系统故障：分析巴西生物柴油创新体系为何未能实现目标

《Energy Research & Social Science》：Malfunctioning: Diagnosing why Brazil’s biodiesel innovation system missed its goals

巴西生物柴油产业虽实现规模化增长，但技术创新目标未达成。通过创新系统框架分析发现，企业研发投入不足、产学研协同弱化、技术路线单一及政策机制滞后是主要制约因素。研究基于企业创新调查数据与政策文本，揭示制度性保障与市场激励失衡导致创新动力不足，建议重构政策体系以突破发展瓶颈。

　　

劳拉·索亚雷斯

巴西米纳斯吉拉斯联邦大学经济科学学院区域发展与规划中心

摘要

尽管巴西生物柴油产业实现了显著增长，但预定的技术目标——原料多样化、生产流程、储存与稳定性、质量控制以及副产品方面——在很大程度上尚未实现。本研究通过应用“创新系统功能”框架来探究这种技术停滞的根源。本研究的一个关键贡献是整合了来自巴西创新调查（PINTEC）的企业层面数据，这些数据提供了关于生产者创新行为、投资模式和认知的原创见解。研究结果表明，近年来科学和技术活动有所下降，大多数生物柴油生产者的创新努力有限，企业与知识生产机构之间的联系薄弱。研究还指出，研究网络的利用不足、缺乏有针对性的发动机开发，以及原料多样化仍处于早期阶段，这些都是创新的主要障碍。通过基于不同来源的指标进行三角验证，本文全面分析了创新系统运作中的薄弱环节如何限制了技术进步，即使产业本身在不断发展。分析表明，那些曾经推动产业扩张的机制（如需求保障和市场保护）可能反而降低了竞争压力，从而抑制了创新。这些结果为重新设计巴西生物燃料创新政策提供了宝贵的参考，尤其是在国家脱碳目标的背景下。

引言

生物柴油于2005年正式纳入巴西能源体系，当时制定了《国家生物柴油生产和使用计划》（PNPB）。[1] PNPB不仅是一个能源计划，也是一个促进社会包容和区域发展的工具，其核心原则包括：实施促进家庭农业生产的可持续计划；确保最低价格、燃料质量和充足供应；以及通过多种技术路线和不同规模的生产者来促进多种原料的生物柴油生产，从而增强区域潜力。从一开始，PNPB就通过强制规定几乎所有销售给最终消费者的化石柴油中必须混合生物柴油的比例，创建了一个细分市场。除了创造需求外，这一新市场还得到了商业化模式、税收优惠和新信贷渠道的支持。[2]

柴油在巴西的能源消费中占据核心地位，广泛应用于多个领域：汽车（包括卡车、公交车、皮卡和轻型商用车）、农业机械、建筑设备、工业机器、非公路运输、铁路、电力生产和船舶。[5] 所有类型的柴油都必须含有生物柴油，唯一的例外是船用柴油。在法规上，“柴油A”指的是纯化石柴油，而“柴油B”则指化石柴油与纯生物柴油（B100）的商业混合燃料。例如，10%纯生物柴油和90%化石柴油的混合物被称为B10。生物柴油在商业化石柴油中的强制混合比例最初为2%（B2），并根据2024年《未来燃料法案》[6]的规定，这一比例迅速提升至2025年的15%（B15）。该法案还规定了逐步增加的比例计划：2026年达到B16，2027年B17，2028年B18，2029年B19，2030年B20。在此之前的阶段，燃料分销商被允许在发动机经过测试和批准的情况下，自愿将生物柴油混合比例提高到15%以上。[7, p. 37] 然而，自愿采用的比例一直非常有限，主要是因为生物柴油通常比化石柴油更昂贵。[8]

因此，巴西的生物柴油生产和消费直接取决于总体柴油需求和强制混合比例。尽管该行业存在过剩产能，但由于缺乏竞争性定价以及缺乏能够提高生物柴油含量性能的发动机改造，扩张受到了限制。尽管如此，其消费规模仍然足以带来显著的环境效益。2013年至2023年间，生物柴油的使用避免了约1.46亿吨二氧化碳的排放，为减缓气候变化做出了重要贡献。[9]

虽然在PNPB制定时这些技术目标尚未明确确立，但后续的国家政策和战略计划逐步确认了这些目标，包括PROBIODIESEL（2002年）、由MCTI协调的巴西生物柴油网络（2005年）、可再生能源和生物燃料科学、技术及创新计划（2018年），以及油籽和生物柴油生产链行业商会的创新议程（2019年）。[4] 这些目标主要包括：优化生产技术；通过增加低质量原料的使用、降低成本和纳入地区性作物来多样化生物柴油生产原料；开发更精细的质量控制技术；确保生物柴油在储存过程中的质量；以及提高副产品的价值。[5]

