光伏产业技术创新与产业竞争力比较研究

陈斯琴+刘旭东+长青

摘要：以2005—2015年年度国家光伏产业相关专利公布数量作为衡量产业技术研发能力的指标，分析了国家间技术研发能力与光伏产业技术创新成长能力，选取中美徳韩日五国光伏产业研发中14个相关领域公布的专利数据，实证分析了五国光伏领域的技术创新优势，结果显示：光伏产业技术创新能力主要来源于国家政策性投资，企业技术研发投入受市场环境变化程度明显，对于我国光伏产业的发展而言，首先应提高技术含量和综合管理水平，进行经营模式的提升和更新，由政府牵头出台相应的贷款政策，处理好由传统能源结构向新能源结构转变过程中的问题。

关键词：光伏产业；技术创新；产业竞争力；技术研发能力；技术创新成长能力

中图分类号：F423.3 文献标识码：A 文章编号：1007-2101（2016）06-0097-04

由于传统化石能源的稀缺性、不可再生性和地域性限制，能源的竞争日益成为未来各国竞争的主要方面，新能源竞争的激烈程度必然成为各国未来竞争的重要方向；同时，由于温室效应和化石燃料储量的减少，世界各国政府更加重视可再生能源的战略利用。能源产业可持续发展关系到一国经济发展的基础。光伏作为能源有其无与伦比的优势：免费并且没有消耗、替代和交换问题，可以迅速安装在任何地方，在生产过程中没有噪音、有害排放物和有害气体产生。因此，光伏产业作为新兴能源产业日益受到各国政府重视。根据产业发展规律可知，新兴产业的发展离不开技术创新能力的提高，光伏产业同样将技术创新作为产业发展的推动力，从各个国家大力投入相关人才的培养和研发资金的支持力度可看出，技术创新在提高自主研发能力以及赢得竞争中的主动权方面起着重要的作用。

一、技术创新能力与产业竞争力的关系

技术创新对产业竞争力的促进作用可追溯到18世纪60年代的英国工业革命，又被称为产业革命，原因就在于科学技术成为产业演进中至关重要的突破点，在全球化竞争的背景下，技术创新更加体现出竞争实力。

1912年美籍奥地利经济学家熊彼特（J.A.Schumpeter）在《经济发展理论》一书中首次正式提出“创新”一词，由于技术创新有助于塑造有竞争力的核心产品、提高资源使用效率、降低交易成本以及为客户创造更大价值，对进一步提升产业国际竞争力起到了巨大作用，因此提升产业自主技术创新能力得到了政府和各界人士的广泛关注，尤其是高新技术产业。Georg Friedrich List于1841年指出，科学方面的任何发展或新发现、新发明都必然会使许许多多的工业操作获得改进或革新。[1]2007年王章豹等人通过采用灰色关联分析方法对我国29个制造业行业的技术创新能力与产业竞争力指标的面板数据分析，测算了10个技术创新能力指标与产业竞争力综合指标的关联度并进行排序，从实证角度出发说明了技术创新与产业竞争力的相关关系。[2]2009年，白玲在《技术创新与产业竞争力研究》一书中提出，没有技术创新，一个国家的产业竞争力也就无从提高。通过对技术创新与产业竞争力关系的研究，提出通过技术创新来提升产业竞争力水平具有十分重要的意义。[3]2011年唐恒等人选取1991—2010年国内外光伏产业发明专利数据进行分析，将专利按照单晶硅、多晶硅、非晶硅薄膜、多元化合物、并网发电和光伏相关设备六大技术主题进行分类，发现国外关于光伏技术研发主要集中在太阳能电池组件材料与技术、太阳能发电系统、P-N结、光伏屋顶以及光伏发电检测技术等关键核心技术方面，尤其以有机薄膜电池技术和新一代聚光发电技术为研究热点，中国则集中在晶硅材料、聚光系统、电极和光敏元器件等模块和组件方面研究，尤其以光伏应用装置领域和以太阳能电池制造过程为基础的实用新型专利技术研究领域为主，而在关键核心技术方面研发专利产出较少，与欧美许多国家相比核心技术与基础研发方面仍有欠缺。[4]

