按图索骥节能环保创新

  • 长城战略咨询
  • 2014-04-18

      当今,创新资源加速在全球的布局,世界进入以科技创新资源全球流动为特征的创新全球化时代。创新全球化围绕的是能够产生“创新”的知识,及其有机载体——人,主要是进行创新的人才和促进创新的资本的流动,这种流动大大加速了技术、知识、信息、资本、人才等创新资源在全球范围的配置。

      2013年以来,我国发生大范围持续雾霾天气,受影响面积约占国土面积的四分之一,受影响人口约6亿人。发展节能环保产业是治理环境污染的重要保障,可以提供先进的节能环保技术装备、产品和服务,有利于加快治理影响群众健康的突出环境问题。
为推动节能环保产业创新发展,增强创新能力,推动产业升级和发展方式转变,促进节能减排和民生改善,深入建设生态文明,我们收集分析了全球节能环保产业创新资源,把对产业有重要影响的企业和产业组织所在的区域作为关键节点,绘制成全球节能环保创新资源地图。

节能服务业:美国欧盟创新资源丰富

      创新资源地图是根据某个产业创新资源在世界范围的分布情况,把创新资源突出的区域也就是创新高地标注出来,形成反映具有代表性的产业创新资源全球布局情况图示。创新资源地图的核心是创新高地,即对产业有重要影响的企业、高校和研究机构、行业协会和产业促进机构、优秀人才等。

      节能环保产业是指为节约能源资源、发展循环经济、保护生态环境提供物质基础和技术保障的产业。作为我国加快培育和发展的7个战略性新兴产业之首要产业,节能环保产业对积极链接全球创新资源、引进对接尖端技术,以实现创新发展、促进产业升级、形成发展新优势,具有更为迫切的需求。

      从区域总体情况来看,美国、欧洲、日本是全球节能环保创新资源的主要集聚地。

      节能服务业作为一种以合同能源管理机制为商业模式的新兴产业,在美国、欧盟等发达国家已有30多年的历史,创新资源比较丰富。

      美国是节能服务公司(Energy Service Company, 简写作ESCO)的发源地,是节能服务业最发达的国家,其节能服务业的创新资源也最丰富。重点企业可分为三大类。第一类是能源供应公司的子公司,与母公司协作,在为客户提供优质能源的同时,通过合同能源管理等服务帮助客户节能,如波士顿爱迪生电力公司的子公司CONECO。第二类是综合性能源管理服务公司,如DukeSolutionsSM,Hosptial Efficiency Corp.和XENERGY等,可以为学校、医疗机构及企业提供节能项目评估、能源效率审计、和工程施工管理等一系列的服务。第三类节能服务公司同时是节能产品制造商,如著名综合性经营公司江森自控JohnsonControl。重点产业组织有美国ESCO协会NAESCO和在全世界建筑节能相关技术、政策等领域首屈一指的劳伦斯伯克利国家实验室。

      Rose Technology机构,是加拿大最大的节能服务中心(ESCO),其业务范围主要为办公楼宇的节能综合改造,其中照明、通风和空调、集中供热、建筑物自动化控制各占25%。

      目前在法国提供合同能源管理服务的公司有五百多个,在煤气、电力、供水等行业创新水平较高。法国节能服务公司主导模式为“运营模式(contract of operation)”,也就是“能源管理外包形式”,通过投资节能设备减少能耗或获取较低价格的燃料,来降低成本,提升利润。全球知名的节能服务行业领导者施耐德电气,成立于1836年,经过170多年的发展,逐步成为全球知名的节能服务公司,跻身为行业领导者,为用户提供整体节能增效解决方案,有全球能效管理专家之美称。

      西班牙节能服务中心的创新领域主要集中为效益回报相对稳定的商业、医院、政府办公大楼等公益事业部门实施热电联产和风力发电项目,而工业节能改造项目和商厦照明项目较少。其重点企业IDEA,功能类似节能服务公司孵化器。IDEA所开发的项目带有拓展和示范性质,特别是在项目融资、合同能源管理形式以及项目风险管理等方面首先进行示范,一旦项目运行成功,就通过各种媒体介绍给私人节能服务公司,在帮助私人公司启动这些项目后,IDEA就退出该市场,把好的市场和机会留给私人节能服务公司,然后再去开发新的项目和市场。西班牙私人节能服务公司之所以在全国发展迅速,除了其潜在的节能市场和政府的相关配套政策以外,IDEA的先导和示范发挥了很大的作用。

高效照明技术:国际寡头垄断明显

      固态照明技术具有节能、环保、寿命长、免维护、易控制等特点,是高效环保的新型照明技术。其中的发光二极管(Light-Emitting Diode,简称LED)是目前替代白炽灯和荧光灯的最理想光源。欧美、日本等发达国家均制定了严格的白炽灯淘汰计划和相关政策,世界许多著名光源厂商和半导体材料器件公司纷纷联盟。世界三大照明公司飞利浦(PHILIPS)、欧司朗(OSRAM)、通用电气(GE)均与有关的器件公司成立合资企业,在LED领域拥有较丰富的创新资源,把用白光LED取代灯泡和荧光灯管作为最终目标。

