瓦倫·西瓦拉姆（Varun Sivaram） 特恩·諾瑞斯（Teryn Norris ）王圣佳/譯

用創(chuàng)新來應(yīng)對氣候變化

瓦倫·西瓦拉姆（Varun Sivaram） 特恩·諾瑞斯（Teryn Norris ）
王圣佳/譯

選自美國《外交》雜志2016年5/6月號

2015年12月，當(dāng)聯(lián)合國巴黎氣候變化大會閉幕時，各國外交部長都做出了勝利的手勢。實際上，與之前的任何一次氣候大會相比，巴黎大會都有更多值得慶祝的事。在會議召開之前，超過180個國家已提交了控制溫室氣體排放的詳細(xì)計劃。并且在經(jīng)過兩周的緊急磋商后，有195個國家同意每5年提交新的更令人信服的方案。

但若缺少了清潔能源技術(shù)上的重大進(jìn)步，巴黎協(xié)定可能會使得各國只能對未來的氣候計劃提出溫和的改進(jìn)措施。這是不夠的。即使它們履行了目前的承諾，地球溫度仍可能會提高2.7～3.6攝氏度——從而造成全球性的災(zāi)難。而且，尤其是在像印度這樣的發(fā)展中國家，決策者必須在加速經(jīng)濟(jì)增長和淘汰污染礦物燃料之間做出選擇，減少更多碳排放是種政治空想。只要這種此消彼長的狀況存在，外交官們出席氣候大會時就會束手束腳。

實際上，僅在巴黎峰會的非正式會議上才傳出了技術(shù)前沿方面的好消息。比爾·蓋茨（Bill Gates）宣布成立“能源突破聯(lián)盟”（Breakthrough Energy Coalition），這是一個由20多位富有投資者組成的投資集團(tuán)，他們計劃集資投入早期階段的清潔能源公司。而美國總統(tǒng)巴拉克·奧巴馬（Barack Obama）也宣布啟動“使命創(chuàng)新”（Mission Innovation）倡議，該倡議涉及中國、美國和印度三大碳排放國家在內(nèi)的20多個國家，目標(biāo)是到2020年清潔能源研發(fā)領(lǐng)域的公共支出翻番到每年200億美元。華盛頓將會孤注一擲，因為美國政府要將現(xiàn)有的64億美元的年度預(yù)算翻番才能滿足目標(biāo)金額的一半。

要想成功應(yīng)對氣候變化一定需要政府制定合理的政策，給清潔能源和污染能源在經(jīng)濟(jì)上提供公平的競爭環(huán)境，比如說給二氧化碳排放量定價。但也需要政策鼓勵在新的清潔能源技術(shù)上進(jìn)行投資，這是公平競爭環(huán)境自身無法提供的。美國必須發(fā)揮主導(dǎo)作用，因為它是唯一具有必要的創(chuàng)新能力的國家。過去，美國在清潔能源創(chuàng)新方面的投資曾經(jīng)蓬勃發(fā)展，但之后又面臨崩潰。為了避免這種情況再次發(fā)生，政府應(yīng)極大地提升其對國內(nèi)外私人和政府研究與開發(fā)的支持。誠然，這個任務(wù)讓人困擾，但無所作為的風(fēng)險同樣令人不安。

不要停止未雨綢繆

低碳未來的關(guān)鍵在于電力。對電力部門進(jìn)行改進(jìn)的重要性不僅因為電力是造成二氧化碳排放的最大原因，而且若要從下游的創(chuàng)新中獲益——比如電動汽車——需要上游供應(yīng)清潔電力。礦物燃料發(fā)電設(shè)備占據(jù)了全球電力近70% 的份額。但國際能源署已警告過，到2050年這個數(shù)字必須下降到7%，這樣世界才能有50%的機(jī)會將全球增溫控制在2攝氏度以內(nèi)。僅僅在能夠獲取碳排放物并將之存儲到地下的情況下才能使用更多礦物燃料發(fā)電。而到本世紀(jì)中葉，像太陽能、風(fēng)能、水力發(fā)電和核能這樣的零碳排能源必須迅速發(fā)展到能夠供應(yīng)全世界大部分電力的程度。

