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《產(chǎn)業(yè)政策重啟:美國新產(chǎn)業(yè)政策框架》
作者:賽迪 福建CIO網(wǎng) 來源:賽迪 福建CIO網(wǎng) 發(fā)布時間:2022年12月19日 點擊數(shù):

今年 5 月,新美國安全中心首次發(fā)布《產(chǎn)業(yè)政策重啟:美國新產(chǎn)業(yè)政策框架》。報告認為,美國長期缺乏國家級產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略與統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)部署,政府監(jiān)管過于自由,導致本土制造業(yè)向海外大規(guī)模轉(zhuǎn)移,美國科技競爭力下降,進而導致出現(xiàn)經(jīng)濟安全和國家安全危機。報告提出了美國新產(chǎn)業(yè)政策的初步框架,該框架汲取了美國以往的經(jīng)驗教訓并借鑒了他國的經(jīng)濟政策,包括六項不同但相互關聯(lián)的行動,目的是增強美國政府對經(jīng)濟發(fā)展的主導性、加強美經(jīng)濟彈性并與崛起的中國相抗衡。賽迪智庫網(wǎng)絡安全所對該報告進行了編譯,期望對我國有關部門有所幫助。


美國當前的產(chǎn)業(yè)政策框架主要基于地緣政治和地緣經(jīng)濟的壓力,幾十年來一直以冷戰(zhàn)方式予以應對,因此沒有從全球經(jīng)濟體系中受益。但從當前局勢來看,美國的冷戰(zhàn)思維不足以應對當前與中國的地緣政治競爭。因此,美國需要重塑產(chǎn)業(yè)政策,努力制定適當?shù)膶θA產(chǎn)業(yè)新政策,即由政府主導、促進經(jīng)濟發(fā)展和增長的政策,使美國在面臨國內(nèi)外挑戰(zhàn)的時候,結(jié)合安全、經(jīng)濟和技術的相互影響,采取保持美國競爭力的關鍵產(chǎn)業(yè)行動措施。


(一)美國產(chǎn)業(yè)政策現(xiàn)狀與問題


1.政府監(jiān)管過于自由?


過去 30 年來,美國政府一直維持著冷戰(zhàn)時期的做法,在私營企業(yè)主導經(jīng)濟發(fā)展并建立全球化體系時,采取了自由放任的監(jiān)管立場,基本上沒有施加任何干預:主要依靠私營企業(yè)推動技術發(fā)展,政府對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的參與僅周期性地有所增加,以解決一些迫在眉睫的問題。這間接和直接造成了本土制造業(yè)的外流,而政府對私營企業(yè)創(chuàng)新日益倚重,也導致了研發(fā)強度從重要但有風險的基礎型研究轉(zhuǎn)向了更安全且具有更好投資回報的應用型研究,美國科技競爭能力在走下坡路。事實上,自由放任的監(jiān)管策略在應對蘇聯(lián)時發(fā)揮了有效作用,這主要是因為當時蘇聯(lián)已與全世界脫節(jié),無法再從全球經(jīng)濟體系中獲益。但如今,美國面對的中國是一個已完全融入全球化體系、在經(jīng)濟、技術和軍事等方面都頗具實力的強國,美國于冷戰(zhàn)時期形成的經(jīng)濟和安全策略已不足以應對當下的地緣政治競爭。


2.缺乏國家級產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略目標及統(tǒng)一部署?


當前,美國政府對于產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的總體愿景過于寬泛,停留在口頭上對宏偉戰(zhàn)略的支持,尚未有總體的國家戰(zhàn)略和清晰的愿景,導致政府的產(chǎn)業(yè)行動長期以零散的方式在進行,并僅僅在補救當下危機暴露出的弱點,如新冠疫情以及隨之而來的供應鏈中斷。盡管美國目前開啟了部分產(chǎn)業(yè)立法,如《美國競爭法案》、《美國創(chuàng)新與競爭法案》、《2020 年本土稀土法案》等,但也由于缺乏統(tǒng)一的目標支撐而顯得雜亂無章,長此以往,必然會導致效率低下和各項任務的終止。若要推動成功可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策,就必須設立一個共同的國家目標,并在目標指導下,由所有相關利益攸關方共同努力


(二)制定國家產(chǎn)業(yè)政策的必要性


制定美國國家產(chǎn)業(yè)政策戰(zhàn)略的理由有兩方面:首先,美國需要一種與中國競爭的長效戰(zhàn)略,以減少對中國關鍵投入產(chǎn)業(yè)領域的依賴。其次,美國需要一種應對中國挑戰(zhàn)的產(chǎn)業(yè)政策,保持強大的產(chǎn)業(yè)基礎、強化軍事和應急準備,并最大限度地利用美國在創(chuàng)新和競爭方面的優(yōu)勢。


1.應對中國的挑戰(zhàn)?


數(shù)十年來,美國一直是全球科技強國,但近些年卻任由自身許多最寶貴的優(yōu)勢(人才、研發(fā)投入、基礎設施和資源)持續(xù)削弱。而中國卻迎頭趕上,成為當前美國主要的競爭對手。中美兩國在產(chǎn)業(yè)發(fā)展上的差距在逐漸縮小,主要原因是中國加大了對科技和高端制造技術的投入,包括微電子、人工智能、生物技術和量子科學等具有經(jīng)濟社會變革潛力的前沿技術領域。從2010 年到 2019 年,中國研發(fā)的年均增長率為 10.6%,大幅超過美國,并可能在 2025 年代全面超越美國。為此,美國需要制定一個具備自身特點的產(chǎn)業(yè)政策,與中國重新展開全球競爭。積極和統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)政策戰(zhàn)略和框架可以幫助美國優(yōu)先考慮其現(xiàn)在和未來所需要的資源、投資和技術,使得相關機構(gòu)在稅收、法規(guī)和移民等領域建立有效的實施方法,與自由市場原則和美國價值觀保持一致。


2.增強美國的競爭力?


