环境技术政策研究的系统和演化转向——“碳锁定”与技术体制转型

李宏伟 屈锡华 杨梅锦

直到1990年代以前，环境技术政策研究都建基在严格的新古典微观经济学假设之上:经济活动造成的环境外部性导致竞争性市场实现帕累托效率的凸性条件不再成立。〔1〕因此，核心问题在于使环境外部性内部化，恢复竞争市场的凸性条件，确保市场机制通过“需求拉动”和“供给推动”促进技术创新，从而提高单一技术的环保性能或创造新的“环境技术”，以减少生产流程和产品的污染。这种以新古典微观经济学为基础，将技术视为单一人工制品，将技术变迁视为线性创新过程的环境技术政策研究范式，由于无法应对如全球变暖等复杂环境问题，以及技术体制演化中的报酬递增和“锁定”现象，在1990年代之后出现了明显的系统和演化转向。

一、环境技术政策研究的系统和演化转向

环境技术政策研究的系统转向是对环境问题逐渐显现的复杂性和广泛性的回应。随着经济的快速发展和城市化进程的加快，诸如城市交通拥堵、垃圾处理等问题，已经远远超越了单一技术创新能够解决的范围;温室气体排放导致的全球变暖问题，更是涉及由不同要素构成的技术系统，以及技术系统与经济、社会和生态等系统的相互关系。例如，作为重要碳排放源的道路交通运输系统，除了汽车技术系统外，还包括生产系统、维修与分销网络系统、道路基础设施系统、能源基础设施系统、法律和管制系统等。任何一个子系统不存在或发展滞后，都会影响整个系统的正常运行。因此，虽然对单一技术的渐进性改进或对原技术系统的优化，能在一定程度上控制污染物和提高生态效率，但是，考虑到碳排放导致的全球变暖的速度与程度，必须实现碳基技术系统的转型。相应地，环境技术政策研究不能固守传统的新古典经济学范式，将技术视为“人工制品”或嵌入到人工制品中的知识和技巧，以及将技术创新视为从R＆D到新产品的线性过程，而应该实现研究的系统转向。

环境技术政策研究的“系统范式”的核心议题涉及到技术系统的演化问题，亦即系统的稳定性和变迁。从稳定性的角度来说，技术系统内部各要素之间，以及技术系统与其他系统之间相互嵌套的关系，决定了技术系统变迁十分缓慢。从技术系统内部来说，如果要引入一项新的替代技术，很可能要求对整个系统做出调整，这可能影响整个系统的稳定性。从系统关联来看，由于技术系统嵌入其他社会系统中，因此，受到来自系统外部“选择环境”(selection environment)的影响，随着社会-技术系统中各要素的耦合，系统会沿着一条逐渐稳固的路径发展，即出现路径依赖。另一方面，决定技术系统变迁的因素也同样取决于技术系统的“适应能力” (adaptive capabilities)和所面临的“选择环境”之间的共同演化。二者的互动方式和性质决定了技术系统变迁的具体形态和途径。总之，环境技术政策研究的“演化范式”认为，技术系统内部各要素之间，以及技术系统与其他系统构成的外部环境之间的共同演化，既可能引导技术系统进入特定的轨道，并阻碍现存技术系统转向另一个新的技术系统，从而使技术系统具有自我强化，路径依赖和趋向稳定的特征;也可能改变技术系统内部的适应能力和与外部环境的关系，进而推动技术系统的变迁。

在环境技术政策研究的系统和演化转向的背景下，围绕技术系统的稳定性和变迁两大主题，形成了“碳锁定”和技术体制转型研究两大极具特色的理论视野。

二、“碳锁定”

从20世纪70年代中期开始，路径依赖和锁定一直是技术演化关注的热点问题，直到1990年代之后，环境领域中的技术锁定问题才逐渐引起一些研究者的注意。〔2〕该问题真正受到广泛关注，是在西班牙学者Gregory Unruh(2000)提出“碳锁定”(Carbon Lock-in)概念之后。〔3〕