然而，問題在于清潔能源目前只能在礦物燃料世界的邊緣有所發(fā)展，可能無法滿足清潔能源占主導(dǎo)的世界。舉例來說，在美國，太陽能和風(fēng)能的成本已經(jīng)下降到接近天然氣和煤發(fā)電的成本了，但這是因為靈活的礦物發(fā)電機(jī)解決了由太陽和風(fēng)產(chǎn)生的高度變異電力問題。增加這些間斷性能源的供應(yīng)將會給電網(wǎng)絡(luò)造成一時的過載，讓這種可再生能源的價值被低估，并且還需要用極端擺動來減少礦物燃料發(fā)電機(jī)的輸出。核能和水力發(fā)電更可靠，但它們都容易遇到環(huán)境方面的強(qiáng)硬反對。因此，在現(xiàn)有技術(shù)水平基礎(chǔ)上建立一個零碳電網(wǎng)將很昂貴、復(fù)雜且不受歡迎。

同樣的，要讓運(yùn)輸部門使用清潔能源也需要重大的技術(shù)進(jìn)步。替代能源僅僅在石油價格高的情況下才有競爭力，而且，在未來的數(shù)十年，如果環(huán)境政策成功減少了石油需求，那石油價格將會下跌，會讓替代能源更難與之匹敵。近期石油價格的下跌就預(yù)示著將要面臨的一個問題：油價下跌已經(jīng)使得生物燃料公司破產(chǎn)并且誘使消費者放棄電動汽車。

這些都意味著一個清潔、可靠并且負(fù)擔(dān)得起的全球能源系統(tǒng)需要一個優(yōu)于現(xiàn)有選擇的多樣的低碳技術(shù)組合。核能、煤炭和天然氣發(fā)電機(jī)對可預(yù)測電力來說仍是必不可少的。但新的反應(yīng)堆設(shè)計能讓核泄漏物理上成為不可能，并且納米技術(shù)薄膜能阻止礦物燃料發(fā)電廠的碳排放。和墻紙差不多價格的太陽能涂料能讓建筑物產(chǎn)生的能量比消耗的更多。且先進(jìn)的存儲技術(shù)——從高能量電池到利用日光分裂水并制造氫燃料的催化劑——能穩(wěn)定電網(wǎng)及電源設(shè)施。愿望清單還包括：能采用之前很難儲存的地?zé)崮艿男路椒ā⒉粫c糧食作物競爭的生物燃料，以及超高效率的建筑制冷制熱設(shè)備。

這些技術(shù)進(jìn)步都是可能的，但大部分都需要在實驗階段實現(xiàn)根本性突破或者是在該領(lǐng)域開展史無前例的示范項目。舉例來說，在尋找可以利用日光分解水的理想催化劑的過程中還未制造出一個成功的化學(xué)制品，而有種叫作“鈣鈦礦”的高效太陽能涂層仍未達(dá)到能廣泛使用的程度。因此，令人擔(dān)憂的是在2007—2014年，即使全球流向成熟的清潔能源的資金已經(jīng)達(dá)到2880億美元，但投向早期公司的私人投資卻下降了將近50%，只有不到26億美元。而美國卻能逆轉(zhuǎn)這個趨勢。

事不過三？

由于二戰(zhàn)后民用核電的發(fā)展，美國已經(jīng)經(jīng)歷了兩次清潔能源創(chuàng)新繁榮階段，緊接著的是兩次經(jīng)濟(jì)蕭條。第一次繁榮是由政府投資推動的，是對20世紀(jì)70年代石油危機(jī)的反應(yīng)。從1973年到1980年，聯(lián)邦政府為了資助可再生能源和礦物燃料能源方面的重大進(jìn)展，對能源研發(fā)方面的投入翻了兩番。但當(dāng)20世紀(jì)80年代石油價格暴跌的時候，羅納德·里根（Ronald Reagan）總統(tǒng)政府力勸國會下決心用市場力量解決能源投資問題。國會默許了，因此在里根的兩個任期內(nèi)能源研發(fā)基金的增長超過了50%。

