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第一章 l 綠能產業發展現況

1.1 前言

自工業革命以來，化石燃料的大量開採，造就了人類的經濟繁榮與工業文明，

但是隨著近年來全球暖化、氣候變遷，世界各國開始重視環保議題。從 1992 年的

聯合國氣候變化綱要公約（United Nations Framework Convention on Climate Change；

UNFCCC）對「人為溫室氣體」（Anthropogenic Greenhouse Gas） 排放做出全

球性管制的宣示，到 1997 年京都議定書（Kyoto Protocol）規範工業化國家未來

之溫室氣體減量責任，2009 年哥本哈根會議確立未來世界各國因應溫室效應與石油

能源耗竭必須發展減少排碳量、開發替代能源、擴大綠色工程與提升能源使用效率等

議題。

各國政府為在全球綠色能源交易上佔有重要的角色，紛紛在自己的經濟繁榮、

能源安全與環境保育上尋求一個最佳的平衡點。持續加強綠能投資刺激經濟發展，同

時改善能源安全、氣候變遷、水資源、經濟等議題，期待能制訂出「推動低碳經濟、

邁向低碳社會」之最佳永續發展策略。其中主要核心業務，除了得到永續能源政策外，

確保國家能源取得及穩定，強化國內油、氣、電事業及市場管理機制，達到節約能源

及能源效率提升，同時長期觀察國際能源環保趨勢，追求低碳永續發展。

以 2009 年經濟部「綠色能源產業旭升方案」行動計畫中公佈的資料，在全球高

度重視氣候變遷與節能減碳的趨勢中，綠色新政為全球施政新潮流，美、日、中、英、

德、韓等主要國家因應金融海嘯推動的綠色新政，投資約 1,800 億美元於淨潔能源，

其中能源效率約 657 億美元、再生能源 353 億美元、（智慧型）電網 486 億美元、研

究發展 221 億美元、運輸 48 億美元及其他 84 億美元。

台灣的天然資源匱乏，能源進口比率幾乎高達百分之百，但卻擁有著極佳的技

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術研發和製造能力。因故，在各國積極發展綠能產業之際，若能利用這一波全球技術

和產業板塊大移動，確定朝向了新能源產業的機會，充分展現與提升台灣企業由過去

傳統 OEM 代工轉進到具有創新端 ODM 的系統化生產能力，可望在今後 10 年內發

展成為能源產業大國，引領台灣的社會邁入低碳化與產業高值化的境界。

1.2 綠色能源產業發展現況與趨勢

2011 年春，在美國量化寬鬆政策、通貨膨脹及匯率波動起伏不定、全球

重大天災頻繁等因素下，全球經濟發展的產生了高度的不確定性，而中東、

北非的持續動亂使得油價再度突破佰美元關卡。對於仰賴進口原油的新興經

濟體（如台、韓），資金外流及通貨膨脹的壓力尤為嚴峻，對於政府及產業

都是前所未有的挑戰，新興再生能源及節能技術的發展再次成為全球發展的

重點。

在哥本哈根及墨西哥坎昆會議相繼以失敗收場，意謂著：節能減碳的單

一誘因極無法成就綠色產業的發展，而現今加上生存競爭及經濟發展的額外

誘因，新興再生能源及節能技術的發展必將成為各國競相發展的主軸。

新興能源領域包括再生能源（Renewable Resources 或 Distributed Energy

Resources，DERs）、智慧型電網及先進電錶等基礎設施、再生能源週邊產業、

市場應用及政策分析。由於再生能源產業之高複雜度，不同經營策略及企業

定位，乃至於政策規劃，均牽涉到技術細節、對產業結構的深度瞭解，絕非

傳統經濟學或管理學所能輕易勝任，故本書的目的之一在於提供產業一些策

略性的思維，以利產業發展。

本書以實務的角度，探討 21 世紀再生能源發展的產業分析及案例，

提供大學技術及管理領域同學參考。全書編排依據綠能專業領域（domain

Knowledge）、週邊產業及零組件、綠能應用技術及綠能政策為基礎，第 2~7

章先說明太陽光電產業、集光式太陽產業與風能發電產業最新發展，進而介紹熱泵產

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業、潔淨煤與碳捕捉三種新興綠色能源產業技術；第 8~10 章說明綠能週邊及零組件