一方面,全面的產(chǎn)業(yè)政策戰(zhàn)略應促進美國經(jīng)濟繁榮、加強國防、增強美國競爭力以應對社會挑戰(zhàn)。政策制定者應該制定應對各種問題的方法,包括應對氣候變化、改革基礎設施、確保半導體供應鏈的安全等。另一方面,產(chǎn)業(yè)政策戰(zhàn)略還可以為政策制定者提供解決國家安全和經(jīng)濟安全目標重疊問題的路線圖?,F(xiàn)代化和日益增強的經(jīng)濟相互依存度導致美國的經(jīng)濟目標與其國防優(yōu)先事項聯(lián)系在一起。例如,國防生產(chǎn)法和出口管制條例,都是為了解決國家安全問題。一項產(chǎn)業(yè)政策戰(zhàn)略,以及實施這一戰(zhàn)略的經(jīng)濟工具,可以幫助政策制定者將其重點轉(zhuǎn)移到解決國防問題和國家需求計劃的雙重考慮中


(三)美國產(chǎn)業(yè)政策的含義


美國產(chǎn)業(yè)政策指的是,美國政府為推動符合國家利益的經(jīng)濟成果所采取的一切介入自由市場的措施,一般情況下,這些措施不會由市場自行采取,因為企業(yè)并不會自愿地提供國家利益所需的一切。產(chǎn)業(yè)政策戰(zhàn)略必須是一套全國性的做法,包括人力資本、基礎設施、投資、稅收和監(jiān)管政策,以及制度和官僚程序,以保持其現(xiàn)有優(yōu)勢并創(chuàng)造新的優(yōu)勢。值得一提的是,產(chǎn)業(yè)政策不包括保護夕陽產(chǎn)業(yè)的制造業(yè)崗位,或通過影響單個企業(yè)的商業(yè)活動來“越俎代庖”,因為這些行為會造成市場扭曲和道德風險。


(四)美國產(chǎn)業(yè)政策的目標


美國的產(chǎn)業(yè)政策是政府基于國家利益的經(jīng)濟結(jié)果參與自由市場的行動措施,美國領導人通過發(fā)展、增長或調(diào)整部分或全部經(jīng)濟,以實現(xiàn)特定目標。美國產(chǎn)業(yè)政策目標是確保關鍵技術領域的長期競爭力,建立安全和有韌性的供應鏈,并在危機時期保障社會的日常運轉(zhuǎn)。由于單一企業(yè)的商業(yè)活動有可能會觸及潛在的市場震蕩和道德風險,因此,產(chǎn)業(yè)政策需要進行整體統(tǒng)籌,才能更好地保護行業(yè)發(fā)展。


縱觀美國歷史上采用過的產(chǎn)業(yè)政策或技術政策,可以看出,美國一直沒有正式出臺過長期的國家產(chǎn)業(yè)政策戰(zhàn)略,各種產(chǎn)業(yè)政策和長期國家目標之間始終缺少連貫性,緊靠解決眼前問題積累的零星成功經(jīng)驗讓美國維持了競爭力。


(一)一個工業(yè)國的誕生


美國產(chǎn)業(yè)政策奠基人亞歷山大·漢密爾頓通過推動政府利用投資、關稅和補貼支持私人產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)、推動成立國家銀行等方式,開創(chuàng)了“以私人手段追求公共目的”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。


在漢密爾頓主張建立國家經(jīng)濟身份的基礎上,曾任眾議院議長的亨利·克萊提出了“美式體制”的理念,即通過為本國產(chǎn)品提供充分的關稅保護,讓經(jīng)濟基礎回到國內(nèi),從而免受外國人的主宰, 這進而推動了 1824 年的關稅政策成為法律。漢密爾頓集中公共和私營企業(yè)資源的做法,以及克萊的“美式體制”理念,在此后數(shù)十年又反復上演。美國先后于 1917、1933、1942 年先后成立了戰(zhàn)時工業(yè)委員會、國家復興管理局、戰(zhàn)時生產(chǎn)委員會等國家機構(gòu),旨在協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)、人員以及政府這三者在美國商品和服務的生產(chǎn)/提供、定價和分銷中的關系,以解決近在眼前的需求,同時也為未來和平時期的戰(zhàn)略合作奠定了基礎。


(二)科學技術的新前沿


1940 年,曾任麻省理工學院工程學教授的萬尼瓦爾·布什提出成立國防研究委員會(NDRC)并負責領導科學研究發(fā)展局(OSRD),致力于召集各領域科學專家來協(xié)調(diào)政府與產(chǎn)學研之間的合作并確定優(yōu)先事項,旨在通過擴大合作,利用私營企業(yè)的創(chuàng)新來迅速重建有競爭力的技術優(yōu)勢,同時避免傾注過多資源建立國家實驗室。這有效激發(fā)了此后美國數(shù)十年的研發(fā)投入以及國家科學基金會的成立,目前該基金會每年擁有 88 億美元的預算, 其中 25%全力支持美國學術機構(gòu)的基礎研究計劃。此外,布什的貢獻還在于營造了優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)新環(huán)境,正是在這樣的環(huán)境中,孕育出了全球定位系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)等技術。


(三)冷戰(zhàn)時期的起伏變化


美蘇太空競賽拉開序幕。在蘇聯(lián)陸續(xù)發(fā)射太空衛(wèi)星的壓力下,出于國家自豪感及實際需要,美國政府、產(chǎn)業(yè)界、學術界和公眾紛紛投身于構(gòu)建專業(yè)知識以及凝聚美國在太空領域的技術優(yōu)勢。例如,美國政府鼓勵學生學習科學、技術、工程和數(shù)學,并通過1958 年的《國防教育法案》等立法資助學生參加理工科和外語培訓;同年 7 月,國會成立國家航空航天局,每年拿出 1 億美元的巨額預算用于載人登月,成立國防部高級研究計劃局,旨在確保美國成為“戰(zhàn)略技術突破的始作俑者而非受害者”,這兩個機構(gòu)的建立促使美國從計算機斷層掃描和人造假肢到隱形飛機和語音識別在內(nèi)的大量技術不斷得到創(chuàng)新突破。