Unruh认为，当前的工业经济已经进入了“碳锁定”状态，亦即“锁定”在了以化石燃料为基础的能源系统中。“碳锁定”产生的市场失灵和政策失灵，阻碍了低碳技术的应用和扩散，即便这些技术相比主导技术具有环境和经济的双重优势。“碳锁定”产生于规模报酬递增驱动的技术和制度的共同演化过程。技术使用过程中有四种报酬递增机制:规模经济、学习效应、适应性预期和网络经济性。〔4〕同样，在制度变迁中也存在这四种机制。〔5〕这意味着，技术经济系统一旦确立，就会因自我强化难以发生转向。为了阐释技术系统和制度之间的相互作用产生的“碳锁定”，Unruh引入了“技术-制度综合体”的概念。技术-制度综合体是由物理、社会和信息等各种要素相互关联形成的网络。网络中的技术、基础设施、关联产业和消费者之间的关系产生的正外部性强化了“锁定”效应。因为网络的价值会随着该技术系统的使用者数量的增加而提高。例如，以机动车为基础的交通系统和大型的集中电力生产系统都有其以化石燃料为基础的“主导设计”。这些主导设计为企业限定了特定的“技术轨道”，使之倾向于沿着“技术轨道”进行流程创新和产品创新，沿着“技术轨道”对主导设计的改进会限定企业的知识基础和投资决策，从而使企业更可能遵从为其企业获得竞争优势的以主导设计为基础的核心竞争力。如此，对主导设计的进一步投资会强化锁定的条件。不仅是企业自身更愿意投资主导设计，融资机构和使用者也更愿意支持生产主导设计的企业。此外，无论是管制结构的正式规则，还是行为规范这样的非正式制度，都会起到强化技术系统的作用。以电力生产“技术-制度综合体”为例，满足社会日益增加的电力需求和以降低单位电价为目的管制框架共同形成的制度因素，促进了主导的碳基电力技术系统的扩张。〔6〕

总之，“碳锁定”研究认为，因报酬递增和正网络外部性产生的碳基技术-制度综合体锁定，阻碍了技术系统转向更可持续发展的道路。因此，打破锁定是恰当处理技术与环境关系，发展低碳经济的关键。但是，由于“碳锁定”以路径依赖理论为基础，将打破锁定的方式更多地诉诸于系统之外的“外部冲击”，如社会运动、偶发的焦点事件等，〔7〕因而忽视了其他“解锁”方式，更未能全面深入地探讨碳基技术体制演化的问题。

三、技术体制转型

基于多层次视角 (multiple-level perspective)的技术体制转型研究则重点关注技术系统的变迁。

如果说“碳锁定”重在解释技术系统的稳定性，那么，由荷兰学者发起的“技术体制转型研究”则重点关注技术系统的变迁。该研究认为，在原有技术系统内进行的单一技术的渐进性改进或对原技术系统进行优化的方式，只能在一定程度上控制污染物和提高生态效率。要在实质意义上改善环境，必须实现技术系统的转型，即从高碳技术系统转向低碳技术系统。〔8〕(见图1)这种转型的实质是从一个被锁定的技术体制转向另一个技术体制，从而使承担某种社会功能 (如交通运输、能源供应)的体制结构发生根本性转变。〔9〕这种转变是微观层次的技术缝隙、中观层次的技术体制和宏观层次的社会-技术“景观”相互作用、共同演化的结果。

图1 技术系统与环境改善的关系

技术体制是转型研究的起点。技术体制由Nelson and Winter首先提出，它指限定工程技术人员探寻问题解决方案、进行技术创新的共享认知惯例。〔10〕Kemp等人则认为，除了认知性因素外，技术的“社会嵌入性”也会影响技术的模式化发展。〔11〕因此，技术体制应该是指导技术经济活动的一系列规则的集合。这些规则“嵌入由工程技术方法、生产过程技术、产品特性、技能和流程、问题的界定方式等组成的复杂系统中。而所有这些要素又反过来嵌入到制度和基础结构中”。〔12〕在此基础上，Geels进一步提出了“社会-技术体制”概念。〔13〕此概念不仅包括嵌入技术人员思维中的认知惯例和嵌入企业的规则集合，而且还涵盖了更广泛的社会团体，如政府机构、消费者、供应商、NGO、研究机构等。换言之，社会-技术体制不仅包括了技术体制，还包括了与技术体制相互作用、相互嵌套的其他系统 (如政策系统、社会文化系统等)。这种嵌套性意味着技术体制的变迁将牵涉到众多相互关联的社会性和技术性要素的调整，这使得技术体制的变迁非常困难。可以看出，技术体制转型研究持有与“碳锁定”理论类似的观点。尽管如此，技术体制转型研究更关注被锁定的体制结构的变迁。技术体制转型研究认为，打破“碳锁定”，实现技术体制转向的动力机制在于缝隙、体制和社会-技术景观三个层次的共同演化。〔14〕