應用技術：超級電容器、磷酸鋰鐵電池及不斷電系統三項新技術；第 11~13 章介紹綠

能科技所發展出的新應用產品與技術，包括綠色建築、家庭能源管理系統與農業大棚

產業；最後第 14~17 章探討綠能政策的發展，其中包括重要的綠色能源政策、智慧型

電網政策與先進電錶基礎建設（AMI）政策；現列簡述如下：

一、太陽光電產業

太陽能具有清潔、安全的特性、不受任何國家壟斷，取之不盡、用之不

竭的優點。每天太陽照射到地面所散發的能量，約為全世界石油蘊藏量的四

分之一，而風力、水力、波浪、海洋溫差、潮汐等能源，也直接或間接來自

太陽能。太陽能最大的特徵是它的不變性，它不從地球上帶走任何東西，也

不帶來污染，有光有熱，分布廣闊，容易獲得，同時是世界上最豐富最永久

性的能源。雖然太陽能有無日照時無法發電及目前轉換效率不高等缺點，但

仍為最具有未來性的再生能源。

面對全球性的能源產業趨勢，台灣正可運用半導體產業及液晶面板產業

發展已久的技術與人力基礎，積極投入太陽光電產業。太陽光電系統開發至

今已相當成熟，在台灣各地區的屋頂或是空曠地區常可見到其蹤影，但目前

的發電成本都遠高於傳統燃燒石化燃料發電的成本，因此仍需要藉由政府補

貼來帶動市場成長。太陽光電產業屬於再生的替代能源，是一個國家的重要

能源政策與發展方向，需要政府政策的領導、產業界投入、技術的開發等，

來協助此產業的發展。

二、集光式太陽能產業

一般常見的太陽能利用分為兩種形式，第一種為直接利用光伏效應將太

陽光轉換成電的 PV（photovoltaic）系統，第二種為利用集光原將將太陽的熱

能吸收，利用熱能轉換成電能來發電的集光式太陽熱能發電（concentrating

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solar power，CSP）。目前成功開發商業化運轉的太陽熱能系統僅位於美國加