美日全球半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展競賽拉開序幕。面對競爭力異常強大的日本企業(yè),美國在全球半導體生產(chǎn)中的份額由此前 20 年間一直穩(wěn)定在 60%的水平一路下滑到 80 年代末的不足 40%。為了緩解這一危機,美國聯(lián)邦政府與半導體制造技術聯(lián)盟(由 14 家美國半導體企業(yè)組成)展開了合作,并提供了 8.7 億美元左右的國防部高級研究計劃局撥款來強化該產(chǎn)業(yè),最終解了業(yè)界的燃眉之急,并且不到 10 年內(nèi),美國的芯片制造產(chǎn)業(yè)就重回了全球領 先地位。

在此后的 30 年中,美國政府繼續(xù)通過更具針對性的立法來推動科技發(fā)展,如 1980 年的《拜杜法案》和《史蒂文森惠德勒技術創(chuàng)新法案》,以及 1982 年的“小企業(yè)創(chuàng)新研究計劃”,均旨 在通過知識產(chǎn)權(quán)共享和技術轉(zhuǎn)移框架,鼓勵產(chǎn)業(yè)和政府展開更全面的合作。


(四)最新產(chǎn)業(yè)政策


美國近些年也在不斷探索出臺產(chǎn)業(yè)政策文件或推動產(chǎn)業(yè)立法,如特朗普政府的《2020 關鍵和新興技術國家戰(zhàn)略》《2018國家量子計劃法案》《2019 維持美國人工智能領導地位的行政命令》《2020 年稀土外包法案》《2021 美國創(chuàng)新與競爭法案》《2022美國競爭法案》,甚至包括拜登的基建一攬子計劃,但均因不追求特定進度和目標,缺少明確的總體國家戰(zhàn)略與之配合而處處受阻。以尋求修訂《促進美國制半導體(FABS)法案》提供半導體投資稅收抵免事件為例,原始法案早在一年多以前就被提出,但由于缺乏統(tǒng)一和共同戰(zhàn)略目標,眾議院和參議院之間的關鍵分歧還未得到解決,并且一直在兩黨的拉鋸戰(zhàn)中原地踏步。

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盡管美國目前采用的產(chǎn)業(yè)政策是瑣碎、散點式的,但針對當前迫在眉睫的產(chǎn)業(yè)問題具有一定的成效。例如,就在世衛(wèi)組織宣布新冠疫情爆發(fā)呈現(xiàn)全球蔓延的兩個月后,特朗普政府于 2020年 5 月宣布了“曲速行動”,該行動由國防部和衛(wèi)生與公眾服務部共同實施,它提供了一種手段,使聯(lián)邦政府能夠與六家疫苗供應商合作,在平行基準上簡化臨床試驗,希望通過《國防生產(chǎn)法案》授權(quán)來加快各支被看好的疫苗的開發(fā)。這項行動大大促進了政府與疫苗供應商的合作,簡化了新冠疫苗的研發(fā)流程,使關鍵疫苗在短短 10 個月內(nèi)就生產(chǎn)了出來,而相比之下,研發(fā)麻疹疫苗用了 10 年,埃博拉疫苗用了 43 年。該行動的驚人成主要歸功于其目的明確、擁有完成使命所需的絕對優(yōu)先權(quán)和資源,以及政府、產(chǎn)業(yè)、學術和科學界的“精誠團結(jié)”。

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產(chǎn)業(yè)政策需突顯出國家獨特的優(yōu)勢,因此,各國國家產(chǎn)業(yè)政策形式各不相同,且并不存在“一劍破萬法”的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略。但了 解其他國家和地區(qū)為促進和保護關鍵產(chǎn)業(yè)而采取的產(chǎn)業(yè)政策,汲 取部分可借鑒的經(jīng)驗,對發(fā)展美國產(chǎn)業(yè)政策具有積極意義。


(一)日本向半導體市場進軍


通過政府激勵措施、企業(yè)合作以及具有較高風險容忍度的政策,日本在 20 世紀 80 年代末成為了全球占主導地位的半導體設備生產(chǎn)商之一。日本采取的做法是:制定半導體技術轉(zhuǎn)移政策,要求欲進入日本市場的外國企業(yè)與本地企業(yè)成立合資公司,為本地企業(yè)創(chuàng)造機會,從外企吸收盡可能多的經(jīng)驗和知識,并達到最終取代的目的。借助此項政策,日本的半導體市場逐步跟上了美國蓬勃發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。但是,日本企業(yè)仍不具備開發(fā)設備或制造技術所需的方法和手段,為此,日本政府著手建立了統(tǒng)一、綜合的超大規(guī)模集成電路技術研發(fā)機構(gòu),該機構(gòu)匯集了日本頂級半導體領導企業(yè)的下一代芯片制造設備和技術,成功幫助日本完成了由快步追趕者向全球領導者的蛻變,并最終超越競爭對手生產(chǎn)出了最先進的 1 微米的芯片。


