气候友好型冷却技术的发展 ： 趋势和驱动因素 ， 1990 - 2019

ADBI 工作文件系列1990 - 2019 年气候友好降温技术发展趋势及驱动因素盛忠No. 13742023 年 4 月亚洲开发银行研究所 工作文件系列是以前命名的讨论文件系列的延续 ； 论文的编号继续进行 ， 没有中断或更改。 ADBI 的工作文件反映了一个主题的初步想法 ， 并发布在网上进行讨论。一些工作文件可能会发展成其他形式的出版物。亚洲开发银行将 “中国 ” 称为中华人民共和国。有关本文的信息 ， 请与作者联系。建议引用 ：Zhong ， S. 2023 。气候友好型冷却技术的发展 ： 趋势和驱动因素 ， 1990 - 2019 。 ADBI 工作文件 1374 。东京 ： 亚洲开发银行研究所。可用 ：https: / / doi. org / 10.56506 / SRVA2054电子邮件 ： esizs @ nus. edu. sg亚洲开发银行研究所 Kasumigaseki 大楼 8 楼 3 - 2 - 5 Chiyoda - ku Kasumigaseki东京 100 - 6008, 日本Tel: + 81 - 3 - 3593 - 5500Fax: + 81 - 3 - 3593 - 5571URL: 电子邮件:© 2023 亚洲开发银行研究所盛忠是新加坡国立大学能源研究所高级研究员。本文所表达的观点是作者的观点，不一定反映亚行、亚行、其董事会或其所代表的政府的观点或政策。ADBI 不保证本文中包含的数据的准确性，并且对其使用的任何后果不承担任何责任。使用的术语可能不一定与亚行官方术语一致。讨论文件在定稿并被视为已发表之前 ， 需要经过正式的修订和更正。 ADBI 工作文件 1374S. 钟Abstract冷却是一个需求迅速增加的重要领域，但它占电力消耗的相当大一部分，并产生负面的环境外部性。针对环境可持续性的技术变革对于冷却在可持续发展途径中发挥作用至关重要。本文旨在描述有关气候友好型冷却技术的重要经验模式。这主要基于遵循经济合作与发展组织 （ OECD ） 环境技术指南的专利检索策略。我们确定了 1990 - 2019 年期间该领域的 118, 396 个专利家族，以及前五个创新经济体，即e.， 中华人民共和国 （ PRC ），德国，日本，大韩民国和美国，占总技术的 90.4 ％ 。早年由日本主导的这一领域的全球创新自 2005 年以来实现了快速增长，这主要是由中国推动的。就科学影响力而言，美国是创新的领导者。日本被发现只专注于一个冷却领域，而其他主要经济体则拥有更多样化的创新组合。这表明该领域的新来者应该开发符合其国家需求和核心竞争力的创新。本文使用指数分解技术，进一步量化了该领域创新的驱动因素。尽管对 GDP 的影响不同，但分解结果强调了优先考虑冷却技术并提高研发强度和生产率的关键作用。关键字:专利, 技术开发, 气候友好冷却, LMDI 分解果冻分类:C65 、 O30 、 O38 、 Q50 ADBI 工作文件 1374S. 钟Contents1.导言 12.方法和数据 22.1专利分析和数据 32.2确定气候友好型冷却技术 42.3经济创新投资组合的特征 52.4量化推动该领域创新的因素 63.结果 73.1气候友好型冷却技术的发展趋势 73.2创新对经济的影响 103.3气候友好型经济体的创新投资组合冷却技术 113.4气候友好型发展的驱动因素冷却技术 124.讨论 135.结论和政策建议 14REFERENCES 16 ADBI 工作文件 1374S. 钟11.INTRODUCTION联合国 （ 2015 ） 通过的可持续发展目标 （ SDG ） 和《巴黎协定》 （ UNFCCC 2015 ） 解决了缓解气候变化的需求，这已在世界各经济体中达成了普遍共识。然而，鉴于对资源的需求不断增加和人口的快速增长，当前全球经济增长的轨迹将意味着一条不可持续的发展道路 （ Cmmig 和 vo Cramo - Tabadel 2018 ） 。