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政策贡献

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高峰:碳中和背景下能源互联网科技创新国际趋势分析与我国发展建议

发布日期:2022-06-14

摘要:能源互联网是新一代信息技术和能源融合发展的必然产物,是“推进能源革命,加快数字化发展”的具体实现。实现碳中和目标,必须依靠能源互联网科技创新促进实现经济发展与碳排放的解耦,实现经济、高效、安全、低碳的可持续发展。各国均重视能源、数字新技术在能源互联网领域的创新应用。该文从研发支出、研发人员、学术产出、研究方向、国际合作和产学合作等方面,对2011至2020年间各主要国家对能源互联网的数千项科技攻关项目投入和数万篇论文产出进行了分析研究。识别中国在能源互联网科技创新投入强度、产出质量和效率方面同主要国家的差距,提出深化能源互联网科技创新体制机制改革、选择重点方向开展专项能源互联网试点示范工程等建议,以期推动我国能源互联网实现多元化、规模化发展,助力中国碳中和目标圆满实现。    

关键词:碳中和;能源互联网;科技创新;国际趋势

中图分类号:F206  文献标识码:A  


能源互联网是新一代信息技术和能源融合发展的必然产物,是中共十九届五中全会提出的“推进能源革命,加快数字化发展”具体实现,持续受到政、产、学、研、金、用多方关注。能源互联网通过技术革命和体制革命加速生产革命和消费革命,对提高可再生能源比重,促进化石能源清洁高效利用,提升能源综合效率,推动能源市场开放和产业升级,形成新的经济增长点,提升能源国际合作水平具有重要意义。

在全球共同应对气候变化、实现碳中和的背景下,各国对能源互联网多能协同、供需互动、绿色低碳、智能高效等基本特征有着高度共识。虽然各国基于自身禀赋和能源系统特点各有侧重,但其共性需求都是必须依靠能源互联网科技创新促进实现经济发展与碳排放的解耦,实现经济、高效、安全、低碳的可持续发展。各国均重视能源、数字新技术在能源互联网领域的创新应用。

1能源互联网科技创新的国际趋势

1.1能源互联网领域的科学研究持续推进

能源互联网是能源与互联网深度融合的产物,具有全新的思维理念、深刻的科学问题和广阔的应用空间,从学术研究层面看,资金和人才是推进能源互联网不断发展的两大核心力量。从全球来看,各国在能源互联网领域设立了许多项目和基金,激励研究人员攻坚克难,推动技术的发展和进步。在项目数量和基金规模方面,根据资助数据平台Funding Institutional的数据,2011-2020年期间,能源互联网领域总共资助了6 260个项目。这一数字从2011年的388增至2019年的697;能源互联网领域的资金总额约为59亿美元,这一数字从2011年的近6亿美元增长到2019年的峰值9亿美元。在研究人员参与方面,根据Scopus的数据,2011-2020年,共有177 354位独立作者在能源互联网领域发表至少一篇文章,参与研究人员的复合年增长率为17%,高于同期能源互联网领域(11%)作者的平均复合年增长率。研究项目、资金和人才在过去十年中的持续增长变化表明近年来世界各国越来越重视能源互联网领域的科学研究。

1.2能源互联网领域的国际合作更加频繁

根据对能源互联网领域2011-2020年期间发文数量和发文作者国别进行分析发现,国际合作发表的出版物数量占比随时间呈现出逐年递增的趋势,从2011年的15%递增至2020年的24%。与所有学科平均国际合作率的逐年变化趋势对比发现,从2013年开始,能源互联网领域的国际合作率高于所有学科的平均国际合作率。从论文质量的角度对比发现,单一作者发文的FWCI值(1.07)最低,国际间合作出版论文的FWCI 值(2.34)远高于其他合作类型的FWCI值,论文质量较高。从能源互联网领域国际合作出版物的数量来看,丹麦的奥尔堡大学共计发表1108篇国际合作能源互联网出版物,数量占比高达16.69%。其次是来自新加坡的南阳理工大学,来自中国的清华大学在国际合作能源互联网出版物拥有数量上位列第三,排名前三的机构发文约占总发文量的33.07%。这也从侧面表明随着能源互联网领域研究的不断加深,国际间的交流合作更加频繁,大学是国际间交流合作的主要平台。

