欧洲四国海上风电发展机制比较分析——基于技术创新系统思路

陈卓淳

文华学院 经管学部，湖北 武汉 430074

0 引 言

海上风电技术被认为是能源系统实现可持续发展的又一极具潜力的可再生能源选择。自1991年丹麦建成第一个商业化近海风电场，海上风电已取得了较快的发展。根据全球风能理事会发布的2017年全球风电发展统计数据，2017年全球海上风电新增装机容量为4 430MW(兆瓦)，累计装机容量18 814MW，比2016年增长30%。海上风能正逐渐向世界主流能源迈进。一个不容忽视的事实是，一直以来，海上风电技术主要是在欧洲获得迅速应用，至2017年底全球近85%的风电场都坐落于欧洲水域，而这又主要集中在英国、德国、丹麦、荷兰。但从国别上来看，这些国家海上风电技术的发展呈现不同的发展轨迹，特别是最初的技术强国丹麦、荷兰被英德两国反超值得我们思考。

近些年国内学者对欧洲和中国海上风电的发展有所关注[1-5]，但研究基本上是介绍发展情况和政策的实施现状，并没有运用系统严谨的理论框架分析内在的发展机制，更没有在统一理论框架下进行国别对比性分析。

本文选择具有代表性的海上风电国家：英国、德国、丹麦以及荷兰为分析对象，基于技术创新系统(Technological Innovation System，TIS)思路系统功能分析框架，来解析同一种可再生能源技术在不同国家发展和扩散的方向和速度呈现巨大差异的内在机制，以期为中国海上风电的追赶和超越提供一定的借鉴。

1 分析框架——技术创新系统及功能分析

技术创新系统是创新系统理论的最新进展[6-7]，被欧洲学者广泛运用来解释发达国家可再生能源技术的发展。但是目前国内学者对这一理论关注还仅仅停留在文献引介上[8-9]。

技术创新系统(TIS)是在具体的制度条件下，由具体技术中相互作用的行为人构成的网络，其目的是为了该技术的形成、扩散和利用[6]。一个技术创新系统内会发生大量不同的活动，映射出所有的内容非常困难。因此，只有那些影响创新系统目标的活动才需纳入考量，这些活动被称之系统功能。Bergek等基于文献综合归纳后，提出7大系统功能——企业的实验活动(F1)、知识的建立和扩散(F2)、搜索导向(F3)、市场形成(F4)、资源调动(F5)、合法性的确立(F6)以及正外部经济的发展(F7)，构建了较为完整的功能分析框架[7]。

实现各系统功能是一个新的技术创新系统建立和发展所必需的程序，直接影响到新技术开发和扩散的能力。每一个系统功能都可以有不同的实现方式，这些活动对系统功能的影响可能是有利的，也可能是负面的，负面的影响就意味着技术创新系统发展受阻或是部分瓦解。所以，我们可以通过分别研究不同功能的动态变化以及它们的相互作用来解释和分析技术创新系统的运行情况。表1列出了可用来识别系统功能运行情况的不同因素。

表1 技术创新系统功能的识别

2 欧洲四国海上风能发展概况

欧洲海风资源丰富，估计2030年之前可实现的容量达5 800GW，欧洲风能协会计划到2030年实现150GW的海上风电装机容量，届时提供欧盟14%的电力需求[10]。欧洲海风在2008年之后出现突破式增长，发展潜力十分强劲(见图1)。2017年更是创下了新增装机3 148MW的纪录，为2016年的两倍，累计装机量达到15 780MW。四强分别是:英国(6 836MW)、德国(5 335MW)、丹麦(1 271MW)和荷兰(1 118MW)，合计占2017年欧洲并网海上风电项目装机量的93%。

图1 1994—2017年欧洲海上风电新增(Annual)和累计(Cumulative)装机容量[11]Fig.1 Annual and cumulative offshore wind capacity installations in Europe (1994-2017)