(二)臺灣臺積電的崛起


臺灣省政府利用公私合作關系,幫助臺積電贏得了世界上最大和最先進半導體制造商的地位,促進了臺灣芯片制造產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。臺灣省政府采取的策略是:1973 年,臺灣成立了工業(yè)技術研究院(ITRI),以公共實驗室的形式開展應用研究,旨在通 過先期投資將研究院所取得的進展能夠轉(zhuǎn)移到私營企業(yè),以此作為私人企業(yè)不愿將資本投放到半導體制造此類資本密集型、高風險事業(yè)上的對策。不久之后,該研究院專設電子所(ERSO),作為政府機構(gòu)負責研擬與半導體相關的產(chǎn)業(yè)政策。1975 年,電子所推動與美國無線電公司達成技術轉(zhuǎn)讓協(xié)議,從美國企業(yè)獲取到 了半導體制造中的重要技術手段—互補金屬氧化物半導體工藝,并獲得了來自美國工程師在芯片制造的基礎概念、工業(yè)知識乃至 管理技術等方面的深入指導。1980 年,借助通過與美國無線電公司的協(xié)議獲得的技術,工業(yè)研究院電子所建立了其第一家代工廠—聯(lián)華電子公司(UMC),在此過程中臺灣省政府投資了 1000多萬美元用于所需的基礎技術研究,并在代工廠的工程師招聘和培訓方面發(fā)揮了積極作用,從而使聯(lián)電成為了本省最賺錢的制造商,但卻僅限于低端芯片制造能力。1987 年,為解決臺灣芯片產(chǎn)業(yè)中私營企業(yè)投資始終不足的問題,臺積電成立。此后,在以 35%的股份作為交易條件的基礎上,臺積電獲取了荷蘭企業(yè)飛利浦電子先進的 1.5 微米制造工藝, 加之上述臺灣政府在半導體產(chǎn)業(yè)方 面的早期投入,臺積電逐漸發(fā)展成為全球第一半導體企業(yè)。


(三)新加坡半導體產(chǎn)業(yè)敗局


1987 年,新加坡政府成立了特許半導體制造公司,之后其通過與美國芯片制造商斯亞樂半導體合作改進了自身的制造工藝,并在 1994 年實現(xiàn)了 0.6 微米工藝,成為了特許半導體制造公司和整個新加坡產(chǎn)業(yè)發(fā)展的里程碑。此外,特許半導體制造公司還與東芝合作,在新加坡建立了更多的代工廠。與此同時,政府也通過具有高風險容忍度的政策和稅收優(yōu)惠,支持特許半導體制造公司的發(fā)展,促使其將制造能力轉(zhuǎn)移到新加坡。但隨后新加坡半導體產(chǎn)業(yè)逐漸走向衰落,主要原因有三點:一是中國利用大量政府補貼激勵代工廠遷入其境內(nèi),并占領了一部分低端半導體價值鏈。中國企業(yè)用與新加坡代工廠一樣的方式獲得了制造芯片的技術知識,向外國人才學習并最終取代了他們。鑒于成本較低,英 特爾和 IBM 等芯片設計企業(yè)也同樣傾向于選擇中國的半導體制程工廠。二是 1998 年,臺積電在新加坡成立硅制造系統(tǒng)公司, 此舉意在打壓特許半導體制造公司的同時,在市場中引入更多的低端芯片制造商。最終,特許半導體制造公司不得不降價,這迅 速吞噬了其毛利率,并使其失去了與臺積電競爭所需的資源。三是三星決定建立自己的代工廠,并進軍高端芯片制造領域,其雄厚的資金實力和在該領域的便利經(jīng)驗使之成為可能。三星迅速超 越了特許半導體制造公司,成為壓垮特許半導體制造公司的最后 一根稻草。?


總體來看,新加坡的政策起初非常成功,利用本國的受教育人口、已有的技術行業(yè)和有針對性的激勵措施推動半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。然而,其半導體產(chǎn)業(yè)的最終崩盤主要是由于半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展很迅速,但政府政策卻未能相應調(diào)整所致。作為一個小國,新加坡無法像美國那樣投入資源來調(diào)整產(chǎn)業(yè)政策應對外資企業(yè)競爭所帶來的挑戰(zhàn)。

新國家產(chǎn)業(yè)政策的有效部署和執(zhí)行,不僅需要美國政治領導 者采取一系列持續(xù)且規(guī)范的措施,還需要行業(yè)高管的積極支持和參與,并且必須在國家技術戰(zhàn)略的框架內(nèi)規(guī)劃、實施和更新這些政策。即:要推動一個成功、可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)政策,既需要有一個全國性的目標,也需要所有利益相關方為實現(xiàn)該目標部署各種工具和具體策略。《報告》研究借鑒美國產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗教訓,以及日本、中國臺灣地區(qū)和新加坡過去的產(chǎn)業(yè)政策,提出美國國家產(chǎn)業(yè)政策的行動框架,包括以下六項不同但相互關聯(lián)的行動,這些行動是成功執(zhí)行美國產(chǎn)業(yè)政策的關鍵。


(一)發(fā)出號召,提出統(tǒng)一目標愿景


新產(chǎn)業(yè)政策應確保美國具有贏得競爭所需的技術和知識。而目前由于缺乏統(tǒng)一、宏偉且可行的目標,使得全面立法、確定資源優(yōu)先級和團結(jié)業(yè)界更具挑戰(zhàn)性。為此,政策制定者應:


(1)闡明保持美國經(jīng)濟競爭力和技術領先地位的愿景和目標,確保美國作為世界首屈一指的技術強國的地位,使其能夠在不損害其價值觀或主權(quán)的情況下賦予其公民權(quán)力、進行經(jīng)濟競爭并確保其地緣戰(zhàn)略利益。


(2)確定技術領域的優(yōu)先級以制定相關具體政策與措施。 比如,必須在哪項技術保持領先地位、需要采取什么措施迎頭趕上、必須保護什么核心技術、在哪里有能力成為快速跟隨者以及應該如何參與國際事務的明確指導,所有這些因素都會影響行動和政策的執(zhí)行。