第二波清潔能源創(chuàng)新的投資從私營經(jīng)濟(jì)開始。就在新世紀(jì)之交，風(fēng)險投資者開始將錢投入美國的清潔能源新企業(yè)。該領(lǐng)域的風(fēng)險投資呈10倍的增長，從2001年每年約4.6億美元到2010年超過50億美元。感謝奧巴馬的刺激計劃，聯(lián)邦資金也很快跟進(jìn)，且從2009年到2011年，政府通過一攬子政府補(bǔ)助、貸款和稅收優(yōu)惠，在這個部門投入了1000億美元（雖然大部分的資金資助的都是現(xiàn)有的技術(shù)）。一些新企業(yè)從這個階段開始成了公開上市交易公司，包括電動汽車制造商特斯拉（Tesla），太陽能電池板安裝商“太陽城市”（SolarCity），以及軟件供應(yīng)商Opower。

但絕大多數(shù)的企業(yè)失敗了，而生存下來的那些的回報率也少得不夠彌補(bǔ)損失。實際上，從2004年到2014年，風(fēng)險投資投入的360億美金中的一半可能最后都會虧損。這次淘金結(jié)束得很突然：2010—2014年，風(fēng)險投資公司削減了75%的對清潔能源的投資。并且由于部分聯(lián)邦貸款擔(dān)保接受者破產(chǎn)［（最著名的就是太陽能電池板制造商索林佐（Solyndra）］，聯(lián)邦政府受到其政治反作用力也削減了對風(fēng)險投資的支持。

雖然這兩波投資浪潮并未全部虧損，但兩次失敗都是能讓下一次更持久的經(jīng)驗教訓(xùn)。首先，它們揭示了政府出資的重要性：在20世紀(jì)80年代聯(lián)邦能源研發(fā)經(jīng)費下降之后，包括太陽能、風(fēng)能和核能的專利申請也猛跌。如今，雖然美國是世界上能源研發(fā)方面最大的投資者，但相比其長期以來在國家其他研究重點項目上花的經(jīng)費還是少的。其64億美元的清潔能源研發(fā)預(yù)算僅占太空探索（130億美元）、醫(yī)療（310億美元）以及國防（780億美元）的一小部分?？紤]到這些差距，國會應(yīng)堅持完成使命創(chuàng)新承諾，并且至少加倍在能源研發(fā)方面的投資。國會已經(jīng)在2016年的預(yù)算中把應(yīng)用能源研發(fā)部分增加了10%，這比它在其他各種主要的研發(fā)機(jī)構(gòu)或者計劃上的增加部分都多。但從2017年開始，若要在5年內(nèi)將預(yù)算加倍則需要每年增幅達(dá)到15%。

第二個教訓(xùn)是政府除了資助基礎(chǔ)研究外，還必須資助應(yīng)用研究和示范項目。華盛頓對基礎(chǔ)研究的偏愛從幾十年前就已經(jīng)開始了。在富蘭克林·羅斯福（Franklin Roosevelt）總統(tǒng)的首席經(jīng)濟(jì)顧問范內(nèi)瓦·布什（Vannevar Bush）1945年發(fā)布的重要報告“科學(xué)：無盡的前線”中就促請政府關(guān)注基礎(chǔ)研究，這樣就使得政府認(rèn)為私營經(jīng)濟(jì)應(yīng)該轉(zhuǎn)化商業(yè)技術(shù)。歷屆政府通常都接受他的建議，里根甚至幾乎把全部的應(yīng)用能源研發(fā)技術(shù)資金都用到基礎(chǔ)研究上去了。到20世紀(jì)90年代末，基礎(chǔ)研究占到聯(lián)邦政府能源研發(fā)支出的60%。然而，政府不僅僅沒有為私營經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造空間揀取政府漏掉的部分，反而削減預(yù)算把它們嚇走。從1985年到1995年，私人投資減少了一半，使得在可替代能源、太陽能光伏板和高級核反應(yīng)堆上的政府投資擱淺。