州沙漠地區，系統運轉超過 20 年，使用拋物面槽形收集器搭配朗肯循環發電

的SEGS系統，運轉結果相當良好，世界各國也在積極開發太陽熱能發電系統。

台灣目前對集光式太陽熱能發電系統的投入仍少，不論是政策的領導、

產業界投入、技術的開發都稍嫌不足，目前只有集光式太陽熱能發電系統零

組件的發展。能源產業為長遠發展的產業類型，必須透過長時間的基礎研

發、應用以累積產業經驗，以國家的角度，衡量台灣產業在全球競爭情勢下

的定位，藉由研究之結果，作為政府在制訂產業科技政策之參考依據，使國

家創新政策得以與產業創新需求條件相結合，將國家資源做最有效的分配與

利用。

三、風能發電產業

風力發電現已成為世界綠色能源注目的焦點，其原因包括：全球暖化、

溫室氣體商品化、石化能源價格持續攀升、風力發電成本下降、技術成熟等，

因此，全世界各國風力發電機組設備的設置也逐年增加。從早期就很重視風

力發電的歐洲國家，到近幾年美國、大陸，以及印度等國家也逐步加強風力

發電在國家能源策略規劃的份量。對台灣這樣一個海島型國家，不但可減低

仰賴外國進口之能源，也可利用海島型季節與海風的可能性，進而可減低二

氧化碳的排放。目前世界已經有超過四十多個國家擁有風力發電廠，如德國、

芬蘭、美國等都是相當著名的例子，由於這些國家發展較早，技術跟設備相

對佔有優勢。近年來風力發電市場持續成長，大陸、英國、法國、葡萄牙等地，

都積極發展風力能源，因為能源需求持續上升，風力發電的設備生產與相關

技術研發亦顯得重要。

台灣現行風力發電的相關發展尚渾沌不明，而台灣學術界多集中探討風

力發電技術的研究，缺乏產業構面、系統化以及客觀化的分析。本書藉由系

統性的分析，找出台灣風力發電機組設備產業所需要的策略與發展契機。

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四、熱泵產業

世界上熱泵產業，自 1970 年代開始因應石油危機，開始發展此節能的產

業，並於 1980 年代達到市場第一次的高峰。熱泵的能源結構，是由少量的一

階石化能源帶動機組運行，達到環境再生能源集中後加以利用，進而應用在

商業建築、住宅、溫室、乾燥、濃縮上。各國政府與民間企業已投入龐大經

費做熱泵技術研發與成果的推展，並透過一連串補貼、稅賦減免的方式，擴

大市場的規模。

熱泵產業在世界各國已快速展開，但台灣仍停留在熱泵技術的未開發期，

欠缺產業構面及國家政策的分析評估。本書設計以服務價值活動與外部互補

性資源進行理論探討研究，除分析熱泵應用在創新能力與在知識密集服務業

之定位，並根據企業掌握能力的不同，提出應加強之創新要素。

五、潔淨煤產業

現存商業化煤炭轉化的方法，如 Fischer-Tropsch 合成、液化合成、焦油氫

化，在技術上已經日益成熟；世界能源趨勢，亦開始重視節能減碳相關議題，

於是火力發電廠等潔淨能源技術也就開始蓬勃發展，相形台灣目前對於潔淨

煤產業投入相對不足。煤轉製潔淨能源需長程規劃，目前處於產業發展的開

端，藉由政策引導能源產業創新。

目前潔淨煤文獻研究多偏重於技術，對於策略面著墨甚少且有所不足。

潔淨煤產業需要以系統面的觀點，來整合國家層級的能源政策，例如國家的

安全、經濟的發展、環境的保護等。因此，我們需要找出國家層面的政策工

具來支援產業發展。

六、碳捕獲產業

聯合國 1992 年里約地球高峰會中簽署的氣候變化綱要公約（Framework

Convention on Climate Change；UNFCCC），希望在 2010 年時先進國家的二

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氧化碳減量到 1990 年的排放量。1997 年 12 月 11 日在日本京都的 UNFCCC

第三次締約國大會中，通過京都議定書，針對六種溫室效應氣體設定具體的

減量方案及時程表。其中 CO2，CH4 及 N2O 以 1990 年為排放基準年；氫氟

碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）及 SF5 以 1995 年為排放基準年；氟

氯碳化物（CFCs）及氫氟碳化物（HCFCs）因已列入蒙特婁議定書規範，不

重覆設限。已開發國家承諾在 2008 年到 2012 年間控制溫室效應氣體總排放

量，較 1990 年的排放水準下降 5.2%。

在各種減量技術方案中，二氧化碳捕獲與封存（Carbon Capture and

Storage；CCS）技術逐漸獲得各國重視。二氧化碳既然是溫室效應的兇手，若

完全阻隔二氧化碳排入大氣中就不會有溫室效應的問題產生，也不會因此不

能使用價廉物豐的煤炭資源。IPCC 在 UNFCCC 的要求下，於 2005 年 10 出

版「二氧化碳捕獲與封存特別報告」，詳細介紹世界各國展示碳捕獲與封存

技術的發展進程，包括未來二氧化碳封存地下或海洋，關於洩露的量度、監

控、驗證、環境影響和風險及法律上的問題。

石油與新能源因為技術和應用層面的資源不足而無法滿足人類對能源的

需求時，煤炭的應用就成為全國主要開發的重要能源之一。煤炭早在工業時

代就已經是很成熟的應用，但是煤炭所產生的污染卻是不爭的事實，因此碳

捕獲系統設計服務就是幫助煤炭發電廠環保化與提升發電效能的重要環節，

是未來的新興產業。

七、超級電容器產業

超級電容器主要應用於需要在短時間內提供大功率電源的使用場合，提

供各種電子裝置在執行某些特定功能時的高電流（例如：手機收發話、筆記

型電腦讀取光碟機等），以及給予電動車輛在啟動或加速時所需的瞬間大能

量。而在電源供應系統中若能將電池與超級電容器作有效地整合，不但能發

揮更優異的性能還能減少儲能元件的使用成本。

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事實上，電池與超級電容器對電極材料特性的需求完全不同，兩者的電