(二)通過有效監(jiān)督實施和評估,形成產(chǎn)業(yè)成功案例


一是要加強產(chǎn)業(yè)政策的實施與監(jiān)督。愿景和目標確定后,美國政策制定者就必須開始實施和監(jiān)督產(chǎn)業(yè)政策,此時需要提前建立衡量政策有效性的能力,如對包括研發(fā)支出需求、勞動力問題、教育需求、創(chuàng)新障礙、基礎設施不足、供應鏈限制和對外國的依賴度等產(chǎn)業(yè)政策相關的參數(shù)和進程進行持續(xù)監(jiān)測和評估。但是,美國政府目前缺乏監(jiān)督產(chǎn)業(yè)政策實施的專門的官方組織。為此:(1)國家安全委員會和白宮科技政策辦公室應當牽頭對當前監(jiān)管機構(gòu)的權(quán)利和能力進行審查,找出其中短板以及實施和評估產(chǎn)業(yè)政策所需的財政資源(調(diào)查的結(jié)果將作為基準線,用以確定美國政府持續(xù)實施產(chǎn)業(yè)政策的能力)。 (2)國會與政府應當合作加強政府的組織架構(gòu),以制定、執(zhí)行、監(jiān)督和維持新的美國產(chǎn)業(yè)政策。


二是要建立產(chǎn)業(yè)政策結(jié)果評估標準。為了衡量這些政策的成功程度,需要對產(chǎn)出和結(jié)果進行強有力的分析。為此: (1)美國政府應當成立一個特別工作組,負責制定產(chǎn)業(yè)政策目標的衡量標準。該工作組應包括來自商務部、教育部、國防部、科技政策辦公室、國家安全委員會、國家科學基金會的代表,以及來自產(chǎn)業(yè)界和民間團體的各相關方。(2)國會應當授權(quán)對美國產(chǎn)業(yè)政策進行持續(xù)的研究和分析,并進行報告。這項工作需要靠長期財政撥款來維持,并需要確保合理決策所需的透明度和問責制。


(三)協(xié)調(diào)政府和產(chǎn)業(yè)界,形成絕對的戰(zhàn)略優(yōu)勢將國家利益與美國私營部門的利益保持一致至關重要,公私合作伙伴關系將成為美國新產(chǎn)業(yè)政策的核心特征。將美國政府的財政資源和目標與產(chǎn)業(yè)界、美國大學和研究機構(gòu)的能力相結(jié)合將是一種極佳的戰(zhàn)略優(yōu)勢,該優(yōu)勢幾乎沒有其他國家能夠與之匹敵。一個典型的歷史案例就是:1987 年,美國政府與由 14 家美國半導體企業(yè)組成的企業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合對美國多所頂尖大學成立的微電子研究中心進行資助,旨在加強 6G 電信技術研究,增強美國在微電子領域的競爭力。在產(chǎn)業(yè)界和學術界的加持下,白宮和國會應當:?


(1)找出在重大技術領域和科學學科建立公私合作關系的機會。每個伙伴關系都應當有明確的目標,這些目標則應植根于更廣泛的產(chǎn)業(yè)政策目標,比如一般的技術領導地位、供應鏈彈性和安全性,以及具體的科技突破。


(四)設立專門機構(gòu),視需要調(diào)整政策


政策制定者應根據(jù)不斷變化的環(huán)境調(diào)整產(chǎn)業(yè)政策的準備。一項有效的產(chǎn)業(yè)政策將是充滿活力和適應性的,通常更新持續(xù)有效的產(chǎn)業(yè)政策是困難的,為了最大限度地提高成功的幾率,需要成立新的專門機構(gòu)或人員,根據(jù)特定行業(yè)的技術成熟度和應用、供應鏈的相互依存性以及相對優(yōu)劣等因素,及時把控政策走向。


為此,總統(tǒng)應當:


(1)任命一名負責技術競爭的副國家安全顧問。理想情況下,此人將向國家安全顧問、國家經(jīng)濟委員會主任和科技政策辦公室主任報告。其任務是根據(jù)對正在開展的工作進行持續(xù)分析,為產(chǎn)業(yè)和技術競爭政策提出建議。?


(五)接受和降低風險風險,改變政府監(jiān)管方式


政府對產(chǎn)業(yè)的介入越深、對學術研究的投入越大,就要越能容忍失敗??萍嫉倪M步植根于高風險、高回報的研究活動,但當前美國的政治文化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的心態(tài)格格不入,成為了成功 利用產(chǎn)業(yè)政策促進美國的長期競爭力而言的挑戰(zhàn)。政客應當?shù)种?廉價誘惑,不要試圖制定一項不可能完成的科研工作來粉飾自己的政績。立法者也需向納稅人解釋:為什么在整體科技成就的背景下,失敗只是一種常態(tài),而非一種缺陷。?


減輕失敗影響的一種方法是采用組合式的方法進行技術開發(fā)和創(chuàng)新。這一思路是需要通過資助一系列參與者,對所需的能力進行研發(fā)投入。就如同金融領域的共同基金采用的將風險進行分 散的策略,盡管單獨來看,有許多子部分未能達到預期,但它追求的是整個投資組合的凈收益。這種做法避免了“越俎代庖”, 也避免了產(chǎn)業(yè)政策失敗成為政府官僚的職業(yè)終結(jié)事件。為實現(xiàn)該目標,必須消除繁文縟節(jié),并且需要將決策權(quán)下放。為此,白宮和國會應當:


(1)重新規(guī)劃監(jiān)督工作,支持更靈活的產(chǎn)業(yè)和技術政策的實施。白宮必須信任中層的監(jiān)管機構(gòu),避免細致化管理。國會必須愿意適當放權(quán)提高其直接批準的投資門檻。總而言之,政府和國會都需要改變目前的監(jiān)管方式。


