能源，不僅是現(xiàn)代工業(yè)的血液，也是正常生活得以維持的基石。千百年來(lái)，人類主要依靠化石能源維系，目前也是如此。但化石能源總有耗盡的一天。那么，什么可以接替化石，未來(lái)能夠?yàn)槿祟愄峁┣鍧?、可持續(xù)的能源？當(dāng)前，世界主要國(guó)家或地區(qū)均將發(fā)展新能源技術(shù)視為引領(lǐng)新一輪能源革命以及科技創(chuàng)新的重要突破口，新能源技術(shù)正以前所未有的速度加快迭代。日前，中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院、武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心、廣州能源所與施普林格·自然團(tuán)隊(duì)發(fā)布了《未來(lái)科技系列報(bào)告（第一期）》——《新能源技術(shù)研究的機(jī)遇與挑戰(zhàn)》，對(duì)全球2000-2019年間（尤其是2015-2019年間）太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、核能、氫能、?chǔ)能、能源互聯(lián)網(wǎng)等八個(gè)不同新能源技術(shù)領(lǐng)域整體及其20項(xiàng)代表性技術(shù)主題進(jìn)行系統(tǒng)分析，訪談了歐陽(yáng)明高院士、李燦院士、Joёl Ruet教授等中外能源領(lǐng)域的科學(xué)家，對(duì)未來(lái)能源進(jìn)行了定量和定性的分析，并從全球尺度重點(diǎn)關(guān)注了中國(guó)新能源技術(shù)的研究特點(diǎn)以及研究競(jìng)爭(zhēng)力。
產(chǎn)業(yè)化遭遇瓶頸，誰(shuí)是新能源應(yīng)用的“攔路虎”?
全球新能源領(lǐng)域研究成果技術(shù)轉(zhuǎn)化率整體較低，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合有待加強(qiáng);儲(chǔ)能技術(shù)和能源互聯(lián)網(wǎng)受到全球關(guān)注
中國(guó)科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心戰(zhàn)略情報(bào)中心副主任、研究館員陳偉總結(jié)，全球新能源領(lǐng)域研究成果技術(shù)轉(zhuǎn)化率整體較低，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合有待加強(qiáng)。相對(duì)而言，儲(chǔ)能、生物質(zhì)能和太陽(yáng)能的研究成果轉(zhuǎn)化率相對(duì)較高，鋰離子電池和有機(jī)太陽(yáng)能電池是國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化共同關(guān)注的技術(shù)熱點(diǎn)。
結(jié)果顯示，儲(chǔ)能、太陽(yáng)能和氫能技術(shù)研究的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)關(guān)注度最高，而產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化度相對(duì)較高的技術(shù)為儲(chǔ)能、生物質(zhì)能和太陽(yáng)能技術(shù)。而全球及中國(guó)產(chǎn)研共同關(guān)注的新能源技術(shù)熱點(diǎn)集中在電池儲(chǔ)能和太陽(yáng)能光伏領(lǐng)域，尤其是鋰離子電池和有機(jī)太陽(yáng)能電池。
在新能源技術(shù)中，關(guān)注度最高的是儲(chǔ)能技術(shù)和能源互聯(lián)網(wǎng)。
儲(chǔ)能技術(shù)是現(xiàn)代能源體系建設(shè)重要組成，特別是電池儲(chǔ)能方面的論文發(fā)文量、增長(zhǎng)率以及頭部高質(zhì)量研究的綜合表現(xiàn)在評(píng)估中得分位居第一。陳偉介紹，可再生能源發(fā)電、智能電網(wǎng)和分布式多能互補(bǔ)系統(tǒng)、電動(dòng)汽車均為各國(guó)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)方向，而儲(chǔ)能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)上述領(lǐng)域變革必不可少的技術(shù)支撐，是未來(lái)能源系統(tǒng)具備柔性、包容性和平衡功能的軟鏈接關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
隨著儲(chǔ)能技術(shù)在能源生產(chǎn)、消費(fèi)以及低碳智慧轉(zhuǎn)型中的廣泛應(yīng)用，提高儲(chǔ)能電池的安全性、能量密度、容量規(guī)模、續(xù)航能力、服役壽命以及降低電池成本的需求越來(lái)越迫切。論文和專利分析表明，電極材料、電解質(zhì)等電池材料是提高電池性能的研究熱點(diǎn)。領(lǐng)域相關(guān)專家認(rèn)為，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池已相繼成為動(dòng)力電池材料創(chuàng)新的主要技術(shù)方向。電池性能突破路線主要包括儲(chǔ)能電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、電池包空間利用優(yōu)化、電池能量密度及安全性提升、電池成本大幅降低等。
能源互聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代能源系統(tǒng)的新型基礎(chǔ)設(shè)施。隨著能源需求不斷增加和電氣化趨勢(shì)的顯現(xiàn)，未來(lái)全球?qū)⒓涌煨纬梢允汀⑻烊粴?、煤炭、可再生能源為主的多元化能源結(jié)構(gòu)，并在21世紀(jì)中葉完成向以非化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。因此，雖然分能源品種的能源技術(shù)創(chuàng)新依然重要，但多種能源融合的集成組合、融合匹配、智慧運(yùn)維、供需雙向互動(dòng)、多網(wǎng)互動(dòng)等系統(tǒng)技術(shù)的突破也顯得尤為重要和迫切。同時(shí)，現(xiàn)代能源系統(tǒng)必然需要大數(shù)據(jù)挖掘、信息流管理、檢測(cè)和網(wǎng)絡(luò)泛在、決策優(yōu)化等跨界科學(xué)技術(shù)交叉融合的支撐。
在全球?qū)崿F(xiàn)碳中和情景下，能源系統(tǒng)將具有多元、智慧、安全、柔韌的基本屬性，這意味著能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智慧能源系統(tǒng)技術(shù)等研究的重要性凸顯，應(yīng)用基礎(chǔ)研究、應(yīng)用性技術(shù)研發(fā)將持續(xù)受到關(guān)注。
報(bào)告分析認(rèn)為，目前能源互聯(lián)網(wǎng)研究仍需關(guān)注如下問(wèn)題：一是關(guān)注能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)和核心裝備技術(shù)研究，在能源生產(chǎn)消費(fèi)的智能化、能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃、多能流能源交換與路由技術(shù)、能源智能傳輸技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同控制技術(shù)等方面取得突破;二是關(guān)注能源系統(tǒng)大數(shù)據(jù)采集、挖掘和利用技術(shù)研究，在能源互聯(lián)網(wǎng)通信、能量信息化與信息物理融合、能源大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)管理技術(shù)等方面取得突破;三是關(guān)注能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)落地轉(zhuǎn)化，在多學(xué)科交叉、信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和能源基礎(chǔ)設(shè)施鏈接的研究設(shè)計(jì)、示范應(yīng)用、落地實(shí)施等方面取得突破。