2中国能源互联网科技创新差距分析

2.1中国在能源互联网领域的金额资助较低

从项目数量、总金额和每个项目的平均金额三个方面,针对不同国家在2011-2020年十年间对能源互联网资助情况对比分析表明,在项目数量方面,2011-2020年美国共资助了2 000多个能源互联网研究项目,处于世界领先地位。其次是中国 、加拿大和欧盟,分别资助了804个、734个和723个研究项目。在资助金额方面,欧盟处于领先地位,在能源互联网领域共支持了超过29亿美元的项目。紧随其后的是美国、加拿大和英国。

在平均每个项目的经费方面,欧盟最高,超过了四百万美元。其中,德国、英国均达到了百万美元级别。其次是美国、挪威和加拿大。而中国的资助强度要明显弱于欧美国家。

2.2中国在能源互联网领域的研究人员数量领先

在过去的十年中,中国在能源互联网领域的研究人员数量增长显著。无论是在该领域的研究人员总数还是活跃的研究人员数量都有巨大的提升。中国有60 227名作者发表过至少一篇与能源互联网领域相关的论文,在所有国家中排名第一。在所有作者中,有14 227名是该领域活跃的研究人员。

2011-2020年,中国活跃研究者占研究人员总数的23.62%,仅高于日本的23.01%。这一比例较低,说明与其他国家相比,我国有大量的初级研究人员涌入能源互联网领域。然而,这也表明国内学者对能源互联网领域的关注越来越多。

2.3中国在能源互联网领域的学术影响力低于世界平均水平

从国家层面的研究产出看,中国在能源互联网领域的出版量最多,多达28 660篇,占全球所有能源互联网出版物的28%,其次是美国和印度。同样值得注意的是,产量排名前5位的国家中有3个来自亚洲,这表明亚洲是能源互联网出版物的重要贡献者。就FWCI指数而言,北美(美国和加拿大)排在首位,彰显其在该领域的强悍实力。英国和澳大利亚紧随其后。而中国的能源互联网出版物FWCI指数仅为1.4,低于世界平均水平,这表明中国在提升出版物的影响力以匹配其在该领域的出色的产量方面仍需努力。

2.4中国在能源互联网领域的交流合作更加频繁

在跨地域协作方面,从合作发文上,可以发现中国同美国、英国、丹麦、新加坡等27个国家均有着较为密切的合作,中美两国合作发文数量最多且合作发文的FWCI也较高。对2011-2020年EI国际合作出版物排名前19的机构对比分析发现在2011-2020年,来自丹麦的奥尔堡大学共计发表1 108篇国际合作EI出版物,数量占比高达16.69%。其次是来自新加坡的南阳理工大学,来自中国的清华大学在国际合作EI出版物拥有数量上位列第三,在中国机构发文数量排名中位列第一。在这些顶级机构中,中国机构共计有8个(7个大陆,1个香港),数量排名第一,但是来自中国的机构国际合作率普遍较低,未来需要加强国际交流合作共同推动该领域的不断前进。

在产学合作方面,在能源互联网领域,学术与企业的合作相当活跃。学术界和企业界努力发展自身的优势,强化合作,都更加注重技术在项目实践中的应用,努力推动相关技术同市场的有效结合。该方面中国是引领者,如国家电网分别同清华大学、西安交通大学、华北电力大学等国内知名高校保持着紧密的合作关系,但产学合作成果的学术影响力还有待提高。

3中国能源互联网科技创新政策建议

能源互联网是推动我国能源革命和“双碳”目标实现的重要战略支撑,对提高可再生能源比重,促进化石能源清洁高效利用,提升能源综合效率,推动能源市场开放和产业升级,形成新的经济增长点,提升能源国际合作水平具有重要意义。自2016年2月,国家发展和改革委员会、国家能源局、工业和信息化部联合发布了推进国家能源互联网发展的纲领性文件,拉开了我国能源互联网发展的大幕。目前已经成功实现了第一阶段的目标,即“建成一批不同类型、不同规模的试点示范项目;攻克一批重大关键技术与核心装备,能源互联网技术达到国际先进水平;初步建立能源互联网技术标准体系,形成一批重点技术规范和标准;催生一批能源金融、第三方综合能源服务等新兴业态;培育一批有竞争力的新兴市场主体;探索一批可持续、可推广的发展模式;积累一批重要的改革试点经验”。以企业数量举例,国内能源互联网相关企业从2014年的3 600多家发展到2020年的近7万家,增长近20倍。

