低碳产业技术路线图分析方法研究，本文主要内容关键词为：路线图论文,产业论文,方法论文,低碳论文,技术论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
0 引言
温室气体的不断累积使得人们开始担忧未来几百年内可能发生全球性的气候变暖。正是基于这种担忧，低碳技术越来越受到人们的关注。《中国应对气候变化国家方案》明确提出，“要发挥科技进步在减缓和适应气候变化中的先导性和基础性作用，促进各种技术的发展以及加快科技创新和技术引进步伐”[1]。那么如何才能加快低碳技术的创新就成了当前研究的热点。
技术路线图(Technology Road-mapping)作为一种灵活而有力的分析工具，最早由摩托罗拉公司开发并被用于其产品技术规划。截至目前，技术路线图被广泛地应用于国家、产业和企业三个层面的科技发展规划[2-3]。剑桥大学技术管理中心认为，技术路线图是一种高效的规划工具，可以用于支持发展和执行战略与规划以及规划的沟通[4]。技术路线图可以用于预测未来市场方向和技术发展，并帮助制定战略决策。总而言之，技术路线图可以回答下列三个基本问题：①我们在哪里？即技术、产品和市场现状等。②我们往何处去？即什么是我们的愿景、使命、对象、目标和目的等。③我们如何到达那里？即政策措施、行动计划、研发项目、长期和短期战略等[3.5-7]。Bray和Garcia提出了制定技术路线图的三个主要步骤(如表1所示)[8]。因此，在低碳技术创新的管理过程中，可以通过使用技术路线图方法，科学合理地预见未来减缓气候变化需要和市场需求，从而提出既能合乎减少低碳要求又能满足市场需求的系统集成解决方案。
目前已有大量的文献对绘制技术路线图的方法和路径进行了研究，这些研究认为，必须根据目标和对象选用合适的路线图类型和方法[8-11]。基于80多种不同路线图的研究发现，绘制技术路线图有多种方法，并不存在一种单一的最优方法或路径[12]，并且不同的方法都可以用来绘制技术路线图[13]。因此，本文试图将技术路线图的方法引入到低碳技术创新的管理过程中，针对低碳技术发展的实际情况，寻找出一套系统的适用于研究低碳产业技术路线图的方法。
1 低碳产业技术路线图的对象与动力
低碳产业技术路线图本质上仍然是一种产业技术路线图，是由涉及低碳产业的交通、电力、建筑等部门的多个企业、政府部门以及相关研究机构所共同制定的，因而低碳产业技术路线图可以通过对该产业的详尽分析，说明该领域相关的新兴技术、市场问题、技术发展战略、研发所面临的挑战和商业化的障碍等问题[14]。因而在进行低碳产业技术路线图研究前，首先就需要明确低碳产业技术路线图的对象。针对低碳产业的实际情况，本文提出了低碳产业技术路线图的对象和驱动力(见表2)。
由表2可知，低碳产业技术路线图的对象共有10项，其中最重要的就是建立低碳产业的共同愿景，然后才能在建立共同愿景的基础上提出整个产业发展的使命。愿景是对不确定未来的一种理想规划，代表了一种不仅由热情驱动而且能激发热情的目标。愿景由组织核心理念(核心价值观、核心目的)和对未来的展望(未来10-30年的远大目标和对目标的生动描述)所组成。使命是组织存在而应承担的角色和责任，是组织的根本性质和存在理由。在低碳产业技术路线图的10项对象中，第一个对象属于愿景，其余9项对象都属于使命。对于低碳产业而言，共同愿景作为一种外部驱动力拉动低碳技术的发展，而其余的9项使命也在内部驱动着温室气体减排技术的发展，这二者共同作用，推动了低碳技术的创新与发展，最终实现路线图所做的规划。
由于产业技术路线图是一种开放的复杂巨系统，因此在绘制过程中需要多个方面的人员参与，在后期的产业技术路线图更新和执行过程中也同样需要大量的人力、物力来实现。因此，如果产业技术路线图的愿景不清，使命不明，产业技术路线图的各个利益相关者就很难达成共识，也就难以结成各种战略联盟，最终无法实现产业愿景，完成使命[15]。因此，在对低碳产业技术路线图的研究中，首先必须明确共同愿景，通过建立共同愿景将整个产业内外的利益相关者整合起来为实现共同愿景努力奋斗。而建立共同愿景可以采用头脑风暴法，通过引导专家刻画出低碳技术产业的共同愿景，实现知识的共享和转移。
