绿色低碳新兴产业成熟度评价方法研究

孙旭东 ,  李雪松 ,  张博 ,  彭苏萍

中国工程科学 ›› 2020, Vol. 22 ›› Issue (2) : 98 -107.

PDF (1226KB)
中国工程科学 ›› 2020, Vol. 22 ›› Issue (2) : 98 -107. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2020.02.014
新兴产业发展战略研究（2035）

绿色低碳新兴产业成熟度评价方法研究

作者信息 +

Evaluation Method for the Maturity Levels of Green and Low-Carbon Emerging Industries

Author information +
文章历史 +
PDF (1255K)

摘要

今后10~15 年是我国加快培育和发展新兴产业的关键时期，作为我国生态文明建设重要任务的绿色低碳产业发展也将面临重要机遇期。绿色低碳新兴产业以能源新技术、节能环保和新能源汽车为代表，其细分产业的技术特征、规模和发展程度存在明显的差异性，亟待开展与之对应的成熟度评价方法研究。本文在归纳产业成熟度评价的基本理论与通用方法的基础上，明确绿色低碳产业的范畴与定义，辨识相关产业的高质量发展特征；提出了绿色低碳产业成熟度评价模型与指标体系，具体阐述产业成熟度等级合成方法。以生物质热电联产产业为例完成了绿色低碳产业成熟度评价应用研究，分析认为案例产业发展整体达到了较成熟等级，但市场成熟度的进展滞后于工程科技进步。研究建议：建立绿色低碳产业成熟度年度评价机制，组建绿色低碳产业发展信息的权威发布机构，加强我国新兴产业数据库建设及客观评价。

Abstract

The next 10 to15 years will be a key period for China to accelerate the cultivation and development of emerging industries. The development of green and low-carbon industries, an important task of China’s ecological civilization construction, will face an important period of opportunity. The green and low-carbon emerging industry is represented by emerging energy technologies, energy conservation and environment protection, and new energy vehicles; and there are significate differences in the technical characteristics, scale, and development degree of each subsector. Therefore, research on the corresponding maturity evaluation method is urgently needed. This study first summarizes the basic theory and general method for industry maturity evaluation, then defines the category and definition of green and low-carbon industries, and identifies the characteristics of high-quality development of related industries. Meanwhile, the maturity evaluation model and index system of the green and low-carbon industries are proposed and the calculation method of the industry maturity levels is presented. Moreover, application of the maturity evaluation method of the green and lowcarbon industries is studied, using the biomass cogeneration industry as an example. The analysis shows that this industry is relatively mature, but the development of market maturity level is slower than the progress of engineering science and technology. Furthermore, we suggest that an annual evaluation mechanism for the maturity level of the green and low-carbon industries should be formed, an authoritative institution for publishing the development information of these industries should be established, and the database construction and objective evaluation of China’s emerging industries should be strengthened.

关键词

绿色低碳 / 新兴产业 / 产业成熟度 / 能源新技术 / 节能环保 / 新能源汽车

Key words

绿色低碳 / 新兴产业 / 产业成熟度 / 能源新技术 / 节能环保 / 新能源汽车 / green and low-carbon / emerging industry / industry maturity level / new energy technology / energy conservation and environment protection / new energy vehicle

引用本文

引用格式 ▾
孙旭东,李雪松,张博,彭苏萍. 绿色低碳新兴产业成熟度评价方法研究[J]. 中国工程科学, 2020, 22(2): 98-107 DOI:10.15302/J-SSCAE-2020.02.014

登录浏览全文

4963

注册一个新账户 忘记密码

一、前言

加快建立绿色生产和消费的法律制度和政策导向，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，促进绿色低碳成为经济增长新动能，成为新时期绿色低碳产业的发展方向，也是生态文明建设的重要任务 [1]。“十三五”时期，以能源新技术、节能环保、新能源汽车为代表的绿色低碳新兴产业快速发展 [2]。我国绿色低碳新兴产业具有鲜明的行业特色，同时核心技术水平、制造能力与市场、产业规模等方面的发展成熟程度也存在明显的差异 [3,4]。科学辨识绿色低碳产业成熟度水平有利于科学判断产业共性与差异性特征，进而为指导行业发展提供决策依据。

