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技术利基与社会-技术系统型模式
——以德国海上风电为例

2018-05-10陈卓淳徐长生

中国科技论坛 2018年5期
关键词:利基风电体制

陈卓淳,徐长生

(1.文华学院经管学部,湖北 武汉 430074;2.华中科技大学经济学院,湖北 武汉 430074)

社会—技术系统是由为实现某种社会功能(如能源、交通、农业、水资源管理等)的必要因素构成的整体[1]。当前这些系统面临着气候变暖、资源过渡使用甚至枯竭、公共健康受到水、空气及食物等众多且日益严峻问题的威胁。这些问题实质是由于技术进步和经济长期非持续增长而产生的负面影响,它们根植于系统之中。要实现经济的可持续发展,需从结构性上根本转变社会功能实现的生产和消费模式,即进行系统转型。

1990年代以来,围绕可持续转型[2]这一领域的学术研究日益增多,其中转型的多重视角(MLP)思路,为分析系统变化的动态过程提供了有力的洞见,成为当前主流的理论框架[2-3]。

学者们应用MLP思路研究了历史上诸多已经完成的系统转型,这些转型多数是自发的互动过程,因而大景境的变化、利基的成长突破和体制替代要经历几十年甚至上百年的时间[4]。当前的可持续转型是目标推动型,是政府或者社会有意识下的前瞻性行为。显著的特点是,自上而下的政府力量对技术给予了大力的扶持和保护,期望将转型引导至合意的方向和更快的速度上。因此,研究政府行为在转型中是否能及如何能发挥合意的治理作用,这是本文的研究重点。

1 转型的条件、动力和转型模式

MLP思路解释了一个社会—技术系统转型过程会发生什么变化,但是并未深入解释转型为什么发生、如何发生。也就是说,我们必须要明确解析转型的条件和动因,由此分析转型的模式和发生变化的机制,以此讨论转型治理,为政策干预提供依据和指导。

由于社会—技术系统是为了满足一定的社会需求而存在,因此,系统需要创新或转型,一定是因为在完成其功能上出现了某些不足。导致系统功能不足的因素就是转型的必要条件,显然这必是与系统所处的环境和系统自身构成相关[5]。具体来说,以现行体制为考察核心,系统转型的条件有以下三种:

一是系统运行的大景境发生了变化,包括社会、经济、文化和政策多个方面的变化,使系统功能在一定程度上变得不合时宜,与体制之间出现冲突或不匹配。对体制而言,这是一种自上而下的压力,即外压。二是体制内部出现问题,使得系统功能弱化或是无法满足社会需求目标,这将形成一种由内而生的压力,即内压。三是利基的形成,与体制形成竞争性、互补性、共栖性或者整合性的互动关系,使得体制面临一种自下而上的压力,即挤压。

仅知晓这些必要条件,还不足以反映转型的动态性,导致这三种压力形成的具体动因及其力量具有关键意义。因此,转型动力是映射社会—技术系统状态的重要变量(见表1)。

表1 系统转型的条件、动力和转型模式三者的关系

转型模式描述一种新的社会技术结构形成,以及现行社会技术体制适应的方式[7]。转型条件及动力决定了系统转型过程中多层互动的基本关系,不同的关系将呈现出不同的转型模式,三种压力及其动力决定了三种基本的转型模式:

一是自上而下的重构模式,受到系统外部力量的影响或保护:①新的社会技术结构即新利基出现;②已建立的利基得以进一步成长;③现行体制做出适应性转变。

二是内部适应模式,为了强化或调整系统功能,现行体制做出适应型转变:①吸收体制内出现的技术创新;②与体制外部的利基互动融合,将其内生至体制中。

三是自下而上的能力成长模式:①新的社会技术结构即新利基出现;②已建立的利基得以进一步成长。与重构模式不同的是,这里的利基是在没有自上而下的政策扶持和保护的情况下建立和发展起来的。

