技術創新與能源轉型：一個文獻綜述

溫 馨 ，陳佳靜

(1. 西南石油大學 經濟管理學院,四川 成都 610500；2. 四川石油天然氣發展研究中心，四川 成都 641405)

0 引言

21世紀以來，作為最大的發展中國家，中國經濟飛速發展的同時伴隨著“能源三角”問題,即經濟發展、能源安全、環境保護[1]。近些年，國家先后提出諸多生態環保戰略，目的是推動經濟社會可持續發展，促進人與自然和諧共生。就是要加大生態環境保護力度，提高資源利用效率，推動經濟社會向綠色低碳發展轉型，以實現可持續發展戰略。同時中國在聯合國大會上提出“雙碳”目標，對經濟轉型與能源轉型提出了新的要求。能源系統是社會經濟發展的基礎，也是影響碳排放的重要途徑。在“雙碳”目標的制約下，中國需要進一步加快能源轉型，以實現低碳綠色發展。

能源轉型的驅動因素大致分為四大類: 經濟因素、社會因素、制度因素以及技術因素。而其中最基礎、最核心的動力因素是技術創新[2]。長期以來，歐盟各國先進的轉型經驗使得越來越多的學者投入到能源轉型的研究中，能源轉型的內涵及范圍也在不斷拓展，而技術創新對能源轉型的研究也頗為豐富。技術創新作為能源轉型的核心動力，研究其對能源轉型的影響將為中國經濟綠色低碳發展提供參考，為政府制定政策提供依據。

1 能源轉型與技術創新的內涵

1.1 能源轉型內涵的多維闡述

作為推動社會發展進步的物質基礎和動力源泉，能源在人類歷史進程中的重要作用和意義不言而喻。1980年出版的《能源轉型》可能是最早提出 “能源轉型”的，起初只是呼吁放棄石油和核能，不久便將能源轉型描述為從化石能源轉向可再生能源。之后，大量學者開始從各個角度對能源轉型進行更深層次的研究，能源轉型的內涵及意義變得更加豐富。

從轉型的動因來看，能源轉型表現為人類利用能源的過程在經濟、社會、技術、制度的影響下發生綜合性演變。Verbong等[3]認為能源轉型的成功與其說歸因于環境因素，不如歸因于社會因素和經濟因素。Turnheim等[4]的研究表明，英國現有機制和工業行業會阻礙能源轉型的進程，并提出當前能源轉型的建議。Rosenbloom等[5]分析認為，未來的能源轉型動力是碳減排。

從轉型路徑來看，“清潔低碳、安全高效”的能源是未來能源轉型的主流方向。Robert Hefner III在《The Grand Energy Tansition》中提出，能源按照形態可分為固態、液態和氣態，而未來的能源轉型方向是天然氣、風能、太陽能和氫能等諸多氣態能源。Foxon等[6]認為電力系統低碳發展是能源轉型的未來方向。Mcdowall[7]認為氫能是未來能源轉型的重要支撐，并探討了3種可能的過渡路徑。Shafiei等[8]的研究表明可再生能源在未來能源轉型中扮演極其重要的角色。

從轉型的表現來看，能源轉型是各類能源主導地位的更迭，并對整個經濟社會施加重大影響。Podobnik[9]對能源轉型的描述為利用新興能源科技技術發現并獲取新型能源，然后讓這種新型能源能夠大量運用于人類社會消費的過程。Smil[10]認為能源轉型是不同具體能源形態之間發生的不可逆的轉變。Kumar等[11]的觀點是能源轉型表現為可再生能源替代不可再生能源。史丹[12]認為能源轉型是能源生產與消費結構的轉變，并對一國或地區經濟社會施加重大影響。

從轉型的結構來看，能源轉型是能源結構體系和供需體系升級及優化。能源轉型被認為是能源系統的長期結構性演變，這種演變呈現多維性、非線性、不可逆性等特征[13]。根據鄒才能等[14]的觀點，能源轉型是能源軌道、能源結構、能源系統、能源安全及能源效率等發生根本性轉變的過程。

從轉型的軌跡來看，2條主要的軌跡是降低碳密度和提高能源熱量值：第一條軌跡是逐漸降低碳密度，即分子結構中C、H比例從農耕木材時代的10∶1，過渡到蒸汽煤炭時代的2∶1，再到工業油氣時代石油的1∶2與天然氣的1∶4；第二條軌跡則是提高能源熱量值，相同質量的薪材、煤炭、石油、天然氣、核能、氫能等釋放的能源熱量逐漸提高[15]。

