苏 竣，张汉威

(清华大学 公共管理学院，北京100084)

一、引言

能源是人类生产、生活的基本要素，也是经济、社会发展的重要基础。在国务院确定的7大战略性新兴产业中，新能源与新能源汽车分列两席，凸显了新能源产业在经济社会发展中的战略地位。相比起调整能源结构和倡导节约行为等手段，技术将是提高现有能源利用效率、开发新能源和可再生能源，从而实现能源、环境、经济、社会协调、可持续发展的决定性因素。推动科学发展和技术进步才是解决能源问题的根本途径。

新能源技术创新有其自身的特点和规律。从全生命周期的视角，将原有的R＆D细分拓展为R＆3D(研究、开发、示范、推广)，将有助于更全面、更深刻地理解新能源技术创新的本质属性，有助于更好地开展科技管理工作，更快地促进新能源技术发展。

学术界和政策制定者以往更多地将关注的重点集中在R＆3D的前两个阶段，即研究和开发阶段，对示范和推广这两个阶段关注得很少。根据《Energy Policy》2009年发表的一篇文章统计，在过去的三十年里，只有不超过六篇的文章集中讨论示范项目的理论和实践［1］。关于科技创新的研究大多集中在前端的R＆D作用和后端的市场激励方面，这既反映了“技术推动”和“市场拉动”这两种现实的政策偏好，背后也暗含着这两类理论的研究视角［2］。但近年来，国际主流学术界越来越多的学者开始拓展他们关注的视野，研究示范和推广阶段的技术创新规律和政策特点，从而为制订更加具有针对性的政策提供咨询意见和政策建议。

二、从R＆D到R＆3D的学理渊源

一些著名学者(Roy Rothwell，John P.Holdren等)认为创新过程本质上是具有反馈环的有顺序的过程，可以将其分为几个阶段来考虑。创新的阶段性预示着技术有生命周期。技术生命周期(Technology Life Cycle，TLC)的概念缘起于产品生命周期，是指从基础研究开始，经历共性技术研发，形成产品进入市场，逐渐成熟，随后衰退，最终被下一代新技术所替代的过程［3-5］。Tassey(1997)认为技术的生命周期是指知识按照一个有章可循的步骤不断变得更具有应用性的过程，在这个过程中，知识逐渐被物化到物理设备上，内化到系统要素中，或是作为诀窍而体现在产品的性能中［6］。

尽管单一的线性技术创新模式屡受挑战，但这种简明的模式对于解释技术创新的过程仍有强大的生命力。Rothwell(2002)指出创新过程的总体模式可以被认为是有很多交流通道的复杂网络，但它实质上仍然是一个有反馈环的次序过程［7］。Fri(2003)指出代表性的创新过程是渐进的、累积的、和同化的［8］。Kelly，Holdren 和 Sagar(2006)认为出于分析和规范的目的，将创新的各阶段分别对待仍然是有效的［9］。

在技术生命周期的最前端就是为公众所熟知的研究与开发(R＆D)，R＆D是指为增加知识总量(包括人类、文化和社会知识的总量)而进行的系统性的有创造的活动，以及运用这些知识去发明新的应用［10］。R＆D的概念既是一种重要的衡量指标，也是一个普遍的分析框架，广泛应用于科技和经济领域。例如国际上通常以全社会研究开发投入占国内生产总值的比例(R＆D占GDP比例)来衡量一个国家或地区科技投入的规模，也是反映一个国家、地区经济发展方式的指标，世界主要创新型国家长期保持在2%以上，多数国家在2.5%以上，而发展中国家多在1%以下［11］①据新华社北京2012年2月22日电:国家统计局发布的数据显示，2011年我国研发经费占GDP的1.83%。。越来越多的国家和地区将示范作为推动技术创新、促进经济发展的重要抓手，诸多情况表明单纯用R＆D来衡量科技投入的规模已经不够完整。事实上，科技政策研究的“重镇”——哈佛大学肯尼迪政府学院贝尔弗科学与国际事务研究中心(Belfer Center for Science and International Affairs，Harvard Kenney School)早已将示范纳入研究范畴，正式采用研究、开发和示范(RD＆D，reasearch，development，demonstration)或研究、开发、示范和推广(RD3或 R＆3D，reasearch，development，demonstration，deployment)的统计口径建立了美国能源部预算授权(DOE budget authority)的历年数据库。