缝隙是根本性技术创新的微观场所。很多重大创新在发展初期往往成本/性能较差，或者难以与主流市场的使用者的偏好、习惯和预期契合，因而其发展前景充满了不确定性，难以与既存主导技术竞争。而缝隙 (专业部门、细分市场)往往由主导技术体制之外或边缘的行动者 (政府机构、企业或非政府组织)提供，因此，能保护创新免受主流市场选择环境的压力。此外，缝隙还为消费者和其他社会团体了解和学习新技术提供了机会和平台，从而也为构建支持新技术的社会网络 (如供应链、使用者-生产者关系)的构建创造了条件。

社会-技术景观是对技术缝隙和体制具有结构性影响的宏观外部环境，包括了一系列长期变化的趋势，如物质基础设施、政治文化，社会价值观、宏观经济、人口和自然环境等因素。社会技术景观的变化通常不受行动者的直接影响，因此，变化比较缓慢。

缝隙、技术体制与景观共同构成了一个嵌套的层级结构。(见图2)这三个层次的互动过程会引技术体制的转型。具体而言，虽然技术体制具有路径依赖和锁定特征，体制内的创新往往也是渐进性的，但是，当体制所嵌入的社会-技术景观发生变化，使体制承受较大的外部压力，就可能造成体制内部的紧张和问题。当体制无法有效地应对压力时，就可能失稳，从而为缝隙创新打开机会之窗。如果缝隙中发育起来的新技术通过学习过程、价格-性能改进以及得到社会网络的支持而获得内源发展动力时，就可能突破缝隙，进入主流市场，与现存技术体制展开竞争，甚至替代原有体制。技术体制转型的具体路径和方式，取决于三个层次的动态演化关系。具体而言，包括了社会-技术景观变化的类型和特点、对体制造成压力的程度和性质以及体制的适应能力 (包括感知和应对压力的能力)和可利用的资源类型 (内外部资源)，〔15〕以及技术缝隙发展的战略 (缝隙积累或混合)。〔16〕

图2 三个层次相互嵌套构成的层级结构

总之，利用多层次视角，技术体制转型研究详细地分析了影响体制变迁的各种因素，以及实现变迁的动力机制和途径，为打破“碳锁定”提供了更全面、更多样和更具体的理论依据。

四、政策启示与研究展望

基于新古典微观经济学的传统环境技术政策主要包括经济性工具 (如政府采购、财政补贴)和管制性工具 (环境保护法)，其目的是在发挥市场机制主导作用的前提下，事后纠正市场机制无法解决的技术对环境造成的负外部性。因此，这些政策主要致力于原有技术的增量性改进和“末端治理”技术的开发和应用。虽然这些政策工具对于处理局部和单一的污染有一定的效果，但考虑到全球变暖的速度和程度，必须实现整体技术制度的转型。“碳锁定”和技术体制转型研究表明，技术体制的锁定与变迁牵涉不同层次、不同系统和不同行动者的交互关系和共同演化，因此，其实质是一个公共治理问题。相应地，政策工具也应该有所调整，即在传统的政策工具基础上构建具有演化性质的新型政策体系，包括预防性政策、转型性政策和协调性政策。

1、预防性政策。在技术演化的过程中，由于存在环境意义上的次优技术锁定的可能性，而经济活动的参与者 (政府、企业和科研机构)由于有限理性和不完全信息，不可能预先完全确定哪些技术具有最佳的环保性能。在这种情况下，采取环境技术评估和污染预防等措施就是非常有必要的。在预防性政策中，最重要的是恰当处理技术多样性和最优性之间的关系。在技术发展前景不确定的情况下，为了避免过早做出选择，进入锁定状态，政策工具应该适当激励、引导技术多样性的发展。

2、转型性政策。“碳锁定”研究表明，实现低碳技术应用和扩散的关键在于使其获得报酬递增和网络外部性等自增强机制。但是，在没有外力干预的情况下，既存技术体制的“锁定”效应会阻碍环境友好型技术获得内在发展“动能”。因此，政策工具应该致力于打破既存技术体制的“锁定”。根据多层次视角的技术体制转型研究的观点，政策工具可以从三方面入手:第一，利用宏观环境的变化，例如社会大众环保意识的增强、传统化石能源出现危机、偶发的热点事件等，自上而下地施压于既存的技术体制，放大并凸显其内部的矛盾，加速其转型。第二，实施战略缝隙管理战略，通过经济性、管制性和自愿性 (协商机制、发展论坛等)政策工具自下而上地培育与主导技术竞争的环境友好型技术。第三，充分利用技术体制的“社会嵌入性”，通过改变与目标体制具有互补性的关联体制，为目标体制内部的参与者提供转型的机会和资源基础，从而实现既存体制的内生性变迁。