到目前為止，國際社會已經經歷了2次重大的能源大轉型，從木材時代到煤炭時代，從煤炭時代到油氣時代。而今，國際社會迎來第三次能源轉型，第三次能源轉型的特點是淘汰煤炭、石油及天然氣等化石能源，向太陽能、風能、氫能等可再生能源的轉變。前兩次國際能源大轉型主要依賴于能源開發及利用技術的進步，在市場需求和經濟刺激下，高熱量值能源實現對低熱量值能源的自然替代。而最新一輪的能源大轉型則是日益加劇的環境氣候變化、能源安全革命等外部壓力以及世界各國民眾對美好生活的向往而做出的主觀抉擇，這也決定了本次能源大轉型的方向和未來能源系統的基本特點。

事實上，由于能源資源稟賦的區域不均勻性，各地區的學者對能源轉型的核心內涵及其理解都有差異，狹義上的能源轉型是一次能源結構的系統性演化，集中表現為主導能源地位的更替，或者說是從能源貧乏到能源豐裕的轉變。而廣義上的能源轉型還意味著能源結構、效率、消費及新型能源的變化。在綜合現有文獻的基礎上，越來越多的學者從更廣義的范疇去定義能源轉型，認為能源轉型是能源生產、運行、消費全面發生根本性改變的系統工程，是能源消費模式、能源生產模式和能源系統結構的全面優化。

1.2 基于能源轉型的技術創新內涵

“創新”理論最早是由J.A.Schumpeter提出，他在1912年出版的《The Theory of Economic Development》中提到 “創新”就是“一種新的生產函數的建立”，即實現生產要素和生產條件的一種從未有過的新結合，并將其引入生產體系。隨著學者們的深入研究，“創新”理論的內涵及范圍也開始拓展到經濟社會的各個領域。

自20世紀中葉開始，科學技術的迅猛發展使得眾多經濟學家將創新理論融入到其他領域中。從宏觀經濟領域的探索到微觀的企業及市場的研究，從經濟學視角研究技術變革到管理學視角研究技術變革與市場環境，從產業組織創新到產品技術開發，再到國家創新系統及制度經濟[16]。21世紀以來，Chesbrough[17]開創了開放創新的理念，此理念不斷通過全球化發展及信息化技術擴散滲透到其他領域及地域，尤其是那些本身具有高度復雜性及創新意愿強烈的領域。例如OECD考慮環境方面的技術創新[18]。

對照組發生乏力12例（60.00%），便秘3例（15.00%），頭暈3例（15.00%）；觀察組發生周圍神經病變3例（14.28%），乏力7例（33.33%），腹瀉2例（9.52%）），帶狀皰疹2例（9.52%），血小板減少3例（14.28%）。各不良反應發生率之間無統計學差異，且上述不良反應通過停藥或給予相應對癥處理后均可得到緩解。

為了應對日益加劇的環境挑戰及能源安全的嚴峻形勢，越來越多的學者開始研究能源轉型方面的技術創新，其中誕生出諸如低碳技術創新、綠色技術創新、新能源技術創新等能源領域內的技術創新。

低碳技術是與構建生態經濟、綠色革命建設一起誕生的新技術概念。現有文獻一般認為低碳技術、綠色技術這些對環境友好技術是一種可替換的概念[19]。低碳技術創新的目的就是改變現有能源的生產與利用方式，并對當前碳基技術運行的技術經濟系統進行碳解鎖[20]。目前的研究主要從以下幾個方面展開：一是低碳技術轉移與擴散[21-22]；二是低碳技術的減排效果[19]；三是特定行業的低碳技術影響[23]；四是低碳創新系統的概念與發展[24]。當然，也有學者從創新動態去研究低碳技術發展，例如Albino等[25]從專利數據視角去分析低碳能源技術的創新狀態，Lindman等[26]重點研究了風能領域創新的影響因素及風力發電技術的發展方向。

伴隨著能源轉型過程中新能源的節能減排效應逐漸凸顯[27]，研究人員也開始單獨研究新能源技術創新的相關課題。新能源行業的能源技術創新是研究者們的重點，學者們以新能源行業為研究對象去探究新能源技術創新的專利質量[28]、發展現狀[29]、績效評估[30]等方面。此后，能源企業的技術創新成為學者們的研究重點，Wang等[31]重點探討了新能源企業在研發及營銷兩個階段的創新績效。有別于普通的技術創新，新能源技術創新能夠同時實現企業的經濟效益[32]、環境效益[33]。

終上所述，“創新”理論從起源到發展，再到延伸、拓展僅用一百年時間。在這一過程中，技術創新理論已滲透到經濟社會的各行各業。技術創新理論的概念形成是一個循序漸進的過程，呈現明顯的階段特征。隨著學者們研究的深入，未來的技術創新理論研究也將趨向多元化。