在第二次清潔能源創(chuàng)新繁榮階段結(jié)束時發(fā)生了類似的情況。2011年，當(dāng)一次性刺激基金過期后，政府對檢驗新技術(shù)在現(xiàn)實世界條件下能否運(yùn)作的示范項目的資助減少了超過90%。私人投資者原本預(yù)期與聯(lián)邦政府一起分擔(dān)類似項目的風(fēng)險，但當(dāng)政府資助消失的時候，投資者也撤走了資金——特別是取消了一些獲取和存儲燃煤發(fā)電廠碳排放的項目。

因而，政策制定者應(yīng)增加能吸引私人資本的政府投資。為此，政府的首要任務(wù)是必須恢復(fù)對示范項目的資助。在政治上受到攻擊的能源部貸款擔(dān)保計劃可能成為支持這些項目的最后堡壘。為了要使資金不受政治的反復(fù)無常的影響，由一群商業(yè)領(lǐng)袖組成的美國能源創(chuàng)新理事會（the American Energy Innovation Council）已提議設(shè)立一個獨立的聯(lián)邦特許法人來為示范項目提供資金。還有人建議授權(quán)給州或地區(qū)，使其提供配套資金與聯(lián)邦政府一起撥款資助其自有項目。若國會通過這兩項提案，兩者都能開啟可觀的私人投資。

能源部在支持未成熟到可論證階段的技術(shù)上已取得了更多進(jìn)展。2009年，在美國軍隊的高風(fēng)險技術(shù)孵化器國防部先進(jìn)研究項目局（the Defense Advanced Research Projects Agency，簡稱DARPA）的鼓勵下，該部創(chuàng)立了先進(jìn)能源研究計劃署（the Advanced Research Projects Agency-Energy，簡稱ARPA-E）。有幾個ARPA-E的項目已經(jīng)吸引了來自私人企業(yè)的后續(xù)投資。舉例來說，2013年谷歌公司投資了一個新的能用風(fēng)箏將高空風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電力的馬卡尼電力公司（Makani Power）。該部也協(xié)助在政府、學(xué)界和公司間建立公私合作關(guān)系——稱作“創(chuàng)新中心（innovation hubs）——來開發(fā)先進(jìn)技術(shù)。奧巴馬已建議將ARPA-E預(yù)算增加3倍，到2021年達(dá)到10億美元，并且在美國建立10個新的公私合作研究中心。國會應(yīng)同意這些提案。

能源部尤其應(yīng)擴(kuò)展對一種公私合作關(guān)系的支持：即從各方面聚集資金用于追求共享優(yōu)先研究領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟。DARPA再次提供了一個模板。在20世紀(jì)80年代，它資助了一個叫作半導(dǎo)體制造技術(shù)聯(lián)盟（SEMATECH）的電腦芯片制造商聯(lián)盟，該行業(yè)通過這個聯(lián)盟投資共享研發(fā)以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。今后的十年，美國已經(jīng)從日本手上奪回了市場領(lǐng)導(dǎo)地位。相比之下，美國公司卻對清潔能源創(chuàng)新漠不關(guān)心。2006—2014年，美國企業(yè)每年只花30億美元在內(nèi)部清潔能源研發(fā)上面。它們也不愿把它們的能源研發(fā)外包，它們在初創(chuàng)的清潔能源公司上的投資只有給初創(chuàng)生物醫(yī)學(xué)公司的一半。

公私合作應(yīng)協(xié)助私人在清潔能源創(chuàng)新的投資上實現(xiàn)多樣化。實際上，只有風(fēng)險投資是不夠的，因為清潔能源投資需要的投資期比風(fēng)險投資者通常青睞的時間要長。突破能源聯(lián)盟能幫助該部門尋找更多有耐心的資本從而解決這個問題。蓋茨已表明他和他的伙伴投資者將樂意為了投資回報等待若干年，甚至是數(shù)十年。但他的期望取決于政府也同樣增加支持力度。