(六)利用盟友,建設科技外交能力


美國的產(chǎn)業(yè)政策將需要國際伙伴關系。第一,美國不具備單打獨斗的能力;第二、美國的盟友和可信賴的合作伙伴可以形成戰(zhàn)略優(yōu)勢。鑒于全球技術發(fā)展,在政策問題上與盟友更好地協(xié)調(diào),將提高戰(zhàn)略競爭的結(jié)果。從研發(fā)投資到標準制定再到供應鏈彈性等領域的合作將增強各國的經(jīng)濟競爭力和國家利益。下一步是將確保這些努力能夠持續(xù)和擴大,建設美國的科技外交能力將是關鍵。為此,國會應當


(1)順應這一形勢并提供???,建立一支美國科技外交官隊伍。將該隊伍作為實施美國產(chǎn)業(yè)政策國際層面的先鋒,在合作研究協(xié)議、人才資本交流、基礎設施發(fā)展和出口管制方面發(fā)揮重要協(xié)調(diào)作用。


報告針對美國產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進行了深入分析,結(jié)合當前階段中國已經(jīng)成為了美國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要競爭對手的現(xiàn)實,提出了未來新產(chǎn)業(yè)政策的行動步驟與框架。


重點一是從機構(gòu)改革中體現(xiàn)國家的重視程度,并結(jié)合工業(yè)界,學術界以及盟友的資源,共同促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展和相關政策制定;


二是美國堅持具體和簡明的國家安全和經(jīng)濟目標,提供各種政策選項進行專項策劃,并隨著技術的發(fā)展而更新,體現(xiàn)產(chǎn)業(yè)政策戰(zhàn)略的長期性和前瞻性。美國國家產(chǎn)業(yè)政策的實施將有效提升美國技術優(yōu)勢,確保美國的經(jīng)濟未來持續(xù)強勁,使其技術領先地位得到保證,以重建其技術帝國的昔日輝煌。


附:《儲能系統(tǒng)的未來》研究報告

2022年6月,麻省理工學院發(fā)布《儲能系統(tǒng)的未來》研究報告。本報告是麻省理工學院能源計劃未來系列研究中的第九個研究項目,該項目旨在闡明涉及能源和環(huán)境的一系列復雜而重要的問題。賽迪智庫節(jié)能與環(huán)保研究所對該報告進行了編譯,期望對我國有關部門有所幫助。


報告指出到本世紀中葉,可再生能源發(fā)電有望取代化石燃料發(fā)電,部署不同的儲能技術可以優(yōu)化和利用不斷增長的可再生能源發(fā)電。報告研究和分析了各種儲能技術(電化學儲能、儲熱、化學儲能和機械儲能)關鍵性能、應用領域和成本指標等,呼吁應積極支持長時儲能技術、多類型電化學儲能技術,以實現(xiàn)到2050年電網(wǎng)系統(tǒng)完全脫碳。


一、多種儲能技術的基礎知識


(一)儲能技術的基本類型

目前有四種基本類型的儲能技術(電化學、化學、熱能和機械能)處在不同的技術發(fā)展水平。在可變可再生能源發(fā)電量充足且批發(fā)供應價格相對較低時,以及發(fā)電量不足批發(fā)價格相對較高時,儲能系統(tǒng)都可以發(fā)揮重要功作用電。儲能系統(tǒng)的這種靈活性為電力系統(tǒng)提供了一系列好處。


儲能系統(tǒng)的規(guī)??梢酝ㄟ^其裝機容量(最大瞬時功率)來表征,以兆瓦(MW)為單位;其儲能容量以兆瓦時(MWh)為單位;以及往返效率(RTE)用于衡量充放電的效率。

儲能系統(tǒng)的儲能容量與裝機容量的比值就是持續(xù)時間,以小時為單位——這是儲能系統(tǒng)從充滿電開始提供最大功率的時間長度。目前大多數(shù)部署的電池儲能的持續(xù)時間為4小時或更短;大多數(shù)現(xiàn)有抽水蓄能(PSH)設施的持續(xù)時間為8到12小時或更長時間。儲能技術的能量密度也有所不同(能量密度是單位體積可以存儲的最大能量)。具有高能量密度的電池技術特別適用于電動汽車(EV)和移動電子產(chǎn)品;盡管如此,能量密度較低的電池技術仍可用于電力系統(tǒng)應用中的存儲,而在這些應用中,空間的有效利用通常不太重要。儲能技術在其他屬性上也有所不同,包括特定儲能系統(tǒng)規(guī)模經(jīng)濟的程度(地理足跡和模塊化)以及其性能隨使用而下降的程度。


本報告中考慮的技術根據(jù)其電力和能源容量成本分為三大類(見圖1)。一般來說,儲能容量成本較低和裝機容量成本高(圖中藍色區(qū)域)的儲能技術最適合作為長時儲能(持續(xù)時間最多可達數(shù)天),這些儲能技術的充放電不太頻繁,例如熱儲能、化學儲能、金屬空氣電池和抽水蓄能設施等。而棕色區(qū)域的儲能技術(其中包括鋰離子電池儲能系統(tǒng)),更適合持續(xù)時間較短的儲能應用(持續(xù)時間為幾個小時)和更頻繁的充放電。具有中等能力的儲能技術(包括液流電池)處于綠色區(qū)域。



(二)電力系統(tǒng)采用的儲能技術


這項研究從電化學、熱儲能、化學儲以和機械儲能四個方面考察和研究儲能技術。但沒有對這些類別中的所有選項進行編目,更不用說進行評估。與其相反的是,研究人員重點放在每個類別中儲能技術的示例上,并試圖突出這些儲能技術應用的問題。研究團隊考慮的一些儲能技術都經(jīng)過驗證,可用于商業(yè)部署,例如鋰離子電池儲能系統(tǒng)、抽水蓄能發(fā)電設施和一些熱儲能系統(tǒng)。而另一些儲能技術則需要進一步的研究、開發(fā)和示范,直到本世紀30年代或20世紀40年代才有可能大規(guī)模上市或應用。表1總結(jié)了到2030年各種儲能技術和儲能支持技術及實踐可用性的評估。在這份研究報告中考慮的儲能技術都可能在2050年前實現(xiàn)商業(yè)化運營。




