史冬梅 王晶 曲軼龍 張景胤

（科學技術(shù)部高技術(shù)研究發(fā)展中心，北京 100044）

2009年，美國成立能源部先進研究計劃署（Advanced Research Projects Agency-Energy，ARPA-E），仿效國防部高級研究計劃署（Defense Advanced Research Projects Agency， DARPA）的成功模式，致力于通過發(fā)展具有變革性意義和潛在應用價值的先進能源技術(shù)，來減少溫室氣體等排放，加強美國的經(jīng)濟和能源安全。ARPA-E作為一個支持變革性能源技術(shù)發(fā)展的成功案例，被認為是美國能源創(chuàng)新的“全能催化劑”。ARPA-E繼承和發(fā)揚了DARPA模式，高度重視從變革性技術(shù)成果到市場應用的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，相關(guān)做法被DARPA借鑒。近年來，美國政府重視清潔能源技術(shù)和應對氣候變化，加大了對ARPA-E的支持力度，不僅支持能源重點研發(fā)領(lǐng)域的主題計劃以及補充性的開放計劃等，還進一步啟動了“具有應用潛力的先進能源技術(shù)種子孵化”（SCALEUP）計劃，幫助變革性能源技術(shù)從實驗室階段進入市場化階段，跨越“死亡之谷”，加快變革性能源技術(shù)的應用，提高美國能源領(lǐng)域的全球競爭力。

《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出，我國科技創(chuàng)新工作將“構(gòu)建具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，加強現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、新一代信息技術(shù)、智能制造、能源等領(lǐng)域一體化部署，推進顛覆性技術(shù)創(chuàng)新”。國家能源局、科學技術(shù)部發(fā)布的《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出“能源領(lǐng)域現(xiàn)存的主要短板技術(shù)裝備基本實現(xiàn)突破；前瞻性、顛覆性能源技術(shù)快速興起，新業(yè)態(tài)、新模式持續(xù)涌現(xiàn)，形成一批能源長板技術(shù)新優(yōu)勢；適應高質(zhì)量發(fā)展要求的能源科技創(chuàng)新體系進一步健全；能源科技創(chuàng)新有力支撐引領(lǐng)能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”的目標。促進科技成果轉(zhuǎn)化是推進創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)深度融合的重要引擎，是助力經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。ARPA-E填補了美國在能源領(lǐng)域高風險、顛覆性研究的空白，在科技計劃實施全過程中積極推動研究成果商業(yè)化，并取得了成功。ARPA-E在顛覆性技術(shù)項目組織實施的成功經(jīng)驗，特別是在顛覆性技術(shù)成果轉(zhuǎn)化應用方面的做法，值得我國在能源領(lǐng)域的科技創(chuàng)新計劃實施工作中參考借鑒。

1 ARPA-E對變革性能源技術(shù)部署和實施情況

1.1 項目部署情況

根據(jù)2007年《美國競爭法》，ARPA-E的使命包括支持美國本土能源技術(shù)發(fā)展以加強美國能源和經(jīng)濟安全，減少能源相關(guān)排放，提升經(jīng)濟部門能源效率，改善放射性廢物和乏核燃料的管理、清理和處置，以及提高生產(chǎn)、交付和儲存能源的基礎(chǔ)設施的彈性、可靠性和安全性［1］?；谄涫姑?，ARPE-E支持的能源技術(shù)項目涵蓋了從運輸燃料和能源存儲，到建筑、商業(yè)和制造能源效率，再到電力的存儲、分配和發(fā)電等廣泛的能源技術(shù)領(lǐng)域。

在能源計劃項目部署方面，ARPA-E主要通過主題計劃（Focused Programs）來加速能源方面的高潛力領(lǐng)域創(chuàng)新。作為主題計劃的補充，開放計劃（OPEN）被用于尋求能源技術(shù)領(lǐng)域全應用范圍內(nèi)最具創(chuàng)新性的新想法。此外，ARPA-E還支持“能源相關(guān)的應用科學的創(chuàng)新發(fā)展”計劃（IDEAS）以及探索性課題計劃（Exploratory Topics），進一步涵蓋美國能源技術(shù)領(lǐng)域。2019年，ARPA-E以主題計劃為基礎(chǔ)，啟動了SCALEUP計劃，支持在全范圍的能源應用中推廣高風險和潛在變革性的能源技術(shù)。

自2009年成立至今，ARPA-E已經(jīng)為超過1300個具有潛力的顛覆性能源技術(shù)項目投入了共計30多億美元［1］。在2022年3月公布的美國2023財年預算中，ARPA-E的預算提高到7億美元［2］，用于支持和投資高潛力、高影響力的變革性能源研究和開發(fā)，以應對社會挑戰(zhàn)；預算還提議擴大ARPA-E的權(quán)限，以更全面地解決氣候變化影響方面的創(chuàng)新差距。