      美国能源部早在2000年就开始大力推动研发固态照明技术研究,支持了很多研发项目,取得了多项成就。

      总部位于美国康涅狄格州的GE照明成立于1890年,业务板块分为LED、光源和灯具三部分,覆盖指示照明、建筑照明、交通照明、展示照明和普通照明等领域。2012年4月发布的Infusion LED模组是首款符合扎嘎 (ZHAGA)联盟规范的产品,是LED灯具市场迈向互换时代的一大里程碑。
而全球总部位于北卡罗莱纳州达勒姆市的科锐照明Cree,成立于1987年,全球LED外延、芯片、封装、LED照明解决方案、化合物半导体材料、功率器件和射频于一体的著名制造商和行业领先者。产品的优势体现在氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)等方面独一无二的材料技术与先进的白光技术,拥有1300多项美国专利、2900多项国际专利和389项中国专利(以上包括已授权和在审专利)。

      成立于1989年的ABL照明,总部位于佐治亚州亚特兰大市,是北美最大的照明灯具制造公司,也是全球最大的灯具制造公司之一。公司的LED灯在行业内种类最齐全,节能效果达到80%;而且具备优良的散热功能,性能较为稳定,光束的集中性也很好。

     在学术方面,美国马里兰大学与GE照明合作研发高效照明灯具,于2012年成功推出1500流明的LED灯泡,相当于100瓦卤素灯的光亮,但仅消耗1/3的能量。同时,佛罗里达大学参与美国固态照明计划,在2008年研发出峰值效率达40流明/瓦的蓝光磷光OLED,外部量子效率为25%,且没有采用外部光提取技术。

      荷兰飞利浦照明近年来通过一系列的收购和技术创新,实现了其在固态照明市场上的全面领先地位,并能提供从元器件、芯片、灯具等环节的完整解决方案。目前,飞利浦正在进行OLED的可转色、透明化、基体柔性化等方面的研究。而拥有全欧洲大学中最大半导体照明领域研发团队的代尔夫特理工大学,以及全球九家照明行业巨头在荷兰埃因霍温成立的扎嘎(ZHAGA)联盟,旨在通过标准化来实现光引擎的兼容性和互换性,加速LED技术的广泛应用。

      日本政府计划于2020年实现LED灯具100%的覆盖。日本的LED照明不仅在家用领域普及良好,在商业及道路照明等领域也多有应用。日本东京大学致力于研发新款矽胶制LED,与目前的氮化镓制产品相比,亮度将提升3倍,材料成本也仅需四十分之一。

储能材料与产品创新:日韩美三足鼎立

      储能材料与产品企业主要集中在电子产业集中区域以及材料科学发展较为发达的区域。目前在储能材料与产品领域,日本、韩国和美国在储能材料与产品的开发及应用上处于全球领先水平。

      日本重点企业有全球隔膜三大寡头之一、占全球市场份额24%的旭化成、全球锂电池用隔膜的第三大供应商——东燃化学、锂电池电解液全球三大巨头之一、全球主要的隔膜生产企业——宇部兴产Ube、锂电池电解液全球三大巨头之一——三菱化学、新能源汽车电池锂离子电池电解液领域的国际顶级企业——三井化学、在锰酸锂电池领域开发应用最早、技术最为领先、钴酸锂电池领域占据了高端市场的索尼。

      日本产业技术综合研究所是日本目前最大的研究机构,近年来该研究所在储能材料方面研究成果丰富。该研究所研发的新型锂空气电池,既可用作充电电池,又可作锂燃料电池;与川崎重工共同开发10秒内完成充电的大型镍氢电池——GIGACELL,充电时间相当于传统镍氢电池的1/60,主要应用于有轨电车及公共汽车。

      韩国重点企业有全球6大锂电厂商之一的LG化学,韩国最大的锂电池隔膜材料生产企业之一、占全球市7%的SK集团,全球最大可充电电池制造商三星SDI,韩国最大、世界第二大的新型三元正极材料生产商,新能源汽车电池电解液领域的国际顶级企业艾可普罗ECOPRO。而韩国蔚山现代科技研究所已经研发出一种快速充电锂电池,比普通电池充电速度快30到120倍,而电池的能量密度和循环周期依然保持不变。

      美国重点企业有由加州理工学院和法国国家科学研究中心联合组建的下一代便携式电池公司——Contour能量系统、专门生产电站级大型锂离子电池的国际电池International Battery、目前世界上领先的超级电容器的制造商——麦克斯韦Maxwell、磷酸锂能量存储解决方案的全球领先企业——威龙科技Valence Technology Inc.。

