虽然具有相似的清洁能源发展目标和动机，美国、德国、日本和中国等主要国家在清洁能源创新过程中却呈现出各具特色的模式，其根本原因在于国家创新政策工具的差异。美国采取技术链主导的创新模式，德国实行以市场链为核心的创新模式，日本实施的是近似美国的以技术链为主导的创新模式，中国则形成了以产业制造链为核心的创新模式。不同类型政策工具对清洁能源产业技术创新的作用效应各有不同。中国近期虽然通过密集的需求拉动型政策工具刺激了国内光伏市场的迅猛扩张，但未来中国光伏产业的发展依赖于更加合理审慎的政策组合结构。
随着世界经济的快速发展，能源和环境问题日益突出，清洁能源发展受到众多国家的青睐，各国纷纷出台清洁能源发展战略。作为潜力巨大、发电成本较低的一种清洁能源技术，太阳能光伏产业在2000年以来取得了迅猛发展，全球光伏装机容量以高于40%的年均增长率快速增长。截至2013年，全球光伏新增安容量已经突破37吉瓦，累计装机容量达到136.7吉瓦。光伏发电已成为仅次于水电和风能的第三大可再生能源。
在光伏产业快速发展过程中，美国、德国、日本和中国等主要国家具有相似的产业创新目标，且几乎处于同一纬度，地理环境和自然察赋接近，其中美国、德国与日本甚至具有相同的政治和社会经济制度，但各国光伏产业创新模式却大相径庭。这些相同与不同之处为研究国家之间不同的政策工具和绩效提供了独特的比较实验环境和实证案例，使得研究者可以更深刻地洞悉和探究不同政策工具选择和组合对于清洁能源创新绩效的影响。基于不同国家光伏产业创新模式下的政策工具及政策组合的比较研究，一方面可以深刻地理解主要国家光伏产业创新政策，丰富全球科技和低碳治理的理论内涵;另一方面可以借鉴发达国家的发展经验，为中国清洁能源技术创新政策优化提供意见和建议。
主要国家光伏产业创新模式比较
新能源产业创新的关键是技术、产业和市场之间的互动和配合，完整的技术创新过程应该是多种资源的优化配置过程。尤其在产业创新初期，技术、产业和市场三个链条之间的紧密配合和优化组合是创新的关键。虽然具有相似的能源、经济和环境目标，美国、德国、日本和中国的光伏产业创新在技术链、产业链和市场链的组合中却呈现了不同的模式。
美国以技术链为主导的创新模式。美国是最早进行光伏发电研究的国家，光伏产业被列入清洁能源优先发展领域。美国光伏产业创新模式的特征是以技术研发为主导，在光伏产业核心技术方面占据世界领先地位。截至2011年，美国光伏装机容量和产业制造虽然仅占全球市场的6.2%和2.3%，却占据了全球光伏专利的14%。
德国以市场链为核心的创新模式。相对于美国和中国而言，德国并没有日照等自然条件的优势，但是在过去的几十年中，德国在光伏市场应用上取得了引人瞩目的成绩。截至2011年，德国装机容量占全球市场的39%，相当于美国光伏市场累计装机容量的3.4倍，日本的2倍和中国的26.5倍，太阳能光伏发电已占其全部电力消费的2%。而同年德国光伏专利申请仅占全球的6.1%，不到美国的2/5，更不到日本的1/5。
日本近似美国的以技术链为主导的创新模式。由于自身的能源匾乏，日本成为最早推广光伏发电的国家之一，并依托相对较小的市场应用和产业制造，形成了世界领先、甚至是超越美国之上的产业技术研发能力。截至2011年，日本光伏专利占据了全球的34.1%，居世界首位，而同期日本国内光伏市场和产业制造仅占全球的7.7%和5.5%。
中国以产业制造链为核心的创新模式。中国现代光伏制造产业最初在外部欧洲市场和政策的激励下产生，并随着欧洲光伏应用市场的发展在2003年之后进入快速发展期，2007年一跃成为世界上最大的光伏电池片供应国;2011年，中国光伏组件占据了全球市场的56.1%，光伏电池产量更是高达全球的65%。然而由于技术基础薄弱、政府在产业初期对于技术创新支持力度不足，中国光伏产业发展“两头”在外，对于国外市场和技术高度依赖。光伏产品设计、工艺流程和生产设备很大程度上依靠欧美等其他国家，中国光伏产业技术创新能力并不强。截至2011年，中国国内光伏市场应用占全球的5.6%，专利申请增长迅猛，虽然数量已经占到全球的13%，但高价值的三边专利(TriadicPatent)仅占全球申请量的2.3%。