产业成熟度概念在 2015 年首先由中国工程院新兴产业战略研究课题组提出，是指通过构建评价指标体系来度量或评估新兴产业的发展阶段或所处的生命周期。2016 年，王礼恒等 [5] 在技术成熟度 [6]、制造成熟度 [7] 的基础上，通过引入市场成熟度建立了新兴产业成熟度评价方法，建立了新兴产业成熟度评价研究的理论基础。

2017 年孙旭东等 [4] 将成熟度方法扩展到能源产业，通过区分能源利用及转化与传统工业制造的差异性来重新阐述了产业产品的定义，并基于多技术和多产品视角建立了能源领域产业成熟度评价指标体系。在整体上，产业成熟度理论研究框架已形成，评价要素涵盖了技术、产品（制造）和市场3 个基本方面，适用于各领域新兴产业发展的战略分析与评价研究 [8]。然而，由于不同领域或产业间存在差异性，该基础研究框架缺乏关于领域特征和产业属性的分析以及对新时期国家战略需求、国际形势等方面的考虑。因此，建立通用的绿色低碳产业成熟度评价方法已成为亟待解决的问题。

鉴于当前绿色低碳产业成熟度评价理论方法较为缺乏，本文基于产业成熟度评价的基本理论与通用方法，在识别绿色低碳产业特征的基础上，结合产业发展趋势和国际新环境，建立绿色低碳产业成熟度评价方法，并选取代表性案例开展应用研究。

二、产业成熟度评价基本理论与方法

（一）基本理论

产业成熟度评价体系的理论框架如图 1 所示，由产品成熟度（技术成熟度、制造成熟度合成）和市场成熟度（可建立多维评价指标体系）两个子系统组成，评价指标主要采用定性分级评价 [2,4,5]，即基于指标打分实现的产业成熟度定量化研究。该评价体系框架对于新兴产业具有通用性，可以广泛应用于不同领域、不同范畴的产业成熟度评价研究。

图 2 产业成熟度评价流程

注：AHP 为层次分析法。

完成准备工作后进入评价组织过程，为体现方法应用的灵活性，文中仅给出必要环节，包括修正完善成熟度评价指标体系（针对细分产业特点可建立有差异性的子层指标）、组织业内专家对评价指标与权重打分（可以开展多轮次的网上、电话、现场等形式的咨询或问卷调查）、形成评价报告（数据检验与统计分析及合理性论证）等关键环节。

三、绿色低碳新兴产业的范畴与特征

（一）产业定义

2016 年，国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，首次将绿色低碳产业划分为新能源汽车、新能源和节能环保产业。2019 年，国家发展和改革委员会等联合印发了《绿色产业指导目录（2019 年版）》，重点界定了节能环保、清洁生产、清洁能源等绿色产业的范畴，进一步厘清了绿色低碳产业的边界。

绿色低碳新兴产业是指以绿色低碳技术创新和应用为重点内容的新兴产业，产业范畴主要包括能源新技术、节能环保产业和新能源汽车领域的新兴产业 [1]。绿色低碳产业的分类和范畴见表 1。

表 1 绿色低碳产业的分类与范畴

（二）产业高质量发展特征

根据全球能源变革的发展趋势和我国产业绿色转型的发展要求，着眼生态文明建设和应对气候变化，发展绿色低碳新兴产业契合新时代能源新技术、节能环保和汽车产业的高质量发展需求。

绿色低碳技术中的绿色是指资源的开采 / 生产、利用转化、消费使用全过程清洁化。利用清洁的能源、实现资源的清洁开发利用是解决环境污染问题、发展绿色低碳新兴产业的核心目标之一。高效体现了新兴产业高质量发展的要求，提升能源和矿产资源开发利用效率并减少资源浪费，进一步缓解可再生能源弃风弃光问题仍然是绿色低碳产业的重点发展任务。低碳是绿色低碳产业的另一个核心特征。新兴产业各领域高度重视低碳、零碳技术发展，例如，在供应端重点发展核能、可再生能源、氢能与燃料电池等零碳新能源产业，在使用或消费端重点推进碳捕获、利用与封存（CCUS）技术、节能减排技术和电驱动汽车技术等。