2 技術創新對能源轉型的影響機制與效應

演化經濟學的興起，使得眾多學者開始探究在產業演化的進程中技術創新扮演的角色。Nelson & Winter[34]認為技術創新在產業演進的過程中具有關鍵作用。而Pavitt[35]的觀點則是技術創新與不同行業演進之間存在差異。依據上述理論，技術創新是產業演進的動力源泉，而能源產業也符合這一特征。國內外學者從技術創新對能源消費、能源效率、碳排放效應等方面進行了研究。

2.1 技術創新與能源消費

能源消費是碳排放的重要來源。國內外學者在技術創新對能源消費的影響方面具有不同的觀點。

一是技術創新能夠降低能源消費。依據“Hicks理論”，Abramovay[36]研究表明技術創新能夠有效降低能源消費。Zhou等[37]則認為不存在“Jevons”悖論，即技術創新帶動的能源使用效率提高會節省能源消耗。

三是技術創新對能源消費的效應具有區域異質性及不確定性。王班班等[41]的研究發現不同類型的技術創新對能源消費的影響不同，而張兵兵等[42]則支持能源消費的區域異質性，即不同地區的技術創新對能源消費有不同的作用。

2.2 技術創新與能源效率

近來年，國內外研究者們更多地去研究技術創新與能源效率之間的關系。分析發現技術創新是技術進步的主要來源，而這種技術進步是推動能源效率提高的主要推動力[43]。國內外學者們對兩者之間的研究主要分為2類；一類是從國家及區域等宏觀層面分析，另一類則是從企業、行業等微觀角度去分析。Garbaccio等[44]認為企業技術變化是能源效率提升的主要因素。技術創新能夠使能源經濟更清潔、更有效[45]，降低能源強度[46]，并提高全要素能源效率[47]。

張志雯等[48]基于非期望產出的SBM模型測算中國省際的能源效率，發現各省能源效率具有明顯的空間差異性，并且能源技術創新會顯著提高能源效率。而韓智勇等[49]也得出類似的觀點。宣燁等[50]的研究則更多的是關注技術創新的原始創新活動對于能源效率的影響。

2.3 技術創新與碳排放效應

隨著日益加劇的環境氣候，更多的學者將注意力轉移到節能減排上，而關于技術創新與碳排放之間的研究也逐漸豐富。由于無法直接從宏觀層面去測定技術進步，一些文獻嘗試使用分解的方法來研究技術進步對碳排放的影響。一般而言，最常見的方法是指數分解法 (Index Decomposition Analysis, IDA)，同樣的，還有其他分解方法。Zhou等[51]提出一種生產理論的分解方法(Production-theoretical Decomposition analysis ,PDA)，研究技術創新對CO2總量的影響。Wang等[52]則改進Zhou的方法，發現技術進步會顯著抑制CO2的排放。Vaninsky[53]則使用廣義迪氏指數分解法(Generalized Divisia Index Method，GDIM)方法用于探究不同因素對碳排放的影響。

與分解法不同的是，很多文獻則通過實證數據驗證技術創新對碳排放的抑制作用。Yin等[54]使用研發投資作為技術進步的代理變量，研究發現技術進步有助于二氧化碳減排。史安娜等[55]的研究結論表明，長江經濟帶的各個省份的低碳技術創新能夠有效降低碳排放強度。Cheng等[56]的研究表明，技術創新能夠顯著降低碳排放，但存在一定的地域差異。

3 環境政策、技術創新與能源轉型

演化經濟學理論的快速發展，使得不少學者將制度因素納入到經濟發展進行研究。以Nelson為代表的制度經濟學派興起，他們將“創新”理論與“制度”理論結合。Nelson[57]視制度為“社會技術”，并將其納入到經濟增長的演化理論中，社會技術與物理技術的進步是產業大規模興起的前提，體現了技術與制度協同演化的思想。Pelikan[58]將制度定義為“規則約束”，認為技術的演化與制度的演化會共同促進產業的演化，二者之間的交替演化是產業演化的本質。目前，眾多學者已經將演化經濟學的理論融入到能源領域中，認為環境規制政策是影響能源轉型的一個重大影響因素。因此，以碳稅、環境稅、碳排放交易權等為主的環境規制政策成為影響能源轉型的重要方面。