二、技术创新能力的衡量指标

技术创新能力包括技术研发能力与技术应用能力两个部分。技术研发的主体主要是高校和科研机构，技术应用的主体主要集中于各相关企业。国际上一般评价技术创新能力的指标主要有研发支出和专利权两个指标。其中，研发支出通常被视为技术能力的投入指标，既可以用绝对指标来表示，如总R&D支出或平均R&D支出，也可以用相对指标来衡量，如R&D支出占销售额的百分比或平均每人的R&D费用；专利权是衡量创新能力的常用指标，一个国家或组织所获得的专利权的多寡，可以从一个侧面显示出该国或该组织技术创新的规模和能力。[5]从我国技术创新能力的衡量指标发展来看，2005年11月国家统计局国家经济景气监测中心发布的《中国企业自主创新能力分析报告》中，从潜在技术创新资源指标、技术创新活动评价指标、技术创新产出能力指标和技术创新环境指标四个方面对企业技术创新能力进行评价，将企业工程技术人员数量、R&D投入占产品销售收入比重、申请专利数量占全国专利申请量比例、财政资金在科技活动经费筹集额中的比重等数据为基础作定性分析。[6]

鉴于以上研究基础和评价指标选取标准，本文以2005—2015年年度国家光伏产业相关专利公布数量作为衡量产业技术研发能力的指标，从14个相关领域技术成果出发，进而对国家间技术研发能力及光伏产业技术创新成长能力进行了分析。

三、实证分析

由于统计时间与数据同步等问题的存在，导致检索中中国2014与2015年数据为0，但从2013年之前的统计数据变化趋势分析可知：对中美日韩徳五国光伏产业公布专利数据进行比较，2005年美日两国占据80%左右新专利所有权，到2013年日韩美三国拥有85%以上新专利数量，中国不足12%。从2007年开始，各国加大光伏产业技术创新力度，2011年至今，虽然各国公布专利数量均有下降，但相比较而言，韩国上升趋势明显，美国仍然强势，日本保持每年30%的专利贡献，而中国作为光伏大国研发技术专利数量下滑幅度最大。

从图1中可见，与2005年相比，各国光伏研发方面产出均上升，其中2008—2011年为高速增长期，2011—2015年均出现不同程度的下降。中国研发在2011年最先下滑，幅度最大，其次是韩国，于2012年下降趋势显现，日本虽然在2011年出现下降趋势，但2013年上升势头明显，美国受到的冲击最小，除2005、2006年出现波动外，2007年以来一直保持上升态势。

表1为光伏产业研发相关领域分类，参考唐恒等人2011年在国内外光伏产业专利情报分析中提出的单晶硅、多晶硅、非晶硅薄膜、多元化合物、光伏相关设备和并网发电六个技术主题，对光伏产业研发相关领域的检索专利进行分类，本文选取14个大类为专利领域研究方向。其中，按技术对光伏产业发展的重要程度，将编号为A-1、A-2、A-3、B-1四个领域作为光伏产业核心技术与关键技术；D-1关系到光伏发电的市场化应用，属于光伏产业关键技术；C-4与C-5属于中游光伏产品制备的关键技术，E-1与E-2是上游晶硅原材料的关键技术。通过中美日韩徳五国14个领域公布的专利数据，可得出2005—2015年五国光伏产业研发各相关领域公布专利数据趋势，进而分析五国光伏产业研发方面具备的优劣势。

1. 美国：光伏产业研发方面，通过相关领域公布专利数量比较，与其他四国相比最为突出的领域为接线盒、吸光发电系统、充电供电装置、光电转换器件、光伏电池的电极和制造或处理光伏半导体器件或其部件的方法或设备；专利产出较多的领域为光伏转换器、太阳电池板或阵列、并网发电装置、光伏屋顶、晶硅加工制备技术；研发较弱的领域为太阳能市场应用产品、光伏发电机和单晶硅或多晶硅材料研究方面。近三年，研发专利产出变化中，上升最为明显的领域是接线盒、吸光发电系统、充电供电装置、光伏电池的电极和制造或处理光伏半导体器件或其部件的方法或设备、单晶硅或多晶硅材料研究方面，下降最为明显的是光伏屋顶研究方面。