最早关于R＆3D的提法可以追溯到1999年美国总统科技政策顾问委员会(PCAST)的一份研究报告［12］。该报告指出，对于能源技术，特别是新能源技术，完整的技术创新过程应该包括研究、开发、示范和推广4个阶段，不同的阶段有着不同的技术创新特点和规律。这篇报告开启了细分技术创新阶段的研究序幕，此后，Sagar和 Vander Zwaan(2006)以及 Kelly、Holdren和Sagar(2006)，以及美国政府的多份重要报告均采用R＆3D的分析框架来描述能源技术创新的过程［9，13］①PCAST(1999)在报告中采用了ERD3(Energy RD3)的提法，在随后的研究中，学者采用了R＆3D，RD3，RD＆D等各种用法，本文作者基于与R＆D对称的考虑，以R＆3D来表示该分析框架。。在 RD＆D 和 R＆3D 概念的“推广”过程中，现任美国总统科技顾问及白宫科技政策办公室主任的John.P.Holdren教授起了重要的作用，PCAST(1999)的报告正是由其担纲，他于2009年撰文指出能源技术与其它所有类型技术创新均是由RD3(即R＆3D)4个阶段所组成的［14］。以上对完整的技术创新过程的认识也带来了重要的政策启示:一项成功的整体性的技术政策需要有对技术创新过程所有要素的完整考虑，确定R＆D优先顺序和能源产业的未来方向固然重要，R＆D计划的有效性及其与示范和推广工作的结合也必须得到充分的重视［15］。

R＆3D分析框架的重要创新之处在于引进了示范和推广这两个阶段。示范的定义首先必须具备“真实环境”(real world)的要素［16］，其次还突出了“全规模”(full-scale)的要素:例如美国国会技术评估办公室(OTA)(1978)指出示范是“一个包含一项在真实环境下全规模或接近全规模的创新的项目［17］”。Macey和 Brown(1990)认为示范是“一项新技术或实践在现实中正常工作条件下的全规模应用［18］”。从示范的功能来看，OTA(1978)指出示范有两种功能:一是“检验”(prove):检测、验证和证明在考虑之中的创新;二是“展示”(show)，向其他人展示创新的相对优势，以劝说他们使用它［17］。Hendry、Harborn 和Brown(2010)在回顾以往研究时指出示范项目有两种目的:一是检测(test)技术、产品、过程和系统;二是促进(promote)市场扩散和商业化［19］。以上的研究给出了示范定义中的第三、第四和第五个要素“检测或证明”、“展示”和“促进市场扩散和商业化”。作者根据以上研究，认为示范是指一项包含特定新技术的活动，在现实环境中以全规模或接近全规模，检测技术、产品、过程和系统，促进市场扩散和商业化。示范活动可以分为两种类型:旨在促进R＆D的试验性(experimental)示范和旨在促进扩散的典范性(exemplary)示范［18，20］。

“推广”一词的英文原意多用于军事领域，意指在准备采取正式行动之前对资源和力量的调度、配置和展开。在科技创新领域，根据国际能源署(IEA)的定义，推广是介于示范与市场吸收(market uptake)之间的一个技术阶段，在这一阶段，技术尚未具有经济性，生产尚处于小型的产业规模［21］。Kelly和 Holdren(2006)指出，推广包括两个部分:早期商业化和缝隙市场推广(precommercial and niche deployment)②早期推广指的是竞争前的推广项目，帮助有显著公共利益的新兴技术突破阻碍新技术大规模应用制度和市场障碍。参见Kelly Sims Gallagher and John P.Holdren:U.S.Government Policies Relating to International Cooperation on Energy，Chapter 6:Developing Better Energy Technologies for the Future，P3.及大规模推广［9］。他们同时认为，有必要将早期推广和大规模推广区分开［9］，前者是指小规模推广，在这一阶段，创新性的技术能够沿着自身的学习曲线实现成本的下降，也即“购买降价”(buy-down)的效应［12］，而大规模的推广通常被称为扩散［9］。在我国，推广和扩散常常被混淆，作者根据该词的原意以及学者们的研究，认为推广包括早期推广(小规模)和扩散(大规模)两个子阶段。

