能源转型研究_ 科研与创新在全球可持续能源转型中的作用---科睿唯安.pdf

能源转型研究 科研与创新在全球可持续 能源转型中的作用 2 Ed White 科睿唯安知识产权与创新研究 副总裁兼首席分析师 Ed White 是创新评估与预测领域的思想 领袖，也是科睿唯安《全球百强创新机 构 》和《全球最受保护品牌百强》报告 的主要作者。 Ed 在科睿唯安以及公司前 身工作长达二十年，拥有电子工程、仪 器仪表和粒子/等离子设备方面的技术背 景。 Ed 的大部分时间都致力于开发用于 分析创新生态系统的新方法，并为数百 家企业、机构和政府部门提供咨询建议 和技术数据调查服务。 Mihnea Hanganu 科睿唯安创新总监 Mihnea Hanganu 在知识产权领域拥有十 年的丰富经验。他拥有商业经济学背景， 曾就读于布鲁塞尔自由大学索尔维商学 院，并通过专业培训成为数据科学家。 作为资深的数据专家， Mihnea 为科睿唯 安《全球百强创新机构》和《全球最受 保护品牌百强》等报告提供了强有力的 支持。 Mihnea 的主要工作是通过提供数 据和分析产品，帮助企业和政府机构加 速创新，并改变未来。他在这方面卓有 成就，经验丰富。 作者简介 3 我们深知，为了成为具有显著商业和社 会影响力的伟大企业，我们需要采用全 方位的方法，持续不断地为我们的数 据、情报和专家寻找新的机会，让数据 的存在和专家的工作更有意义，可以对 世界的可持续发展产生积极影响。 本项研究是我们为促进联合国可持续发 展目标 9——产业、创新和基础设施所做 的努力之一。报告探讨了全球科研与创 新对可持续能源推广和发展的作用。报 告揭示了当前的差距、趋势和进一步加 强研究的需要，同时根据可持续能源的 种类和地理分布来研究发展潜力所在。 在本报告中，我们充分利用科睿唯安的 丰富资源，分析了科研和创新在全球可 持续能源转型过程中的作用，为政策制 定者、企业、投资者和全球科学家提供 了宝贵的见解。 应对能源危机需要政府、企业、研究组 织和公共机构的共同努力，积极寻找技 术上的创新解决方案——而且需要各方 迅速行动，刻不容缓。 整个社会是一个共同体，因此我们面临 的挑战之一是利用数据全面了解能源问 题在不同研究领域和不同行业的规模和 背景。只有借助准确的数据，我们才能 充分理解我们面临的挑战，才能以行之 有效的方式来应对挑战。 这些数据必须是经过筛选后的结构化数 据，要进行严格维护和及时更新，并且能 够与其他同等质量的数据集结合使用，这 样才有可能从中获取正确的洞见。 一项新的技术，从第一次相关研究发表 在科学期刊上，到该技术在现实世界中 成功应用，这个过程大约需要 12-17 年。 有时，一项科研发现会影响多种技术， 而且通常这些技术会应用于不同行业的 不同产品。我们的数据 40 多年来始终基 于相同的方法进行组织、整理和加工， 这是我们得以发现新趋势、揭示新网 络、掌握格局变化的基础。 只有通过数据和情报更好地了解我们 迄今为止所做出的努力，我们才能不 断进步。 我们期待着与同事、客户和合作伙伴共 同携手，助力变革，在推动全球迈向可 持续发展的未来这条道路上共同前进。 能源转型研究 在科睿唯安，我们热衷并倡导可持续发展。“可持续”这一概念已融入到我们所做的 每一件事，它是我们做出每一项决策的基本原则。 Tiffani Shaw 科睿唯安首席事务官、 可持续发展负责人 4 05 07 12 18 20 可持续能源的研究背景 可再生能源科研与创新活动现状概览 主要发现和趋势 将科研成果转化为实际应用， 加速全球可持续能源转型 附录 目录 5 世界各国政府为促进经济发展而出台 的各种财政措施和刺激方案效果显 著， 2021 年全球经济已有起色，实现了 6% 的增长。 1 然而，二氧化碳排放量也 以相似的比例增长， 2 让世界重新回到了 2030 年减排 45% 的目标。我们再次面 临着未来变得不可持续这一威胁，在 2050 年以前能否实现净零排放还是未知 数；虽然可再生能源的使用在 2021 年 出现了迄今为止最大的增长，但全球向 可持续、可再生能源转型的推进速度仍 然不够。 3 可持续能源的必要性显而易见。