为了更清晰地体现不同模式下利基形成和发展的机理,借鉴Papachristos等[8]提出的多利基—多体制关系,进一步提出四个子模式:①利基转让模式,知识和技术源于不同的系统,在对象系统中的利基保护下,经过不断吸收和试验成为主导的选择,继而催生体制转型;②利基介入模式,其他系统中的利基影响对象系统中的技术利基,或者促使新技术利基建立,继而引发该系统后续的转型过程;③利基自主模式,系统的发展和转变与其他系统无关,完全取决于其内部技术利基的发展以及与体制和大环境的互动;④利基凸显模式,一个全新的系统出现,其最初的形态为一个崭新的技术利基,它是在两个或者更多的已有系统的影响下形成的。

2 德国海上风电技术利基与能源系统转型模式分析

近些年来,海上风电备受国内外学者的关注,郑宇和张明慧对此进行了较详细的文献综述,并从政策工具和产业链两个维度对中、美、英、德四国海上风电技术推进政策进行了比较分析[9]。

本文基于MLP转型模式分析框架,以德国海上风电技术利基与主流体制和大景境的变化及互动为核心展开实证分析。选择德国是因为:中德两国都是能源消费大国,化石燃料占主导地位,能源系统转型势在必行;而两国近乎同期启动海上风电,政府都制定了积极的举措,但2010年之后,两国的发展情况却大相径庭,德国是发展势头日渐强劲,中国却迟缓迈进,其中的原因和后续的对策更值得探讨。

尽管德国海上风电真正启动于2009年,但是技术利基的形成可以追溯到1993年。根据利基的发展情况和德国政府政策的演变,我们将1993—2016年的德国海上风电发展轨迹分四个阶段来进行分析。

2.1 第一阶段(1993—1999年):大景境发生变化,催生技术利基自下而上的能力成长模式

20世纪90年代全球对环境、能源安全问题的关注,使能源系统的大景境发生了显著变化,对清洁安全能源的诉求提上日程。1991年丹麦和荷兰等国在海上风电技术商业应用的成功尝试,让德国的企业对其产生了极高的兴趣和预期。德国发展海上风能的巨大潜力报告在1993年的胡苏姆风能展首次公布。但2000年前,德国国内海上风电技术利基的出现和取得的成绩完全是依托对海上风电感兴趣的先行者,基本没有政府的帮助。甚至于当时缺乏相应的审批标准,对提交的项目申请,负责项目审批的德国联邦海洋和水道测量局(BSH)都不知该依据何种规则和程序来处理和批复[11]。主体能源体制对该技术也没有做出实质性的回应。因此,海上风电对能源系统转型的影响而言,力量主要是自下而上的技术创新,是一种技术利基自发成长的转型模式。由于海上风电项目所需的技术依托于陆地风电技术、船舶和海上能源开采平台技术等,因此利基的出现是以技术利基介入子模式的方式进行。此时力量相对有限,却为后续的发展提供了坚实的技术基础和创新能力。转型模式分析见表2。

2.2 第二阶段(2000—2004年):自上而下的重构模式开启,体制主体面对选择压力出现抵制,利基能力成长模式强化

2000年4月,德国政府制定实施了《可再生能源法》(EEG)。EEG开启了自上而下的政策扶持海上风电技术的步伐,但过程却并不平坦。这期间,政府开始关注海上风电,在政府内部有分歧的形势下有所行为,同时也遭遇困难。原本可再生能源是由德国联邦经济事务部负责,但此时该部极力反对海上风电,因此联邦环境部承担起了相关的推进工作,并取得了一定的成效。2001年BSH正式批准第一个项目,随后两年政府在项目审批及其制度建设、发展战略规划、港口配套基础设施建设等多个方面开始行动(见表3)。这给有意于海上风电的相关行为人发出了明确的信号,形成自上而下的外压。

表2 1993—1999年德国海上风电技术利基与能源系统转型模式分析

注:*后续模式分析中主要强调与海上风电技术相关的力量,不再重复这些相同的国际背景。

表3 2000—2004年德国海上风电技术利基与能源系统转型模式分析

海上风电受到能源系统体制内部的行为主体的抵制,德国多家化石燃料企业,如大型电力公司E.ON和RWE公开反对开发海上风能,理由是当前技术不成熟,电力供应的间歇性会额外增加维持整个电力系统供求平衡的成本[10],而且环保需求和技术应用成本也成为阻力。2002年批准的Butendiek风电场项目位于自然保护区内,受到德国环保团体的强烈反对,项目被迫取缔[11]。而由于海上风电的开发成本远高于陆上风电,EEG为风能提供的上网电价对海上风能而言太低,更是直接阻止了项目的展开。

