在经历了十年间每年都险些终止的局面后，生产税收抵免（PTC）——对利用风能等某些可再生能源发电给予的税收优惠——在去年年底到期。与投资税收抵免、可再生能源配额标准（RPS）等其他政策一样，PTC的主要目的在于帮助该国能源供应转向更多可再生能源。这些政策的成效主要体现在风力发电上，如今风电占美国电力供应的 4%以上。在欧洲多个国家实施的另一套政策，则使风电满足了欧盟超过 7% 的电力需求。
通常有两种方式可以提高风力发电量：建设更多风电场，或者提高已建风电场的生产效率。 支持PTC的论点 往往着眼于前者：统计新项目开工和新增装机容量，并指出就业、经济刺激等附带效益。这很容易理解，因为风机在各地拔地而起的景象显而易见，而且激励措施与建设速度之间的关系 也很容易看出来。
提高发电量的第二种方式是技术创新。与建设项目不同，创新很难衡量——创新不像风机塔架那样容易计数，而且从实施创新政策到由此产生的技术进步出现在商业市场上，并非立竿见影。此外，在考虑创新激励措施时，政策制定者难以判断反事实情形，即没有激励措施，这项进步是否也会发生？尽管如此，创新一直是风力发电成功故事中极其重要的一部分：如今的风机 尺寸更大 ，且具有更高的容量系数 ， 从而降低了风力发电成本 ，使其达到大致 可与传统发电方式相竞争的水平。如果没有技术进步，风电项目很可能始终需要补贴才能实现经济可行。因此，除了建设风电场之外，也值得关注政府政策如何激励技术创新。
创新政策的设计
创新政策大致有两种理论。技术推动型政策旨在通过直接补贴——最常见的是研发资金——降低创新投资成本。需求拉动型机制则希望通过扩大技术市场，提高创新投资的回报。PTC和RPS属于这一类：它们创造对风电装机容量的需求，从而（或许）促使风机供应商投资开发更先进的技术。在这两类政策中，既可以采取市场干预措施（如PTC），在市场上给予某项技术优待；也可以采取命令与控制型法规（如RPS），要求达到特定标准。我们通常把这两种做法通俗地称为胡萝卜和大棒。
命令与控制型政策在严格到足以推动技术进步时，尤其能够有效促进创新；也就是说，采用现有技术难以达到规定要求。美国技术强制型法规的著名案例包括针对 发电厂 和 汽车的排放控制技术法规。
激励风能发展
那么，在美国，哪些政策（如果有的话）不仅成功激励了建设，也推动了创新？美国风能技术发展的历史[1] 清楚地表明，政策环境对创新可能具有多么重要的作用。
许多人认为，美国严肃开展风能开发始于20世纪70年代，但第一次风能建设热潮实际上发生在20世纪上半叶。富有进取精神的乡村农民把抽水风车、发电机和电池的部件连接起来，为家庭供电；到20世纪30年代，已经可以买到批量生产的“风力充电机”（除其他渠道外，也可通过西尔斯商品目录购买）。数十万台这种小型风机很快遍布美国中西部，但1935年农村电气化管理局成立并随后大力推动这些偏远农场接入电网，基本上到20世纪50年代就扼杀了这一产业。
二战后时期，人们寄望于原子能和廉价化石燃料，因此对风能兴趣寥寥。然而，到20世纪70年代后半期，核电站成本长期居高不下，加上石油禁运，为第一次风能复兴埋下了种子。美国政府采取了两项重要政策行动，以推动风能技术发展。首先，由能源部（DOE）和美国国家航空航天局（NASA）管理的大型风机（LWT）研发计划，试图开发商业化、可供公用事业规模使用的（多兆瓦级）风机（图1）。[2]其次，政府推出了一项实质上相当于风机建设投资额25%的投资税收抵免。加上州级政策，加州的税收抵免总额达到50%，风电建设热潮由此开启。当时的做法不是投资大型复杂设备，而是小规模、快速建设。到1985年，已建成13,000座150–250千瓦的风电设施（图2）。
图1：华盛顿州古德诺希尔斯的波音MOD 2风机，作为大型风机研究计划的一部分开发。1980年建成，1986年拆除。照片：美国政府/公有领域。
这些政策成功了吗？LWT计划未能产出任何投入商业生产的风机。大型风电设施在技术上复杂，而且普遍不可靠；尽管一些原型机取得了有限成功，许多设备最终与怀俄明州梅迪辛博的波音MOD 2风机命运相同：这台风机建造成本为600万美元，建成仅五年后就被炸毁，并以13,000美元的价格作为废料出售。
在加州，税收抵免激励了风机建设，却没有鼓励这些风机随后实际发电。因此，许多设施并不可靠：最差的风电场容量系数不到10%，后来还有相当一部分被拆除。最成功的风机采用的是较早期、结构简单的丹麦设计。
图2：加利福尼亚州阿尔塔蒙特山口安装的老式风机。照片：David J. Laporte / CC-BY-2.0