我国已建成世界上规模最大的绿色煤电体系，新能源发电规模和年装机量全球领先，清洁能源消费比例不断提升。2018 年，80% 的煤电机组实现超低排放，6000 kW 及以上功率的火电机组供电煤耗下降到 308 g/(kW·h)；天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量占到能源消费总量的 22% [10]。“十三五”时期，节能环保产业进入了高速发展期，产业规模、产业结构、技术水平和市场化程度都得到大幅提升，发展成为产业门类基本齐全、具有一定经济规模的产业体系 [1]。节能环保在产业发展模式创新、体制机制创新、技术研发培育等方面取得了一些成功的经验。2018 年，中国新能源汽车产量和销量分别达到了 127 万辆和 125.6 万辆，保有量近 300 万辆，我国已成为新能源汽车发展最快、产量最高、保有量最多的国家 [3]。

国际合作环境不断发生变化，核心技术自主可控、产业链安全已成为我国各领域新兴产业发展追求的共性需求。能源新技术、节能环保和新能源汽车等新兴产业不仅要面对生产安全问题，还要应对新时期核心装备、关键材料与零部件的供应安全以及产业科技体系安全等广义安全问题的挑战。

四、 绿色低碳产业成熟度评价模型与指标体系

（一）评价指标构建原则

1. 统一性与继承性

为保证产业成熟度评价的统一规范，文中重点开展扩展性研究，即技术成熟度和制造成熟度等指标参照了文献 [4] 的等级划分与评价标准。

2. 突出绿色低碳特征

准确识别绿色低碳产业高质量发展的共性特征，根据绿色低碳产业特点和新时期产业发展需求，结合绿色低碳产业发展目标和重点任务，扩展和完善了成熟度指标体系。

3. 全产业过程分析

为进一步完善产业评价在非制造类产业的适用性，文中指标构建从全产业过程视角展开，例如产品的定义不限定于产业终端产品或核心零部件，全产业链中用于制造或生产的设备 / 装备、核心零部件也纳入产业的核心产品范围。

（二）评价指标体系

1. 指标体系结构与成熟度等级划分

图 3 给出了绿色低碳产业成熟度评价指标体系层次结构，分为产品、市场和高质量发展 3 个评价子系统，由此体现对基本理论框架（见图 1）的扩展。其中，产品和市场评价体系采用了多技术、多产品和多市场的划分方法 [9]；高质量发展成熟度是根据绿色低碳产业发展特征新增的指标，由产业清洁、高效、低碳和安全的多层评价指标体系构成。

图 4 产业成熟度等级合成过程简图

1. AHP 指标权重的确定

（1）专家打分，构造判断矩阵 由 位 ( ≥ 10) 领域专家组成的专家组采用1~9 标度方法，通过对技术之间、产品之间或各层指标之间重要程度的比较打分，可得到判断矩阵 ，其中 为判断矩阵中的指标数量。

（2）层次单排序和权重计算对任意判断矩阵 ，计算满足 的特征根和特征向量，则最大特征值对应的特征向量即为 AHP 权重。

2. 主观权重打分

由 p 位 (p ≥ 5) 企业、研究机构、政府等业内专家组成产业综合专家组，从战略、宏观的角度对产品、市场和高质量发展成熟度指标（3 个一级指标）进行主观赋值。

3. 计算综合权重

将 AHP 权重和专家主观权重进行修正合成，综合权重计算公式：

式（1）中， 为 AHP 方法计算的权重， 为指标的主观权重。

4. 确定隶属度矩阵

评价指标成熟度语言等级的隶属程度是根据专家打分等级分布来确定的，以制造成熟度指标为例，其等级 的隶属程度为：

式（2）中， ( ≥ 10) 表示领域专家组的专家总数量， 为选择 等级的专家人数。

为简化描述，将各单层指标成熟度隶属打分记为矩阵形式。例如：设有 N 种产品，其 10 级制造成熟度隶属矩阵可记为：

式（3）中， 表示第 种产品的第 级制造成熟度的隶属程度。

类似地， 可以得到技术成熟度隶属矩阵 和质量成熟度隶属矩阵 。

5. 产品成熟度合成

根据文献 [4]，对子层指标进行模糊合成运算，可得到 10 级制造成熟度隶属向量：

式（4）中，为 N 项产品的权重向量（AHP 确定），⊗ 为模糊综合评价合成算子 (∧, ∨)。

类似地，可以得到 9 级技术成熟度隶属向量RTRL，再根据表 2 中等级集成关系，将技术和制造成熟度分别由 9 级和 10 级都集成为 4 级，分别记为矩阵 RTRL4 和 RMRL4 。