3、协调性政策。“碳锁定”研究和技术体制转型研究表明，无论是体制的稳定性还是变迁，都是不同系统、不同参与者共同演化的结果。因此，打破环境意义上的次优技术“锁定”或实现技术体制转型，必须要协调不同利益主体的诉求和行动。政府应该扮演协调者的角色，采取一系列协调性政策措施，如前景自愿协议、预期管理等，为不同利益主体的协商和相互学习提供平台。不仅应该促进参与者对新技术、新市场的学习，更重要的是使参与者了解彼此的目的和利益诉求，从而为构建支持新技术发展的社会网络创造机会。

需要指出的是，虽然环境技术政策研究的系统和演化范式在很大程度上弥补了新古典经济学范式的不足，但是仍然存在很多缺陷。具体包括:第一，“碳锁定”和技术体制转型研究以技术体制作为主要分析对象，但是，由于技术体制的层次性、多维性和系统性，在实际的经济活动中很难清晰地界定技术体制的边界，阻碍了对技术体制的稳定性、演化机制和变迁方式的进一步剖析。第二，由于技术体制的稳定性和变迁是基于时间维度的相对概念，因此，严格区分锁定与转型是非常困难的，这限制了理论的解释力和应用性。第三，为了说明技术体制长期的演化过程，历史案例研究是“碳锁定”和技术体制转型研究最常用的方法①具有代表性的案例研究包括:电动汽车发展的历史轨迹 (Cowan，1996);燃气涡轮机替代蒸汽涡轮机成为电力生产体制的主导设计的历史过程 (Islas，1997);瑞士1970到2000年间工业化农业向有机农业的转型过程 (Belz，2004);英国19世纪帆船向蒸汽船的转型过程 (Geels，2002);美国机动车替代马车成为主要交通工具的过程 (Geels，2005);活塞式推进系统引擎飞机到涡轮喷气飞机的发展过程 (Geels，2006);荷兰1950到2000年的高速公路系统变迁 (Geels，2007);磷酸燃料电池的发展过程 (Hendry，et al.，2007);丹麦生物质燃烧技术在电力体制中的应用 (Raven，2005);荷兰1970到2000年间热电联产技术的应用与扩散 (Raven and Verbong，2006)等。。但是由于前两个原因，案例研究之间很难进行比较，而且，通过案例研究得出的结论和有效性往往取决于研究者对案例资料的收集情况和处理方式，因此，解释主义和建构主义的色彩较重。第四，虽然这些研究的政策含义比较清楚，但在实际政策制定和执行过程中的操作往往较困难，因而其有效性尚待检验。第五，技术体制的“社会嵌入性”决定了基于社会制度背景的本土化研究和比较研究应当是今后理论拓展的方向，但目前的研究主要以西欧发达国家为背景，虽然新近的研究有拓展到发展中国家的趋势①例如，Perkins(2001)指出发展中国家在实现低碳技术跨越的过程中也会遇到技术“锁定”的阻碍;Unruh(2006)认为“碳锁定”通过全球化机制可能蔓延至发展中国家;Verbong等人 (2010)利用生物质燃气化案例评估了印度实现系统创新过程中遇到的障碍。，但是仍然非常零散。这些缺陷表明:在环境技术政策研究的系统和演化转向背景下的理论建构目前还停留在“鉴赏式理论” (appreciative theory)②通过厘清和评价刻画某个经验现象的事实，为建立正式模型提供宽泛的概念基础和必要的理论要素。层面，尚未建立正式模型与分析框架。鉴于此，今后的研究重心应该放在以下两个方面:第一，理论建构方面。首先应对“技术体制”这一核心概念的边界进行精确定义。一种可能的方法是以技术的社会功能为基础进行界定，凡是与该技术社会功能实现相关的要素都应该属于体制的组成部分。在此基础上，理论分析层次就可以分成体制内、体制层面和体制关联。体制内主要关注作为技术和组织惯例的稳定性与演化;体制层面重点分析作为规则集合的体制的整体变化;体制关联则以体制互补性对目标体制变迁的影响为研究重心。最终目的是要分析三个层次的互动机制，从而形成微观-中观-宏观的体制演化机制分析框架。第二，研究方法方面。以历史案例研究为主，辅以数学模型和计算机仿真模拟，刻画在不同条件下技术体制演化的路径和结果，通过演绎的方式弥补事后案例研究的不足。当前，关于技术和组织演化已有相对成熟的模型，为分析体制内的技术和组织要素的稳定性和变迁鉴定了基础。难点在于体制层面和体制关联正式模型的建构，一个值得尝试的方向是将研究博弈规则变动的主观博弈，以及互补性问题的超模博弈纳入考虑。

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