大气污染治理:日韩异军突起

      大气污染控制产业可划分为燃料燃烧污染控制、工业废气控制、汽车尾气控制三个细分领域,从区域总体情况来看,美国、欧盟、日本是全球大气污染控制产业的引领地。

      美国重点企业有纳可环技公司NalcoFuelTech、燃料技术公司FuelTech, Inc.、康宁公司GLW、恩国环保企业有限公司、EclipseInc.。重点产业组织有美国气体工业技术研究所和伊利诺伊环境承包商协会。

      位于伊利诺伊州的纳可环技公司,已成功地研发出以废气脱硫为主的并同时脱硫脱氮的SOXOUT技术。该技术的脱硫率在锅炉上可达50-70%,连上后部二次脱硫设备,总脱硫率可达80-95%,操作成本可根据去除率作弹性调整。目前该公司正致力于在中国发电锅炉、工业锅炉及城市废物焚烧炉工程的建设。

      而燃料技术公司是一家专门从事大气污染控制技术的企业,该公司在脱硝系统的机械方面、化学方面和控制方面进行了多项改进,成功承担了350多项工程,迄今为止已覆盖60多项大型发电设施的脱硝工程。

      德国在该领域拥有鲁奇·能捷斯·比晓夫LurgiLentjesBischoff、沃尔福WULFF、环保热力有限公司ENV、巴斯夫、欧博耐尔等众多重点企业。重点产业组织有海德堡大学环境物理研究所、慕尼黑工业大学和波恩大学。其中,巴斯夫是亚洲机动车排放催化剂市场的领军企业,也是全球机动车排放催化剂的领军生产商。而欧博耐尔公司也始终致力于研发和生产尾气后处理系统,位于多特蒙德的总部主要研发生产商务车和轿车的SCR尾气处理系统,柴油颗粒过滤器以及组合系统。

      比利时重点企业有全球三大汽车催化剂生产商之一、占全球三分之一汽车催化剂市场的优美科公司。

      德国慕尼黑工业大学研制出一种几乎能完全达到更为严格的“欧Ⅵ”排放标准的卡车柴油发动机样机,其尾气中污染物的排放量已降到几乎测不出来的水平。而波恩大学则通过研究发现苔藓植物具有吸收和消化汽车尾气烟雾的功能,是对付尾气烟雾的天然清道夫。波恩市政当局已准备在当地的562号高速公路边和隔离带率先种植苔藓,在取得良好效果后再继续推广。

      日本的三菱重工一向致力于全球的环保工作,在1964年完成第一套石灰膏发电站锅炉烟气脱硫设备,80年代初又相继研制和开发了一系列的锅炉烟气脱硫方法,并取得了成功的运行经验。其设备最主要的特点就是首先要求有较高的可靠性和稳定性,其次是工艺流程简单,易操作,效率高以及运行费用低等。该系统环保效果卓著,具有丰富的经验。

      日立公司则从1962年前后开始开发石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术,迄今经过了三个发展阶段:早期多孔板吸收塔阶段,改进喷雾塔阶段,除尘、吸收和氧化三合一阶段,还开发了简易型高速平流塔技术。

      千代田公司:公司自行开发的CT-121脱硫工艺是一种先进的湿式石灰石法脱硫工艺。无论是对于低硫煤、高硫煤还是燃油,这种工艺都显示出优越的性能。

      同时,日本国立环境研究所在大气污染、水质污染等公害问题的机制阐明、防治手段等领域取得了许多研究成果。

      而日本名古屋大学研发汽车与交通系统的“绿色交通合作研究中心”是日本国内绿色交通领域最大的研究中心,该中心发挥了丰田汽车等跨国制造业集团云集东海地区的“地利”优势,通过与相关企业的合作完善基础研究并实现成果转化。

      韩国的夏普重工业株式会社是韩国一家研究和生产烟气处理成套设备的高新技企业,在烟气处理方面拥有八十二项专利。韩国的环境保全协会成立于1978年,协会进行环境教育,环境技术开发,对国民宣传等公益事业。协会自1979年以来每年6月在韩国首尔举办“国际环境技术展(ENVEX)”。

废水处理和再生利用:美欧亚异彩纷呈

      国际上有众多成熟的大型水务集团,他们集饮用水净化、废水处理和再生、管网建设、工艺研发、设备制造、生产运营、咨询管理、投融资等全套服务于一身。而且随着环保市场的全球风靡,这些大型水务集团已经变身为更强大的环保集团,除水务外,还开拓了固废资源化、再生能源、物流运输、电子信息等业务。

      欧盟国家在水处理系统集成、技术服务、设施运营方面涌现了大批全球水务巨头公司。美国、加拿大、日本则在技术研发、关键设备制造方面拥有突出优势。而以色列和新加坡由于自身水资源的缺乏,在废水处理和再生利用方面创新资源较多且在应用方面成效显著。