2. 日本：与其他四国相比最为突出的领域为光伏转换器、充电供电装置，并网发电装置和光伏屋顶；专利产出较多的领域为太阳电池板或阵列、光电转换器件、单晶硅或多晶硅材料研究和晶硅加工制备技术；研发较弱的领域为接线盒、吸光发电系统、太阳能市场应用产品、光伏发电机、光伏电池的电极和制造或处理光伏半导体器件或其部件的方法或设备。近几年上升明显的领域为接线盒、光伏电池的电极、并网发电装置和光伏屋顶，下降最为明显的是光伏转换器、单晶硅或多晶硅材料研究和晶硅加工制备技术。

3. 中国：与其他四国相比最为突出的领域为光伏发电机和太阳能市场应用产品，除中国外，其他四国在光伏发电机领域的研究都较少；研发较弱的领域为光伏转换器、太阳电池板或阵列、光电转换器件。中国光伏产业专利数据趋势变化中，以2011年为“拐点”变动最为显著，各研究领域均在2010—2012年期间达到峰值，此后除太阳能市场应用产品研发外，均出现下滑，其中下降最为明显的是接线盒、吸光发电系统、光伏发电机、制造或处理光伏半导体器件或其部件的方法或设备和并网发电装置。

4. 韩国：与其他四国相比最为突出的领域为太阳电池板或阵列、太阳能市场应用产品、单晶硅或多晶硅材料研究和晶硅加工制备技术，其中太阳能市场应用产品仅韩国与中国在该领域的涉猎最多；研发较弱的领域为接线盒、光伏发电机、并网发电装置和光伏屋顶。自2008年以来，韩国光伏产业专利数据均表现为上升趋势，其中，上升效应明显的领域为光伏转换器、太阳电池板或阵列、吸光发电系统、太阳能市场应用产品、光伏转换器、光伏电池的电极和制造或处理光伏半导体器件或其部件的方法或设备，同时也表现出以2011年作为“拐点”的下降趋势较为明显。

5. 德国：在光伏产业研发方面表现不明显，相对来说，研发产出较集中的专利领域为并网发电、光伏屋顶、吸光发电系统和充电供电装置。

四、光伏产业技术创新成长能力综合评价

2013年中美日韩徳五国光伏产业技术创新成长能力综合比较结果见表2。从核心技术实力来看，美国最强，掌握了光伏产业4项核心技术，表示美国在A-1、A-2、A-3、B-1四个核心技术领域中2项领先，2项较强；其次是韩国，再次是日本与中国，德国排在最后；从上升趋势来看，韩国最为努力，核心与关键技术领先和上升数量达到7项，其次是美国和日本，中国在该项数量得分为0。综合得分中，韩国最高为14分，其次是美国、日本、中国与德国。中国在核心技术与关键技术领先和上升数量均为0，表示中国既不掌握核心和关键技术，而且在这两方面的关注趋势也不显现，与韩国表现对比非常明显。另外值得一提的是，除去实用新型、外观设计，中国发明专利所占比例如表3所示，虽然从2005年开始这一比重连年上升，但是直到2015年仍然只有23.81%，也就是说，中国大部分的专利申请集中在实用新型和外观设计方面，创新的核心发明专利仍只在少数。

图2为2007—2014年中美日韩企业的研发费用率比较趋势图，将图1与图2对比可看出，各国光伏企业研发费用与产业光伏专利申请量没有表现出显著的相关关系。2012年，四国企业研发费用率都有明显下降和增速放缓趋势，从全球光伏市场来看，2014年成为各国光伏产业的调整时期，由于各国补贴和激励政策调整，企业利润率和市场预期也相应降低，光伏企业研发费用率也随之下降。可见，企业技术研发投入受市场环境变化效应相比国家技术研发力度来说，影响程度更加明显。