性表現更是有極大的差異。相對於各電池系統被深入而廣泛的研究與探討，

有關超級電容器各方面的了解還是相對地不足。而超級電容器產業技術上及

市場上發展的近況與未來的走向等，即成為本書研究探討的重點。

八、磷酸鋰鐵電池產業

交通運輸為二氧化碳排放之主要來源之一，其溫室氣體排放僅次於工業，

美國佔 28%，歐盟（EU-15）平均為 21%，台灣約佔 14-15%。目前全球車輛

產業界的目標，是將能源消耗量大、CO2 排放多的汽車製造利用先進的技術

來研發，以降低污染及能源耗損，因而產生車輛新產業與新市場需求。

電動車可以取代目前的傳統汽油車，以達到節能減碳的目標。電池是電

動車的核心動力來源，而高性能、高安全性的鋰電池發展與電動車輛、再生

能源的普及具有關鍵性的影響。強調高安全性及長使用壽命特性的磷酸鋰鐵

電池，未來將直接成為運用於電動車輛上的新世代鋰電池。

九、不斷電系統產業

由於綠色電能科技發展快速、領域涵蓋廣泛且具有技術整合的特質，資

通訊技術更是近年來技術進步和產業成長最為快速的領域之一，配合網路資

料流量與儲存量不斷攀高、資訊電子化等潮流趨勢下，企業綠化在節能減碳

的議題中不斷被重覆提及。就企業而言，目前大多重心放在 IT 技術與設備是

否達到綠化標準，但從業務需求面著手進行評估與設計，包括電力、空調、

冷卻系統等環節方為企業綠化成功之關鍵因素。

以網際網路資料中心（Internet Data Center）為例，網際網路資料中心提

供企業用戶完整的網路環境的監控與管理、網路中心安全管制、資料中心基

礎建置與高運轉的不斷電系統及火災預警消防系統等設施。不斷電系統就是

一個保護的裝置，須使網際網路資料中心有穩定的電力品質。

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對於工業電腦、自動化控制、工廠設備來說，不斷電系統亦是扮演著十

分重要的角色，本書將探討不斷電系統所扮演的角色、應該如何規劃不斷電

系統、其所需要具備的效能、能夠帶給機電設備或是使用者哪些優勢與好處

或安全性等、其應用範圍與週邊系統的整合，以其目前在技術上或市場上發

展的近況與未來的走向。

十、綠色建築產業

根據 2003 年世界經濟合作與發展組織（OECD）的「永續環境建築：挑

戰與政策」報告，指出全球建築物消耗掉 32％的資源、12％的水、以及 40％

能源，除此之外，40％的掩埋垃圾也來自建築物。從另一角度來看，全球二

氧化碳排放量有三分之一與建築耗能直接相關，一棟建物從施工興建、入住

使用，到拆除回收，長達數十年的生命期間都可耗用大量資源並造成污染。

因此，各國無不積極推行綠建築相關政策。

應用在綠建築上的技術相當多樣，常見的有太陽能板，風力發電，自然

光照明、無毒或可回收建材、節能電器、隔熱或散熱設備、雨水回收及有機

綠化等。發展節能環保的「綠建築」，對能源效率、資源永續、生活品質、

環境保育或產業經濟均可帶來極大助益。

綠建築雖已推行多年，相關文獻大多與評估指標之探討與比較有關，因

此本書以創新密集服務業之角度從企業的需求出發，找出產業所需的產業創

新系統，與國家所需要的創新政策施行項目。

十一、住家能源管理系統產業

隨著智慧電網與智慧電表的發展、以及網際網路、家庭網路與各種感測

軟硬體的普及，現階段的家庭能源管理系統，可透過各種感測器裝置，收集

家中各個家電的用電資訊後，經由家庭網路，將所收集到的資訊傳送到智慧

電表，以進行各個家電用電狀況的資訊收集與分析。

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家庭能源管理系統（HEMS）產業尚處於萌芽階段，相關文獻非常稀少，