1.2 主要計劃和實施情況

1.2.1 主題計劃

主題計劃（Focused Programs）是ARPA-E支持變革性能源技術(shù)所設立的主要科技計劃。每個財年，ARPA-E確定并發(fā)布新的主題計劃，每個主題計劃經(jīng)費為2000萬～5000萬美元，由5～15個項目組成，執(zhí)行期在3～5年之內(nèi)。主題計劃涉及能效、發(fā)電和輸電、運輸三個領(lǐng)域，聚焦太陽能、地熱、電池、電網(wǎng)、碳捕獲、電力、生物燃料等特定前沿技術(shù)方向。該主題計劃不僅考慮技術(shù)在能源領(lǐng)域的潛在影響，也考慮其在能源市場上的成本和收益問題，從而確保APRA-E能夠在主題計劃中實現(xiàn)對高風險和高收益的變革性能源技術(shù)的支持。

近三年，ARPA-E主題計劃在能效、發(fā)電和輸電以及運輸三個領(lǐng)域均進行了計劃部署，每一年側(cè)重點有所不同（表1）。2021年，ARPA-E側(cè)重于能效領(lǐng)域，通過設計不同技術(shù)路線來實現(xiàn)能效的提高，包括ECOSynBio、HESTIA、ONWARDS及REMEDY四個計劃。2022年，APRA-E在三個主要領(lǐng)域均進行了計劃部署。在能效領(lǐng)域，通過開發(fā)高性能冷卻系統(tǒng)及提升凈零排放技術(shù)來提高產(chǎn)量，減少資源的使用；在發(fā)電和輸電領(lǐng)域，通過提升核材料分離及回收，改善美國能源安全，保護環(huán)境；在運輸領(lǐng)域，部署了EVs4ALL（面向美國低碳生活的電動汽車）計劃，開發(fā)下一代電池技術(shù)支持美國的能源獨立，減少二氧化碳排放及能源消耗。

表1 ARPA-E 2021—2023年新增主題計劃［3］Tab.1 New Focused Projects in 2021-2023 by ARPA-E［3］

1.2.2 開放計劃

除了主題計劃，ARPA-E每三年發(fā)布開放計劃（OPEN）的資助機會公告。開放計劃定位在整個能源應用領(lǐng)域具有潛在變革性的新技術(shù)開發(fā)。截至2022年，ARPA-E通過開放計劃共計支持260多個項目，資助金額超過8億美元，每次資助40～80個項目，資助金額超過1億美元（表2）。2021年開放計劃選定的項目涉及建筑能效、分布式能源、電力電子器件和設備效率、發(fā)電、電網(wǎng)、儲能、碳捕集、交通運輸能源轉(zhuǎn)化等方向，并與美國大學、國家實驗室和私營公司協(xié)調(diào)，在廣泛領(lǐng)域推進技術(shù)發(fā)展，包括電動汽車、海上風力發(fā)電、儲能和核回收。截至2022年8月，開放計劃2021已立項44個項目，資助金額達1.04億美元［3］。

表2 ARPA-E開放計劃資助情況Tab.2 Funding of ARPA-E Open Projects

通過開放計劃，APRA-E公開征求最具革命性的能源技術(shù)并支持了一系列非共識探索研究和機會型探索研究，避免遺漏在主題研究領(lǐng)域之外的創(chuàng)新思想；作為培育最具創(chuàng)新性能源技術(shù)的一種重要手段，APRA-E整合了美國頂尖能源創(chuàng)新研究力量（科學家、工程師等），促進了顛覆性能源技術(shù)的創(chuàng)新，保障美國能源安全和全球能源主導地位。主題計劃和開放計劃相互補充，既保證能源領(lǐng)域技術(shù)重點突破，又力圖捕捉更多的創(chuàng)新機會。

1.2.3 IDEAS計劃

2013年，ARPA-E設立“能源相關(guān)的應用科學創(chuàng)新發(fā)展”計劃（Innovative Development in Energy-Related Applied Science，IDEAS），旨在快速持續(xù)地支持早期應用研究，從而探索具有能源技術(shù)變革和顛覆性變革潛力的開創(chuàng)性新概念［4］。2014—2019年，IDEAS計劃共資助了59個項目，單個項目資助金額為20萬～55萬美元，資助金額共計2817萬美元（表3）。與主題計劃及開放計劃不同的是，IDEAS資助期限通常僅為一年（約占75%），最長不超過三年，截至2022年已全部結(jié)題。IDEAS的資助方式更加靈活，采取分析或探索性研究的形式，確保該類計劃支持的技術(shù)始終處于最前沿。此外，IDEAS還通過資助概念驗證研究，確定能源相關(guān)技術(shù)中的潛在變革性概念，為主題計劃的設立提供了新的源泉，并對ARPA-E的任務領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。例如，2015—2017年度，IDEAS計劃資助了Citrine Informatics公司49.9萬美元。Citrine Informatics開發(fā)了一個概念驗證系統(tǒng)，使用實驗工作智能地指導新型固體離子導體材料的研究，并建立了一種新的材料發(fā)現(xiàn)方法，為開發(fā)有前途的離子導體開辟了新的方向。Citrine Informatics的技術(shù)開啟了更快速的離子導體識別和開發(fā)，并改變了理論和實驗材料科學領(lǐng)域。在獲得IDEAS計劃資助后，Citrine Informatics與大學、國家實驗室和企業(yè)合作管理數(shù)據(jù)并加速材料研究，并在多家全球化學品和材料公司部署其人工智能平臺，包括松下、HRL實驗室和巴斯夫。2017年，Citrine Informatics獲得了2760萬美元的私人后續(xù)融資；2019年，宣布已從Prelude Ventures、Innovation奮進、摩爾戰(zhàn)略投資和Next47等公司獲得2000萬美元的B輪融資［5］。