但是纵观四国海上风电技术发展历程，其轨迹却存在极大差异和起伏。作为海上风电技术研发和应用第一国的丹麦，由于2008年之前的多年滞缓，装机总量的领先地位被英国超出，2015年又被后起之秀德国赶超(2016年后被中国超越退位至世界第四)。而英国在2008年之后一直保持高速的发展势头稳居世界第一，使得在可再生能源应用上落后的英国脱颖而出。荷兰是掌握海上风电技术的另一强国，在发展初期与英国不相上下，但却在2008年之后停滞不前，直到2015年才出现新的转机。可再生能源技术应用主导国之一的德国，虽在海上风电技术应用上落后一步，但2011年后迅速追赶，不断缩小与英国的差距，位居第二。四国2005年后的装机容量变化见表1。

表2 2005—2017年欧洲4国(英、德、丹、荷)与中国海上风电装机容量(单位：MW)

什么因素推动着英国和德国海上风电技术的持续快速增长？什么因素阻碍了该技术在丹麦和荷兰的扩张？显然厘清这些问题对中国海上风电的发展具有重要的借鉴意义。

3 四国技术创新系统功能实现情况分析

基于表1提供的思路，下面对英、德、丹、荷四国海上风电技术系统建立和发展过程中不同系统功能的实现情况进行对比研究，依据优、良、中、差四等级给出相对的强弱评判。

3.1 企业的实验(F1)

F1功能可以借助(新进)企业的数量和实力、企业实验的数量和类型等变量体现。本文从海上风电产业链中的风机制造、风场开发运营、风场建设及企业研发四个方面来考察，四国在该功能上的具体比较见表3。

表3 系统功能(F1)——企业的实验

3.2 知识开发和扩散(F2)

知识开发情况可以通过参与技术研发的企业和高校科研机构的数量、研发成果(如专利和论文发表数量)等指标衡量。而知识的扩散则主要取决于学术机构的教育和培训项目，以及他们与企业等行为人之间建立的各种学习网络。四国的具体表现见表4。

3.3 搜寻指导(F3)

技术和知识主体的行为和成果、政府行为以及制度环境是影响搜寻方向的最密切要素。尤其是，海上风电作为新的领域，其技术的发展更是与政府的行为密切相关。政府负责相关法律法规、发展规划、有关价格、技术标准等制度的制定、项目许可及审批等，这些都直接或间接影响到企业行为和行业的发展, 在这方面德国联邦环境部和英国皇家地产公司成为重要推手。

而搜寻导向是否明确且有说服力，还会影响到企业的对新技术的态度和参与的积极性(F1，F2)，进而影响资源的流动和市场的发展(F4，F5)。因此该功能直接影响到技术创新系统能否顺利建立和发展。具体分析见表5。

表4 系统功能(F2)——知识开发和扩散

表5 系统功能(F3)——搜寻指导

3.4 市场形成(F4)

市场形成和不断扩张意味着新的企业和资源在不断进入，以新技术为核心的产业链和行业才会建立和壮大，市场竞争力在不断加强。因此，这一功能的实现和发展是表明一个技术创新系统在不断成长的重要标志。制定积极的发展目标，规划和批准一定数量的项目，是市场形成的充分条件；市场形成的必要条件，从根本上讲是与成本与价格直接相关。在技术创新系统建立的初期阶段，由于技术本身在价格上不具市场竞争力，市场形成严重依赖于各国政府在成本—收益方面实施的扶持政策。因此市场形成功能可以通过市场大小(累计装机容量，已批准的和规划中的容量)与市场形成的激励政策来衡量。四国的具体分析见表6。

表6 系统功能(F4)——市场形成

3.5 资源的调动(F5)

资源主要是指人力资源、资金以及物质基础设施的可获得性的高低。由于欧盟市场是开放的，因此资源的调动上具有更强的流动性和互补性。具体分析见表7。

3.6 合法性的建立(F6)