      法国有世界500强企业之一的威立雅水务集团和是全球最大的水务公司之一的苏伊士。威立雅水务集团总部位于法国巴黎,为世界500强企业,该公司一直专注于为市政和工业客户提供涵盖整个水循环系统的全方位服务,包括供水、污水和污泥处理项目的设计与施工、融资以及运营维护等。而苏伊士是全球最大的水务公司之一,拥有150年历史,业务遍及130多个国家。目前,苏伊士已在中国16个城市经营着21家合资企业,为1400万人提供自来水以及污水处理服务。

      德国知名企业西门子公司是一个具有160年历史的国际化公司,其业务范围含交通、能源、家电和环境保护等多个领域。公司是全球非常重要的水处理解决方案方案全面供应商,拥有全球最大的水处理解决技术服务团队。德国冯·诺顿西工程技术有限公司开发的百乐克(BILLAK)污水生化处理系统采用低负荷活性污泥工艺,通过创造各类特种微生物的良好生长环境使其高效地降解有机物,并通过波浪式氧化工艺对氮和磷进行高效去除。它具有占地紧凑、工艺稳定、投资低廉、维护简单、运行费用低等特点。目前,全世界已有600多座采用该系统的大中小城市污水处理厂在稳定运行。

      英国重点企业有全世界最大的水务工程公司之一的泰晤士水务公司。在项目投资和大型公用事业管理方面成绩卓著。业务包括水资源保护、洁净水和污水处理、标准制定,以及环境保护问题等。

      西班牙重点企业有专门从事水生产和处理、完整水解决方案相关的基础设施设计、建设和运营的国际技术公司——百菲萨水务公司、世界上最大水务公司之一、在西班牙就拥有三分之一的市场的奥科利雅公司 Aqualia、海水和苦咸水反渗透淡化技术开发方面的先驱——安讯能公司。重点产业组织有西班牙最重要的商业协会——水处理技术协会、马德里水技术高级研究院、西班牙脱盐和水再利用协会。

      荷兰重点企业有聚焦食品加工业污水处理的AQUA-STORK工业水处理公司、为主要的跨国炼油和化工企业建设世界级规模项目的Neth Water。

      瑞典重点企业有世界领先的专业水处理工程公司——普拉克公司、诺迪克公司。

      美国重点企业有在水处理以及工业过程处理方面拥有领先技术的GE公司、以全球领先的特种化学、高新材料、农业科学和塑料等业务为全球160个国家和地区的客户提供水处理等方面的产品及服务的陶氏、世界上分离膜制造业中产品规格及品种最多、生产规模最大的卷式反渗透膜生产厂商之一的海德能公司。重点产业组织有美国环保协会。
日本有该国最大水处理设备制造公司之一的久保田株式会社、世界上最早从事反渗透膜技术开发之一的东丽集团、海水过滤处理用反渗透膜市场占有率位居世界首位的日东电工、富士化水工业株式会社、旭化成化学株式会社。

      日本旭化成化学株式会社拥有自主产权的制膜技术——高结晶性聚偏氟乙烯中空纤维膜,其特点是耐久性和耐药性出众、机械强度高。同时,通过独特的膜组件构造,降低了曝气量并有效抑制了膜表面的污泥堆积,使低成本运行成为可能。北京近郊的市政污水处理厂、石化工厂的大型MBR污水处理设施很多都采用了旭化成的膜产品。

      而创立于1926年的东丽集团是世界上最早从事反渗透膜技术开发的企业之一,已经成为世界上少数的能同时提供醋酸纤维膜和聚酰胺复合膜的厂家;东丽公司也是世界上唯一一家具有RO、NF、UF、MF、纤维滤布系列膜技术研发与向市场提供全系列商业化膜产品的膜厂家。

      以色列重点企业有专业处理处理污水中的重金属和氰化物的P2W公司、超滤+反渗透+EDI系统技术领域在全球享有很高的声誉的尼罗净水工业Nirosoft、叠片式过滤技术的创始者ARKAL过滤系统有限公司、技术水准处于世界领先地位的国家水务公司、AST净水技术有限公司。重点产业组织有Zalul多学科研究组织和特拉维夫大学波特生态与环境研究中心。

       新加坡凯发有限公司是全球最佳水工业企业,核心业务是水处理—海水淡化、生水净化、废水处理、水循环、水回收,为市政以及工业客户生产超纯净水。重点产业组织为新加坡国立大学NUS联合GE建立的GE-NUS新加坡水技术中心。

——本文发表于2014年第3期《中国科技财富》“特别策划”

同时发表于2014年第3期《中国科技产业》“瞭望哨”,题目为《全球大气污染治理创新资源地图》