能源相關的技術創(chuàng)新通常需要經(jīng)過五個階段:①概念提出;②技術研發(fā);③一定規(guī)模的工程試驗;④技術示范;⑤部署應用。表1涵蓋了各種儲能技術當前創(chuàng)新階段。隨著脫碳要求變得更為嚴格和對波動性可再生能源發(fā)電的依賴不斷增加,長時儲能技術具有更廣泛的應用前景。例如在波動性可再生能源發(fā)電供應低谷期或由于極端天氣導致異常高水平的電力需求,而此時電網(wǎng)運營商被禁止使用未裝碳捕集裝置的天然氣發(fā)電時,長時儲能技術至關重要。


二、電化學儲能


電化學儲能能量密度通常比機械儲能和儲熱系統(tǒng)高,但比化學儲能(氫儲能)系統(tǒng)要低。電化學儲能由于占地空間小,不受地理環(huán)境和資源的限制等特點成為一種通用且高度可擴展的技術,其應用領域涵蓋發(fā)電廠到住宅等多種場景。


其中,鋰離子電池因具有高能量密度、高功率密度和高往返效率,在電動汽車領域廣泛應用,并在短時(通常為4小時或更短)電力系統(tǒng)儲能領域廣泛使用。目前用于電池制造的關鍵材料成本和可獲取性決定了鋰離子電池的應用成本,并可能限制其未來部署規(guī)模,而這一挑戰(zhàn)將促使電化學儲能從高性能鋰離子電池的研發(fā)轉(zhuǎn)向化學原料更為豐富的其他新型電化學儲能技術。


目前,鋰離子電池正在朝向低成本和高性能方向發(fā)展。基于其自身儲能容量成本的限制,鋰離子電池不太可能大規(guī)模應用于長時(大于12小時)電力儲能系統(tǒng)中。為了實現(xiàn)更具經(jīng)濟效益的長時儲能,美國能源部應支持該方向技術的研發(fā)和示范,以推進使用儲量更為豐富的材料來替代鋰離子電池技術。


長時儲能的成本、使用年限和制造規(guī)模使研究人員探索新型電化學儲能技術,例如氧化還原液流電池、金屬-空氣電池,這類電池使用更為廉價的充放電材料,更具有長時儲能的特點。雖然這幾種新型電化學儲能技術已展現(xiàn)其應用前景,但在關鍵科學、工程和制造方面仍存在短板,這意味著政府需要加大力度進行投資協(xié)調(diào)予以支持。其他國家,尤其是中國正在積極探索該類技術的創(chuàng)新突破。


三、儲熱


儲熱技術是利用低成本材料儲存熱量,是一種適合長時儲能需求的技術,這類技術的主要挑戰(zhàn)是如何高效且經(jīng)濟地將熱量轉(zhuǎn)化為電力。為解決這一挑戰(zhàn),目前有3種方法:①將現(xiàn)有發(fā)電廠中的燃氣輪機替代傳統(tǒng)化石燃料鍋爐,并在其旁配備儲熱設施,從而降低熱能轉(zhuǎn)化為電能的成本;②開發(fā)動力循環(huán)替代系統(tǒng),即閉式布雷頓循環(huán),在中溫(550-1000 ℃)下具有更高的熱能轉(zhuǎn)換效率;③推進耐高溫材料和高功率轉(zhuǎn)換裝置的研發(fā),以達到更高的熱能轉(zhuǎn)換效率、提高高溫材料使用壽命、降低電力成本。


四、化學儲能(氫儲能)


氫氣被普遍認為是一種先進的化學儲能介質(zhì),因為其可以通過較為簡便的方式生產(chǎn),同時可以作為發(fā)電燃料或其他工業(yè)過程的原料或熱源。化學儲能技術領域主要關注氫儲能。氫儲能作為一種電力系統(tǒng)儲能形式,其發(fā)揮的作用取決于氫氣在整個經(jīng)濟領域中的采用程度,以及未來氫氣生產(chǎn)、運輸和儲存的成本。目前,制氫的主要方法依賴于化石燃料,而這一過程將產(chǎn)生大量的碳排放。利用低碳電力電解水制氫將推動工業(yè)和交通運輸?shù)刃袠I(yè)實現(xiàn)脫碳目標。通過電解水產(chǎn)生的氫氣在波動性可再生能源發(fā)電量降低的時間段用作工業(yè)和發(fā)電的低碳燃料,將提高波動性可再生能源的利用率,從而降低電力系統(tǒng)脫碳成本。


研究團隊致力支持美國能源部為制定解決氫氣生產(chǎn)、運輸和電網(wǎng)電解氫氣需求(工業(yè))氫氣儲存氫氣發(fā)電電網(wǎng)儲存問題的國家戰(zhàn)略所做的努力。特別是,現(xiàn)有的天然氣輸送管道是否能夠在不受影響的情況下輸送氫氣,無論是在減壓下,還是在氫氣與天然氣或其他化合物混合的情況下,安全性仍然是一個懸而未決的問題,需要美國能源部和美國交通部開展政府支持的研究。朝著這個方向邁出的重要一步是最近的立法呼吁美國至少建立四個氫氣生產(chǎn)樞紐。


五、機械儲能


電能可轉(zhuǎn)化為包括重力勢能、動能等多種形式在內(nèi)的機械能。機械儲能包括多種技術,其共同特點是它們的能量密度遠低于化學儲能或電化學儲能的能量密度。因此,機械儲能系統(tǒng)往往占地面積大,并需要一定的地勢條件,不太適用于在小型設施中應用。