新技术应用的合法性地位是否能确立并得以强化，会直接影响搜寻导向功能和市场形成功能，进而对企业试验，资源的调动等其他功能形成显著影响，是启动系统功能良性互动的重要一环。该功能主要依赖三个方面的因素，具体分析见表8。

表7 系统功能(F5)——资源的调动

表8 系统功能(F6)——合法性的建立

以上的分析较为清晰地呈现了四国在各系统功能的实现情况和差异性。一个技术创新系统的发展进程不仅取决于系统功能的实现程度，更是决定于功能之间形成的互动关系。下面将从横向和纵向两个角度进一步讨论四国海上风电技术系统功能在运行机制上存在的差异，由此讨论四国海上风电技术发展过程中面临的阻碍因素和推动力量。

4 四国海上风电技术创新系统的功能运行机制——互动分析

4.1 四国系统功能运行及互动的横向比较

首先横向比较四国海上风电技术创新系统中各种功能实现的强弱程度，体现四国整个技术创新系统的发展现状(见图2)。图中按照上一部分分析所得出的四国海上风电技术创新系统功能实现的相对程度，分优、良、中、差四个等级，分别赋值1、0.75、0.5、0.25。

图2 欧洲4国国内海上风电技术创新系统功能实现情况比较Fig.2 Comparation of TIS function performancesin the four European countries(覆盖面积越大表示功能状态和系统运行相对越好，图中德国的一部分与英国的重合了，德国的面积最大，然后依次为英国、丹麦、荷兰。)

比较而言，德国海上风电技术创新系统的6大功能实现得最好，整体分值最高，图中覆盖的面积最大，这也意味着系统的后续发展能力和潜力最强。英国的系统功能状态其次，主要是英国本土企业实力(F1、F2)偏弱。

丹麦与荷兰的情况不是很理想，F3、F4、F6均是弱势功能，严重阻碍了系统的运行和发展。丹麦的技术系统是维持在慢速前行的轨迹上。而荷兰，半数的系统功能实现程度很低，功能之间无法建立良性互动，国内技术系统的发展基本停滞，但由于F1和F2两大功能的发展和支撑，系统并未瓦解。

那么F1和F2两大基本功能的实现情况不好的英国为何能在海上风电发展上多年独领风骚？丹麦，特别是荷兰在系统功能发展严重不足的情况下，为何系统并未瓦解？在此我们还将引入一直被我们忽视的系统功能——外部经济的发展(F7)。

由于欧洲的海风市场是具有竞争性的，资源在市场中具有很强的流动性。如果我们把技术创新系统的边界从国别放大至整个欧洲市场时，就会发现各大功能均能很好实现，因为这些系统功能在不同国家之间形成了很强的互补性，由此外部经济的发展(F7)功能得以很好的实现。因此，欧洲海上风电技术这个大的区域创新系统功能运行良好，这是欧洲在该领域独占鳌头的关键因素之一。

具体来说，英国的F1和F2都很弱，在封闭条件下，技术创新系统基本上没有可能出现，即便有政府的大力扶持，英国也断然不可能在短期内实现突破，所谓巧妇难为无米之炊。但英国的海风市场是对外开放的F4，运用补贴等优惠政策推动F3、F6，吸引来自德、丹、荷和其他风电技术强国的企业来发建设和运营海上风电场，国外的F1、F2通过外部性F7直接弥补了英国国内的-F1、-F2(后文用-F表示功能偏弱，或是产生了消极的甚至负面的影响)，并强化F5，以此实现了英国技术创新系统功能完整性。

与此同时，英国的庞大市场为荷兰和丹麦以及德国的企业提供了发展空间。F1 和F2这两大功能是维持丹麦和荷兰海上技术系统发展的砥柱力量。尤其是荷兰，因为合法性长期无法有效建立(-F6),导致市场无法形成(-F4)，进而无法形成有效预期和积极的搜寻导向(-F3),资源调动偏弱(-F5)，这必定会严重影响企业的实验和研发积极性(-F1,-F2)，新的企业不参与，那么整个系统将陷于恶性循环之中，国内的海上风电技术系统必将难以为系。而恰恰由于以英国市场为主的欧洲市场支撑起了荷兰海上风电技术系统中较强的F1、F2，使得荷兰的海上风电的技术创新系统的基石依然强大。