目前的研究普遍认为全球温室气体必须控制在450～550ppm(CO[，2]e)范围内，超过该范围将给人类社会带来灾难性的后果，尽管这种后果是否真的会发生仍有不确定性[16-18]，因此低碳产业的共同愿景也应建立在该基础上。这个共同愿景应该是通过企业的经营管理，将碳排放量减至与全球指标相符的水平，即由现在至2050年，将大气上层的温室气体浓度稳定于550ppm以下，以便限制全球温度的上升，避免气候变暖引发灾难性后果。
技术路线图的驱动力主要由两部分所组成：一部分是来源于市场的需求，即市场的拉力；另一部分是尝试进行技术创新以便获得新的商业机会，即技术的推力。制定良好而有效的技术路线图应同时考虑市场的拉力和技术的推力，并且需要仔细权衡这两个方面[19]。大部分成功的技术路线图都是将市场的拉力和技术的推力整合起来的。低碳产业技术路线图驱动力也同样来源于这两部分，其中政府政策的改变、现有能源成本的增加、温室气体排放的强制性标准、对温室气体排放征税等就属于市场的拉力，而新商业机会的开发、对气候变化的关注、从新兴技术中获益、创造新的低碳就业机会、碳排放权交易就属于技术的推力。低碳产业技术路线图可以将低碳技术研发和新的低碳商业机会很好地结合在一起，从而最终实现全部目标，即完成使命和实现共同愿景。
2 低碳技术清单和技术预见方法
2.1 基于文献计量分析和德尔菲法的技术清单选择
低碳技术预见的目的在于确定低碳技术发展过程中需要发展哪些新技术以及这些新技术的实现时间。近些年来低碳技术发展也逐步成为研究的热点，但由于缺乏长时间序列的微观经济数据，现有大部分的技术预见都依赖于宏观经济数据和技术专家的直觉判断，因而难免会受到技术专家主观知识和经验的影响。而随着对低碳技术研究的增多，一大批低碳技术研究文献也随之发表，在这些文献中涵盖了低碳技术领域最新的技术信息和技术动态，因此在进行低碳技术预见时可以采取文献计量分析和德尔菲法相结合的方法，对这些文献进行文本挖掘和分析，形成初步的低碳技术库，再通过第一轮德尔菲调查确定最终的技术清单。
《2009/2010中国人类发展报告：迈向低碳经济和社会的可持续未来》认为，低碳技术种类涉及电力、交通、建筑、钢铁、水泥以及化工等六个部门[20]，本文的研究将延续这一分类方法进行进一步的分析。首先，分别以温室气体(GHG)和电力(Electric Power)为关键词在科学引文索引(SCI)数据库中检索出电力领域所有有关低碳技术的文献，然后使用纯文本格式的方式下载这些文献信息，接着使用Bibexcel软件提取出所有文献的关键词，并进行词频分析，从而形成电力领域低碳技术库。依此类推，分别使用交通(Transportation)、建筑(Building)、钢铁(Steel)、水泥(Cement)和化工(Chemistry)作为关键词替换电力(Electric Power)，最终形成电力、交通、建筑、钢铁、水泥以及化工等六个领域的低碳技术库。通过对关键词频次的分析可以揭示低碳技术研究的受关注程度，从而判断出低碳技术变化的动态。
由于技术文献存在关键词用词不规范的问题，多得出数据记录无法完全符合进一步分析的需要，因此应在数据库中除去冗余的和无关的数据，达到去除数据噪音，提升数据质量的目的[21]。此时就需要进行第一轮德尔菲调查，对技术库进行筛选和补充，形成最终的技术清单。在进行第一轮德尔菲调查时，所选择的专家应该来自低碳技术的研究领域，应具有电力、交通、建筑、钢铁、水泥以及化工等部门低碳技术的研究背景，从而可以对各部门的低碳技术进行评估。由于该轮调查的目的在于对技术库的筛选，因而调查可以是小范围的，专家人数可以控制在15人～25人。而要进行低碳技术评估，就需要建立一套适用于低碳技术评估的指标体系。针对研究的需要，本文建立了第一轮德尔菲问卷调查的指标体系(如表3所示)，在该指标体系的基础上设计第一轮问卷。
在回收问卷的基础上需要对上述指标进行量化处理。
①指标权重。为了消除专家对各领域的熟悉程度不同而产生的影响，需要根据专家不同的熟悉程度，赋予不同的权重
(i=1，2，…，5)，根据熟悉程度“高”、“较高”、“中”、“较低”和“低”分别赋予权重1，0.75，0.5，0.25和0。