表3 ARPA-E IDEAS計劃資助情況Tab.3 Funding of ARPA-E IDEAS Projects

1.2.4 探索性課題計劃

2019年，ARPA-E宣布了探索性課題計劃（Exploratory Topics），一個靈活、簡化、持續(xù)的融資機會，旨在根據(jù)需要資助不符合ARPA-E典型主題計劃模式的小型項目［6］。這種以快速、敏捷的方式響應需求的能力使ARPA-E能夠更好地支持重點項目，同時不斷在新領(lǐng)域?qū)で髣?chuàng)新，補充ARPA-E的項目組合。

截至2023年，ARPA-E的探索性課題計劃共資助了141個項目，資助金額1.22億美元。課題領(lǐng)域包括：耐用水泥、井下開發(fā)技術(shù)、實現(xiàn)高級裂變、聚變診斷、甲烷裂解、潛力機會發(fā)現(xiàn)、碳捕獲與儲存、生物采礦、高分子材料轉(zhuǎn)化為高能液體產(chǎn)品、變壓器絕緣、金屬回收、城市固體廢物焚燒灰燼的性質(zhì)改進、從海洋捕獲二氧化碳、從環(huán)境空氣直接捕獲二氧化碳、航空配電、鐵路溫室氣體減排、拓撲優(yōu)化、無六氟化硫電網(wǎng)以及碳負極建筑材料［6］。

1.3 以應用為導向的專項計劃

2019年，ARPA-E啟動SCALEUP計劃。該計劃以主題計劃為基礎(chǔ)，在已獲取主題計劃資助并成功解決概念驗證研發(fā)挑戰(zhàn)的技術(shù)中進行挑選，進一步對被選中的技術(shù)在能源領(lǐng)域進行全面應用推廣，加速創(chuàng)新性能源技術(shù)產(chǎn)生現(xiàn)實影響。2019年，第一批SCALEUP計劃共支持了9個項目，經(jīng)費為7000萬美元，主要支持高風險和具有潛在顛覆性的新型電動汽車動力電池、數(shù)據(jù)中心效率、電網(wǎng)現(xiàn)代化、減排和儲能等領(lǐng)域的項目進一步向商業(yè)化發(fā)展（表4）。

表4 SCALEUP 計劃2019、2021年項目資助情況［7］Tab.4 Funding of SCALEUP 2019 and 2021［7］

2021年2月，拜登簽署《美國供應鏈》第14017號行政令，明確應“在美國本土建立彈性的、多元化及安全的供應鏈”；同年6月，美國白宮發(fā)布《建立有韌性的供應鏈，重振美國制造業(yè)，促進廣泛增長》報告，指出美國應“加強供應鏈韌性、加強清潔和可持續(xù)制造、增加美國本土就業(yè)”，從而加強應對氣候變化及確保國家安全。SCALEUP計劃的主旨與拜登政府的目標高度一致，即通過清潔能源部署降低排放，減少對關(guān)鍵礦物進口的依賴，開發(fā)美國制造的現(xiàn)代技術(shù)，創(chuàng)造更多清潔能源就業(yè)機會，并確保美國作為全球研究和創(chuàng)新領(lǐng)導者的地位，因此，SCALEUP 2021計劃獲得了更大范圍和力度的資助，在2022年獲得能源部1億美元的資助。SCALEUP 2021計劃選定的項目將增強現(xiàn)有的清潔能源基礎(chǔ)設施，如飛機電氣化、電動汽車快速充電和先進的浮動海上風力渦輪機技術(shù)（表4）。這些項目將促進有前景的技術(shù)的商業(yè)化，以便在全國范圍內(nèi)廣泛部署，以支持實現(xiàn)美國的清潔能源未來。

2 ARPA-E促進變革性技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的做法

ARPA-E重視促進變革技術(shù)成果到市場的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，從計劃建立開始到技術(shù)實施的全過程，通過多種方式促進變革型技術(shù)研究與發(fā)展迅速與市場相結(jié)合。

