能源，不僅是現代工業(yè)的血液，也是正常生活得以維持的基石。千百年來(lái)，人類(lèi)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)能夠為人類(lèi)提供清潔、可持續的能源？當前，世界主要國家或地區均將發(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，中國科學(xué)院科技戰略咨詢(xún)研究院、武漢文獻情報中心、廣州能源所與施普林格·自然團隊發(fā)布了《未來(lái)科技系列報告（第一期）》——《新能源技術(shù)研究的機遇與挑戰》，對全球2000-2019年間（尤其是2015-2019年間）太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地熱能、核能、氫能、儲能、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項代表性技術(shù)主題進(jìn)行系統分析，訪(fǎng)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)注了中國新能源技術(shù)的研究特點(diǎn)以及研究競爭力。
產(chǎn)業(yè)化遭遇瓶頸，誰(shuí)是新能源應用的“攔路虎”?
全球新能源領(lǐng)域研究成果技術(shù)轉化率整體較低，產(chǎn)學(xué)研結合有待加強;儲能技術(shù)和能源互聯(lián)網(wǎng)受到全球關(guān)注
中國科學(xué)院武漢文獻情報中心戰略情報中心副主任、研究館員陳偉總結，全球新能源領(lǐng)域研究成果技術(shù)轉化率整體較低，產(chǎn)學(xué)研結合有待加強。相對而言，儲能、生物質(zhì)能和太陽(yáng)能的研究成果轉化率相對較高，鋰離子電池和有機太陽(yáng)能電池是國內外產(chǎn)業(yè)轉化共同關(guān)注的技術(shù)熱點(diǎn)。
結果顯示，儲能、太陽(yáng)能和氫能技術(shù)研究的國內外市場(chǎng)關(guān)注度最高，而產(chǎn)業(yè)轉化度相對較高的技術(shù)為儲能、生物質(zhì)能和太陽(yáng)能技術(shù)。而全球及中國產(chǎn)研共同關(guān)注的新能源技術(shù)熱點(diǎn)集中在電池儲能和太陽(yáng)能光伏領(lǐng)域，尤其是鋰離子電池和有機太陽(yáng)能電池。
在新能源技術(shù)中，關(guān)注度最高的是儲能技術(shù)和能源互聯(lián)網(wǎng)。
儲能技術(shù)是現代能源體系建設重要組成，特別是電池儲能方面的論文發(fā)文量、增長(cháng)率以及頭部高質(zhì)量研究的綜合表現在評估中得分位居第一。陳偉介紹，可再生能源發(fā)電、智能電網(wǎng)和分布式多能互補系統、電動(dòng)汽車(chē)均為各國電力系統低碳轉型的重點(diǎn)方向，而儲能技術(shù)是實(shí)現上述領(lǐng)域變革必不可少的技術(shù)支撐，是未來(lái)能源系統具備柔性、包容性和平衡功能的軟鏈接關(guān)鍵節點(diǎn)。
隨著(zhù)儲能技術(shù)在能源生產(chǎn)、消費以及低碳智慧轉型中的廣泛應用，提高儲能電池的安全性、能量密度、容量規模、續航能力、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(zhuān)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(zhuān)家認為，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(xiàn)主要包括儲能電池系統結構創(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)是現代能源系統的新型基礎設施。隨著(zhù)能源需求不斷增加和電氣化趨勢的顯現，未來(lái)全球將加快形成以石油、天然氣、煤炭、可再生能源為主的多元化能源結構，并在21世紀中葉完成向以非化石能源為主的能源結構轉型。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、智慧運維、供需雙向互動(dòng)、多網(wǎng)互動(dòng)等系統技術(shù)的突破也顯得尤為重要和迫切。同時(shí)，現代能源系統必然需要大數據挖掘、信息流管理、檢測和網(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。
在全球實(shí)現碳中和情景下，能源系統將具有多元、智慧、安全、柔韌的基本屬性，這意味著(zhù)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智慧能源系統技術(shù)等研究的重要性凸顯，應用基礎研究、應用性技術(shù)研發(fā)將持續受到關(guān)注。
報告分析認為，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)架構和核心裝備技術(shù)研究，在能源生產(chǎn)消費的智能化、能源互聯(lián)網(wǎng)系統規劃、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)注能源系統大數據采集、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、能源大數據應用技術(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)落地轉化，在多學(xué)科交叉、信息網(wǎng)絡(luò )基礎設施和能源基礎設施鏈接的研究設計、示范應用、落地實(shí)施等方面取得突破。