②低碳技术重要度。低碳技术重要度Ⅰ由对减缓气候变化的重要度C、对经济增长的重要度G和市场需求程度D三个指标共同确定。按照五分法对三个指标的分值进行量化。量化以“高”、“较高”、“中”、“较低”和“低”分别赋予权重100，75，50，25和0。C、G、D计算公式为分别为：
最后，根据低碳技术重要度对电力、交通、建筑、钢铁、水泥以及化工等部门低碳技术进行排名，从中筛选出各部门的备选低碳技术，形成最终的低碳技术清单。
2.2 低碳技术预见
在得到最终的低碳技术清单后，就需要进行第二轮德尔菲问卷调查进行技术预见。第二轮德尔菲问卷调查是在上一轮调查基础上的补充，因而该轮调查的指标体系可在沿用上一轮调查指标体系的基础上进行补充，形成新的指标体系(如表4所示)，并根据该指标体系设计该轮的问卷。
第二轮德尔菲调查所选择对象来自低碳产业的利益相关者，这些利益相关者包括企业、高校、公共研究机构、政府主管部门。专家人数应比上一轮的人数更多，不过受资源的约束，人数可定为60人～100人。扩大专家选择的范围有助于拓宽低碳产业技术路线图的视野，使得有更新鲜的知识进入研究框架并被讨论。这个过程是一个渐进性的步骤以维持团队知识，因而是一个知识共享的过程[22]。
在回收第二轮问卷的基础上，同样需要进行指标量化处理，从而进行进一步的分析。在指标量化处理上，除沿用上一轮调查的两个量化指标(指标权重和低碳技术重要度)外，还需要增加4个新的指标。
①低碳技术的可实现度。低碳技术的可实现度(A)与低碳技术研发水平(R)和产业化成本(C)有关。低碳技术研发水平越高，低碳技术的可实现度就越高，而产业化成本越高，低碳技术的可实现度就越低[23]。因此，低碳技术的可实现度(A)为：
②低碳技术的实现时间。令m=max(a、b、c)，其中a、b、c分别表示选择预期实现时间在短期(即2011-2020年)、中期(即2021-2030年)、长期(即2031-2050年)的专家标准人数占总标准人数的百分比。因此预期实现时间(T)为：
③低碳技术的发展途径。低碳技术的发展途径可以用α表示，令
分别为选择自主创新、联合研发、再创新、模仿、引进的专家标准人数占总标准人数的比例。
④低碳技术的制约因素。低碳技术发展的制约因素可以用β表示，令
分别为选择人力资源、长期融资、产学研的交流合作、研发基地与设施、政府R&D投入、制度因素的专家标准人数占总标准人数的比例。
根据第二轮问卷调查的数据，就可以分析得出短期(2011-2020年)、中期(2021-2030年)、长期(2031-2050年)三个时间段内电力、交通、建筑、钢铁、水泥以及化工等六个部门各种低碳技术的重要度、可实现度、发展途径和制约因素等指标的数值，并得出低碳产业关键技术。
3 低碳产业技术路线图的制定与更新
3.1 低碳产业技术路线图的制定
根据第二轮问卷调查数据及所得出的各个指标，就可以进行低碳产业技术路线图的制定和绘制。按照低碳技术重要度和可实现度两个指标进行聚类分析，低碳技术大致可分为4类：①优先发展型低碳技术，这类低碳技术的重要度和可实现度都比较高，因而在当今和未来都是低碳技术发展的方向和主流，需要优先发展。②扶持发展型技术，这类低碳技术的重要度高，但可实现度低，因而在短期内还无法成为主流，但在将来有可能会成为主流技术，需要对此类进行一定的扶持。③自由发展型技术，这类低碳技术的重要度低，但可实现度高，因而在当下是发展的主流，不过在将来有可能被淘汰，因此此类技术无需任何扶持产业自身也会发展起来。④关注发展型技术，这类低碳技术的重要度和可实现度都比较低，因而有可能在当今和未来都不会是低碳技术发展的主流，但由于调查中存在专家的主观因素而导致误差，因此这类技术不能忽视不理，可以适当进行关注。
通过对第二轮德尔菲调查结果进行分析可以得出低碳产业的关键技术，结合对预见结果的聚类分析，可以绘制出中国低碳产业技术路线图(如图1所示)。该技术路线图由低碳产业发展的驱动力、关键技术实现的时间表、发展途径、制约因素以及共同愿景等要素所组成。在绘制完低碳产业技术路线图后，需要依据路线图中各领域技术发展的状况、特点，整合能突出体现低碳技术的发展轨迹，形成低碳技术的发展路径，实现对该路线图的评价。根据制定的路线图及其评价，可以提出低碳产业的发展对策，充分发挥低碳产业技术路线图在低碳产业发展战略层面上的指导作用，优化相关资源配置。
