颠覆性能源技术投资方案设计研究

王家明，冯连勇，刘淑荣，单 娴

（1. 山东石油化工学院经济管理与文法学院，山东 东营 257061；2. 中国石油大学（北京）经济管理学院，北京 102249；3. 中石化胜利海上石油工程技术检验有限公司，山东 东营 257045；4. 中国石油大学（华东）理学院，山东 青岛 266580）

颠覆性能源技术是产业升级的关键，颠覆性能源技术理念的创新是新一代信息技术革命创新的源头改革。针对现有能源结构偏煤、偏油的能源资源禀赋，我国能源体系需进一步加大非化石能源占比，但现有技术和产业规模难以实现此目标，更难以支撑净零目标的实现[1]。国务院、国家发展和改革委员会、国家能源局等多部门接连下发了《能源技术革命创新行动计划（2016—2030年）》（发改能源〔2016〕513号）、《国务院关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知》（国发〔2016〕43号）、《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》（国发〔2021〕4号）、《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》（国发〔2021〕23号）、《国务院办公厅转发国家发展改革委国家能源局关于促进新时代新能源高质量发展实施方案的通知》（国办函〔2022〕39号）等相关政策文件，其中均重点提到要重视颠覆性技术创新、发展引领产业变革的颠覆性技术、布局颠覆性科技攻关项目和加强前沿颠覆性技术研究等内容，由此可以看出，颠覆性技术在推进产业变革、能源结构优化等方面有着不可替代的关键作用。从颠覆性能源技术角度来看，其对于传统能源在开发、应用等多层面的颠覆和革新，可为新旧能源有序过度、能源结构优化和“双碳”目标的实现提供坚实的技术支撑。因此，在颠覆性能源技术全生命周期培育过程中，如何识别颠覆性能源技术进入市场的宏观环境、中观环境和微观环境，进一步匹配投资方向、选择目标市场极其关键。本文结合战略管理、市场细分、市场进入等相关理论，识别颠覆性能源技术市场进入的风险，为颠覆性能源技术的投资规划、效用发挥提供参考与借鉴。

1 颠覆性能源技术研究述评

颠覆性能源技术的相关研究仍处于起步阶段，大都认为颠覆性能源技术是从源头上对现有能源技术进行破坏性创新，也有部分专家从其商业模式、市场绩效、技术创新等角度进行阐释，对其规划投资方面的研究尚少，且大都是投资机构对不同技术市场风险的相关研判分析。基于现有文献，从颠覆性技术、颠覆性能源技术、颠覆性能源技术投资三方面展开述评。

1.1 颠覆性技术相关研究

随着新一代技术革命的逐步深入，现有对颠覆性技术的相关研究也随之增多，颠覆性技术也称破坏性技术、突破性技术，是指突破原有的技术逻辑和方式，从全新的角度出发颠覆性地提出更为高效、更为先进的技术方案。现有研究大都从其概念内涵、产生动因、识别评价、培育孵化等方面展开。

颠覆性技术的提出可追溯至CHRISTENSEN于1997年撰写的Innovator’s dilemma:when new technologies cause great firms to fail（《创新者的窘境》），他认为颠覆性技术以出乎意料的方式改变了以往的发展轨迹，最终会颠覆主流技术形成新的价值体系[2]。基于此衍生出了多种视角的颠覆性技术内涵，比如技术创新视角[3]、市场绩效视角[4]、商业模式视角[5]、经济视角[6]、技术轨道视角[7]、技术和市场双重视角[8]等。整体而言，对颠覆性技术的认知尚未形成共识，主要原因在于不同行业、不同领域的颠覆性技术呈现不同的发展表征，但大都认为其存在复杂性、高收益、高风险的特征，这也决定了对其进行投资规划设计难度较大。从颠覆性技术产生动因来看可归结为三方面，分别是基础研究的新发现[9]、现有技术的集成创新[10]、市场需求满足的新情境[11]。基础研究的新发现大都可视为随着基础科学研究投入的增加，对基础原理等方面有了新的理解和认知，并将其运用到技术研发中，形成了颠覆性技术；现有技术的集成创新可认作现有技术在打破重整、集成应用等方面做出了新的应用，形成了颠覆性技术；市场需求满足的新情境可认作市场需求导向了颠覆性技术的产生，可从基础研发、技术集成等多方面引入。

颠覆性技术的识别评价研究较多，大都从文献分析、问卷调研等多方面展开，比如运用专利技术[12]、案例研究[13]等方法对技术种子库进行识别，筛选出颠覆性技术。在识别之后，对于颠覆性技术的评价大都采用系统科学的方法，但鉴于颠覆性技术的复杂性、高风险性，现有评价技术大都通过现有颠覆性技术在应用过程和结果的表现构建指标体系进行评价。颠覆性技术的培育孵化可从颠覆性能源技术全生命周期来看，在不同的生命周期阶段其培育孵化的重点不同，比如在成长期需要重点培育基础原理的研发与进入市场的能力、在成熟期重点培育项目孵化后在市场中的持续竞争能力、在衰退期重点培育颠覆性技术的迭代升级、在再生期重点培育颠覆性技术的改造与拓展。