有些说法认为，这两项政策是备受关注的失败，令公众对风能失去信心，并使这一行业倒退了十年。不过，公平地说，这些计划至少为风力发电在美国立足奠定了基础。一份 能源部报告 发现，研发计划为后来的增长打下了技术基础；而在加州，1990年仍有足够数量的风机正常运行，每年发电量超过2.5太瓦时。
第二次风能复兴始于千禧年之前不久。PTC于1992年颁布，州级RPS政策则从20世纪90年代后期开始逐步确立；这些政策规定电力生产中必须有一定比例来自可再生能源。与此同期，过去十五年间，美国风电产量大幅增长。
衡量创新
我们提到过美国风力发电发展史上的四项主要政策：联邦研发支出水平、20世纪80年代的投资税收抵免、PTC以及州级RPS——其中一项是技术推动型政策，三项是需求拉动型政策。可以合理地得出结论：投资税收抵免并非“技术强制型”，因此不太可能推动了创新。但我们如何评估政策成效？首先，需要有一种衡量创新的方法。
经济学家采用 专利数量作为衡量创新的一种可能替代指标，主要是出于数据可得性方面的考虑。尽管这一指标有众所周知的局限，但用它粗略了解某一特定技术领域在一段时间内创新活动的相对水平，并非不合理。
图3将专利数量与这些政策变量并列展示，你或许可以据此对各项政策与专利活动之间的关系提出一些合理假设。如果我们还能用定量方式表示这些政策变量（以及其他“控制”因素），就可以建立回归方程，判断哪些政策与创新的相关性最高。这正是我们在 一篇近期论文中所做的；有关模型的全部细节，请参阅该文。[3]
图3：风能专利申请率随时间的变化（蓝色），与各项风能政策并列展示：联邦风机研发经费水平（上方，绿色）；州级可再生能源配额标准的数量（下方，红色）；以及各项税收抵免实施期间（下方，阴影）。图片摘自我们的论文（Horner等，2013年 ，《Environmental Research Letters》第8卷，044032）。
我们的结果支持这样的结论：投资税收抵免对创新没有影响。联邦研发与创新存在显著但较弱的相关性，支持了这些投资仅取得边际成效的观点。或许最有意思的发现是，与专利活动相关性最高的是州级RPS政策，而非PTC。
这些结果有几个合理的解释。首先，在这些政策中，RPS是唯一的命令与控制机制[4] ，因此最有可能推动技术进步。风电场运营商希望尽可能高效地满足可再生能源发电规定。风电场建设和运营的某些成本，例如土地获取和塔架建设，预计会随风机数量按比例增加。较大的风机还能在更高高度利用质量更好的风能。因此，大型风机很可能实现更低的每兆瓦时成本。联邦研发计划的经验表明，要使大型风机可靠运行，需要技术进步，因此存在投资创新的动力。
其次，PTC未能推动创新，可能与抵免政策的实施方式密切相关。从2000年开始，这项抵免每次只续期一至两年，并曾三次短暂到期。创新投资与产品投放市场之间存在时间差；如此短的续期时间无法让供应商确信未来仍有投资回报。相比之下，RPS发出了稳定的长期信号，表明市场将持续需要性能更好的风机技术。
风机技术的发展史十分引人入胜，政策如何影响其发展还有许多内容可谈。不过，我们想以两点启示作结。第一，变革性创新往往需要政府支持，才能从高风险的早期阶段过渡到产业能够接手的阶段。风机技术需要政策干预才能取得如今的成功，这不应被视为对该技术的否定。毕竟，信息技术和航空航天产业中有许多如今带来巨大社会效益的技术， 早期也曾需要政府支持。
第二，支持的方式——也就是政策设计——至关重要。成功的政策既要推动现有技术的普及，也要激励对下一代技术的投资。20世纪80年代的投资税收抵免目标不当；如果仔细考察技术格局，或许能为LWT计划指明更有成效的方向。政策的一项重要属性是时间跨度：面对创新型技术领域，通常应采取更长远的眼光。PTC续期安排缺乏可预测性，很可能削弱了其推动创新的成效（尽管它显然带动了风机建设）；若到期日设在更远的未来，或许能使其更有效地推动技术进步。
可以说，20世纪30年代和80年代的政策决策扼杀了美国的风能发展，而政策决策又在两次都使其复兴。虽然近期看来风能不会面临第三次衰退，但一些州要求撤回RPS政策的声音，确实可能再次带来PTC曾遭遇的那种不稳定局面。无论如何，风能政策历史中的经验教训，在我们寻求激励其他能源技术发展时也会有所助益。
本文由 The Energy Collective合作发布。发表本文并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
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作者：Nathaniel Horner是卡内基梅隆大学的研究助理
图片：丹麦萨姆索岛的农田上，一座风车高高矗立。路透社