政府对上述阻碍力量做出了积极回应。2004年,EEG修订法实施,海上风电上网电价按照9.1欧分/千瓦时的价格提供12年,这一政策给予企业极大的激励。修订法中还明确规定,自然保护区内的电场不受该电价保护,使海上风能顺利获得自然保护主义者的认可。但EEG中的并网规定同时又形成了负面制约,项目规划者必须规划并出资建设自己电场入网连接电缆的要求,不仅导致海上风电项目的电缆规划混乱,缺乏整体性,而且大大提高了项目的成本[14]。电场电缆接入问题抵消了入网电价的激励作用,所有项目处于等待和观望中。

尽管政策上有所不足,但因政府展现出对海上风电的积极态度,同期英、丹、荷等国海上风电的快速发展,都从外部给予了德国先行者信心。德国企业和科研机构在技术上获得不断进步,推动了技术利基成长,特别是针对大型海上风机的研制,德国走在世界前列,见表3的利基分析。

2000—2004年,在多种力量相互影响制约下,宏观层引发德国能源系统基于海上风电技术的转型重构模式已经开启,技术利基在大景境和体制形成的正反向力量下给出了回应。但由于阻碍力量过于显著,获批准的项目均没动工,技术利基无法实现向市场利基转变。虽然国内市场没形成,但同期英国海上风电崛起,其本土没有相应的产业链支撑,优惠政策吸引了以风机生产商西门子和Repower公司、项目开发商E.ON和RWE公司为代表的德国企业,成功进军英国海上风电市场[14],这对德国的能源体制主体最终进入本国市场形成了推力(见表3)。

2.3 第三阶段(2005—2009年):重构模式逐渐主导,体制主体出现非适应性转变,技术利基累积突破

2005—2009年是德国海上风电发展的转折期,市场得以正式启动。这期间德联邦环境部不仅作为直接参与者,更是一直在政府部门和企业之间发挥着协调和桥梁的作用(见表4)。

2005年Alpha Ventus示范项目在环境部领导下建立,但历经4年没能实现电力入网,关键的阻碍因素是电缆接入和价格问题迟迟未决。为此,项目开发商联合起来和各州政府一起,纷纷呼吁由输电系统运营商(TSOs)集中统一进行电缆规划。环境部再一次积极运作,成功将海上风电场的入网连接责任转移给TSOs,并于2006年末,以法规条例记入《加快基础设施规划法案》中,修补了《能源经济法》的不足[10]。同时,科研机构的独立研究以及多家项目企业进行的成本研究,均证实2004年EGG的入网电价太低,盈利没有保障[10]。经过上下的多轮探讨和论证,2009年EEG法案再次修订,拟定海上风电入网电价为13欧分/千瓦时,提供12年,对2016年之前能入网的项目另支付2欧分/千瓦时的奖励。随后,Alpha Ventus示范项目正式入网运营,标志了德国海上风电市场利基开始形成。这段时间,德国海上风电技术研发强劲,成果斐然,技术上逐步确定了世界领先地位,详情见表4中的利基分析。

2005—2009年,政策制定者和产业代表之间的良性互动形成的正向预期,进一步推动了技术的研发和扩散。政府部门更加积极地支持海上风电场的规划和建设,及时调整政策法规,加深对体制和技术利基的影响。利基中的行为人(如风机企业、项目开发商、科研机构)开始合作,积极寻求并扩大社会网络构建;特别是明确诉求,寻求政府的支持,获取了更多的资源和权力。技术创新不断,市场利基开始形成。部分体制主体被迫进入国内海上风电(见表4)。