1.2 颠覆性能源技术相关研究

颠覆性能源技术是颠覆性技术的重要组成部分，是国家能源结构优化的关键技术支撑。对颠覆性能源技术的相关研究可从两方面展开：一是从实践出发进行颠覆性能源技术创新；二是不同国家、不同行业对颠覆性能源技术的培育与支持的相关政策等。从实践出发的颠覆性能源技术创新大都与智能化、信息化相结合，比如能源电气化、能源数字化、能源低碳化等方面[14]，从对颠覆性能源技术的培育与支持层面大都是建立从研发到商业模式、市场机制等方面的全流程颠覆性能源技术创新体制，如动态完善颠覆性能源技术的支持政策、加速建设技术中立的能源市场机制[15]。从重点能源技术领域来看，现有研究对能源智能化和灵活性技术的相关研究较多，进一步延伸至能源装备回收利用、新能源开发利用技术、高效节能技术等基础研究方面。

1.3 颠覆性能源技术投资相关研究

现有文献对颠覆性能源技术投资的相关研究较少，大部分是对突破性技术创新、原创技术等方面进行投资研究。刘卫柏等[16]认为对颠覆性能源技术的投资与股票投资决策的买方期权相类似，进一步演化为项目投资、市场投资等方式，可考虑颠覆性能源技术投资项目价值和价值实现的概率。刘黎黎等[17]认为企业在面临突破性技术创新时，重点考虑其与新技术匹配的互补性资产，可增加突破性创新技术的灵活性和适应性。整体看来，对颠覆性能源技术投资的相关研究较少，且并未形成研究共识。但已有文献可充分证实，无论是传统化石能源的颠覆性能源技术，还是可再生能源的颠覆性能源技术都会对现有能源技术进行破坏，进一步会对原有能源技术产业链形成冲击，带来产业链重构风险。颠覆性能源技术因其投资大、周期长、破坏性强的特点，结合不稳定、不成熟的缺点，使得投资主体风险大，从全生命周期角度对颠覆性能源技术进行投资规划设计是颠覆性能源技术创新的基础工作。

2 颠覆性能源技术投资规划方案

颠覆性能源技术在基础研发、应用研究、小试、中试和示范应用等方面的投资较大，且不同技术的投资方式、投资特点均存在很大的差异。因此，对于颠覆性能源技术的投资规划本文重点探讨其在示范应用之后的情况，即颠覆性能源技术已完成了技术论证和初步的市场检验，在推广应用阶段的投资规划，旨在为相关行业企业引入此技术进行投资规划的决策提供参考。根据已有研究，对颠覆性能源技术类型、生命周期、发展阶段进行划分，并初步匹配颠覆性能源技术投资规划设计方式。按照颠覆新能源技术类型可分为创新性技术、前瞻性技术和颠覆性技术，按照颠覆性能源技术生命周期可分为成长期、成熟期、衰退期与再生期，进一步结合能源体系优化的转型阶段、升级阶段和跨越式阶段的三个步骤，建立“三类技术、四个阶段、三个步骤”的颠覆性能源技术投资规划设计示意图，如图1所示。

图1展示了颠覆性能源技术投资规划设计的相关情况，其在类型、发展阶段与生命周期三个维度是极具跨越性与穿透性的，可以根据具体颠覆性能源技术的发展情况具体分析。在不同生命周期阶段、能源转型升级的不同阶段，不同类型技术的产生和投资方式也不尽相同。结合已出现或已显现的相关技术，可以看出从创新性技术、前瞻性技术到颠覆性技术，颠覆性能源技术创新性逐步增强、破坏力逐步增大、投资风险也随之增加，其技术创新应用所带来的能源转型效用也逐步加大。

转型阶段主要是我国整体的创新性能源技术与创新型国家的能源技术逐步接轨，并能够从能源技术的构想向规模化完整原型、商业运营、大规模集成方向转化。升级阶段主要是我国的前瞻性能源技术能够匹配能源结构转型升级的战略需要，逐步完善能源技术体系，进一步向世界能源技术强国的目标努力。跨越式阶段主要是颠覆性能源技术实现跨越式发展，建成梯队层次完整、技术成熟的颠覆性能源技术体系，引领全球能源技术的变革趋势，为我国碳中和目标的实现提供坚实的技术支撑。