因此，寻找能够同时实现经济和气候目标的途径是一个主要的政策问题。这在可持续发展目标 13 “气候行动 ” 中得到了很好的解决。“鉴于工业生产和建筑中的各种冷却技术，冷却是这种可持续发展途径的重要领域。此外，冷却单元的数量 （ e 。g.， 空调或风扇 ），预计全球住宅部门将从 2016 年的约 34 亿增加到 2050 年的 80 亿以上 （ IEA 2018 ） 。然而，冷却占能源需求的相当大一部分，并产生负面的环境外部性。2016 年，仅住宅冷却应用就占全球建筑物总用电量的近 20 ％，预计到 2050 年将增加两倍以上，相当于中华人民共和国 （ PRC ） 今天的总电力需求 （ IEA 2018 ） 。此外，用于冷却的制冷剂 （ e 。g.， HFC) 是有效的温室气体，其使用量以每年 10% 至 15% 的速度增长 (Velders 等人。2012 ； 李等人。2021 ） 。为了使冷却对可持续发展道路做出积极贡献，关键是开发气候友好和节能的冷却技术。这符合关于工业，创新和基础设施的可持续发展目标 9，以及定向技术变革在可持续发展中对环境可持续性的关键作用 （ Acemogl 2002 ； Acemogl 等人。2012).气候友好型冷却技术并不新鲜。我们发现的第一个气候友好型冷却技术是一项名为 “吸收式冷生产机器的改进 ” 的专利，该专利由瑞士发明家于 1909.1 年在英国提交。然而，正如我们稍后将展示的那样，气候友好型冷却技术的增长在全球范围内一直保持较低的速度，直到 2000 年代。此外，长期以来，冷却一直被认为是能源政策的 “盲点 ”，因为它受到的政策关注相对较少 （ IEA 2018 ） 。本文特别关注世界上气候友好型冷却技术的发展，并提供了一些经验证据，对正在进行的有关冷却的政策辩论有意义。此前的研究已经揭示了市场对冷却需求的预测，以及全球相关的能源需求 （ IEA 2018 ），以及东南亚国家联盟 （ ASEAN ） 等特定地区的快速增长正在发生，温度相对较高 （ IEA 2019 ） 。特别是对于东盟而言，在东盟住宅部门应用节能空调可累计节省至少 66 亿美元的成本，并减少至少 267 MtCO 。2到 2040 年 （ ACE 2020 ） 。另一部分文献集中在对冷却的不同技术选择的技术经济评估上 ， 例如 ， 东盟 （ Li 等人 ， 2021 ） 和中国的制冷剂更换 （ Wang 等人。1本专利的申请号为 GB190905299A 。我们仅考虑那些具有申请年份 ， 发明人 ， 地点和专利分类的有效信息的专利。有关气候友好型冷却技术的专利分类的详细信息 ， 请参见第 2.1 节和第 2.2 节。 ADBI 工作文件 1374S. 钟22019 年)，以及复杂建筑生命周期模型的开发 (Scheer 、 Keoleia 和 Reppe 2003 ； Cha 、 Leg 和 Ng 2015) 。关于冷却技术的技术发展，先前的研究利用全面的专利数据来概述数据中心中使用的节能技术 （ Deshpade，Ahmed 和 Khode 2016 ） 以及非实物主动冷却技术的全球创新格局 （ Realdi 等人。2021 ） 。在本文中，我们试图根据先前利用专利数据的研究，描述有关全球气候友好型冷却技术的重要经验模式。我们关注的不是特定的技术领域，而是经济合作与发展组织 （ OECD ） 专利检索策略中明确定义的更广泛的气候友好型冷却技术，以识别选定的环境相关技术 （ 称为 ENV - TECH 列表 ） （ Ha š č i č 和 Migotto 2015 ） 。此外，我们从科学科学 （ Sci - Sci ） 的角度研究了气候友好型冷却技术的结构和演变 （ Fortato 等人。2018 ； Wag 和 Barab á si2021 ），通过提供有关总体创新趋势和影响该领域技术发展的影响因素的定量信息。