2.4 第四阶段(2010—2016年):重构模式主导下利基介入子模式不断强化,适应性体制变化缓慢

政府持续的激励和扶持、示范项目的成功、新电价带来的盈利机会,极大地鼓励了海上风电企业,吸引更多的加入者。2011年日本福岛核事故后,政府为了能源安全,毅然宣布放弃时占能源消费近1/4的核电(以2022年为期),体现了加速能源低碳转型的决心和力度。但是,2010—2012年海上风电场的建设依然缓慢,新增装机容量分别为50MK、108MK、80MK,远落后于同期的英国458.4MK、752.5MK、854.2MK[16]。鉴于发展进程,德国政府在2013年适时调低了2002年制定的发展目标。这是因为随着一些海上项目动工,新的资源瓶颈出现了,集中表现为电缆和入网建设滞后,以及融资困难。

表4 2005—2009年德国海上风电技术利基与能源系统转型模式分析

TS0 Tennet负责德国海上风电场并网及所需的电缆建设和融资,但是由于技术原因,电缆生产商供应跟不上,同时TS0 Tennet自身规模偏小,出现资金困难,使得整个电缆规划和建设推延,滞后导致很多风电场无法及时并网。E.ON和一些项目主体甚至提出警告,如果TS0 Tennet不能加快输送电缆的建设,他们将撤出投资[11]。

2011年,TS0 Tennet直接上书德国总理,陈述实际困难,要求政府在并网规则上给予海上风电一定的偏斜。环境部和经济事务部在与利益相关企业密切商讨合作后,2012年末推动《能源经济法》的修订,对海上风电并网规则进行制度创新。不再要求TSO在风电场投运时必须为并网做好准备,TSO和项目开发商可以共同协商一个投运入网的固定日期,截止日前必须为TOS留有30个月的准备期限。TSO如果违约,将按日计支付电场运营商拖延产生的成本。

2008年的金融危机导致商业银行的放贷意愿大幅降低,很多海上项目出现融资困难[11]。对此,德国政府一方面通过公有银行——发展信贷公司(kfW银行)建立专项贷款计划;另一方面,2012年和2013年修订EEG,对入网电价进行调整,极大促进融资环境的改善。

在政府的努力下,困扰和抑制德国海风发展的并网和融资瓶颈顺利解决,并收到了立竿见影的效果。根据欧洲风能协会(EWEA)的报告[16]:2010—2015年,德国共有近180亿欧元的投资进入新海上风电场的建设,是同期欧洲总量的43%;2013—2016年,德国分别以240MK、528.9MK、2245.4MK、813MK的新增容量逐渐赶超英国733MK、813.4MK、605.6MK、56MK的数据,累计容量4108MK,仅次于英国的5156MK,位居世界第二。同时,德国风机企业、项目开发和建造商在欧洲的垄断地位进一步加强,2016年,欧洲1567MW的新增入网装机容量中,西门子生产的风机竟占了96.4%;而且政府同步还在积极规划海上风电项目,2016年,EWEA认定的26.4GW的获准建设项目,26.2%在德国,另63.5GW处于规划阶段的项目,也集中在德英两国[17]。

2009年之后,海上风电发展无论是从技术创新能力、融资环境,还是项目建设和规划潜力而言,德国都是最强国。虽然化石能源体制的适应性转变动力依然偏弱,但体制转型成为必然趋势。而且政府针对性地制定和调整政策以解决问题,帮助海上风电2013年后突破瓶颈,实现了利基飞跃性发展(见表5)。

表5 2010—2015年德国海上风电技术利基与能源系统转型模式分析

至此,我们结合德国海上风电发展历程,详细解释了该技术推动能源系统转型的条件、动力和模式的变化和之间的互动。尽管利基暂时还不具有从根本上转变能源体制的实力,但海上风电必定是德国能源系统可持续转型的砥柱力量。

3 结论及政策启示

本文基于文献整合,构建了MLP转型模式分析框架,并用于解释德国海上风电技术的发展及其成功的内在机制。

实证性案例分析不仅清晰呈现了转型的不确定性和非线性特点,三种基本模式发生的原因和动力(包括阻力),以及不同模式随之发生的互动和强弱的转变,分析更突出地表明,德国政府从法律法规、实践标准、资源调动和政策赋权等多方面对海上风电技术利基实施自上而下的保护,使该技术最终进入市场。这有力地说明在能源低碳转型中,合适的政策干预及其演化和调整是促进利基发展和加速体制转变的主导作用。结合中德两国的情况,进一步得出以下结论与启示:

第一,为推进当前能源系统的可持续转型,在海上风电发展的初期阶段,自下而上的技术利基的自我成长能力只是一个必要条件,自上而下的政府扶持性政策和措施,才是推动和加速利基成长及转型进程的先决条件和绝对主力。但是随着转型的推进,技术创新能力必定是转型厚积薄发的基础。

德国的经历凸显了政策主导的重构模式下技术利基的强劲自我成长能力,因此自上而下和自下而上的两种力量相互结合和彼此强化是德国最后成功的关键,这也是德国今后在海上风电领域脱颖而出的坚实基础。

客观地讲,中国启动海上风电的时间和发展的基本模式与德国极为相似。中国海上风电在2009年招标成功,技术利基已具备较好的基础,我们可以合理地推论,之后的发展陷入滞缓根本原因不在技术,而是政府的推力不够,特别是入网电价和成本的关系没能充分解决制约了发展。

第二,由于转型过程存在极大的不确定性,政策扶持必须与利基发展需求共生演化。

德国海上风电技术利基向市场利基的转变,是政策与问题经历多年多轮碰撞,调整及创新之后才实现,它的成功突出了下面两点的重要性:一是政策扶持要具有连续性、长期性和前瞻性。德国政府对推动海上风电的决心没有因为一些阻碍因素发生根本性改变,其中长期规划、2012年的入网电价、大量在建和准建的项目都可反映这一点。二是政策和措施要同时具有针对性和演化性,必须根据实际需求进行力度的调整甚至制度上的创新。政策制定者并不是全能的,政策本身存在不足或有内在的缺陷。政策的推动作用不可能一步到位,更无法做到一劳永逸。随着新问题的出现,必须要能及时采取有针对性的解决方案和举措。德国可再生能源法(EEG)先后四次修订,对入网电价、并网法规的多次调整和创新,都使得自上而下的力量得以持续并不断强化,缓解了成本和资源瓶颈约束。

成本是制约中国海上项目大规模展开的根本问题,自国家的第一轮海上招标确定的过低价格到2013年制定的偏低的入网电价,虽然体现了政策的针对性调整,但是却没有产生预期的激励,说明调整的力度和政策的前瞻性还不够。如何综合考虑各方因素,尽快出台合理的电价,是迫切需要解决的问题。

第三,激进的技术创新要能迅速得到应用和扩散,需要有坚实的推动者,他可以是政府部门、企业或社会团体,重要的是推动者这个行为人需要有足够的资源或能力,能协调不同政府部门或机构之间的矛盾,能为政府和利基行为人之间建立联系。

海上风电涉及能源、海洋、环境等多个部门,部门之间的协调和合作就变得尤为重要。在德联邦经济事务部反对海电的情况下,德国联邦环境部肩负起了支持和推动海上风电发展的责任。从2002年德国海上风电战略规划,到后来的入网电价、并网电缆法规调整,到海上风电基地建立,到直接对技术研发和应用的资金扶持等多方面,环境部不仅协调政府与其他公共部门的关系,而且及时对企业的诉求给予回应,在企业和政府之间建立起了沟通的桥梁。正是在环境部的斡旋、推动乃至直接参与下,各项有益于海上风电发展的法规及措施出台,帮助企业解决问题,使政府获得企业的信赖,彼此形成良性互动。研究表明,英国皇家地产公司发挥了类似的作用,是英国海上风电成功的重要推手和参与者[19]。

中国2009年的特许权招标是由国家能源局单独主持的,其他相关部门事后才介入。恰恰是由于不同部门之间的协调合作不够,中标项目选址都因为与地方围垦养殖、生态保护或航运航线等规划冲突而调整。因审批过程的繁琐,项目地址变动等诸多因素产生额外的成本远超预期而无法开工。尽管后来政府出台了相应的补充法规,谁来继续承担类似德国环境部这样的多功能的枢纽之责,值得政府思考和重视。

需要指出的是,由于不同国家的利基、现行体制和大景境之间的互动条件、力量不同,同一系统的转型模式和不同利基的发展轨迹也必定呈现差异性。因此,成功的政策干预手段只能合理借鉴,不能完全照搬。

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