過去的失敗為政策制定者提供的第三個也是最后一個教訓(xùn)是：需要為新興清潔能源技術(shù)與現(xiàn)有的技術(shù)提供一個公平競爭的環(huán)境。尤其是在電力部門，初創(chuàng)的創(chuàng)新公司缺少愿意為了新產(chǎn)品支付額外費用的早期嘗試者，因而處于劣勢。電力公司是它們最大的顧客，這是一個高度控制的地方壟斷企業(yè)，對風(fēng)險的容忍度低，且在研發(fā)方面投入很少（通常是收入的0.1%）。紐約和加州已經(jīng)在改革相關(guān)規(guī)定，鼓勵公用事業(yè)更快地采納新技術(shù)；聯(lián)邦政府應(yīng)從資金方面支持這些努力，或者至少不要加以妨礙。

確實，政府介入有時會適得其反。許多現(xiàn)有的清潔能源政策已經(jīng)含蓄地支持了已成熟的技術(shù)，比如國家要求公用事業(yè)從可再生能源中獲取一定比例的電力，以及關(guān)于太陽能和風(fēng)能電力裝置的聯(lián)邦稅收抵免。更好的政策可能會分配或獎勵給目前成本更高但可能提供更低成本和更高性能的新興技術(shù)公司開拓。政府甚至可能成為其客戶。比如軍隊就可能購買類似彈性太陽能電池板、高能效電池或者小型模塊化核反應(yīng)堆等早期階段技術(shù)。

海外創(chuàng)新

國際上的清潔能源創(chuàng)新也遇到了類似的問題。就像華盛頓一樣，其他政府在研發(fā)方面也投入太少，清潔能源研發(fā)方面的全部政府資助份額從20世紀(jì)80年代的11%下降到2015年的4% 。幸虧有創(chuàng)新行動，這個趨勢可能很快就會被扭轉(zhuǎn)。但如果支出增長方式協(xié)調(diào)不好，政府可能會加倍某些領(lǐng)域的研究投入而忽略其他。

由于各國政府都重視自主權(quán)，不能通過中央集權(quán)的、自上而下的方式指導(dǎo)每個國家的研究重點項目。相反地，應(yīng)有一個現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)通過自下而上的方式協(xié)調(diào)支出。能完成這個任務(wù)的最符合邏輯的主體是清潔能源部長級會議（Clean Energy Ministerial，簡稱CEM），這是一個由奧巴馬政府提議設(shè)立的全球性的論壇，幾乎聯(lián)合了每個加入創(chuàng)新計劃國家的能源官員。然而清潔能源部長級會議沒有固定員工，并且若未獲得下任美國政府的支持的話可能會解散。因此，奧巴馬政府應(yīng)迅速行動說服其創(chuàng)新計劃的伙伴們一起為其運(yùn)營預(yù)算提供經(jīng)費，并出資成立永久性的秘書處。一旦如此，該主體就能為每個成員國的研發(fā)費用出具年度報告，各國就能用來讓同儕對其出資金額翻倍的許諾負(fù)責(zé)。會議也能從申請資助者向國家基金提交的申請中收集應(yīng)用研究前沿動態(tài)，并把官員們召集起來分享動態(tài)。

接著再談外國公司反感投資創(chuàng)新的問題。從制造太陽能電池板到制造電池的制造商大部分位于亞洲，它們都聚焦于降低成本，并且大多數(shù)情況下已在政府協(xié)助下有能力大量生產(chǎn)為人熟知的技術(shù)。如今，超過2/3的太陽能電池板是中國制造的，而該國大部分企業(yè)的研發(fā)投入只占收入的不到1%（實際上，造成21世紀(jì)頭十年美國太陽能初創(chuàng)企業(yè)紛紛破產(chǎn)的主要原因就是大量來自中國的普遍適用的廉價太陽能電池板）。