各國於此領域的研究大多為全球市場方面的探討。本書將以產業組合規劃

（Industrial Portfolio）分析模式，建構出國家層級的產業組合規劃方案、產業

發展策略以及執行所需之條件，期望能以國家的角度，衡量台灣產業在全球

競爭情勢下的定位。

十二、智能型農業溫室產業

自古以來，農業為各國立國之基礎，糧食影響一國政治、經濟、競爭力

等之穩定性。透過設施農業的使用，已可大幅減低栽種過程中遭受天災的損

失成本，因此，如何提升設施農業技術亦為許多先進國家之研究標的。若能

將農業的生產效率提高，降低其生產成本，即可提高糧食的生產速率。

近期氣候多變，農作物的損失造成許多國家饑荒缺糧，因此，智能型農

業溫室產業搭配新興科技，結合再生能源、併網及 LED 的使用，使得農業走

向科技化及精緻化。許多國家皆致力發展植物工廠產業，尤以日本最為積極，

希望在三年內擴充日本境內現有植物工廠數量的三倍，同時搭配政策鼓勵青

年人投入植物工廠栽種之中，解決一級產業人力流失的情形。許多國家將植

物工廠與當地特色結合，發展觀光農業，並導入再生能源的相關技術，例如

結合太陽能自我供應部分溫室或植物工廠電力，創造植物工廠的新局面，其

市場發展潛力無窮。

十三、綠色能源政策

再生能源問題涉及環境、經濟、政治等諸多因素，不僅是一個國家的權

利或義務，必須通過國際合作方式才能得到全球利益最大化，可想而知再生

能源政策的國際合作正在蓬勃發展。

國家要推動科技發展，應該要擬訂適當的科技政策，按部就班地去完成。

科技政策的良窳，將會決定科技發展的成效，因此進行決策時必須相當慎重。

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在科技先進國家，科技政策決策必須做全盤的考量，並規劃各種創新科技的發

展；對科技落後國家來說，學習模仿先進國家的科技政策則是最常見的作法。

本書以實證研究方式，分析美、德、日、中、台政府各階段再生能源產

業的決策背景、決策過程與執行情形。透過整體性比較各國再生能源政策發

展現況及未來規劃，以期歸納整理各國的科技發展特色。藉由從科技發展的

本質與政府決策的過程，檢討各階段決策機制的優點與缺點，配合臺灣的現

況，參考科技先進國家的優點，來建構完善的科技政策決策機制，作為未來

政府決策的參考。

十四、智慧型電網政策

從京都議定書到哥本哈根會議，全球環保意識抬頭，節能減碳更是各國

政府現今重要的政策之一。再生能源產業必須由政府主導得以與傳統火力以

及核能發電競爭，而政府對於再生能源（包含智慧電網）的支持與否，將會

影響到該國再生能源發展的興衰。面對這樣一個全球性的能源產業趨勢，智

慧電網已經成為參與全球科技、產業競爭無法回避的重要環節。

藉由探討各國智慧電網政策措施，將有助於了解政策對智慧電網產業的

影響與前景。透過跨國分析研究各國智慧電網政策，期望能以國家的角度，

衡量台灣產業在全球競爭情勢下的定位，作為政府在制訂產業科技政策之參

考依據，使國家創新政策得以與產業創新需求條件相結合，將國家資源做最

有效的分配與利用。

十五、先進電錶基礎建設產業政策

2009 年全球金融海嘯後，全球開始更積極推動環保節能，綠色新政成為

全球施政新潮流，新興能源產業更成為各國的發展重點產業。無論是因環境

永續議題、能源安全議題、又或者為市場升級等因素，世界各國因不同背景

因素而在發展智慧型電網時，都必須皆以投入先進電錶基礎建設為第一步。

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而先進電表系統涵蓋多種技術，產業也仍未形成標準化，如何整合民間技術

