注意差距：新能源技术商业化基金会的设计

信息技术与创新基金会 | 2020年5月注意差距：新能源技术商业化基金会的设计捷达l . WONG)和大卫·m·哈特|2020年5月美国正在努力将创新能源技术从发现转向规模化。这种差距可能使气候和美国的投资面临风险。与能源部合作的非营利基金会可以帮助填补这一空白。关键的外卖▪ITIF敦促国会授权能源技术商业化基金会（ETCF），该基金会将与能源部密切合作，支持组织和企业家将清洁能源技术推向市场。▪迫切需要这样一个基础，因为美国尽管拥有科学实力，但在解决其面临的多样化和困难的脱碳挑战方面进展不够快。▪ETCF将促进能源创新者获得能源部的技术专长和世界一流的设施，鼓励研究人员为他们的发现寻求商业应用，并促进公私合作。▪ETCF将借鉴国会在过去50年中建立的各种与机构相关的基金会所开创的先例。▪ 国会应向ETCF和DOE提供工具和指示，以共同努力，并以3000万美元的一次性拨款启动基金会，这将利用非政府捐助者的更大捐款。 页面的页面1信息技术与创新基金会 | 2020年5月介绍未来几十年，世界经济必须向低碳能源过渡。这种转变将需要加速创新，以经济实惠的方式减少所有主要排放源的碳足迹，包括难以脱碳的行业，如长途运输和制造业，以及已经开始转型的电力和轻型车辆。美国对能源研发（R&D）的大力支持应该使其能够很好地领导全球能源转型。但美国很难将新技术从早期发现转变为规模化。国家能源创新体系中的这一差距可能会阻碍转型，从而使气候面临风险。它还可能为中国和其他国家利用美国投资开辟道路。如果关键技术在海外制造，美国将失去转型将创造的许多商业机会，其国家安全可能会受到损害。由国会授权与美国能源部（DOE）密切合作的非营利性能源技术商业化基金会（ETCF）可以通过允许能源创新者获得能源部巨大的技术专长和世界一流的设施来帮助填补这一空白，从而帮助他们更快地发展。它将鼓励美国能源部资助的研究人员更积极地为他们的发现寻求商业应用，并将他们与合作伙伴、资金和工具联系起来。这些活动的动力将受到国家和区域机会的推动，通过与私营部门的合作伙伴关系，制定全球可扩展的脱碳挑战解决方案。迫切需要一个能源技术商业化基金会。尽管美国拥有强大的科学实力，但在解决其面临的多样化和困难的脱碳挑战方面进展不够快。ETCF将从私营部门和慈善捐助者那里筹集大部分资金，这些捐助者认为加速此类解决方案的商业化是有价值的。寻求在共同活动或供应链脱碳方面竞争优势的国内公司集团，例如，将通过ETCF合作建立服务提供商和下一代供应商。以使命和区域为导向的慈善机构将向它捐款，以推进其环境和经济目标。ETCF将把这些资金重新授予在各种环境中开发新能源技术的创新团队和组织，包括企业、孵化器、大学和政府实验室。ETCF将利用其与美国能源部的紧密联系，将创新者与全国各地的技术资源和专业知识联系起来，包括美国能源部的17个国家实验室以及学术界和私营部门的广泛网络。ETCF的国会授权将使其能够比其他非政府实体更有效地促进技术合作。ETCF将补充和补充DOE自己的活动，做DOE受现有规则限制或已被证明无法做到的事情，取得巨大的成功和速度。它的授权将借鉴其他国会授权的机构相关的先例。 页面的页面2信息技术与创新基金会 | 2020年5月基金会，如国家公园基金会 （NPF）、美国国立卫生研究院基金会 （FNIH）、粮食和农业研究基金会 （FFAR） 和疾病控制中心基金会 （CDCF）。这些先例包括以联邦机构无法做到的方式建立公私伙伴关系的能力，以及向机构转移资金和设备的能力。他们还可以比各机构更快、更灵活地采取行动，CDCF 在 2020 年迄今为止筹集超过 7800 万美元以应对 COVID-19 的能力就是例证。ETCF还将为能源部的内部商业化计划增添动力，这些举措是相同的多年代改革冲动的产物，这种冲动导致倡导者为DOE提出与机构相关的基础。本报告提出了ETCF的愿景和设计，供国会考虑。