生物柴油产业实现了显著增长，2021年的产量峰值接近700万立方米[10]，占全球总产量的13.5%[11]。然而，尽管产量有所增加，该行业却经历了技术停滞，自2005年以来几乎没有重要的创新或突破。我们认为这种进展缓慢与巴西生物柴油创新系统的失效有关。为了研究该系统的现状及其演变过程，我们采用了Hekkert等人提出的“创新系统功能”分析框架[12]，该框架将技术本身作为分析的重点。通过绘制创业活动、知识开发与传播、搜索引导、资源动员和倡导支持的指标图表，我们可以识别出哪些功能运行良好，哪些功能存在问题，以及这些功能的共同演变如何塑造了整个系统的轨迹。

我们根据以往的研究[13][14]定义了相关指标，并将其适用于生物柴油领域，同时提出了新的指标[5]。之前的研究（如Nikas等人的比较分析[15]）虽然部分涉及这一主题，但范围较窄，数据不完整，方法论也有所不同。我们的研究结合了更广泛的资料来源和新开发的指标，特别是基于巴西地理统计局（IBGE）进行的创新调查（PINTEC）的企业层面数据。这些数据尤为重要，因为虽然政府政策有详细的记录，但关于企业行为、认知和投资的了解却很少——而这些因素对于理解系统运作至关重要。我们的方法论策略将这些新的企业层面指标与各种补充资料相结合，包括政策文件、生产和市场统计数据、专利、科学出版物和资金记录。通过基于多样化数据集的指标三角验证，我们提供了关于生物柴油行业创新动态的更全面和基于实证的分析。

本文结构如下：第2节提供了行业背景，概述了预定的技术目标并指出这些目标并未完全实现；第3节回顾了主要的创新系统框架，并阐述了采用特定技术功能方法的合理性；第4节通过介绍定义的指标，解释了创新系统功能框架的运作方式；第5节利用先前定义的指标对生物柴油创新系统进行了功能分析；最后第6节总结了整个系统的运作情况，反思了系统中的优势和劣势，以及这对未来创新政策的影响。

行业背景和技术目标

虽然PNPB的最初设计或将生物柴油纳入巴西能源体系的法案[1]中并未明确确立这些技术目标，但这些目标在其初期举措中已经出现，并通过后续的国家政策和战略计划得到了逐步完善和重申。从巴西生物柴油网络的建立（2005年）[16]到2018年的可再生能源和生物燃料科学、技术及创新计划，政策

文献综述与动机

关于创新的研究普遍指出，技术变革并非仅由研发强度驱动，而是源于涉及机构、政策和网络的更广泛系统动态。本节回顾了概念化创新系统的主要理论框架，从国家层面到特定技术层面的方法，并强调了将功能分析作为捕捉系统绩效的手段的重要性。

方法论

Hekkert等人提出的“创新系统功能”框架通过绘制七个功能随时间的变化情况得到了具体化。对于每个功能，我们根据以往的研究[13][14]定义了具体指标，并将其适用于生物柴油领域，同时提出了新的指标。本研究的一个关键贡献是基于IBGE进行的PINTEC企业层面数据开发指标。这些数据对于

功能分析

讨论与结论

巴西生物柴油产业的扩张既显著又迅速。在16年（2005-2021年）的时间里，该行业的产量达到了近700万立方米[10]，占全球总产量的13.5%[11]。该燃料的规格严格符合国际标准。

然而，预定的技术目标——优化生产技术、通过增加低质量原料的使用来多样化生物柴油生产原料——尚未完全实现

关于写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

在撰写本文期间，作者使用了ChatGPT来提升手稿的可读性和语言表达。使用该工具后，作者对内容进行了必要的审阅和编辑，并对出版物的内容负全责。

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益和个人关系：劳拉·索亚雷斯表示获得了巴西石油、天然气和生物燃料管理局（ANP）的行政支持。劳拉·索亚雷斯与巴西石油、天然气和生物燃料管理局（ANP）存在工作关系。本文呈现的是作者的独立研究成果，不一定反映该机构的观点。

致谢

本研究使用了巴西石油、天然气和生物燃料管理局（ANP）提供的原始数据，该机构也支持了这项研究。本文呈现的是作者的独立研究成果，不一定反映作者所在机构或雇主的观点。我们感谢José Lopes de Souza在数据准备方面的贡献，同时也感谢Eduardo da Motta e Albuquerque提供的宝贵支持和评论。