及產業間相關企業間資源，政府在其中扮演相當大的重要角色。

此外 AMI 產業屬於新興產業，國內相關文獻甚少，國外文獻大多數均以

概念介紹與技術研究為主，較少著墨於相關產業及策略操作之探討。故本書

希望透過完善的新興產業組合分析及策略分析，如台灣產業特性、全球競爭

情勢、及科技資源等因素，來訂定台灣未來產業最具競爭力之產業組合，並

將有限資源投入於最有效的區隔中發展，並積極利用適當的政策工具來推動

這些策略性產業組合的發展。

1.3 產業分析研究方法

本書以徐作聖（1999）的「產業組合規劃」 （ Industrial Portfolio ）分析

模式及徐作聖等（2005）「創新密集服務平台分析模式（ Innovation Intensive

Service，IIS ）」進行產業分析並歸納出政策建議，供相關單位做為參考。

1.3.1 產業組合規劃分析模式

一、產業組合分析模式之架構

組合分析是企業管理學問中常用的分析工具，分析者根據產業的吸引力

與企業本身的競爭優勢來規劃企業未來發展的方向，但區隔變數的選擇通常

並無嚴謹的理論基礎。對國家級的產業組合分析來說，其複雜程度遠高於企

業級的分析。另外，為了能避免過於靜態的分析模式，我們必須加上一些動

態的因素，使分析模式能反應知識經濟時代產業快速變遷的事實。

產業定位主要是描述產業在競爭條件上的優劣勢，以及未來發展的策略。

而產業在不同的區隔內由於產業結構之不同，可能有不同的競爭動力。故分

析在不同時期與不同環境條件下產業的特殊需求，是「產業規劃」精髓之所

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在，更是協助政府在形成「科技政策」與「產業政策」之重要依據，也是產

業定位分析最大貢獻之所在。

我們以動態的區隔變數來描述產業現況與未來，足以滿足本模式分析之

產業需求，雖然此分析模式並無嚴謹的理論基礎，但我們將其視為解決問題的

分析工具（working tool），其分析範圍涵蓋了國家面、產業面與企業面的動態

競爭條件，其功能具整體性、客觀性，是一個十分具有實用性的分析工具。

二、產業策略群組區隔定位

經過兩種構面的分析，我們可決定產業的特質與型態，以個別產業生命

週期與競爭領域之定位，探討個別產業最適之「產業創新需求要素」與「創

新政策」，並可比較現行政府推動策略與「最適之政策」之差異，也就是本

模式所提之「策略規劃」精髓之所在。

三、產業創新需求要素組合分析

產業發展或創新的各種可能需求條件中，在模式的規劃上，首先是產業

創新過程與產業創新需求資源關連性的探討，其次是產業創新過程與產業生

命週期的研究，最後才得出產業生命週期與產業創新需求資源的關連性，以

形成產業創新需求要素分析矩陣。

四、產業創新過程構面

創新過程是產業創新需求要素分析的第一個構面，其主要在將產業內產

品自基礎研究至市場通路鏈結過程予以展開，以便瞭解在不同的過程下產業

需求的條件。以 Rothwell 及 Zegveld（1981）的理論整理歸納過程出有基礎研

究、應用研究，產品發展、量產、市場行銷與拓建通路等六個階段過程。

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五、產業發展策略構面

以產業的發展模式來看，Kolter（1997）認為產業在不同的發展階段，對

於發展目標應有所差異，在產業剛引進時，企業的發展為產業是否能存續的

重要關鍵，但是產業成長至於成熟時期，產品的發展與市場的發展情形便成

為產業興衰的重要衡量因素。因此國內產業發展階段上，我們可以分辨出企

業發展、產品發展與市場發展等三種不同的產業主要策略。

六、產業創新需求要素定位分析

探討過產業創新過程、產業階段發展策略與產業創新需求要素的概念後，

第二步驟即應著手進行產業創新需求要素定位分析。產業創新需求要素定位

分析主要依照不同的產業發展策略與生命週期階段所形成區隔，放入適當的

產業創新需求要素。使產業在不同時期與不同發展策略下的需求條件，都可

以由一矩陣基礎上分析而形成，因此產業創新需求要素組合分析對於產業的

研究十分重要，而且極具實用價值的觀念架構。

七、政策組合分析

創新政策組合分析為國家產業組合規劃模式第三部份，在瞭解產業定位

與產業創新需求要素之後，面臨的問題在於如何補足產業所需的資源條件與

減少不利的影響因素，透過以產業創新要素為基礎形成策略組合與政策目標，

衡量相關績效與環境變數，結合相關政策工具的執行，便可以形成完整的政

策構想。因此我們接下來便以產業在不同時期階段所需的資源專案與發展目

標，進行政策組合分析。

八、創新政策設計

Rothwell及Zegveld（1981）將「科技政策」與「產業政策」二者合稱為「創

新政策」，也就是說政府為提升人民福祉，不僅該著重於「發明」（invention），