2.1 強調(diào)技術(shù)成果的市場轉(zhuǎn)化

ARPA-E的目標是在技術(shù)周期早期階段加速變革性能源技術(shù)的發(fā)展，在計劃項目的管理全流程的各環(huán)節(jié)中，都高度重視技術(shù)成果面向市場的轉(zhuǎn)化。技術(shù)轉(zhuǎn)化路徑包括風投資本和小企業(yè)、私人資本以及大資本、政府擔保政府采購等。

1）在主題計劃和項目設計上，從源頭注重技術(shù)和市場的結(jié)合。ARPA-E圍繞推進變革性技術(shù)，設計了從計劃主題確立到實施的全流程程序。在探索新計劃的戰(zhàn)略主題概念和項目的空白方向方面，ARPA-E探索“技術(shù)推進”和“市場拉動”相結(jié)合的“矩陣式結(jié)構(gòu)”模式，在應用科學與技術(shù)和集成能源系統(tǒng)間可能出現(xiàn)的交叉處構(gòu)建具有突破性潛力的主題計劃（圖1）。

圖1 ARPA-E矩陣架構(gòu)［8］Fig.1 Matrix Architecture of ARPA-E［8］

在ARPA-E的矩陣結(jié)構(gòu)中，應用科學與技術(shù)從技術(shù)推進的角度尋找不同學科組織的能源創(chuàng)新技術(shù)，形成縱向聯(lián)結(jié)；集成能源系統(tǒng)從市場拉動的角度，尋求將能源創(chuàng)新技術(shù)應用于不同經(jīng)濟領(lǐng)域的機會，形成橫向聯(lián)結(jié)。學術(shù)研究具有創(chuàng)造性、分散性和不確定性，產(chǎn)業(yè)研究則具有目標導向性、時間和成本有限性，ARPA-E的矩陣結(jié)構(gòu)有效地將基礎(chǔ)研究和以目標為導向的應用研究進行結(jié)合，在“技術(shù)推進”和“市場拉動”的交叉點尋找資助機會，確保其資助的能源項目可以在技術(shù)和市場兩個方面都能走得通。

2）在計劃項目遴選評審中，突出潛在應用評價和產(chǎn)學研團隊。ARPA-E的一個遴選標準是強調(diào)技術(shù)的潛在應用評價。選擇標準突出技術(shù)的變革性特征，包括技術(shù)“獨特和創(chuàng)新”性，強調(diào)對美國經(jīng)濟和能源安全的潛在影響。除了突出技術(shù)的變革性特征外，還強調(diào)技術(shù)對美國能源領(lǐng)域發(fā)展的潛在影響和商業(yè)應用潛力，評價項目是否有將新技術(shù)從實驗室過渡到商業(yè)應用的合理有效策略，適當且明確的技術(shù)任務、明確的項目最終結(jié)果和可以交付的成果等。在團隊選擇上，ARPA-E通過將科學家和工程師組成團隊，快速推進能源領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，將來自不同科學、技術(shù)和商業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)學研人才聚集在一起，從而培育項目的發(fā)展，加快項目的商業(yè)化。

例如，2023年啟動的“提高電力基礎(chǔ)設施的可靠性、彈性和安全性”（Grid Overhaul with Proactive，High-Speed Undergrounding for Reliability，Resilience，and Security，GOPHURRS）主題計劃旨在通過開發(fā)新的地下電網(wǎng)技術(shù)，創(chuàng)建一個更有彈性、更可靠的美國電網(wǎng)。ULTRAFAST（通過更快地驅(qū)動功率半導體技術(shù)解鎖持久的變革性彈性進步）主題計劃，將支持開發(fā)更快、更有能力的電力電子設備，以增強所有電網(wǎng)接口的彈性、可靠性和功率流控制。美國能源部長Jennifer M. Granholm對此評價，“一個可靠、有彈性的電網(wǎng)是保護美國電力供應不受外部威脅、擴大美國清潔能源和運輸選擇的關(guān)鍵?！薄奥?lián)邦政府在工具和分析方面的投資將使我們的電網(wǎng)現(xiàn)代化，這將使國家走上實現(xiàn)拜登總統(tǒng)氣候目標的道路，并將脫碳能源和交通部門的好處擴大到全國各地［9］”。EVs4ALL（支持的美國低碳生活電動汽車）通過開發(fā)續(xù)航時間／里程更長、充電速度更快、在低溫條件下也能高效工作的電池，擴大國內(nèi)電動汽車的普及，以加強為電動汽車提供動力的先進電池的國內(nèi)供應鏈。Granholm對此表示，“自本屆政府上任以來，電動汽車在美國的銷量增長了兩倍，通過解決電池效率、彈性和可負擔性問題，對我們應對氣候變化的努力和利用國內(nèi)研究人員和科學家開發(fā)的技術(shù)為美國的清潔交通未來提供動力是雙贏的［10］”。此外，探索性課題LENR（低能量核反應）計劃支持8個項目，匯集了來自大學、國家實驗室和小型企業(yè)的團隊通過研究來確定LENR是否可能成為潛在的無碳能源變革，對變革性領(lǐng)域進行前沿探索。