抽水蓄能是一種成熟且已廣泛部署的技術,占全球和美國現(xiàn)有的電網(wǎng)級儲能裝機規(guī)模90%以上。但自20世紀90年代以來,抽水蓄能在美國和其他許多國家部署進度顯著放緩(特別是中國)。此外,抽水蓄能項目的初始成本較高,規(guī)模較大、選址要求較高。該技術雖然不是嚴格意義上的利用電能或電能之間轉(zhuǎn)換的儲能技術,但現(xiàn)有的帶有蓄水池的傳統(tǒng)水電系統(tǒng)可以在平衡嚴重依賴波動性可再生能源發(fā)電的電力系統(tǒng)供需方面發(fā)揮更大的作用。


壓縮空氣儲能系統(tǒng)將壓縮的空氣儲存在地下的洞穴或地上的儲氣罐中,一些壓縮空氣儲能系統(tǒng)還存儲壓縮空氣時產(chǎn)生的熱量。該技術作為潛在的電網(wǎng)級大規(guī)模儲能技術被廣泛研究。盡管壓縮空氣儲能系統(tǒng)的成本估算受到多種不確定因素的影響,但該技術的能源成本通常高于未來可用的其他儲能技術的成本。


六、具有儲能功能的高效可再生能源電力系統(tǒng):建模結(jié)果、對治理和政策的影響


本節(jié)探討了儲能系統(tǒng)在發(fā)達國家和新興市場發(fā)展中經(jīng)濟國家背景下的潛在作用。美國和印度三個不同地區(qū)的結(jié)果分別說明了這兩個國家的儲能部署情況。


(一)對美國建模分析結(jié)果及建議


研究團隊對美國電力部門的建模集中在三個地區(qū):東北部地區(qū)(紐約州和新英格蘭地區(qū))、東南部地區(qū)以及德克薩斯州在2050年最新部署的儲能系統(tǒng)。這些地區(qū)在電力需求概況、風力發(fā)電和太陽能發(fā)電資源以及水電和現(xiàn)有核電資源的可用性方面存在顯著差異。這些差異會影響在沒有碳排放限制的情況下成本最低的發(fā)電組合以及實現(xiàn)不同程度脫碳的成本。2050年每個地區(qū)在兩種政策情景下的年發(fā)電量、可交付能源容量和電力系統(tǒng)電力成本的模擬預測:無碳限制和排放限制在5克碳排放量/kWh。如果2050年的電力需求與2018年的水平相同,那么將美國電力部門的平均碳強度降低到5克碳排放量/kWh,將使2050年的碳排放量與2005年相比降低99.2%。另一方面,如果2050年用電量增長的需求大于2018年,正如該項研究用于模擬儲能系統(tǒng)影響的電力需求情景中所預測的那樣。美國各行業(yè)的平均碳排放量與2005年相比,電力部門排放量減少了98.7%。


(二)對印度建模分析結(jié)果及建議


同許多其他新興市場和發(fā)展中經(jīng)濟體一樣,印度的電力需求正持續(xù)快速增長。在峰值需求增長速度快于整體需求的住宅配電系統(tǒng)中,需要峰值負荷提供服務,這為儲能提供了一個重要用例。研究表明,依賴燃煤發(fā)電的新興市場和發(fā)展中經(jīng)濟體無法獲得豐富的低成本天然氣基礎設施,例如印度代表了儲能技術電力系統(tǒng)應用的一個非常龐大且重要的未來市場。


該項研究的建模表明,儲能系統(tǒng)將主要部署在輸電層面,在城市配電網(wǎng)絡中還有重要的附加應用。整體經(jīng)濟增長(尤其是空調(diào)在印度的迅速普及)將成為儲能部署的主要驅(qū)動力。假設技術成本持續(xù)下降,發(fā)現(xiàn)從成本的角度來看,印度的可再生能源發(fā)電設施在中長期內(nèi)與燃煤發(fā)電廠競爭具有優(yōu)勢,但現(xiàn)有燃煤發(fā)電廠仍然缺乏碳定價。假設印度可以使用低成本儲能系統(tǒng)和可再生能源發(fā)電技術的場景的建模結(jié)果。這些結(jié)果表明,與基線預測相比,印度電力系統(tǒng)的系統(tǒng)成本和模擬二氧化碳排放量均顯著降低。無論碳排放是否有上限或稅收,電力系統(tǒng)成本和二氧化碳排放都會降低。這一結(jié)果突出了降低儲能成本的全球環(huán)境效益。


(三)對儲能系統(tǒng)在供應受限的電力系統(tǒng)中作用的分析結(jié)果及主要結(jié)論


在電力供應不足國家的輸電或配電系統(tǒng)中,電池儲能系統(tǒng)提供了一種潛在的重要手段,可以提高短時停電電力服務的可靠性,減少住宅區(qū)和商業(yè)區(qū)消費者所耗柴油量,并降低整體電力成本(包括用于備用柴油發(fā)電機的電力)。


在一些住宅和商業(yè)區(qū)域內(nèi),當電網(wǎng)中斷頻繁且持續(xù)時間較短(幾個小時)時,與備用柴油發(fā)電機相比,具有備用儲能系統(tǒng)、并入電網(wǎng)的光伏發(fā)電和并入電網(wǎng)的微型電網(wǎng)更具競爭力。然而,如果停電不可預測并且可能持續(xù)很長時間,會產(chǎn)生對長時備用儲能系統(tǒng)的需求,但很少使用。這種情況下,即使沒有新興市場和發(fā)展中經(jīng)濟體普遍提供的燃料補貼,也會更傾向于使用備用柴油發(fā)電機。


譯自:

The Future of Energy Storage, June 2022 by Massachusetts Institute of Technology


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