对技术、制造和质量成熟度指标进行合成，得到产品成熟度隶属向量：

式（5）中，是技术、制造和质量成熟度指标综合权重向量。

6. 市场成熟度合成

由以上过程可以实现多个细分市场成熟度的合成，将市场成熟度隶属向量计为 RMML（每个细分市场成熟度可根据表 4 自行合成计算得到）。

7. 高质量发展成熟度合成

由于高质量发展成熟度的 4 个二级指标都具有子层评价指标体系（见表 5），故通过对各子层指标评价体系自下而上地进行合成运算，可以得到产业清洁、产业高效、产业安全和产业低碳成熟度指标的隶属向量，分别记为 RCML、REML、RSML和 RLML。将上述矩阵进一步合成得到高质量发展成熟度隶属向量：

式（6）中，为产业清洁、高效、安全和低碳成熟度指标综合权重向量。

8. 产业成熟度合成

根据上述集成结果，最终合成得到产业成熟度隶属向量：

式（7）中，为产品、市场和高质量发展成熟度指标综合权重向量。

根据最大隶属度原则，产业成熟度等级表示为：

式（8）中， 为产业成熟度隶属等级，1 ≤ ≤ 4。

五、绿色低碳产业成熟度评价案例——生物质热电联产产业

生物质热电联产是以生物质为燃料，通过直接燃烧、与煤混合燃烧和气化燃烧的方式同时产生电力和有用的热量的过程。案例评价共邀请了 13 名生物质领域专家组成领域专家组，通过专家组现场咨询确定了产业中的 4 项关键技术和 3 种核心产品（见表 6），建立了适用于生物质热电联产产业的高质量发展指标体系（见表 7）。

表 6 待评估产业主要技术和产品

表 7 生物质热电联产产业高质量发展成熟度评价指标体系

根据最大隶属等级原则，生物质气化技术和热电联产技术确定为 TRL9，生物质燃气净化技术和生物质气化气与煤混燃技术确定为 TRL7。在制造成熟度方面，生物质气化气与煤混燃集成设备、低热值生物质燃气发电机组的制造成熟度均达到MRL9，生物质气化集成设备制造成熟度等级确定为 MRL7。3 种产品的质量成熟度均为较不成熟等级。

表 8 给出了基于 AHP 权重和主观赋权部分指标的综合权重，此处不展开讨论权重计算、成熟度集成过程，最终结果见图 5。整体来看，生物质热电联产产业的产业成熟度结果为较成熟，其技术、制造和产业高质量发展成熟程度与产业总体同步，但生物质热电联产市场成熟度还处于较不成熟等级，其发展滞后于工程科技进步速度。

表 8 主要指标权重

图 5 产业成熟度综合评价结果

六、结语

在新形势下，我国绿色低碳战略性新兴产业发展面临着新的机遇与挑战。加快推进绿色低碳产业体系建设，将孕育出新的朝阳产业集群和新的经济增长点。本文总结了产业成熟度评价方法的基本理论框架并提出了推广应用的一般流程，在辨识绿色低碳产业发展特点的基础上扩展了高质量发展成熟度指标体系，利用综合权重和模糊综合评价方法建立了绿色低碳产业成熟度评价模型，最后基于案例演示了评价过程。

相关研究适用于绿色低碳领域各细分产业或其他领域新兴产业，为了推进绿色低碳产业成熟度评价方法在战略研究中的应用，需要进一步完善评价制度，开展评价机构和产业的数据库建设。