全球逐底競爭不僅僅是阻礙了清潔能源創(chuàng)新；它與美國的競爭優(yōu)勢也不匹配。在其他行業(yè)，美國主要廠商都通過在研發(fā)上投入巨資從國內(nèi)外獲取經(jīng)濟(jì)收益。舉例來說，在電子、半導(dǎo)體和生物醫(yī)藥行業(yè)，美國公司都將其20%的收入再投資于研發(fā)。

為了鼓勵國外企業(yè)在清潔能源研發(fā)方面投入更多，美國應(yīng)該接受公私合作。成立于2009年的美中清潔能源研究中心（U.S.-China Clean Energy Research Center，簡稱 CERC）就是一個很好的例子，它是由美中兩國政府、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和私人企業(yè)共同出資的。值得注意的是該中心清除了國際合作中的一個主要障礙：侵犯知識產(chǎn)權(quán)問題。該中心對其發(fā)明的技術(shù)的所有權(quán)和許可有明文規(guī)定來約束參與者。除非他們同意，不然他們必須向受聯(lián)合國規(guī)則管理的國際仲裁機(jī)構(gòu)提交申請解決爭端。超過100個企業(yè)已經(jīng)簽約加入，并且中美兩國已在2014年擴(kuò)展了合作。現(xiàn)在是時候讓美國用美中清潔能源研究中心的知識產(chǎn)權(quán)框架來同其他國家合作了，比如還沒有簽過類似協(xié)議的印度。

下一次革命

通過在國內(nèi)投資和在國外推動技術(shù)進(jìn)步，美國能為清潔能源創(chuàng)新帶來一次非常必要的推進(jìn)。能源官員們最終將會在技術(shù)大會上與頂尖學(xué)者接觸。產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟將會為引人注目的能預(yù)測未來突破的技術(shù)進(jìn)步提供路線圖。機(jī)構(gòu)投資者將把賭注押在初創(chuàng)企業(yè)上，并且愿意在看見回報之前等待10年或更久。

對華盛頓的很多人來說，這聽起來像是一個昂貴的幻想。確實，將能源部門轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新的發(fā)電站將會比曼哈頓計劃或者阿波羅計劃更難、代價也更高。政府在上述兩個計劃上都對具體目標(biāo)投入了數(shù)以億計美元，而清潔能源創(chuàng)新的成功則需要政府和私人在更大范圍的技術(shù)上進(jìn)行投資。

雖然，就生物醫(yī)藥行業(yè)而言，美國已經(jīng)在過去實現(xiàn)了類似的轉(zhuǎn)變。就像清潔能源的初創(chuàng)公司一樣，生物醫(yī)藥初創(chuàng)公司也在20世紀(jì)80年代和90年代經(jīng)歷過繁榮與蕭條的投資周期。而如今，部分是多虧了大額且持續(xù)的政府資金，私營經(jīng)濟(jì)在生物醫(yī)藥創(chuàng)新上仍進(jìn)行廣泛投資。有人可能反對說與清潔能源的低利潤空間相反，生物醫(yī)藥行業(yè)的高利潤空間吸引更多投資用于研發(fā)。但清潔能源部門不會永遠(yuǎn)低利潤：通過開發(fā)滿足未來需要的新產(chǎn)品，創(chuàng)新企業(yè)將會比現(xiàn)在的商品制造商賺到更多利潤。

在清潔能源領(lǐng)域，不太可能出現(xiàn)更高風(fēng)險。為了避免氣候災(zāi)難，全世界需要到本世紀(jì)中葉減少80%的碳排放——這個目標(biāo)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上是無法達(dá)到的。但如果擁有了更強(qiáng)有力的低碳武器，各國將會有雄心做出現(xiàn)實的減少碳排放的承諾。新興經(jīng)濟(jì)體將不再需要在抑制有害燃料和擺脫能源貧窮間作出取舍。美國也將躋身下一次技術(shù)革命的前沿。

原 文 名 為：The Clean Energy Revolution： Fighting Climate Change With Innovation