4.2 四国系统功能发展及互动的纵向比较

四国目前的功能状态是经过多年系统功能的动态变化和相互影响形成的。下面结合表1的数据纵向分析各国海上风电的发展历程，以凸显出系统发展过程中的关键系统功能及其对功能互动模式的影响。

英国的系统功能分析和历年的装机数据，都充分体现了英国政府发展海上风电的决心和力度一直很强劲，因此，基于政府的有力规划和激励政策，以强劲的合法性和市场扩张力量带动并推动着系统功能之间建立稳定良性的互动，系统稳步发展，在此不再赘述。

德国的海上风电技术创新系统的建立和发展其实颇有起伏，因而具有重要的借鉴意义。事实上2001年德国联邦海洋和水道测量局(BSH)就正式批准了第一个海上风电项目，尽管之后技术和研发上不断有突破(F1、F2)，尽管英国做出了表率(F7), 尽管有政府的积极规划和支持(适当地推动着 F4、F3、F6)，但是由于激励的程度不够(入网电价偏低、制度设置存在不足、电网建设及规划滞后)等问题，导致成本高，极大地弱化了技术进步和政府行为对合法性和搜寻导向功能的作用(-F6、-F3)，企业不愿进入，或拿到项目后观望不动工(-F5、-F7)，实际市场一直无法形成(-F4)。德国政府和企业在联邦环境部的带领下，经过9年的摸索、调整和博弈，电价和电网建设的激励政策在随后几年继续不断调整(F6、F3得到不断强化)，直到2009年德国的第一个海上风电示范项目Alpha Ventus风电场入网发电，最终带动资源，市场和企业行动(F5、F4、F7、F1、F2)，整个系统功能由此完全实现。2009年之后德国政府进一步扶持，逐渐为技术的快速扩散构建了良好的制度和资源环境，2013年后该国海风市场的迅猛扩张说明创新系统在不断成长，并进入良性互动模式。

丹麦与荷兰海上风电均是经历了长期的停摆。因篇幅原因，此处仅分析多次显著起伏，问题更突出的荷兰。

2001年，在荷兰第四届国家环境政策规划(NMP4 )中，荷兰政府着手推进社会经济的可持续发展，其中“荷兰能源转型计划”是重点。荷兰政府支持包括海上风电在内的多种可再生能源技术的发展(F6)，2003年，荷兰年经济事务部提出(无上限)可再生能源生产补贴(MEP)计划(F6、F3)，加上荷兰企业在海上风电项目的成功尝试(F1、F2)，推动了2007年前的发展(F5、F4)。

但是，2007年后，荷兰海上风电的合法性因为政府班子改选受到严重影响，更换的相关部门领导人对可再生能源技术应用的态度和主张存在极大差异，更多地强调短期收益，海上风电技术没能获得有利的政策制度环境(-F6)。2007年推行新的有上限限制的生产补贴计划(SDE)，2010年进一步调整为新的可再生能源生产补贴计划SDE+。补贴发放基于成本—效益排序，即走招标程序。SDE和SDE+两者的区别在于SDE安排下，每一种可再生能源技术都能获得各自所属的有限预算，而SDE+下，所有技术需要为一个有限的预算而竞争。这样，SDE+基本上将海风技术排挤出可选的再生能源技术之外(-F6)。自2007年，海风在价格上不占优势，荷兰海风项目的第2轮和第3轮补贴许可申请多次被推迟后停止[17]，原本功能之间已建立的良性互动迅速转化为恶性互动(-F6、-F3、-F5、-F4)，导致2008年之后，海上风电项目完全停摆(-F4)，相关企业均寻求向英国等海外市场发展(F1、F2、F7)。