3.1 環境政策對技術創新的作用

一方面，遵循“波特假說”[59]，環境政策的提高會引發企業降低生產成本而提高競爭力，產生相應的激勵效應促進企業進行綠色技術創新，從而獲得更高的收益[60]。Jaffe等[61]的研究表明，環境污染治理成本的增加會帶來R&D支出增加，即R&D支出與環境污染治理成本之間存在正相關關系。Wang等[62]的研究也支持“波特假說”。另一方面是不支持“波特假說”而遵循“成本效應”，認為環境政策的強度對技術創新有抑制作用，即環境政策導致對污染排放的治理成本增大，使企業缺乏足夠用于研發創新的資金，從而抑制綠色技術創新。Gary等[63]研究表明環境政策給企業帶來高額成本導致企業無法從事綠色技術創新，Wagner[64]的觀點也與之相似。此外，還有觀點是“不確定論”，即環境政策與技術創新之間存在非線性關系。例如Domazlicky等[65]的研究則表明兩者之間不存在線性關系。

3.2 環境規制、技術創新與能源轉型

盡管上述研究都探究了環境規制政策對技術創新的影響, 但環境規制政策所帶來的企業技術創新并不一定會促進能源轉型效率。相反，如果這種環境規制政策僅僅是提高了環境治理技術的創新水平，而這種創新只會降低企業治污成本，并不會促進能源效率，由于擠占效應反而不利于能源轉型。鑒于此，眾多學者開始將技術創新與環境規制結合去探究能源轉型的效應。Liu等[66]的研究表明環境規制有利于緩解能源壓力。Pan等[67]發現環境規制的激勵作用促進技術創新，進而降低能源強度，提高能源效率。而Zhou等[68]的研究則表明這種影響具有倒“U”型特征，即合理的環境規制激發的技術創新會加速能源轉型，一旦超過這個限制則會產生負面效應。

4 評述與展望

本文梳理總結了國內外不同學者針對技術創新對能源轉型影響這一議題的不同研究觀點，取得了諸多有價值、有意義的研究結論。雖然目前在該領域已經形成了較為豐富的成果，但仍存在一定的不足：第一，從研究視角看，能源轉型內涵已經從狹義走向廣義，但是現有文獻大多僅探究技術創新對能源轉型的某一方面的影響，而忽略了能源轉型的多維度性內涵特征。第二，從研究對象的影響機制看，在不同經濟發展階段，技術創新在經濟、社會和環境等系統中的相對重要性存在差異，具體的轉型效果可能并不完全一致，即技術創新對能源轉型的作用可能隨經濟發展水平的變化而變化，進而使得得出的結論具有爭議。第三，從研究范圍來看，在納入環境規制政策之后，有關環境規制政策與企業低碳技術創新之間的相互關系需要對更多的樣本進一步檢驗，以得出更具有說服力的結論。

因此，本文認為，在現有文獻的基礎上，還可圍繞以下幾個方面進行創新與發展。

4.1 技術創新對能源系統轉型的影響機制研究

目前研究技術創新對能源轉型的效應主要體現在以下兩個方面：一是提高能源生產及使用效率，從而減少能源消耗；二是改善能源結構，促進新興能源產業發展。能源轉型是一個系統工程，涉及能源體制、能源消費、能源輸配、能源供給方式的重大變革。目前的研究多是從狹義角度分析技術創新對能源轉型某一方面的影響，忽略了能源的系統性特征。因此，未來的研究需要進一步去研究能源系統內部各因子之間的互動關系，并探究技術創新對能源轉型的作用機理。

4.2 突破性低碳技術創新能力評價研究

突破性技術創新被認為是顯著的技術創新，是一種以毀滅原有的價值鏈結構、產生新的價值網絡為基點, 并帶動整個技術競爭節點、市場格局和產業結構的再造與重塑。未來的研究方向可以對突破性低碳技術創新對能源轉型的效應進行模擬識別，有的放矢地對某些技術進行重點攻關，提高能源轉型的能級效應。

4.3 技術創新對能源轉型的差異性效應

技術創新將滲透到城市建設的諸多方面，不同的能源技術對能源轉型的影響有所不同，如工業能源技術、交通能源技術、建筑能源技術、農業能源技術、分布式能源技術等對能源的不同影響。同樣，在不同的經濟發展階段和不同的區域，技術創新對能源轉型的影響也需要應用更多的樣本進行觀測。

4.4 技術-制度協同演化對能源轉型的影響

從諸多外部因素考慮，能源的系統轉型是技術與制度的雙重結果，技術創新和產業結構方面對能源轉型的影響主要取決于技術層面, 而能源政策、能源意愿及能源治理方式則從制度層面對能源轉型產生影響。依據演化經濟學理論，技術和制度的協同演化是經濟增長和產業演化的核心動力源泉，目前的研究多集中在技術創新層面，對制度層面關注不足，未來的研究方向可從技術與制度互動演化層面分析能源轉型的驅動機制。