为了更清晰地表征主要国家在光伏产业创新过程中的模式差异，本文用各国专利申请数据占全球的比例表征技术研发绩效，用累计光伏装机容量占全球的比例表征国内市场应用绩效，光伏组件的生产占全球的比例表征产业发展绩效，则主要国家光伏产业创新模式的差异可以更显著通过图1，2，3，4表征出来。
注：(1)雷达图上的百分比表示各国2011年相应维度上的数值占全球的比例;(2)柱状图表示各国当年新增装机容量。
主要国家光伏产业创新政策工具与政策组合
清洁能源产业创新本质上是一个政府政策驱动的过程，无论是技术、市场、还是产业，都离不开政府政策的支持和推动。政府主要通过政策工具的采用达成特定政策目标。政策工具可以分为技术推动型政策工具和需求拉动型政策工具，前者主要通过降低创新成本而推动技术创新，而后者则通过提高创新收益而“拉动”产业技术创新。政策工具对于创新的作用根据产业生命周期、创新类型、创新环境以及企业类型而呈现差异。
光伏产业领域，各主要国家采用的技术推动型政策工具包括公共研发投入、示范项目、税收研发补贴、绿色专利制度、信息基础设施建设、人才培养等;主要需求拉动型政策工具包括固定上网电价、强制配额制度、贷款担保惠、消费税收减免、加速折旧、绿色电力、净计量电价、可持续建筑要求、贸易管制等。m通过政策工具的跨国比较和分析，可以发现各主要国家光伏产业创新政策工具和组合结构各有不同，如表1所示。
注：(1)：部分州已经开始实施固定电价政策，如德州、加州等;(2)：29个州在州内执行该政策;(3-5)：部分州内执行该政策;(6)：推行一段时间后因为交易成本过大而废止。
（一）美国光伏产业创新政策
美国光伏创新政策的核心是技术推动型政策工具。美国政府非常重视产业基础和共性技术研发，持续加大光伏产业的公共研发投入和公共研发平台建设。2001年，美国政府光伏产业技术公共研发投资为8141万美元，2011年增长到39.6亿美元，年平均增长率高达39%02008年以来，美国模仿国防领域的国防高级研究计划局计划(DARPA)和航空航天领域的曼哈顿计划，新建能源前沿研究中心、能源高级研究计划局(ARPA-E)和能源创新轴心等机构，集中进行能源领域先进和前沿技术的研发和示范。为加快绿色技术的流通和商业化，美国进一步修改国内专利审查程序，将绿色专利审查周期压缩到12个月。
美国光伏产业创新的需求拉动型政策工具包括电价补贴、光伏投资税收减免、加速折旧、绿色电力、净计量电价等，目前需求拉动型政策主要分散在州政府层面，政策协同度很低。截至2010年，总共有29个州执行了可再生能源配额制度、43个州实行了净计量电价政策、37个州执行投资补贴/电价补贴、26个州对光伏发电实行税收优惠。联邦政府主要采用投资税收减免和可再生能源贷款担保政策。前者因为须经国会周期性的审核，政策稳定性差，难以发挥稳定的市场激励作用;而后者在实践中己然折戟而终。近年来，美国政府转向了贸易管制型政策工具的应用，通过反倾销、反补贴的贸易政策，封闭国内光伏市场，限制进口，以支持和保护国内绿色制造产业的发展。
（二）德国光伏产业创新政策
德国在没有自然察赋优势的前提下发展出了全球最大的光伏市场，其政策的核心是长期和稳健的需求拉动型政策工具，包括固定上网电价政策、税收减免、贷款担保和低息贷款等，其中以固定上网电价政策最为突出，该政策给予光伏发电为期20年、0.450.62欧刀度的补贴，极大地稳定了企业的市场预期，刺激了德国国内光伏市场的爆炸式增长。由于光伏组件价格迅速降低，德国在2010年分别两次下调电价补助费率，但仍然保持了这一政策的稳健性，使得德国光伏累计装机容量始终位于世界前列。
德国光伏产业的技术推动型政策工具相对薄弱。2000-2012年，德国光伏技术研发公共投资仅以6%的速率增长，2012年德国政府投资到光伏技术研发中的资金仅为74.7万美元，不到美国政府当年光伏技术研发资金的1/302010年4月，德国内阁通过“加强德国光伏产业竞争力”文件，计划在未来3-4年内划拨1亿欧元财政资金，增强德国太阳能产业的技术研发。在减少光伏发电价格补贴的同时增加公共研发资助，反映了德国政府光伏产业创新政策体系强化技术推动型政策工具的一种整体战略的调整。