2013年新的政府班子，强调海上风电是实现可再生能源发展目标必不可少的技术选择，新上任的经济部长提出要给予海上风电技术具体的扶持，并宣布将从SDE+预算中拨出一部分专门支持海上风电的发展，再次将海上风电技术纳入考量之内[19]。

值得庆幸的是，欧洲整个海上风电市场为荷兰的企业提供了发展空间(F7、F1、F2)，2013年的荷兰政府对海上风电的态度和政策转变，合法性重新建立(F6)，停滞的项目得以开展，新的项目通过审批，很快拉动其他系统功能(F3、F4、F5)，功能互动从恶性转变为良性。2015年，荷兰新增装机容量179.7MK, 2016年新增691.5MK，总量重归欧洲第四，另有1 380MK的项目已获得审批[7]。荷兰海上风电技术创新系统迅速获得新生，并有望超过丹麦。

由此，通过对技术创新系统7大功能的实现情况、功能之间的互动和模式转化分析，清晰地揭示了海上风电技术在欧洲四国的差异性发展历程的内在原因和机理。这些分析可以为探讨中国海上风电如何尽快突破发展瓶颈，实现追赶和超越，提供有力的洞察和借鉴。

5 结论与启示

2007年绥中油田风电场和2010年上海东海大桥海上风电示范项目的相继成功，标志着中国海上风电起步，但是与几乎同期启动海上风电的德国相比，中国海上风电技术的发展和应用滞缓了许多，之后与英德两国的差距不断扩大，并陷入了没有完成“十二五”规划的尴尬局面。中国历年的装机数据可参考表1。“十二五”期间，中国海上风电行业的艰难前行和欧洲海上风电行业取得巨大成功形成了鲜明的对比。

基于欧洲四国海上风电演进的历程和内在机制分析，本文最后得出如下结论和启示：

(1)在资源跨国流动性较强的背景下，一个技术创新系统发展的初期阶段，技术本身不是决定其应用和扩散的唯一影响因素，经济成本和政治上的合法性地位F6直接影响搜寻导向F3和市场形成F4，这三大系统功能的实现和强化是带动整个系统功能良性循环的关键力量。应该说，市场能否形成并稳定持续扩张，是技术扩散及其行业顺利发展的直接表征。新技术的市场突破和扩张是关键功能实现后系统功能之间建立互动协同发展的纽带和结果。比较分析已经证明了有力有效的政策是推动F3、F4、F6三大功能得以顺利实现的主要力量。

中国政府在2014年前没有明确合理的海上风电上网电价政策(-F6、-F3)，两期特许招标确定的价格偏低(-F3、-F4)，导致招标项目延期多年开工(-F5)，企业对市场无法形成良性预期(-F1、-F2)，市场无法有效扩张(-F4)。

(2)新技术创新系统建立初期，需要有坚实的推动者作为技术创新系统的建立者而存在。该推动者首先是主导者，他有调动足够资源的能力，能协调不同政府部门或机构之间的矛盾，推动部门合作，从资源、成本和制度环境上多方面促成自上而下的保障和保护；他同时又是牵线者，能在企业和不同政府部门之间形成沟通和协商的纽带，能让企业将发展面临的各种困难、挑战以及诉求自下而上地及时反映出来，从而有针对性地解决问题。

德国正是在其环境部的涡旋、推动和直接参与下，使得各项法规及措施出台，帮助海上风电企业解决实际问题，使政府获得企业的信赖，形成良性互动；而英国皇家地产公司从战略规划，项目的开发权审批、招标到资金和技术的跟进等多方面一直发挥着类似的作用，是英国海上风电成功的重要推手和参与者[4]。