科学家 们认为，如果目前全球变暖的速度一直 持续到 2070 年，预计届时全球三分之一 的人口可能会失去适宜居住的环境。如 果能够大幅降低排放水平，则未来可能 遭遇这一居住环境危机的人数将会减 半。 4 要在本世纪中叶成功实现全球净零 目标，确保地球环境宜居，那么加速向 可持续能源转型则是必不可少的一环， 且这项工作已是迫在眉睫。 政策制定者、科学家和工程师面临的挑 战是将纸面上的宏大目标落实到具体行 动上——均衡环境、经济和实际需求， 以加速采用并最终全面过渡到可持续能 源。事实上，与化石燃料发电厂相比， 现在太阳能和风能发电厂的建造和运行 成本更低。 5 我们应该如何利用可持续 的可再生能源，如太阳能光伏、风能和 绿色氢能，将其整合到现有能源网络， 以满足现代社会的能源需求？ 各国政府面临着应对竞争性需求的压 力，既要保持经济复苏势头，又要在能 源价格飙升的情况下为民众和企业提供 支持，同时还要实现经济的可持续转 型。不同于化石燃料能源，可再生能源 可以本地产出，因此更为便宜，更能确 保能源安全，其作用不可忽视。 2020 年，全球公共卫生危机使碳排放量出现了令人欣喜的大幅下降，但随着经济和社 会生活的逐渐复苏，全球能源消耗和碳排放水平也随之反弹。 可持续能源的研究背景 6 然而，在可持续发展领域，政府和企业 的宏大目标与他们采取的具体行动之 间，存在着一条固有的信息鸿沟。围绕 可再生能源资本市场的整个生态系统， 不仅需要了解需求和目标，还需要掌握 能够对实际结果和能力水平进行衡量的 方法。 本报告探讨了全球科研与创新对可持续 能源推广和发展的作用。报告揭示了当 前的差距、趋势和进一步加强研究的需 要，同时根据可持续能源的种类和地理 分布来研究发展潜力所在。 为此，我们凭借科睿唯安全方位覆盖的 深度内容，利用独立于出版商的全球引 文索引数据库—— Web of Science™、经 过编辑和深加工的全球专利数据源—— 德温特世界专利索引（ Derwent World Patent Index™，简称 DWPI™）、 德温特 专利引文索引（ Derwent Patents Citation Index™，简称 DPCI） 和全球知识产权案 例数据库 Darts-ip™，对围绕全球科研和 创新的严谨数据进行了认真收集和梳 理，对可持续能源领域的研究和发明进 行了全面评估。 我们此举的目标是创建一个现代化的 “大型图书馆”，图书馆中不仅存储着 人类目前的科学和工程知识，而且在结 构上非常便于投资者、政府、企业和研 究人员进行检索查阅，使他们可以更好 地了解当前科研和创新生态系统的现 状，以及未来可能出现的形态，而且这 一方法不仅用于可持续能源领域，还可 以推广至其他各个行业。 点击此处查看完整的方法论。 7 可再生能源科研与创新 活动现状概览 求 知 。才 智 。发 现 。 全世界的科学家们因为求知欲而提出问 题，凭借聪明才智进行探索研究，最终 发现和创造新知识，为社会进步做出贡 献。因此，许多国家都会通过各种基金 资助机构，如美国国家科学基金会、德 国联邦教育与研究部、韩国国家研究基 金会等，对基础科学研究进行大量投 入。企业和慈善组织也认识到基础研究 的价值，对基础科学的资助力度不断加 大。 6 诺贝尔奖得主文卡·拉马克里希南 爵士 ( Sir Venki Ramakrishnan) 曾经说 过：“很多我们今天认为理所当然的事 情都是基础科学和技术相互作用的结 果，两者相互推动。” 7 这种相互作用在可再生能源领域非常显 著。在同行评议科学期刊中发表的论文 通常更偏向于基础性研究，予以专利保 护的创新成果通常更偏向于实际应用的 商业技术开发，而后者通常会滞后于前 者；在可持续能源领域，这种滞后比较 明显：从总体上出现第一个拐点到进入 快速发展增长阶段，创新滞后于科研大 约 10 年。 “很多我们今天 认为理所当然的 事情，都是基础 科学和技术相互 作用的结果，两 者相互推动。” 诺贝尔奖得主文卡·拉马克里希南爵士 8 图 1： 全球研究与创新 ( 1999—2020) * 不含 实 用 新 型 专 利 申 请 。来 源： Web of Science， DWPI 从绝对数字以及从在全球研究中所占的比例来 看 ，可 持 续 能 源 领 域 的 创 新 活 动 正 在 减 弱 。 