3）計劃管理方面，給予項目主管自主權(quán)。在管理方面，ARPA-E繼承了DARPA模式的許多成功要素。ARPA-E的定位是支持能源領(lǐng)域其他政府部門和工業(yè)界沒有支持或不愿支持的高風險研究，同樣把尋求“空白”作為支持突破性技術(shù)的戰(zhàn)略方向。面向未來技術(shù)發(fā)展的價值觀、不斷尋找“空白”的使命目標，形成激勵創(chuàng)新與容忍失敗的組織文化。類似的，ARPA-E也保持了扁平化的組織，分為兩層，包括機構(gòu)主任和副主任，以及計劃主管和技術(shù)市場轉(zhuǎn)化支持等管理團隊。扁平化的組織簡化了項目遴選的審批流程，提高了管理效率，營造了一個鼓勵冒險的組織氛圍［11］。ARPA-E主任由總統(tǒng)任命，并直接向能源部長報告，避免其計劃制定與實施受到外部干擾；能源部對ARPA-E的預算要求也與其余部分“分開并區(qū)別開來”。在計劃管理方面，ARPA-E同樣保留了優(yōu)秀項目經(jīng)理負責制，以優(yōu)秀的計劃主管為運行核心。計劃主管任期不超過三年，需要有強大決策權(quán)和能力來管理相關(guān)能源領(lǐng)域內(nèi)高風險和高收益的計劃和項目，包括有效識別有變革性的技術(shù)領(lǐng)域、促進技術(shù)實施及后續(xù)商業(yè)化發(fā)展。ARPA-E根據(jù)能源領(lǐng)域特色也做了創(chuàng)新發(fā)展，高度重視從變革技術(shù)成果到市場的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，相關(guān)做法被DARPA所借鑒。

4）在計劃項目組織管理中，強化技術(shù)成果的商業(yè)化轉(zhuǎn)化。在項目組織實施過程中，ARPA-E高度重視項目的商業(yè)化轉(zhuǎn)化。ARPA-E幫助受資助團隊從一開始就規(guī)劃好如何將其成果商業(yè)化，將開發(fā)商業(yè)應用的途徑作為項目的組成部分，進行技術(shù)經(jīng)濟分析、市場研究、知識產(chǎn)權(quán)保護，以及與潛在客戶和投資者接觸等工作。

ARPA-E吸引能源領(lǐng)域世界級頂尖的科學家和工程師擔任計劃項目主管，要求其在將科學、技術(shù)和商業(yè)與多學科團隊聯(lián)系等方面具有豐富的經(jīng)驗，能夠有效識別有前途的技術(shù)領(lǐng)域，并促進技術(shù)后續(xù)的商業(yè)化發(fā)展。這些計劃項目主管深度參與項目實施管理，全程跟蹤項目的實施以及商業(yè)化轉(zhuǎn)化，并對這兩個環(huán)節(jié)做出相應的管理與指導，也會根據(jù)最新的科學發(fā)現(xiàn)和研究發(fā)現(xiàn)對項目的階段時間表進行修改，從而積極推動項目實施。

ARPA-E設立了專門的“技術(shù)到市場（Technology to Market，T2M）”部門，引入T2M專職人員作為顧問。T2M作為獨立的商業(yè)化推進團隊，負責推動已交付的能源創(chuàng)新技術(shù)的商業(yè)化進展；計劃項目主管同時也參與T2M階段的管理與指導工作。DARPA也借鑒了這一做法，聘請ARPA-E的技術(shù)到市場總監(jiān)在DARPA承擔同樣的工作。

能源創(chuàng)新技術(shù)的充分驗證通常需要幾十年的時間，且相對于其他技術(shù)領(lǐng)域需要大量的資金。將技術(shù)轉(zhuǎn)化成商業(yè)產(chǎn)品還需要更多的時間，ARPA-E項目大約3年的時間周期太短，不足以將技術(shù)概念轉(zhuǎn)向市場。T2M團隊不斷努力發(fā)展和改進其方法，包括在T2M前期充分考慮項目的可選擇性，鼓勵最有可能受益的執(zhí)行者（如學術(shù)界）來開發(fā)這些項目，并要求項目執(zhí)行方描述潛在的產(chǎn)品應用方式，以證明其技術(shù)可行性［12］。T2M的另一個潛在收益是它還可以為ARPA-E的項目執(zhí)行方提供可能影響未來產(chǎn)品市場的關(guān)鍵性非技術(shù)因素的信息或研究，例如監(jiān)管風險和其他商業(yè)市場風險以外的常見風險。

美國國家科學院在2017年對ARPA-E的評估報告中指出，ARPA-E的組織特征對實現(xiàn)其使命和目標的潛在貢獻巨大。在項目結(jié)題后，ARPA-E持續(xù)跟進并推動能源創(chuàng)新技術(shù)的轉(zhuǎn)化與應用。