它借鉴了 140 多次访谈和 2 个全天利益相关者研讨会，以及关于自1967年以来，国会授权的各种与机构相关的基金会。（附录1描述了该项目的方法。附录 2 勾勒出九个联邦机构相关基金会。我们首先列出了能源技术商业化的差距，回顾了联邦政府、研究机构、慈善事业和工业的作用，并强调了将它们联系起来的桥梁不足。我们表明，美国能源创新体系中没有一个实体负责在概念验证和市场早期采用之间将新技术带入传说中的“死亡之谷”。政府和慈善资金通常来得太早，无法帮助潜在的创新者进入市场，而私营部门（少数例外）更喜欢更快、更确定地获得回报的投资。下一节开始展示ETCF如何通过解释其他国会授权的机构相关基金会如何运作来帮助填补这一空白。虽然他们不是联邦政府的一部分，但他们的授权与相关机构建立了独特的关系。每个公司都以自己的方式寻求在其相关机构的绩效中创造NPF所谓的“卓越边际”。它们的授权形式相似，但根据机构的使命和需要，可以发挥不同的职能。我们认为，FNIH的公私合作模式、FFAR的挑战模式以及NPF（和其他）的分布式模式为ETCF提供了宝贵的先例。最后一部分描述了我们对ETCF的拟议设计，包括其使命，独特能力，合作策略，资金来源以及它将支持的商业化活动。我们建议国会赋予ETCF在碳约束世界中加强美国竞争力的使命。我们推进了ETCF的治理结构，将其有效地与美国能源部，国家实验室和其他利益相关者联系起来，同时赋予其足够的自主权以产生真正的影响。迫切需要一个能源技术商业化基金会。尽管美国拥有强大的科学实力，但在解决其面临的多样化和困难的脱碳挑战方面进展不够快。ETCF的创建不会解决所有问题美国能源创新体系。但这将有助于美国能源部降低寻求跨越死亡之谷的创新者的死亡率，并鼓励系统中的其他参与者也采取具有这种效果的行动。 页面的页面3信息技术与创新基金会 | 2020年5月我们呼吁国会授权ETCF，为其和美国能源部提供工具和激励措施它们需要和谐地合作，并以3 000万美元的一次性适度拨款启动这项工作，这将利用来自非政府捐助者。清洁能源技术商业化的差距清洁能源创新在向碳约束世界过渡中的核心作用为美国带来了机遇和威胁。作为世界领先的能源研发投资者，美国拥有产生各种潜在气候解决方案的基础设施和人才.1 美国在创新周期前端的强势地位使其能够从数万亿美元中获取很大一部分，这些美元将流入新的清洁能源产品和服务，因为它们在全球范围内商业化和采用。我们呼吁国会授权ETCF，为其和美国能源部提供和谐合作所需的工具和激励措施，并以3000万美元的一次性适度拨款启动它，这将利用非政府捐助者的更大捐款。国际竞争对手——尤其是中国——正在热切地寻求类似的机会，加大了自己对科学发现和技术创新的投资。他们还积极扩大创新规模，无论知识产权来自何处或是否合法获得.2 在这场全球竞争中取得成功对美国国家安全、环境和经济都有影响。21世纪的国际关系，就像20世纪一样，将受到能源资源和相关创新的影响。美国在整个创新周期中引入清洁能源技术并获得随之而来的好处的记录并不出色，特别是考虑到美国能源部国家实验室的非凡科学和技术资产。本节认为，美国能源创新体系中没有一个机构完全负责周期的中间阶段，例如概念验证、示范和验证、商业化和早期采用。政府资助的研发和私营部门商业化之间的差距减缓甚至阻止了一些有前途的解决方案充分发挥其潜力。它们还为中国和其他外国竞争对手提供了一个机会，通过把在国内停滞不前的技术带到国外成熟，利用美国的投资。创新周期和死亡之谷从基础研究到新产品和服务市场的道路往往是漫长而复杂的，并且受到重大障碍的困扰。总统科学技术顾问委员会提出的创新过程模型（见图1）描述了四个相互关联的阶段：发明、翻译、采用和传播。这些阶段的计划和政策塑造了一个复杂的创新生态系统，其中包括一个多样化的机构网络。很少有技术以线性方式从研究转向市场。大多数都得到了从后期到早期阶段的反馈的帮助，因此下游学习被纳入设计和开发中3。 页面的页面4信息技术与创新基金会 | 2020年5月图1：总统科学技术顾问委员会：技术创新的过程当这些反馈回路破裂，主要参与者断开连接时，有前途的技术就会陷入死亡之谷（见图2）。