无论是围绕可持续能源开展的基础性和支持性研究还是直接的专利产出，似乎都呈现 出发展曲线已完成这一趋势——这通常意味着该领域的发展即将完成（图 2）。这一发 现是基于全球所有学科领域科学期刊和专利产出的总体增长的规范化数据而得出的。 全球每年新增研究论文与创新发明 1990—2020 年：每年新发表研究论文数量与新发明申请数量 * 全球每年累计研究论文与创新发明 1990—2020 年：截至当年累计发表研究论文数量与发明申请数量* 发明 论文 发明 论文 研究论文与发明 数量 1996 0.0m 0.5m 1.0m 1.5m 2.0m 2.5m 3.0m 3.5m 4.0m 1990 1992 20201994 1998 20022000 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 研究论文与发明 数量 （累计总数） 1996 0m 10m 20m 30m 40m 50m 60m 70m 80m 1990 1992 20201994 1998 20022000 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 年份（论文发表年份，发明首次申请年份） 年份（论文发表年份，发明首次申请年份） 9 图 2： 可再生能源占全球所有领域研究与创新活动的比例 (1999—2020) 欧盟可持续金融分类方案 为实现“欧洲绿色协议”的政策目标，欧盟委员会公 布了一项最新的可持续金融发展战略，即《欧盟可持 续金融分类方案》。在本次研究中，我们使用了这套 分类方案，依据该方案的分类目录，来定义什么是可 持续的，什么不是可持续的。按照该方案的分类，本 次研究重点关注可持续发电领域的八个主题： 太阳能光伏 聚光太阳能 风能 海洋能 水能 地热 生物质能 可再生气体或液体燃料 可再生能源占全球所有领域每年新增研究论文与创新发明的比例 1990—2020 年：可再生能源占全球所有领域每年新发表研究论文数量与新发明申 请数量的百分比* 可再生能源占全球所有领域每年累计研究论文与创新发明的比例 1990—2020 年：可再生能源占全球所有领域每年新发表研究论文数量与新发明申 请数量的百分比* * 不含 实 用 新 型 专 利 申 请 。来 源： Web of Science， DWPI 发明 论文 发明 论文 占全球论文 和发明数量 的百分比 1996 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 9% 1990 1992 20201994 1998 20022000 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 占全球论文 和发明数量 的百分比 （累计总数） 1996 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 1990 1992 2020 8% 1994 1998 20022000 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 年份（论文发表年份，发明首次申请年份）年份（论文发表年份，发明首次申请年份） 10 这一趋势的背后是中国大陆在可再生能 源科研与创新产出方面的持续推动和正 确的方向引导。中国大陆科研产出的数 量和质量持续提升（图 3），其专利组 合不断加强，这一点从中国大陆不断攀 升的发明强度得到了印证。然而，中国 大陆可再生能源的专利活动，并没有跟 上不断加速的中国大陆整体专利活动的 步伐。 8 这进一步证明了我们的发现， 即可持续能源领域的科研和创新活动正 在减弱。 另一方面，美国可再生能源的专利活动 实际上在减少，其在该领域的科学研究 也停滞不前。我们将在本报告后面部分 深入研究并比较 G20 各国的能力水平。 如果将可再生能源细分，分别观察不同 类别可再生能源的活动情况，我们会看 到一幅更加细微的演变图像。可持续能 源领域整体的科研与创新或许在逐渐减 弱，但这并不意味着所有类别的可再生 能源都是如此。