（三）日本光伏产业创新政策
日本光伏创新政策结构与美国颇为类似，非常重视技术推动型政策工具在促进产业创新中的作用。2000年以来，日本政府持续加大对光伏产业公共研发投入，平均每年投入将近1.2亿美元用于光伏技术的开发。同时快速调整其国内知识产权制度，以加快布局“绿色技术”申请。2009年11月起，日本将“绿色申请”列入专利加速审查体系，将原来的初审时间缩短到2个月，将第一次实质审查的时间从29个月缩短到了2.1个月，从而大幅度缩减了绿色专利的审查周期。同时日本绿色专利还可以优先实审、优先复审。
日本从1994年开始实行住宅光伏推广计划，采取用户补贴政策，对安装光伏系统的资本成本提供将近50%补贴，该计划使得日本光伏市场在12年间不断扩大，但是该计划于2005年宣告结束，使得日本市场经历了3年的剧烈波动。为了抑制日本光伏市场的下降趋势，日本2009年重新恢复对住宅光伏系统进行投资补贴，以48日元/千瓦时(约为现行民用电价的2倍)收购家庭光伏电力的剩余部分，该政策实行期暂定10年。同时日本还匹配了税收减免、可再生能源配额制、强制上网电价、绿色电力证书制度和太阳能电力回收机制等。
（四）中国光伏产业创新政策
光伏技术早在19$0年代就开始零星进入中国三大主要科技计划—科技支撑计划、“863”和“973”等计划之列，但是整体资助规模远不及美国、德国和日本。2000-2004年间，中国三大科技计划每年投入到光伏产业的研发资金仅有5.24万美元，不到同期美国和日本研发投入的1/15，约为德国的1/l002008年之后政府有意加大光伏产业的公共研发投资，2011年和2012年中国三大科技计划对光伏技术的研发投入分别达到150万和132万美元，超过了同期的德国，略低于日本，但仅为同期美国光伏技术研发投资的1/2。
在需求拉动型政策工具领域，2000年以来，国家发改委分别启动了“光明工程”、“送电到乡”工程和北京奥运会光伏系统等光伏发电建设项目，但是项目规模非常小，中国光伏产业创新更多依赖于同期欧洲市场和需求面政策的拉动。2009年世界经济危机之后，欧洲主要国家纷纷降低光伏产业补贴力度、同时对中国光伏产业出口实行反倾销、反补贴调查，限制中国光伏产品进口，对于中国国内光伏产业发展形成了巨大挑战，迫使中国政府加大国内光伏产业支持和市场应用。国家发改委先后出台了特许权招标项目、太阳能屋顶计划、金太阳工程和类似于德国的标杆电价等一系列光伏发电建设项目，这些项目在光伏技术的示范、推广和应用方面发挥了重要作用。2013年国内光伏新增装机容量达到11.37吉瓦，跃居为当年新增装机容量最大的国家。但是这并没有从根本上扭转中国光伏“两头在外”、以制造链为核心的产业创新模式，中国光伏制造产业仍然一半以上依赖于出口。
政策工具、政策组合与光伏产业创新绩效
政策工具选择及组合结构的不同都将对创新收益产生不同的影响。基于美国、德国、日本、中国和其他经合组织(DECD)国家的光伏产业数据分析，我们进一步探讨不同类型政策工具对于光伏产业技术创新的作用，可以发现：政府的技术推动型政策有利于光伏产业技术创新。如图5所示，政府在光伏产业的公共研发投入越多，该国占全球光伏产业专利数量的比例越高;政府公共研发投入越少，该国占全球光伏产业专利数量的比例越低。
然而市场拉动型政策工具对光伏产业的技术创新，没有显著性作用。如图6所示，国内光伏市场应用规模与该国占全球光伏专利数量的比例之间甚至可能是负相关，即国内市场规模越大，该国占全球光伏专利数量的比例越小。极端案例是德国，其累计装机容量占世界的39%，但是其光伏专利申请却仅占全球的6%左右，大规模的市场应用并没有带动相应比例的技术创新。
传统观点认为需求拉动型政策工具可以在传统能源技术主导的市场空间中，为新兴清洁能源技术创造缝隙市场，提高企业利润和创新收益，从而激励更多的企业进行清洁能源技术创新。然而从光伏产业来看，需求拉动型政策工具并没有表现出对国家光伏产业创新能力的拉动效应。一方面可能是因为在全球化和开放经济条件下，需求拉动型政策工具的效应“外溢”，即其创造的市场被其他国家的企业或者产业分享，而未能惠及本国企业的创新。另一方面相对于传统能源技术，光伏技术属于破坏式创新，而且处于产业发展的早期，更容易对技术推动型政策工具，而非需求拉动型政策工具做出响应。此外，政策的时滞，企业技术研发动力缺乏、不愿将市场盈利转换成技术研发资金等也都可能削弱需求拉动型政策工具的效应。