2.2 SCALEUP計劃探索加快技術(shù)成果轉(zhuǎn)化模式

ARPA-E的使命面臨的一個持久挑戰(zhàn)是，一旦ARPA-E資金結(jié)束，即使是在ARPA-E支持下取得實質(zhì)性技術(shù)進步的技術(shù)，也有被困在發(fā)展道路上的風險。為此，ARPA-E啟動了SCALEUP計劃，專注于對已經(jīng)解決了概念驗證的技術(shù)開展進一步開發(fā)驗證，幫助其從概念驗證原型階段過渡到商業(yè)可行階段，跨越“死亡之谷”，加速推向商業(yè)化，并為私營部門的投資做好準備［13］。要求企業(yè)和行業(yè)的參與是SCALEUP計劃成功的基礎(chǔ)。在SCALE計劃的申報階段，ARPA-E要求申報團隊必須擁有或控制由ARPA-E資助所產(chǎn)生的主題發(fā)明或軟件等成果；同時，必須提出至少一個商業(yè)化合作伙伴，該合作伙伴應能夠代表目標客戶的觀點和需求，以幫助確保SCALEUP項目完成后該技術(shù)能夠被市場所采用。

在2021年，第一批SCALEUP計劃共支持9個項目（表5），均由高科技企業(yè)承擔，企業(yè)作為項目執(zhí)行方，或是參與前一階段主題計劃的技術(shù)開發(fā)，或是自身擁有已驗證的技術(shù)概念，或是基于ARPA-E主題計劃的技術(shù)成果，希望進一步對技術(shù)概念的應用進行推廣。

SCALEUP 2019不同能源投資組合以及眾多投資者的經(jīng)驗表明，商業(yè)前的“規(guī)?；表椖繉τ诖_定這些非常早期的技術(shù)在實踐中可以滿足性能和成本參數(shù)至關(guān)重要。SCALE-UP計劃的成功實施將使行業(yè)、投資者和合作伙伴能夠證明其在財政資源、人員、生產(chǎn)設施和材料方面的大量投入是合理的，可將有前景的ARPA-E技術(shù)開發(fā)成早期商業(yè)產(chǎn)品。2022年，SCALEUP 2021計劃獲得能源部更大力度支持，對8個項目的技術(shù)概念進行應用推廣。

2.3 多形式舉措促進項目技術(shù)成果轉(zhuǎn)化

除了在項目管理過程中充分考慮成果轉(zhuǎn)化可行性以及設計計劃項目，ARPA-E還在項目執(zhí)行期以及結(jié)題后提供一系列服務，以促進項目技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。

2.3.1 舉辦高規(guī)格的能源創(chuàng)新峰會

ARPA-E通過技術(shù)峰會和技術(shù)成果宣傳來擴大在其支持下取得的技術(shù)成果的影響力，從而提高市場對技術(shù)成果的采納。例如，ARPA-E每年舉辦一次ARPA-E能源創(chuàng)新峰會，搭建技術(shù)成果轉(zhuǎn)化平臺，邀請政產(chǎn)學研各界知名人士與會，進行能源相關(guān)主題演講，研討如何通過創(chuàng)新方法解決美國能源挑戰(zhàn)，并重點展示部分經(jīng)過嚴格審查的資助項目技術(shù)成果，致力于幫助其項目與能源領(lǐng)域企業(yè)、風險投資機構(gòu)、大公司和小公司建立關(guān)系，吸引他們?yōu)轫椖康暮罄m(xù)成果轉(zhuǎn)化進行投資，促進形成交流與合作網(wǎng)絡，最終將變革性能源技術(shù)從實驗室轉(zhuǎn)移到市場。

近年來，隨著美國清潔能源戰(zhàn)略的實施，聯(lián)邦政府、能源部和ARPA-E高度重視每年的能源創(chuàng)新峰會。2022年5月，ARPA-E在科羅拉多州舉辦了第十二次峰會，ARPA-E項目主管以及負責項目執(zhí)行的研究人員在交通系統(tǒng)、發(fā)電／配電、碳、自然資源等四個方面進行了成果展示。2023年3月在馬里蘭州舉辦的第13屆年度能源創(chuàng)新峰會上，美國聯(lián)邦政府各部門官員和地方政府首腦出席會議并作重要講話，積極宣傳和促進將尖端的能源技術(shù)推向市場。ARPA-E能源創(chuàng)新峰會通過來自政府、學術(shù)界和商界的2000多名美國頂尖的科學家、工程師和投資者之間的溝通對話，促進了將這些技術(shù)推向市場的關(guān)系，尋找當前和未來能源挑戰(zhàn)的解決方案。