中国的海上项目启动之初，不同部门之间缺乏沟通和有效合作。由于国家能源局单独主持的两期特许招标项目的选址均在不同程度上与地方围垦养殖、生态保护或航运航线等规划冲突而调整。由此产生技术成本和经济成本远超预期使项目无法开工。而涉及能源、海洋、海事、环保、军事等多个相关部门的海洋利用的总体规划的缺失，以及在规划不足下的部门协调机制的缺失、对项目前期审批、中期建设和后期运营管理措施的繁琐等诸多问题均成为抑制未来市场形成的关键因素。

(3)短期，由于新技术一般不具有市场竞争力，如果保护力度不够(如德国2009年前)、针对性不强或突然撤销保护(如荷兰2007年后)，技术的自发扩散和应用将会难以启动和发展。而从长期来看，政府创新政策干预的连续性和演化性会极大地影响技术创新系统功能的发展和互动，进而影响系统的运行轨迹。荷兰政府对海上风电技术应用的态度摇摆不定，政策扶持出现短期性、非连贯性和非一致性(前后矛盾)问题，导致系统功能互动模式由良性转化为恶性，市场形成功能搁浅，系统发展停滞。

由于中国政府相关部门对海风技术发展和应用的认知不足，不仅引发海上风电“跑马圈地”现象，还导致应用战略方向出现调整，从早期的大力鼓励潮间带风电场到限制潮间带海上风电开发；为此，国家海洋局出台“双十原则”进行遏制。这反映出了政策的波动性和短期性，不利于稳定的搜寻导向功能的实现和合法性地位的强化，实际的市场扩张无法形成。

(4)获得市场竞争力是根本，是技术和相关产业获得长期健康发展的砥柱。由于欧洲海上风电市场的开放性和竞争性，一个国家缺失的系统功能往往能及时从别的国家获得补充，从而也保证了一国在国内某些系统功能不足甚至缺失的情况下，系统依然能运行良好(如英国)或避免系统完全崩溃(如荷兰)[20]。但这一点，特别是当前技术的跨国转移依然受到强大制约以及贸易保护主义抬头的国际背景下，非欧盟国家无法完全实现。因此，从长远来看，德国的内生式系统功能模式才是最有保障的[22]。荷兰海上风电2015年后的迅速重整，从另一方面凸显了技术的实力和企业的参与能力是一国技术创新系统形成和持续发展的基石。

中国海上风电技术有强大的陆上风电技术的支撑，具有良好的基础，但是目前与欧洲还是存在较大的差距。因此，中国海风企业，一方面需要通过国际间的技术合作和技术转移迅速实现技术追赶，另一方面要积极培育和掌握自主核心技术，培育完整的产业链和辅助产业。这就需要政府加大对海上风电技术的政策扶持，与海上风电行业一同逐步建立完善海上风电技术和装备标准、产品检测和认证体系等。

令人鼓舞的是，2014年后，中国政府在价格机制、海上风电建设规划、管理和技术推进等方面陆续出台了多项政策[1]。这些都从不同角度给出了中央和相关地方政府明确支持海上风电技术应用、推动市场发展的强烈信号。欧洲海上风电的成功激励和国内海上风电合法性地位的强化，顺势带动了中国海上风电技术创新系统中其他功能的实现和良性互动。因此，2016年中国的海上风电产业终于开始腾飞。2017年新增装机容量1 164MW，累计容量2 788MW，排名全球第三，仅次于英国和德国，但与这两国依然存在显著差距。

从技术创新系统思路简而论之，中国海上风电经过10年的摸索，系统功能基本实现；但是整个技术创新系统依然还处于初期阶段，不具有完全的市场竞争力。未来的成长还存在极大的不确定性，并在很大程度依赖于同样具有不确定性的政策方向、扶持力度和时效。2018年5月国家能源局下发《关于2018年度风电建设管理有关要求的通知》中，规定自2019年起，新增核准陆上及海上风电项目将全部通过竞争方式配置和确定上网电价。中国海上风电技术和产业的未来发展是挑战和机遇并存。