从以上定义可以看出，从R＆D到R＆3D的理论拓展使得技术生命周期更完整，更贴近于技术创新的全过程，在国际上已经得到了普遍的认可。特别是在能源领域，国际能源署(IEA)①参见IEA的报告《Renewable Energy:RD＆D Priorities-Insights from IEA Technology Programmes》。及其成员国的政府机构②中央政府机构如爱尔兰可持续能源署(Sustainable Energy Authority of Ireland)，地方政府机构如美国加州能源委员会(The California Energy Commission)。已经普遍采用 RD＆D和R＆3D的提法来代替R＆D作为衡量科技投入规模的指标。近年来，国际主流学术界越来越多的学者开始拓展他们关注的视野，研究示范和推广阶段的技术创新规律和政策特点，从而为制定更加具有针对性的政策提供咨询意见和政策建议。

三、R＆3D分析框架的实践基础

与R＆D相比，R＆3D的分析框架提出了示范和推广这两个阶段在技术创新过程中的特点和价值，其意义对于创新链较长的能源技术创新过程尤为显著。示范和推广是新能源技术创新的内在需求，这一需求首先体现在时间维度上，以手机为代表的IT产品，示范和推广阶段通常都较短，甚至不需要通过这两个阶段即可迅速进入商业化。而新能源汽车若没有安全运营数十万公里，核电站若没有安全运行十年甚至数十年以上，新能源技术的可行性和可靠性得不到充分的检验，民众对其接受程度也将较为有限，无法进入商业化阶段。

这一需求还体现在特殊的环境和对象上。例如对于风能等新能源技术，实验室永远无法模拟出飞沙走石、高寒结冰的真实环境，示范必须伴随着地点的转换(从实验室转移至风电场)。而对于与终端用户联系密切的电动汽车等新能源技术，示范和推广有助于检测新技术、新产品的应用环境，例如通过示范不仅可以考察基础设施等物理环境和交通法规等制度环境是否满足要求，还可以考察各个利益相关者(政府、厂商、顾客等)的配合程度。

能源领域(除核能外)的示范过去一直被认为是产业界的事情［9］。近年来，越来越多的学者和政府决策部门开始关注示范的作用。示范不仅是技术生命周期承上启下的一个阶段，也是政府促进科技创新的一个重要手段。在美国能源科技创新管理体系中，示范与基础研究、应用研究、技术开发并列为能源部的管理范畴之一［22］。而美国能源部的预算体制和统计口径也为考察R＆3D的资金投入情况提供了可能。如图1所示，自2009年以来，特别是在奥巴马政府通过的《美国复苏与再投资法案》中，能源RD＆D和能源推广开支均有大幅度的提高，特别是在能源推广方面，2009年的投入接近300亿美元。

图1 美国能源部能源R＆3D预算统计(1978-2012)③2009 ARRA指2009年，奥巴马政府通过的《美国复苏与再投资法案》(The American Recovery and Reinvestment Act)。2012Request指的是美国能源部向国会提交的预算请求，尚未批准。

在我国，虽然主管科技的行政部门尚未正式采用R＆3D的用法，但是在具体工作中，国家科技部的职责范畴已从以往的 R＆D拓展到了R＆3D，示范已经成为政府推动新能源创新的重要工具和着力点。例如2009年1月，由财政部、科技部、工信部和发改委共同启动了“节能与新能源汽车示范推广应用工程”，该工程已被国际公认为世界上最大规模的新能源汽车示范推广行动，也是有史以来规模最大的国家财政补贴示范推广项目。

四、R＆3D分析框架对新能源技术创新的启示

(一)示范是解决“基础设施悖论”的有效途径。

新能源技术创新所需资金额度巨大，回报周期长，风险高，使得单纯依靠市场这一“看不见的手”无法达到资源的最佳配置。不仅如此，由于基础设施“锁定效应”所导致的基础设施“悖论”会极大地制约新能源技术创新。

2000年，Unruh提出:对于可持续技术而言，最重要的一种市场失灵是锁定效应(lock-in)［23］。经过工业化的发展，以化石能源为核心的传统能源系统已日臻成熟，世界各国普遍存在着电站电网、天然气管道等适应传统化石能源的集中式的基础设施，并被具有垄断地位的利益集团所控制，这些“在位”的基础设施深刻影响了民众的社会行为和生产、生活方式，并对公共政策的制订产生了巨大的影响。但大多数新能源技术受自然环境影响较大，具有能量密度较低、产出不稳定、地理分布分散等特点，因此也决定了适应新能源的基础设施应该是分布式的。传统集中式的基础设施并不适应新能源技术的大规模广泛扩散，于是在新技术的提供者和基础设施的提供者之间出现了“鸡和蛋”的悖论。例如某电动汽车公司希望国家电网公司在某地全市范围内为电动汽车建设充电站，如果没有这些充电站的存在，电动汽车无法发展到一定规模;但国家电网公司认为，如果电动汽车没有发展到一定规模，为少量的电动汽车建设充电站是非常不经济的。对此，Laura和Holdren(2009)指出，“建设所需的基础设施并投资于附属的先进技术是昂贵的经营行为，如果对未来将使用这些基础设施的市场规模没有确定的把握，很难得到财政上的支持”［14］。