无论是政府资助的研发的福利最大化目标，还是私营部门的利润最大化方法，都不能促进投资。没有投资，进展就会停滞不前4。图2:死亡之谷降低风险是穿越死亡之谷的关键之一。私人投资者对风险非常敏感;他们选择投资在很大程度上取决于每个人的相对风险和回报。信息不对称也会影响他们的决策。投资者必须考虑到他们不完全了解风险的可能性——他们知道的越少，他们对特定投资的要求回报率就越高。此外，作为能源期货倡议 页面的页面5信息技术与创新基金会 | 2020年5月（EFI）和IHS Markit写道，能源创新“需要急剧增加的投资”，这放大了感知的风险5。EFI/IHS 报告指出，成功跨越死亡之谷“需要许多参与者的联合”，他们为创新过程带来了不同的技能、经验、知识和资源.6 参与采用和传播后期阶段的私营部门参与者必须相信，在他们投资到足以通过死亡之谷的水平之前，会有对创新的需求。他们必须能够充分了解大学和国家实验室的早期参与者正在做些什么来克服这种不对称性。理想情况下，参与发明和翻译的人员将受到下游需求的了解和激励。但是，正如美国经济发展管理局所描述的那样，商业化的关键要素，如“市场评估、产品设计、制造工程、知识产权管理、营销战略制定、筹集资金和工人培训”远远超出了大多数研究人员的技能范围。死亡之谷是双面的，有高峰和高原。在没有私营部门有效合作的情况下，联邦政府资助的研究项目能够走向商业应用的程度存在重大限制。私营部门在没有联邦政府首先降低创新风险的情况下将有前途的能源技术引入市场的意愿也存在重大限制。而且寻求在他们之间架起桥梁的参与者太少了。联邦政府资助的能源研发的极限美国能源部在2020财年为能源研发提供了约80亿美元的资金.7，这远远超过国外任何同行;排在第二位的中国同等融资机构的投资额约为其一半。然而，尽管资金水平如此之高，但制度障碍、结构错位以及对联邦资助研究人员的激励措施薄弱导致商业化严重不足，并阻碍美国领导全球清洁能源转型。美国能源部科学办公室在与能源相关的基础研究上花费了大约30亿美元，根据定义，这些研究不是针对特定的私营部门应用或合作伙伴进行的。其余的则用于能源部的应用能源办公室和高级研究计划局-能源（ARPA-E）.8虽然由这些来源资助的项目通常寻求与实际目标相关的知识，甚至可能产生原型，但通常需要大量的后续投资才能在任何客户愿意为正在开发的技术付费之前。ARPA-E为具有未开发潜力的领先能源技术提供新的种子关键进展（SCALEUP）计划将寻求使先前获得ARPA-E奖项的技术更接近完全商业化9。大多数联邦能源研发资金流向美国能源部的17个国家实验室，其余的则主要流向大学.10国家实验室是多学科技术人才的非凡宝库，它们拥有许多独特的研究设施。尽管有这些属性——或者也许正因为如此——国家实验室通常不以商业化为导向。作为2013年把页面由自由派美国进步中心，保守派传统基金会和信息技术与创新基金会（ITIF）共同撰写的报告指出： 页面的页面6信息技术与创新基金会 | 2020年5月研究界，特别是美国能源部内部根深蒂固的信念认为，技术转让从根本上减损了研究任务。这种想法之所以持续存在，是因为与行业互动、积极将潜在的商业目标与研究联系起来以及利用实验室丰富的知识和人才基础作为大学、行业和其他机构的资源存在许多政策、预算、文化和制度障碍11。正如美国能源部负责科学的副部长保罗·达巴尔（Paul Dabbar）最近所说，“问题在于，我们的大多数实验室周围都有围栏。12近年来，美国能源部在更好地履行其商业化任务方面取得了重大进展。它于2015年成立了技术转型办公室（OTT），并实施了每年价值约3000万美元的法定技术商业化基金。一些实验室，如国家可再生能源实验室，已经创建了合作计划，旨在加速创新进入市场并支持技术成熟.13该部门的能源I-Corps计划培训国家实验室研究人员成为企业家。其实验室嵌入式创业计划（包括伯克利实验室的