,(Average conditional entropy),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,47,17.3.1,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,52,17.3.1,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,2,17.4,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,62,17.4.1,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(Gas to Liquid),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,63,17.4,中国能源技术替代路线与可再生能源技术政策,64,17.4.1,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,65,17.4.2,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,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,66,17.4.2,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,67,17.4,中国能源技术替代路线与可再生能源技术政策,68,17.4.1,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,70,17.4.3,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,72,17.4.3,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,2,17.5,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报率决定的，无法保证社会长期目标的实现,政府能源研发投入应该起到对技术进步和技术研发活动的导向作用,清洁和可持续能源技术尚无法与成熟的传统能源技术相竞争,75,17.5,中国的能源技术政策,政府能源技术政策不应受市场左右，同时避免短视行为,向清洁、可持续能源系统的转变不可能由市场自发的引导，政府的干预是推动这一转变过程的重要力量,技术进步是历史过程，能源技术政策应立足自身优势,各国能源技术研发政策的多样性,各国制度的不同是目前各国能源技术路径不同的唯一解释因素,76,17.5,中国的能源技术政策,向清洁、可持续能源系统的转变，需要全面、协调一致的政策支持,政府公共政策对能源技术的支持,，,需要多部门从不同的角度予以共同支持,，,积极消除各部门政策之间可能存在的不协调因素,77,本章小结,本章首先分析了世界能源技术经济范式的变迁，根据主要驱动因素的不同，能源技术经济范式可以划分为三个阶段,以科学技术为主要推动的时期,以市场因素为主要推动的时期,面向清洁、可持续能源系统的以政府公共政策为主要推动的时期,78,本章小结,公共政策在能源技术变迁中将起到非常关键的作用,，但实证结果并不乐观,IEA,国家多数政府能源,R&D,投资受市场的影响非常严重，反映了政府的短视行为,国际政府能源,R&D,投入在技术组合和国家分布上，显示出了技术多样化和国家分布的集中趋势,基于世界能源技术发展的趋势潮流，并结合我国的具体特点，本章对我国能源替代路线和政策进行了深入的分析。,79,思考题,思考题：,能源技术经济范式变迁中各阶段的影响因素有哪些？,能源技术研发投入组合研究中熵的不同纬度的含义？,能源技术研发对石油危机的三种响应模式的含义和关系？为什么不同的国家会呈现出不同的变化轨迹？,简述中国一次能源技术替代路线。,政府干预对能源技术进步有哪些正面影响和负面影响？,拓展阅读：,北欧四国能源政策体系对中国的借鉴意义,北欧的低碳发展道路具有鲜明的特点，在以下这些方面尤其值得我国借鉴：,以明确的目标与实施规划为导向；,以法规为保障；,发挥政策的多样化与创新优势；,加强区域及国际合作。,81,