在新能源技术创新的示范阶段，有两个非常关键的要素使之区别于R＆D，其一是“全规模”，其二是“真实环境”。而示范有两个重要的功能:一是“检测”，二是“展示”。无论是从示范定义中的两个要素(全规模、真实环境)入手，还是从示范的两个功能(检测、展示)来看，均凸显了基础设施的重要作用。可以说，在新能源技术领域，与基础设施有关的“悖论”主要存在于示范阶段，而示范阶段最主要的障碍也在于基础设施。这一“悖论”亟需政府积极干预，进行有效的宏观调控。

(二)推广是跨越“死亡之谷”和“达尔文之海”的有效途径。

即使一项技术经历R＆D和示范阶段之后在技术上被验证了，成本可能仍然过高，以致于市场无法接受这一技术。这通常被称为新技术在完全商业化的进程中所需面对的“死亡之谷”［21］。这一说法生动地表达了从发明到创新转化过程中企业家面临的特有挑战［24］。Branscomb等人认为在现实中，在介于科技企业和工商金融企业的两岸间，是一个商业和技术观念的生死之海，大鱼和小鱼展开殊死搏斗，有创造力的、敏捷的和坚韧的才能得以生存。因此Branscomb等人提出了另一个图景“达尔文之海”来描述从发明到创新之间的鸿沟［24］，如图2 所示。

Branscomb认为在“达尔文之海”中存在三个断层:研究动机的断层、技术专家和商业管理者的断层、资金的断层［24］。新能源产业投入资金大、周期长、风险高，“达尔文之海”中最重要的断层是资金断层。巨额的资金投入还伴随着很高的不确定性。一是技术不确定性:由于新能源技术的发展高度依赖于基础研究的突破，因此没有人知道何种技术最终将获得成功，何时将获得成功;二是市场不确定性:由于技术的不确定性，很难估计出成功产业化的新能源技术最终将达到多高的成本。

图2 死亡之谷与达尔文之海

图3 R＆D与R＆3D的风险分析

Tassey(1997)研究了技术创新过程中的风险问题，他认为在总风险曲线上存在一个“楔型”的风险凸起［6］。R＆3D的分析框架揭示这样一个事实，即在示范阶段和推广阶段亦存在“楔形”的风险凸起，如图3所示。尤其是在推广阶段，由于技术不确定性和市场不确定性的双重作用，使得在该阶段风险发生突变，形成资金断层。这是因为政府往往认为市场失灵仅存在于研究、开发和示范阶段，在推广阶段应该由市场来成为资金投入的主体。然而当政府持这种观点之时，往往市场尚未做好准备，或者私人部门认为技术和市场并未成熟到可以投入的程度，于是产生了断层。

五、结论与政策建议

(一)R＆3D的分析框架揭示了技术生命周期中示范和推广这两个阶段的本质特征和内在规律，拓展了原有的只关注研究和开发这两个阶段的局限。政府应当考虑到R＆3D各阶段的技术创新特点，制定针对性的公共政策来促进新能源技术创新和产业发展。

(二)在示范阶段，由于新能源技术对基础设施的高度依赖性，以及技术提供者与基础设施提供者之间“鸡和蛋”的悖论，使得单纯依靠产业界的力量根本无法解决这一困境，亟需政府的强势介入，提供引导性资金，加快基础设施建设，化解悖论。基础设施仅仅是一个“把手”，政府一方面应该通过推动加气站、充电站、维修保养中心等基础设施建设，检测新能源技术、产品、过程和系统，发展出新兴技术的主导设计，并形成国家标准和认证体系。另一方面应该通过依托于基础设施等示范项目，传递政策信号，识别制度障碍，减少市场不确定性，“试水”商业模式，培育初步的目标市场，提高社会可接受度。