能源互联网正在向多元化、规模化发展,能源互联网的发展需要持续的科技创新来推动,围绕中国能源互联网科学研究在资金支撑、原始创新、学术产出及国际合作方面同发达国家之间的差异,实施创新驱动发展战略,建议从科研数据共享、优化科研资源配置、提升原始创新能力、激发科研人员活力、强化开放合作五个方面深化科技创新体制机制改革,改进科技管理机制、协同创新体系、科技评价机制,最大限度释放科技创新活力,提高成果转化效率。同时围绕能源技术、信息感知与智能处理技术等科研领域、攻关方向全面开展科研创新和模式创新,重点开展试点示范工程。

第一,促进科研数据开放共享。一是中国的能源互联网研究项目的资助金额偏低也受限于项目数据公开性,为有效促进科研发展,政府预算资金资助形成的科学数据应当按照开放为常态、不开放为例外的原则,由主管部门组织编制科学数据资源目录,有关目录和数据应及时接入国家数据共享交换平台,面向社会和相关部门开放共享,畅通科学数据共享渠道。二是支持大学、科研机构及私人部门共同投资建立综合性或专业性的开放数字平台,提高相关服务水平和效率。在国家层面制定推动科学数据跨境流动的制度和政策,加强和规范科学数据的采集、加工整理、开放共享等各个环节的治理。

第二,提高能源互联网科技资源配置能力和成果转化水平。一是中央财政科技计划、国家自然科学基金与国家社会科学基金依据能源互联网基础研究、应用研究和试验发展不同阶段加大投入规模和投入强度,从立项、研发、验收和成果转化全过程加强成果应用导向和市场导向管理。二是推行先进的科研和产品研发体系,以更好应对现有的科研体系往往只关注研究本身、成果与市场脱节、缺少产品化的理念和市场化的目标等问题。三是做好科研成果知识产权保护。有必要设立知识产权保护的办法和机制,保护真正科研单位和科研人员的创新积极性,形成良性竞争环境,避免恶性竞争。

第三,提升能源互联网原始科技创新能力。实现全新的、核心技术领域的突破,要从基础研究入手,支持开展基础性的理论、技术、平台研发,大力培养基础性科学人才。一是引导有实力的大型企业投入基础研究,利用产业联盟或优惠的财税政策引导企业增强自主创新意识,更多地参与到基础研究活动中来。二是要在顶层设计下开放合作。实现基础研究创新的开放、跨专业合作,需要参与主体进行顶层设计,建立分工合作、纠偏体系,并要确保参与单位的投入度。三是合作共建国家双创基地。通过联合社会力量在国家战略布局地区共建双创中心、积极与政府和社会投资机构共建双创产业园等方式,全面支撑电网新兴业务发展。

第四,激发能源互联网科研人员创新动力。加快实施创新驱动发展战略,需要激发科研人员创新创业积极性,做到人尽其才,物尽其用。一是以增加知识价值为导向制定分配政策,建立可行的符合科技创新人才特点和成长规律的制度设计,丰富外在性和内在性报酬方式,满足科技创新的外在和内在需要,使科技人员更加合理分享创新收益,激发科技创新积极性。二是健全与科技人才职业发展相匹配的特殊奖励体系,注重发挥各种特殊政策对科技创新人才的精神与物质双重激励,做到政府激励和市场激励有机结合,更合理地配置科技创新资源。三是产业、科研、高校人员三角流动。建立健全科技人员流动机制,鼓励创新人才在科研院所、高等学校和企业之间双向流动、兼职,实现企业与高校共赢。

第五,全方位加强能源互联网科技创新的国际合作。一是深化与各国能源领域对话沟通与务实合作,加强跨国、跨地区能源清洁低碳技术创新和标准合作,促进能源技术转移和推广普及,完善国际协同的知识产权保护。二是通过经验分享、技术交流、项目对接等方式,同相关国家在可再生能源开发利用、低碳城市示范等领域开展广泛而持续的双多边合作。三是大力推进能源领域开放,为能源互联网“走出去”创造条件。积极主动参与全球能源治理,倡导通过构建能源互联网推动能源转型新模式,争取未来能源发展的主导权。在“一带一路”等能源国际合作中,通过亚洲基础设施投资银行、金砖国家新开发银行等金融平台,采取设立国际智慧能源产业基金等方式,推动我国能源互联网技术和商业模式走出去,共同推动国际能源转型。

第六,进一步推进能源互联网新技术、新模式、新业态试点示范,为能源互联网建设探索路径。对于现阶段的能源互联网的推进,跨领域技术融合和商业模式创新是关注的重点。围绕低碳能源互联、智慧转型升级、安全保障提升、健全市场机制等能源转型重大课题,分领域、分阶段开展能源互联网建设试点示范。


本文发表于《中国发展》2022年第2期,因篇幅限制,注释省略。


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