2.3.2 出版ARPA-E成果匯編

ARPA-E于2016、2017年分別出版成果匯編，介紹ARPA-E在支持能源領(lǐng)域變革性技術(shù)發(fā)展方面取得的突出成績。2016年出版的第一本成果匯總手冊，介紹了ARPA-E如何在短短的7年時間里，通過資助一系列先進能源技術(shù)的研究，使美國能夠解決最緊迫的能源挑戰(zhàn)。2017年出版的第二本成果匯總手冊，提供了ARPA-E的成功案例，包括將在未來產(chǎn)生重要影響的原創(chuàng)成果，以及開始滲透到市場的各種產(chǎn)品。

2.3.3 政府資助帶動私營部門的參與和投資

ARPA-E通過多方面衡量標準選擇資助項目及潛力，在推動變革性能源技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化方面做出了顯著的成績。截至2023年，ARPA-E共計資助了177個項目吸引了超過49億美元來自私營部門的后續(xù)資金，產(chǎn)生88個新公司，237個項目通過與其他政府機構(gòu)合作得到進一步發(fā)展。以ARPA-E的儲能類項目組合為例，共計63個項目，技術(shù)方向包括開發(fā)可再生能源存儲、插入式電動汽車充電電池、固定和運輸電力存儲等技術(shù)等。其中，共有20個項目（約30%）獲得了公共或私營實體的后續(xù)資金支持。BEEST和GRIDS兩個主題計劃中的能源創(chuàng)新項目在通過組建公司或后續(xù)資金加速受資助技術(shù)的商業(yè)化方面表現(xiàn)突出，如GRIDS計劃中的“大容量低成本鋅空氣二次電池”項目，由亞利桑那州立大學和FluidicEnergy公司共同開發(fā)，2015年9月，F(xiàn)luidic公司獲得1.5億美元融資用以推動該技術(shù)的商業(yè)化，并在發(fā)展中國家的通信基站備用電源領(lǐng)域建立了首個市場；GRIDS計劃中“新型鋅溴液流電池體系”項目由PrimusPower公司開發(fā)，獲得6000萬美元融資和眾多訂單。

美國科學院2017年基于對ARPA-E的評估結(jié)論肯定了其在資助變革性能源技術(shù)方面取得的成功，認為ARPA-E資助的項目支持其法定使命和目標，一些項目促使其他渠道為變革性技術(shù)提供后續(xù)資金，這些技術(shù)已開始進入商業(yè)市場。同年，信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會（ITIF）的報告《ARPA-E：美國能源創(chuàng)新的全能催化劑》指出，ARPA-E以其他機構(gòu)無法做到的方式彌合了研究和使用之間的差距，ARPA-E資助的公司比其他清潔能源初創(chuàng)公司籌集到更多的私營資本，政府在促進變革性技術(shù)發(fā)展中具有不可替代的重要作用，其資助并不是取代私營部門的投資，而是補充［15］。

2023年4月20日，美國白宮科技政策辦公室、能源部、國務院聯(lián)合發(fā)布《美國國家創(chuàng)新路徑》，指出政府與私營部門進行合作是美國清潔能源創(chuàng)新方法的核心，貫穿從研發(fā)到全面商業(yè)化部署各個階段［16］。以ARPA-E為例的早期階段孵化器和以實驗室嵌入式創(chuàng)業(yè)項目為例的技術(shù)轉(zhuǎn)移計劃加速了技術(shù)從實驗室走向市場的過程。在技術(shù)從應用研究轉(zhuǎn)向試點和首批商業(yè)示范項目的過程中，捐贈、合作協(xié)議、獎金及其他形式的財政和技術(shù)援助發(fā)揮了重要作用，同時降低了風險。

3 啟示和建議

我國是世界最大的能源生產(chǎn)國和消費國，圍繞我國能源稟賦，我國多年來在科技計劃中一直將能源科技作為重點支持的領(lǐng)域，在潔凈煤、可再生能源、核能、智能電網(wǎng)等方面取得重大成果，顯著提升了我國能源科技自主創(chuàng)新能力，支撐我國能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但是對能源領(lǐng)域變革性技術(shù)的支持力度還不夠。當前，在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和“雙碳”目標驅(qū)動下，新一輪能源科技和產(chǎn)業(yè)變革方興未艾，全球能源領(lǐng)域科技競爭日趨激烈。ARPA-E在能源變革性技術(shù)確定、計劃設置、項目管理、創(chuàng)新激勵、技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和商業(yè)化等方面的經(jīng)驗對我國科技計劃管理具有一定借鑒意義。我國應加強能源領(lǐng)域的變革性支持，超前布局，把握能源技術(shù)未來發(fā)展趨勢，為我國實現(xiàn)碳達峰碳中和目標提供有力支撐。