颠覆性能源技术的不同类型、能源体系优化的不同阶段在成长期更多的是基础研发投资孕育和初步进入市场阶段，商业模式、产业链配套等方面仍需进一步拓展；在成熟期，技术不断进化、成熟，目标市场定位更加明显，商业模式逐渐成熟，对能源结构优化的促进作用逐步显现；在衰退期，颠覆性能源技术创新性、颠覆性逐步下降，市场占有率逐步下降；在再生期，颠覆性能源技术通过某个侧面的突破或再次颠覆，可为能源结构优化继续做出贡献。

从投资方式来看，颠覆性能源技术因其广阔的市场前景通常会受到资本市场的青睐，但也因其高风险、不确定的特性令部分投资者望而却步。现有对创新性技术的投资方式和培育方式有很多，本文主要从典型的政策投资、风险投资、联合资助和专项资金等方面展开。政策投资不仅仅是税收优惠政策的扶持和导向，还包括颠覆性能源技术研发过程中各类非直接投入的财政侧重，共同促进颠覆性能源技术在初期投资阶段的培育，在一定程度上抵消部分投资风险。风险投资方式典型的高风险、高潜在收益的投资，对于颠覆性能源技术来讲较为合理，可在颠覆性能源技术的基础研发、科学研究等方面起到重要的资金支持作用。联合资助是指政府、国企、社会资本等多种方式共同资助，此类方式多用于风险大且必要的投资，在颠覆性能源技术投资方面较为合理。专项资金则是在与国家战略密切相关的某些重点领域的颠覆性能源技术的全过程专门或特殊的资金，为颠覆性能源技术的重点突破进行资金支持。

3 颠覆性能源技术投资规划方案匹配

基于梳理颠覆性能源技术在不同技术类型、不同生命周期和能源体系优化的不同阶段的分类，进而对如何科学匹配不同类型、不同阶段的投资方式进行阐述，以期助力颠覆性能源技术相关干系人达到颠覆性能源技术创新和投资收益等方面的多重目标。颠覆性能源技术最终还要经得起市场的检验，也即如何匹配投资方式应更多考量市场环境与颠覆新能源技术的匹配度，需要经过严谨科学的市场环境分析。从市场环境分析和投资方案评价等已有文献研究来看，评价方法很多且成熟度较高，但现有评价大都采用技术经济评价的相关方式，仅对技术本身可能带来的经济效益进行评价，并未考虑其进入市场的环境影响。因此，结合管理学、战略管理等相关理论模型，将专家系统管理与SWOT分析相结合，形成DELPHI-SWOT混合分析模型对颠覆性能源技术的市场环境进行分析，进一步匹配投资方式。

3.1 颠覆性能源技术投资环境分析

对颠覆性能源技术投资环境进行分析，可从宏观环境、竞争环境和微观环境展开，具体指标见图2和表1。

表1 颠覆性能源技术投资规划方案初步指标体系Table 1 Preliminary index system of disruptive energy technology investment planning scheme

图2 颠覆性能源技术投资规划方案指标体系Fig. 2 Index system of disruptive energy technology investment planning scheme

宏观环境分析主要是从政治环境（I1）、经济环境（I2）、技术趋势（I3）和社会需求（I4）四方面着手。政治环境侧重考虑影响颠覆性能源技术的政策和法律法规等，其中包括税收优惠等政策；经济环境侧重考虑影响颠覆新能源技术的行业、企业发展水平和趋势，能源行业的国际供给和需求等；技术趋势侧重考虑国家对能源相关行业企业的支持方向、相关行业企业的投资和研发力度、技术转移和市场化的速度、技术保护等；社会需求对颠覆性能源技术投资影响相对较小，主要侧重考虑能源行业企业的社会责任和公众对环境的态度等。在具体分析过程中，政治环境（I1）、经济环境（I2）、技术趋势（I3）和社会需求（I4）应结合颠覆性能源技术所处行业、领域的特点进一步细分为I11、I12、…、I21、I22等，以此充分阐述颠覆性能源技术的投资宏观环境。

竞争环境分析借鉴迈克尔·波特的竞争五力模型，鉴于颠覆性能源技术本身颠覆性、创造性的特点，引入五力模型中的现有竞争技术（I5）、潜在竞争技术（I6），将供应商议价能力和购买者议价能力合并为颠覆性能源技术的产业链能力（I7），将替代品的威胁合并在潜在竞争技术中进行分析，加入颠覆性能源技术价值网络成熟度（I8）指标探讨其在技术本身、技术价值体系等方面的作用。现有竞争技术主要分析同行业、同领域能源技术的成熟度、市场份额、进入壁垒、生命周期、转换成本、增长速度等；潜在竞争技术主要分析颠覆性能源技术带来的门槛壁垒、进入障碍等，重点探讨颠覆性能源技术在未来发展过程中的潜在竞争；产业链能力重点探讨颠覆性能源技术本身、上中下游的关系、干系人能力等，重点探讨颠覆性能源技术在全生命周期、全产业链过程中的运营能力；价值网络成熟度主要分析颠覆性能源技术从经济层面、盈利层面能否实现价值网络提升，重点探讨其在技术价值体系中的作用和能力。