五、结语

（1）光伏产业技术创新能力主要来源于国家政策性投资。企业为避免技术通过市场等渠道无成本地外溢至其他联盟外的光伏企业，导致集体收益的冲突，因此不愿意通过扩大研发费用比率来积极开展投资和研发活动。此外，光伏产业技术创新成长能力与专项政策性拨款具有较为明显的相关关系。从中韩两国政策对比中可以看出，韩国于2008年加大国家研发支持，对新能源与可再生能源技术开发的扶持资金总额达1 994亿韩元，其中对太阳能部门每年给每个战略性技术研发项目拨款100亿韩元，最长扶持期长达5年，攻克关键技术，围绕电池研发以及延续基础研究、装置研究与开发等产业化阶段，促使核心技术开发尽早突破和投入使用，因此专利技术产出效果明显。[7]

（2）企业技术研发投入受市场环境变化程度明显。近年来，一些学者开始关注技术创新与产业竞争力的关系，但是仅从宏观或微观一个方面来看，研究中都没有考虑产业技术创新和企业技术创新的特点和各自的创新成本利益关系。本文在企业效率与产业竞争力方面将企业技术创新和产业技术创新联系在一起，由于光伏产业技术更新速度快，技术研发资金要求较高，企业为提高效率避免新技术外泄导致的损失，经常以降低技术研发资金的方式降低风险和损失，尤其是在经济和市场下滑的时期。

参考文献：

[1]Arnaud de la Tour，Matthieu Glachant，Yann Ménière. Innovation and international technology transfer：The case of the Chinese photovoltaic industry[J]. Energy Policy Elsevier 2011，（2）：761-770.

[2]王章豹，李垒.我国制造业技术创新能力与产业竞争力的灰色关联分析[J].科学技术管理，2007，（7）：38-42.

[3]白玲.技术创新与产业竞争力研究[M].北京：经济管理出版社，2009.

[4]唐恒，桂勇，霍冠禹.国内外光伏产业专利情报分析[J].情报杂志，2011，（11）：21-27.

[5]Usha C.V. Haley，Douglas A. Schuler. Government Policy and Firm Strategy in the Solar Photovoltaic Industry[J]. California Management Review，Vol. 54，No. 1，pp. 17-38.

[6]国家统计局国家经济景气监测中心.中国企业自主创新能力分析报告[R].2005.

[7]Thilo Grau，Molin Huo，Karsten Neuhoff. Survey of Photovoltaic Industry and Policy in Germany and China[R]. German Institute for Economic Research，Berlin，2011，（6）.

A Comparative Study on the Technological Innovation and Industrial

Competitiveness of Photovoltaic Industry

Chen Siqin1，2，Liu Xudong2，Chang Qing2

（1.School of International Trade and Economics， University of International Business and Economics， Beijing， 100029；

2.Management college of Inner Mongolia University of Technology， Hohhot， Inner Mongolia 010051）

Abstract： Based on the relating patents numbers published from 2005 to 2015， regard annual national photovoltaic industry as a measure of industrial technology research and development（R&D）capabilities.Then compare the technology R & D capability between countries and analyze the technological innovation growth capability of photovoltaic industry. Further， we select the patent data of 14 related areas in China，USA，Germany，Japan and South Korea，the five countries' photovoltaic industry development as the basis， and empirically analyze the technological innovation advantages in the five countries' field. Finally， make a comprehensive evaluation on the technological innovation growth capability of the photovoltaic industry. The results indicates that the technological innovation capability of photovoltaic industry mainly comes from the national policy investment and the enterprise technology R&D investment significantly affected by the market environment. Therefore， for the development of photovoltaic industry in our country， we should firstly improve the technological content and comprehensive management level， enhance and update the business mode， introduce the corresponding loan policy led by the government and settle the problems in the process of traditional energy changing to the new energy structure.

Key words： Photovoltaic Industry； Technological Innovation； Industrial Competitiveness； Technology Research and Development Capability； Technological Innovation Growth Capability