不同光伏产业政策工具对于国家光伏产业创新作用的差异将更有力于解释主要国家光伏产业创新模式不同。美国和日本的光伏产业以技术推动型政策工具为主，保证了光伏产业基础和共性技术研发，有效地激励了企业等创新主体在光伏产业领域投入，同时保护性贸易管制政策形成封闭的国内市场，限制了需求拉动型政策效应的外溢，使美国和日本最终形成了以技术链条为主导的产业创新模式。德国具有强劲的需求拉动型政策工具，但是在全球化背景下，德国的需求拉动型政策工具对创新的效应被其他国家分享，同时技术拉动型政策工具配套不足，使得德国虽然拥有世界上最大的光伏市场，但是其光伏技术创新能力却低于美国和日本等。中国的光伏产业创新政策在技术拉动和需求推动型政策工具方面，无论是政策多样性，还是政策强度都远不及美国、德国和日本，制约着中国光伏产业创新能力的提升。
结论与思考
虽然具有相同的清洁能源发展目标和动机，但是美国、德国、日本和中国等主要国家在清洁能源创新过程中却呈现出各具特色的模式，背后的根本原因是国家光伏产业创新政策工具的选择和组合不同。美国和日本以强技术推动型政策工具和保护性市场需求型政策工具的配合，塑造了两国以技术研发链为主导的创新模式。大规模、开放式需求拉动型政策工具和弱技术推动型政策工具的组合，导致德国虽然具有世界上最大的光伏市场应用，但是技术创新能力却远逊于美国和日本。而中国的光伏产业则受制于弱技术推动型政策工具和弱市场拉动型政策工具，不得不处于产业创新价值链的最低端。
不同类型政策工具对清洁能源产业技术创新的作用效应各有不同。在光伏产业过去的创新历程中，对产业基础和共性技术研究的支持相对于市场培育在清洁能源产业创新过程中发挥了更为强劲作用;而政策外溢性、产业发展阶段、政策时滞、企业创新动力不足限制了需求拉动型政策工具对于清洁能源技术创新的效应。同时，产业生命周期也会影响到不同类型政策工具对于清洁能源技术创新的作用。相对于传统能源技术而言，清洁能源技术通常属于破坏式创新技术，在其产业发展初期，技术推动型政策工具更有利于清洁能源技术创新，随着技术和产业逐渐成熟，需求拉动型政策的效应将会提升。因此根据产业创新阶段的不同，合理匹配技术推动和需求拉动型政策工具及其组合是整个创新过程的关键。
政策工具和政策组合的绩效差异为中国和世界光伏产业创新政策的科学化和合理化提出了新的挑战和要求。面对经济危机以及国际贸易保护，中国政府不断强化国内光伏政策支持力度，通过密集的需求拉动型政策工具刺激国内光伏市场的迅猛扩张，2013年中国光伏新增装机容量达到11.3吉瓦，一跃而成为当年新增装机容量最多的国家。而与此同时，中国政府在光伏产业基础和共性技术研发上的投入却呈逐年递减的趋势，呈现出与美国、德国和日本相反的趋势。从产业政策的角度来看，国内光伏市场的迅速扩张可以最大限度地化解光伏产业发展困境;然而从激励技术创新的角度来看，中国光伏产业政策工具组合的调整未必能有效地激励整个国家产业创新能力和长远国际竞争能力的提升。未来中国光伏产业的发展依赖于更加合理审慎的政策组合结构。
从全球层面来看，需求拉动型政策工具外溢性的存在将会导致未来全球新能源需求拉动型政策工具供给的不足，并引发愈演愈烈的新能源产业贸易保护主义。在开放的经济条件下，民族国家需求拉动型政策工具具有外部性，其创新绩效可能外溢，理性的国家主体将减少需求拉动型政策工具的采用，减少清洁能源需求市场的供给，或者通过贸易保护主义政策降低和最小化清洁能源市场的外溢效应，从而引发国际贸易争端。2013年以来全球范围内围绕着光伏和风能等产业产生的贸易保护主义即是这一全球新能源产业创新政策困境的反映。因此从全球低碳治理和科技治理的角度出发，如何通过合理的政策和制度设计，保证全球新能源产业的需求拉动型政策工具的充分供给，并协调不同国家之间新能源需求市场之间的协调和配合，最大化全球新能源产业技术创新，也应该成为未来全球低碳治理理论和政策关注的议题之一。