（1）建立绿色低碳产业成熟度年度评价机制。推动产业成熟度方法在咨询项目和产业报告中的实践应用，通过成熟度方法识别我国绿色低碳产业年度发展的数据化特征。

（2）组建绿色低碳产业发展信息的权威发布机构。在能源、节能环保和新能源汽车等领域加速培育一批战略咨询研究专家，形成具有国际影响力和产业评估权威性的研究团队或机构，实现我国绿色低碳产业的科学自主评价。

（3）加强我国新兴产业数据库建设和产业客观评价。根据产业发展需求和外部环境的变化，对我国新兴产业成熟度评价指标体系与产业数据库进行动态管理。应建立智能化的数据采集机制，将我国绿色低碳领域相关企业全部纳入到产业范畴，通过大数据信息化技术来实现企业信息的自动采集和统计，减少产业主观评价信息，推进以企业实际数据为基础的客观评价体系建设。

致谢

感谢王闻、苏罡、孔凡太、冯煜、赵培荣、刘红光、周捷、何雨江、张剑寒、程健、王文伟、张婷婷、陈晓慧等课题组成员对本文撰写的大力协助。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用
[1]

中国工程科技发展战略研究院. 2019中国新兴产业发展报告 [M]. 北京: 科学出版社, 2018. Chinese Academy of Science and Technology for Development. China’s emerging industries development report in 2019 [M]. Beijing: China Science Publishing & Media Ltd., 2018.
[2]

彭苏萍. 能源新技术战略性新兴产业重大行动计划研究 [M]. 北 京: 科学出版社, 2018. Peng S P. Study on major action plans for strategic emerging industries of new energy technologies [M]. Beijing: China Science Publishing & Media Ltd., 2018.
[3]

中国工程科技发展战略研究院. 2020中国新兴产业发展报告 [M]. 北京: 科学出版社, 2019. Chinese Academy of Science and Technology for Development. China’s emerging industries development report in 2020 [M]. Beijing: China Science Publishing & Media Ltd., 2019.
[4]

孙旭东, 张博, 葛宏志. 能源产业成熟度评价方法理论研究 [J]. 中国矿业, 2017, 26(10): 65–69. Sun X D, Zhang B, Ge H Z. Theoretical evaluation model of the energy industry maturity levels [J]. China Mining Magazine, 2017, 26(10): 65–69.
[5]

王礼恒, 屠海令, 王崑声, 产业成熟度评价方法研究与实践 [J]. 中国工程科学, 2016, 18(4): 9–17. Wang L H, Tu H L, Wang K S, et al. Assessment of industry maturity levels: Research and practice [J]. Strategic Study of CAE, 2016, 18(4): 9–17.
[6]

李达, 王崑声, 马宽. 技术成熟度评价方法综述 [J]. 科学决策, 2012 (11): 85–94. Li D, Wang K S, Ma K. Review of evaluation methods for technology maturity [J]. Scientific Decision Making, 2012 (11): 85–94.
[7]

马宽, 王崑声, 刘瑜, 制造成熟度及其在我国航天的应用研 究 [J]. 航天器工程, 2014, 23(2): 132–137. Ma K, Wang K S, Liu Y, et al. Manufacturing maturity and its application in China’s aerospace research [J]. Spacecraft Engineering, 2014, 23(2): 132–137.
[8]

王礼恒, 钟志华, 邬贺铨, 战略性新兴产业发展重大行动计 划综合研究 [M]. 北京: 科学出版社, 2018. Wang L H, Zhong Z H, Wu H Q, et al. Study on major action plans for the development of strategic emerging industries [M]. Beijing: China Science Publishing & Media Ltd., 2018.
[9]

Sun X D, Jia X F, Rong Y F. Maturity evaluation in China’s low carbon energy industry [J]. Energy Procedia, 2018 (152): 709–714.
[10]

电力规划设计总院. 中国能源发展报告2018 [R]. 北京: 电力规 划设计总院, 2018. Electrical Planning and Design Institute. China energy development report 2018 [R]. Beijing: Electrical Planning and Design Institute, 2018.

基金资助

中国工程院咨询项目“新兴产业发展战略研究（ 2035）” (2018-ZD-12)()

AI Summary AI Mindmap
PDF (1226KB)

4754

访问

0

被引

详细
导航
相关文章

AI思维导图

/

〈 〉