基于 Sci - Sci 的观点，本文的分析利用了全面的专利数据 （ 从输出的角度来看 ） 以及从输入的角度来看的数据，例如。g.、总体研发支出和经济发展 (以国内生产总值衡量) 。为此，我们开发了一种通用的专利搜索策略，用于识别气候友好型冷却技术，从中我们进一步建立了衡量创新数量、科学影响和创新组合的指标。利用专利数据，我们确定了这一领域的五大创新经济体。e.、中国、德国、日本、大韩民国和美国。通过采用指数分解技术，我们能够将研发支出和经济因素对气候友好型冷却技术发展的影响解耦。本文通过为气候友好型降温中的主要创新经济体提供专利搜索框架和全面的国际比较，为文献做出了贡献。了解创新模式可以实现有效和量身定制的决策，从而加快研发投资并推广该领域的最佳技术。本文的结构如下。第 2 节介绍了本文使用的方法和数据。第 3 节介绍了主要的经验趋势和创新驱动因素。第 4 节讨论了重要的含义，然后是第 5 节中的结论。2.方法和数据本节介绍了与本文使用的分析相关的方法学问题。第 2.1 节介绍了专利分析和本文使用的数据源。第 2.2 节介绍了用于识别气候友好型冷却技术的专利检索策略。第 2.3 节显示了根据气候友好型冷却技术的应用领域来表征该领域经济体创新组合的指标。第 2.4 节提供了专利族的对数平均划分指数 （ LMDI ） 分解，这使我们能够量化推动该领域创新的因素。 ADBI 工作文件 1374S. 钟32.1 专利分析和数据本文从科学科学 （ Sci - Sci ） 方法的角度研究了气候友好型冷却技术的技术发展 （ Fortato 等人。2018 年 ； 王和巴拉巴西 2021 年 ） 。这种方法旨在提供对各种社会经济主体之间相互作用的定量理解 （ 例如g.， 学术界、政府和商业企业) 在不同的地理位置和随着时间的推移进行创新。这有助于了解创造力和重要发现背后的条件，并支持数据驱动的技术预测 （ Claset，Larremore 和 Siatra 2017 ） 。最终目标是制定有可能促进最佳研究和加速科学发展的体制框架和政策 （ Fortato 等人。2018).从狭义上讲，Sci - Sci 方法类似于 Pritchard （ 1969 ） 最初提出的文献计量分析，该方法主要基于出版物。通过使用学术期刊出版物中的信息，例如能源研究的发展，一系列文献计量学文献集中于环境问题和某个领域的发展 （ Che 等人。2017 年)，住宅部门的能源消耗和温室气体排放 (Geg 等人2017 年)，并体现了贸易流动 (Tia 等人2018).然而，Sci - Sci 方法超越了文献计量分析。关于不同规模的创新投入和产出的数字数据的可用性不断增加，例如研究资金 / 研发支出，专利和引用，使研究人员能够全面表征创新的结构和演变。本文使用的主要数据是专利。在文献中，专利数据的使用在测量技术方面有着悠久的历史 (Griliches 1990) 。基于专利的统计数据可作为创新的产出指标 （ Keller 2004 ），而专利与创新投入的比率 （ 例如g.， 研发支出) 可以反映创新生产率 (Griliches 1994) 。与出版物相比，专利的主要优点是专利可以使用很长时间，例如。g.， 可以追溯到 1820 年代的英国，(Griliches 1990) 。这意味着专利可以作为实际技术发展的稳定代理指标，并且更有可能触发创新的应用 / 商业化。特别是，专利可以在各个经济体中提供详细且高度标准化的技术和书目信息。根据专利数据，直接的衡量标准是简单的专利计数，它反映的是创新的数量，而不是创新的质量。创新 “重要性 ” 的一个相关指标是引文 (Hall, Jaffe, ad Trajteberg 2005) 。然而，关于引文数据的一个问题是引文的不均匀分布 ： 有些是按照丰富的规则分布的，而另一些是随机分布的，因此简单的引文计数可能无法完全捕获复杂的现实 （ Sidem 等人。2020 ） 。因此，我们还采用了 Hirsch （ 2005 ） 开发的 h 指数