(三)在推广阶段，对新能源技术创新而言，若缺乏公共资助，跨越“死亡之谷”和“达尔文之海”的成本将太高，也因此有更大的风险。许多国家政府对支持创新跨越这一阶段给予了特别的关注。例如英国通过成立碳基金(Carbon Trust)，采取了建设“技术加速器”(technology accelerators)、提供早期投资等许多措施。对于我国这样的新兴国家而言，在新能源等新兴产业的推广阶段，既要发挥市场在资源配置中的基础性作用，还应由政府出资为新能源技术的推广提供一定的引导性资金，使新能源技术创新成功跨越推广阶段，实现商业化。

［1］Harborne P，C Hendry.Pathways to Commercial Wind Power in the US，Europe and Japan:The Role of Demonstration Projects and Field Trials in the Innovation Process［J］.Energy Policy，2009，37(9):3580-3595.

［2］Brown J，C Hendry.Public Demonstration Projects and Field Trials:Accelerating Commercialisation of Sustainable Technology in Solar Photovoltaics［J］.Energy Policy，2009，37(7):2560-2573.

［3］Godoe H.Innovation Regimes，R＆D and Radical Innovations in Telecommunications［J］.Research Policy，2000，29(9):1033-1046.

［4］Winter S G，Y M Kaniovski，et al.Modeling Industrial Dynamics with Innovative Entrants［J］.Structural Change and E-conomic Dynamics，2000，11(3):255-293.

［5］Kim B.Managing the Transition of Technology Life Cycle［J］.Technovation，2003，23(5):371-381.

［6］乔治·泰奇.研究与开发政策的经济学［M］.苏竣，柏杰，译.北京:清华大学出版社，2002.

［7］Rothwell R.Towards the Fifth-generation Innovation Process［J］.International Marketing Review，1994，11(1):7.

［8］Fri R W.The Role of Knowledge:Technological Innovation in the Energy System［J］.The Energy Journal，2003，24(4):51-74.

［9］Gallagher K S，J P Holdren，et al.Energy-technology Innovation［C］//Annual Review of Environment And Resources.Palo Alto，2006:193-237.

［10］OECD Factbook 2008:Economic，Environmental and Social Statistics［R］.2008.

［11］王利政.四方阵解说“十二五”R＆D占比GDP的多面问题［J］.中国科技财富，2011(9):58-61.

［12］Holdren J P，et al.Powerful Partnerships:The Federal Role in International Cooperation on Energy Innovation［R］.President's Commitee of Advisors on Science and Technology，1999.

［13］Sagar A D，B van der Zwaan.Technological Innovation in the Energy Sector:R＆D，Deployment，and Learning-by-doing［J］.Energy Policy，2006，34(17):2601-2608.

［14］Anadon L D，J P Holdren.Policy for Energy Technology Innovation［C］//K S Gallagher.Acting in Time on Energy Policy.Washington D C:2009:89-127.

［15］Chikkatur A P，A D Sagar.Towards a Better Technology Policy for Coal-based Power in India［Z］.Mumbai:2006.

［16］Baer W S，L L Johnson，et al.Analysis of Federally Demonstration Projects:Final Report Prepared for the Experimental Technology Incentives Program U.S.Department of Commerce［R］.LAND Corporation，1976.

［17］The Role of Demonstrations in Federal R＆D Policy［R］.Congress of the United States，Office of Technology Assessment，1978.

［18］Macey S M，M A Brown.Demonstrations as a Policy Instrument with Energy Technology Examples［J］.Science Communication，1990，11(3):219.

［19］Hendry C，P Harborne，et al.So What Do Innovating Companies Really Get from Publicly Funded Demonstration Projects and Trials?Innovation Lessons from Solar Photovoltaics and Wind［J］.Energy Policy，2010，38(8):4507-4519.

［20］The Demonstration Projects as a Procedure for Accelerating the Application of New Technology［R］.U.S.Department of Energy，Assistant Secretary for Resource Applications，1978.

［21］Tam C，D Gielen.ETP 2008:Technology Learning and Deployment in Support of the G8 Plan of Action［Z］.Paris:International Energy Agency，2007.

［22］肖云汉，等.我国能源领域科技创新若干重大问题研究(简写版)［R］.

［23］Unruh G C.Understanding Carbon Lock-in［J］.Energy Policy，2000，28(12):817-830.

［24］Branscomb L M，P E Auerswald.Between Invention and Innovation:An Analysis Standards and Technology［R］.Gaithersburg，MD: National Institute of Standards and Technology，2002.