微观环境主要分析颠覆性能源技术类型（I9）、颠覆性能源技术所处生命周期（I10）、颠覆性能源技术能源投资回报（Energy Return on Investment，EROI）（I11）、碳投资回报（Carbon Return on Investment，CROI）（I12）、净现值（Net Present Value，NPV）（I13）、内部收益率（Internal Rate of Return，IRR）（I14）六个指标。其中，技术类型（I9）和生命周期（I10）较好区分，厘清颠覆性能源技术类型和所处生命周期即可；NPV（I13）和IRR（I14）是技术经济评价的成熟指标，对其测量方式也较为规范，因此，以上四个指标在此不多作赘述。通过式（1）～式（5）重点对EROI（I11）和CROI（I12）进行深入阐述。

式中：EROI为能源投入回报；CROI为碳投入回报；NPV为净现值；和分别为能源产出和能源投入；和分别为二氧化碳利用/封存量和二氧化碳排放量；为净现值的表达式，其中，T为颠覆性能源技术生命周期；CI为现金流入；CO为现金流出。

在具体颠覆性能源技术投资环境分析过程中，对所有一级指标应结合颠覆性能源技术所处行业、领域的特点进一步细分为I11、I12、…、I21、I22等，以充分阐述颠覆性能源技术的投资环境（表1）。

3.2 DELPHI-SWOT混合分析

SWOT分析是战略管理等领域成熟经典模型，从优势（Strengths）、劣势（Weaknesses）、机会（Opportunities）和威胁（Threats）四方面分析企业、项目进入市场的各类环境。但从现有研究来看，SWOT分析主观性较强，对于不同影响因素的SWOT属性大都主观分类，且对其影响程度难以体现。因此，本文借鉴相关研究[18]，引入专家管理系统德尔菲法进行量化，充分分析各指标对颠覆性能源技术投资的影响，为相关颠覆性能源技术、投资干系人的投资决策提供参考，具体步骤如下所述。

1）结合前期环境分析指标，设计颠覆性能源技术投资规划方案初步指标体系（表1）。为了使专家打分更加科学有效，避免因专业学科领域不同、背景不同、角色不同带来的差异，进一步对将细分子因素（二级指标）按照SWOT分析属性进行分类，机会和优势列为积极因素，威胁和劣势列为消极因素。在此基础上，对各细分子因素的得分进行标准化处理，计算见式（6）和式（7）。

式中：xi为积极因素得分；m为积极因素的个数；yj为消极因素得分；n为消极因素的个数。通过计算得出每个细分子因素的标准化得分。

2）投资预选方案评估。根据上文对颠覆性能源技术投资方式的划分，将政策投资、风险投资、联合资助和专项资金等四种方式作为投资预选方案，进一步通过德尔菲法进行投资预选方案的评估，借鉴前人研究[18]，专家赋分区间为[0，5]，积极因素为正向指标、消极因素为负向指标。赋分范式见表2。

3）颠覆性能源技术投资规划方案选择。根据上文对颠覆性能源技术投资规划预选方案的评估结果，引入欧氏距离，结合式（8）～式（10）完成颠覆性能源技术投资规划方案的选择，见表3。

表3 颠覆性能源技术投资规划预选方案选择Table 3 Selection of pre-selection scheme of disruptive energy technology investment

式中：Wos为积极因素i的总得分；Wtw为积极因素i的总得分；Ki为积极因素i的平均得分；Lj为消极因素j的平均得分；D为该方案的欧氏距离。

通过对颠覆性能源技术投资规划预选方案的选择，可以得出在运用DELPHI-SWOT混合分析模型分析下不同投资方式的排序，以此为颠覆性能源技术投资规划提供参考与借鉴。

4 结论

通过对颠覆性能源技术进行研究述评，进一步设计了颠覆性能源技术投资规划方案，为颠覆性能源技术的培育、投资提供借鉴参考，得出结论如下所述。

1）现有文献对颠覆性能源技术投资的相关研究较少，且并未达成相关研究共识。颠覆性能源技术投资是颠覆性能源技术创新的基础工作，如何科学合理地进行颠覆性能源技术的投资是未来研究的方向和趋势。

2）结合管理学、战略管理等相关理论模型，设计了颠覆性能源技术投资规划指标体系，运用DELPHISWOT混合分析模型提出了颠覆性能源技术投资预选方案的评估思路和选择途径，可为颠覆性能源技术的投资培育与市场推广提供参考，为相关政府部门制定配套政策提供参考建议。