图1 低碳产业技术路线图范式
3.2 低碳产业技术路线图的更新
技术路线图在制定以后间隔一段时间需要进行更新一次，按照制定流程重新进行分析和评价，因此低碳产业技术路线图也必须建立起更新机制。定期地更新可以很好地反映技术进展和研究环境的变化，而更新的时间间隔可以为2-3年进行一次微调。这种更新不仅可以使制定的低碳产业技术路线图具有生命力，而且可以加强和维系产业界、研究机构和政府间的沟通。虽然这个过程会增加一定的工作量，但是在更新路线图的过程中还可以教育年轻的工作人员了解低碳技术发展和低碳技术政策，因此该过程仍然是有意义的[22]。
在低碳产业技术路线图实施的更新机制中，更新的时间间隔应为3年左右，并且每年的内容都不相同。在制定技术路线图的第一年，在完成低碳产业技术路线图的绘制过程后，首先需要强调的就是技术路线图的使用和实施，尤其是在制定低碳产业技术路线图的人员内部进行讨论。在制定技术路线图的第二年，对于低碳产业技术路线图讨论的重心应由内部人员转向外部众多的研发人员，包括与更广泛的企业界和研究院所的科研人员进行讨论和修正。第三年的工作重点是利用技术路线图方法以促进低碳产业不同类型低碳技术的融合，使得低碳产业发展具有可持续性。低碳产业技术路线图的更新机制可以用图2来说明。
图2 低碳产业技术路线图的更新机制
4 结论
正如上文所言，技术路线图可以而且应该被用于低碳产业的技术发展战略研究之中。技术路线图可以使低碳产业的各个利益相关者达成共识，建立共同愿景，为政策制定者和决策者提供指导方针，建立起目标和指标，评估有前途的低碳替代技术，明确市场、差距和阻碍因素，制定战略和行动项目可以克服这些阻碍因素，并且还能提高低碳技术的开发与协调，从而最终实现减缓碳排放增长和阻止全球气候变暖的愿景。
而在制定低碳产业技术路线图的过程中，需要采取多种分析方法和工具，并将这些众多的分析方法和工具结合起来才有可能制定出更适合低碳产业需要的技术路线图。
①在制定低碳产业技术路线图的过程中贯穿着战略管理的思想。未来的竞争格局绝不会是低成本的价格竞争，而是整个产业价值链上的竞争，因此整个低碳产业应确保战略方向上的连贯性。可以通过分层次的目标陈述来表达低碳产业最重要的任务，而这个分层次的目标就包括共同愿景、使命和战略目标，因而制定低碳产业技术路线图一定是在建立低碳产业共同愿景与使命的基础上的。
②在进行低碳技术预见时，文献计量分析和德尔菲法相结合的方式是一种比较好的预见方法。通过文献计量分析可以寻找到低碳产业的技术热点，这些技术热点很可能在未来成为技术发展的主流，因此可以将寻找到的技术热点列入低碳技术库。而德尔菲法的运用可以在低碳产业技术预见时同时实现“趋势预测”和“目标控制”两大目标，既能够预见到未来最重要、最可能成为主流的低碳技术及其实现时间，还能够预见到这些低碳技术的实现方式和制约因素。受资源的约束，德尔菲调查程序上只进行两轮，用在文献计量分析得出的低碳技术库基础上征集候选低碳技术清单代替经典的第一轮调查，并在第二轮大规模调查的基础上得出低碳技术的各种指标和关键技术。
③在制定低碳产业技术路线图的过程中需要建立起参与机制和更新机制。在低碳产业技术路线图的绘制过程中，应让所有低碳产业的利益相关者都参与其中，这些利益相关者包括企业、高校、公共研究机构、政府主管部门，这将有助于拓宽低碳产业技术路线图的视野，使得不断有新知识进入研究框架。同时，更新机制也是低碳产业技术路线图必不可少的要素之一。定期更新可以很好地反映低碳技术进展和研究环境的变化，使制定的路线图更具生命力，同时可以加强和维系各利益相关者之间的沟通。
本研究表明，在制定低碳产业技术路线图的过程中需要采取多种途径、方法和工具。在过去十年，对于路线图研究的文献呈现不断上升的趋势，并且其中一些文献提到了新的技术路线图方法改进[24-28]。因此，有必要针对低碳产业技术发展的需要，提出低碳产业技术路线图的总体框架和研究方法，从而达到规范低碳产业技术路线图的目的。本文所提出的假说和观点尚未得到证实，因而未来的研究可以进一步探讨低碳产业技术路线图的实用性，以及路线图是如何促进低碳产业技术开发合作的。
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