1）加大對能源變革性技術(shù)的支持力度和廣度。能源科技創(chuàng)新具有戰(zhàn)略性、前瞻性、公共性以及系統(tǒng)性等特點，正確把握能源科技戰(zhàn)略方向和發(fā)展先機，關(guān)乎國家的安全和長遠發(fā)展。目前我國在國家重點研發(fā)計劃中對能源領(lǐng)域變革性、顛覆性技術(shù)的支持力度還不夠，迫切需要加強對此類技術(shù)的研判。在我國能源科技計劃部署中，可借鑒ARPA-E的部署和主題、開放和探索性課題計劃系統(tǒng)設置的經(jīng)驗，設立能源領(lǐng)域的相關(guān)重點專項，加大支持力度，提升我國在能源技術(shù)領(lǐng)域的國際競爭力。其次，能源技術(shù)領(lǐng)域的學科覆蓋面廣，應注重長期支持的重點方向和整體覆蓋發(fā)展相結(jié)合的原則，對有望在交叉學科領(lǐng)域產(chǎn)生的能源技術(shù)新方向予以超前部署；三是能源終端產(chǎn)品形式多樣，應用領(lǐng)域廣，在重點專項研究方向和內(nèi)容的設置方面，可借鑒ARPA-E注重“技術(shù)推動”和“市場拉動”相結(jié)合得矩陣式架構(gòu)理念，強化能源技術(shù)的目標導向和應用導向，通過加大對能源變革性技術(shù)的支持力度和廣度，搶占新一輪能源革命制高點，支撐我國構(gòu)建“清潔低碳、安全高效”的能源體系，贏得全球能源領(lǐng)域的競爭優(yōu)勢。

2）探索加快能源技術(shù)成果轉(zhuǎn)化應用的科技項目管理模式。能源技術(shù)領(lǐng)域具有投資大、周期長、風險高、慣性大等特點，針對具有高風險、高回報特性的變革性能源技術(shù)，建議在科技計劃項目管理中借鑒ARPA-E的管理經(jīng)驗，探索促進能源技術(shù)轉(zhuǎn)化應用的科技項目管理模式。一是提高項目管理專業(yè)化能力，設置項目專業(yè)機構(gòu)，增加總體專家組中企業(yè)專家的數(shù)量，特別是具有技術(shù)到市場成果轉(zhuǎn)化和應用經(jīng)驗方面的專家數(shù)量，明確專家在科技項目管理全流程中給予項目從技術(shù)到市場成果轉(zhuǎn)化指導的職責要求，指導項目實施中取得的科技成果加快應用示范和轉(zhuǎn)化落地；二是在項目組織實施中，借鑒ARPA-E在項目遴選中的經(jīng)驗，在申請、評審遴選中，進一步優(yōu)化和完善項目評審的指標體系，建議引入與市場相關(guān)的成本和效益評價標準的評審指標，同時在項目綜合績效評價中，強化目標和應用導向，強化技術(shù)市場應用潛力分析、技術(shù)驗證和成果考核工作；三是根據(jù)能源技術(shù)領(lǐng)域具有投資大、周期長的特點，建議借鑒ARPA-E新推出的SCALEUP計劃的做法，探索建立項目滾動支持機制，對于取得技術(shù)突破需要進一步技術(shù)驗證的項目，要求用戶企業(yè)參與，圍繞技術(shù)成果的進一步熟化和市場化攻關(guān)繼續(xù)提供支持，解決成果轉(zhuǎn)化最后一公里的問題，加速變革性技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化和商業(yè)化應用。

3）發(fā)揮能源領(lǐng)域科技計劃項目管理的舉國體制優(yōu)勢。一是發(fā)揮能源科技計劃項目組織實施中的新型舉國體制優(yōu)勢，科技計劃項目管理機構(gòu)加強與能源領(lǐng)域相關(guān)行業(yè)部門、優(yōu)勢地區(qū)、領(lǐng)軍企業(yè)、國家實驗室等各方的合作，強化成果的需求導向和用戶考核，重視市場和用戶對成果技術(shù)水平、成熟度、可靠性和價值的評判，通過行業(yè)部門、地方政府、領(lǐng)軍企業(yè)的早介入、早發(fā)現(xiàn)和早應用，加快成果在行業(yè)、地方和企業(yè)的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和應用示范。二是科技計劃項目管理機構(gòu)定期舉辦能源領(lǐng)域變革性研討會、項目成果展覽會和推介活動，加強能源領(lǐng)變革性技術(shù)的交流和成果宣傳推廣，為項目承擔單位和應用單位、投資機構(gòu)、行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)等搭建成果展示和交流平臺，通過國家科技計劃的支持帶動社會資本的投入，推動能源領(lǐng)域變革技術(shù)加快走向市場；三是關(guān)注美國ARPA-E等國外機構(gòu)在能源領(lǐng)域變革性技術(shù)支持的重點方向，在重點領(lǐng)域加強與國外大學和研究機構(gòu)在基礎(chǔ)研究等方面的國際合作，注重能源變革性技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)軍人才培養(yǎng)和知識產(chǎn)權(quán)保護。

作者貢獻說明

史冬梅：設計文章框架，收集資料，指導撰寫文章；

王 晶：搜集并翻譯資料，整理及分析數(shù)據(jù)，撰寫文章；

曲軼龍：收集資料，協(xié)助設計文章框架，協(xié)助撰寫文章；

張景胤：參與校審和修改。