新能源研发竞赛,中国表现如何?(三)

2021-05-06 10:13  来源:光明日报  浏览:  

能源,不仅是现代工业的血液,也是正常生活得以维持的基石。千百年来,人类主要依靠化石能源维系,目前也是如此。但化石能源总有耗尽的一天。那么,什么可以接替化石,未来能够为人类提供清洁、可持续的能源?当前,世界主要国家或地区均将发展新能源技术视为引领新一轮能源革命以及科技创新的重要突破口,新能源技术正以前所未有的速度加快迭代。日前,中国科学院科技战略咨询研究院、武汉文献情报中心、广州能源所与施普林格·自然团队发布了《未来科技系列报告(第一期)》——《新能源技术研究的机遇与挑战》,对全球2000-2019年间(尤其是2015-2019年间)太阳能、风能、生物质能、地热能、核能、氢能、储能、能源互联网等八个不同新能源技术领域整体及其20项代表性技术主题进行系统分析,访谈了欧阳明高院士、李灿院士、Joёl Ruet教授等中外能源领域的科学家,对未来能源进行了定量和定性的分析,并从全球尺度重点关注了中国新能源技术的研究特点以及研究竞争力。

新能源研发竞赛,中国表现如何?

中国在新能源研究领域贡献总量较大,头部高质量研究贡献量也较高;但与发达国家相比,研究整体效率仍需提升

中国科学院科技战略咨询院可持续发展战略研究所副所长、研究员谭显春介绍,报告对新能源研究头部国家对领域发展的主要贡献进行了对比,发现各国在研究效率上存在差异。中国在新能源8个技术领域的发文量均位居世界前两位,表明其在新能源研究各主要方向具有较强的活跃度。综合分析8个技术领域的研究影响力(篇均被引频次和优质研究论文数量),中国在所有技术领域的优质论文数量均排名前六,但大部分领域论文篇均被引频次排名相对靠后,表明中国在新能源技术领域的研究效率仍需进一步提升。

例如,在国别对比中,中国能源互联网领域发表论文数量最多,且优质论文数量也处于领先,表明中国科研界对能源互联网的理论前沿研究高度关注,在能源互联网领域研究具有一定竞争力。然而,从论文篇均被引频次国家排名来看,中国仅位居全球第五名,表明中国论文的影响力与英国、美国比还有一定差距,仍需加强关键核心技术攻关,提高能源互联网领域研究水平。

但中国在不少领域表现也很亮眼。谭显春说,例如,中国储能产业发展迅速成为全球后起之秀。报告中特别提到,中国能源研究会储能专委会等联合发布的《储能产业研究白皮书2020》显示,2019年全球电池储能累计装机规模为9520.5MW,其中锂离子电池储能累计装机规模占比88.6%。中国的储能产业虽然起步较晚,但近几年发展速度令人瞩目,已投运电池储能累计装机规模达到1709.6MW,其中锂离子电池储能累计装机规模占比60%,在2015—2019年间锂电池储能累计装机年均增长超过100%。

报告对中国新能源的发展提出了建议:

一是大规模储能技术的突破和普及是发展可再生能源的有力支撑。风能、太阳能等可再生能源以及智能电网产业的迅速崛起,使得储能技术成为全球各国亟须攻克的技术壁垒。大规模高效储能技术是实现可再生能源普及应用的关键技术,可以解决发电与用电的时差矛盾以及间歇式可再生能源发电直接并网对电网的冲击,是未来能源系统具备柔性、包容性和平衡功能的软链接关键节点。中国应进一步完善促进储能产业发展的政策机制,通过金融和市场化手段引导长期资金投入,构建储能科技创新与技术储备体系,加强新能源与储能集成应用研究,推动大规模储能技术突破和商业化应用。

二是氢能将成为打造未来能源体系、实现能源变革的重要媒介。随着人类社会的低碳化、无碳化转型,氢能技术的突破利用成为能源清洁化发展的重要方向。全球多个国家和地区已经出台了氢能发展战略路线图,将氢能规划上升到国家战略高度。作为多种能源网络互联互补和协同优化的重要能源媒介,氢能能够提高可再生能源利用率,实现电网和气网的耦合,增加电力系统的灵活性,同时具备储能功能,通过可再生能源电解水制氢,实现能源消纳与储存。因此,要强化氢能的顶层设计,明确规模化应用场景,合理提出不同场景下氢能发展路线图,并制定相应的标准规范,加速绿氢制取、储运和应用等产业链发展。

三是太阳能燃料技术突破及其成本降低将助力减少石油依赖。太阳能燃料技术正逐步从基础科学研究发展成为工业可行技术,有望从根本上改变能源和化工领域过度依赖化石资源的现状。太阳能发电技术、风力发电技术的进步将会进一步降低发电成本,带动可再生能源电解水制氢迅速成为绿色、可持续的太阳能燃料生产路线。而利用太阳能将水和二氧化碳高效转变为燃料或化学品的关键是如何降低成本、提高效率。中国应继续加大太阳能燃料技术的研发力度,强化太阳能发电技术与建筑等基础设施一体化应用技术的研发和应用,选择阳光资源丰富的地区开展典型示范工程,推进太阳能技术的工业化生产进程。

四是能源互联网将发挥“互联网+”和智慧能源双重优势,实现能源统筹优化配置。能源互联网可以实 现能源生产和消费秩序重构,将能源生产、输送、存储、消费以及市场运营等环节与信息通信技术深度融合,创造新的商业模式,实现能源共享的新能源生态系统。能源互联网建设需要加强移动互联网、云计算、大数据和物联网等技术在智能电网中的融合应用,构建金融支持平台,强化共享能源基础设施建设管理体系,实现能源互联网市场化,构建安全、高效、可持 续的智慧能源系统。中国要积极推动能源互联网关键技术研发,加强不同能源网络间的互联互通,推进综合能源网络基础设施建设,完善能源互联网服务和管理运行机制。

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