我们按照《欧盟可持续 金融分类方案》将可再生能源分为八个 不同种类，发现太阳能光伏发电是最受 关注的领域，其次是风力发电，且这一 现象在创新发明和基础研究中都是如此 （图 4）。但无论太阳能光伏还是风能， 每年研究论文产出均已停滞不前，这代 表其发展曲线已经完成。 中国大陆在可再生能源 领域的科研和创新活动 中处于领先地位。 图 3： 中国大陆和美国的创新发明和研究论文的全球占比 (2008—2020) 美国和中国大陆可再生能源每年发明数量占全球发明数量的比例 2008—2020 年：可再生能源每年发明数量占全球发明总数的百分比* 美国和中国大陆可再生能源每年研究论文数量占全球研究论文数量的比例 2008—2020 年：可再生能源每年研究论文数量占全球第一作者研究论文总数的百 分比* * 不含 实 用 新 型 专 利 申 请 。来 源： Web of Science， DWPI 美国 中国大陆 美国 中国大陆 占全球发明 总数的百分比 2011 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0% 2.5% 2008 2009 20202010 2012 20142013 2015 2016 2017 2018 2019 占全球第一作 者论文总 数的百分比 2011 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 18% 2008 2009 2020 16% 2010 2012 20142013 2015 2016 2017 2018 2019 发表年份发明首次申请年份 11 水力发电是一个引人关注的难题。尽管 其科研和创新活动的水平低于太阳能光 伏和风力发电，但水力发电是可再生能 源领域最大的贡献者，水力发电量是所 有其他可再生能源发电量的两倍， 9 在 国际能源署 ( IEA) 的净零排放规划中发 挥着关键作用。 2020 至 2030 年，平均 每年需要新增 48 吉瓦的水力发电装机容 量。然而，在扩容和新建水力发电站 时，无论已有的水力发电站还是新建 项目都必须考虑一个新问题，即必须遵 循严格的可持续性标准；专家们认为， 以前低估了水力发电站对气候的影响， 现在必须将该影响降至最低。 10 在美国 等一些国家或地区，困难重重的许可和 审批流程可能会限制水电的发展。事实 上，美国许多现有水电站正在进入重新 许可阶段。 11 国际能源署 ( IEA) 认为， “如果没有重大政策变化，全球水电扩 张预计将在十年内放缓脚步。” 12 另一方面，包括绿色氢能在内的可再生 非化石燃料，正处于迄今为止发明和基 础研究活动的最低水平。欧盟最近推出 了 REPowerEU 能源计划，该计划的其 中一项举措是，额外投资 2 亿欧元用于 在欧盟范围内开发和实施清洁氢能； 13 这样的举措是否与宏大目标相匹配？能 否推动绿色氢能成为更广泛采用的可再 生能源？ 图 4： 可再生能源创新活动和支持性论文研究 (1990—2020) 如果没有重大政策变 化，全球水电扩张预计 将在十年内放缓脚步。 48 吉瓦 2020 至 2030 年每年需要新 增的水力发电装机容量。 按《欧盟可持续金融分类方案》划分的不同种类，可再生能源发明占全球发明数 量的比例 1990—2020 年：每年可再生能源发明数量占全球发明总量的百分比*（按能源种类 划分） 按《欧盟可持续金融分类方案》划分的不同种类，可再生能源研究论文占全球研 究论文数量的比例 1990—2020 年：每年可再生能源研究库支持性论文数量占 Web of Science 全球研 究论文总量的百分比* * 不含 实 用 新 型 专 利 申 请 。来 源： Web of Science， DWPI 占全球发明 总数的百分比 1996 0.0% 0.1% 0.2% 0.3% 0.4% 0.5% 0.6% 0.7% 0.8% 1990 1992 20201994 1998 20022000 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 占 W e b o f S c i e n c e 全球论文总 数的百分比 1996 0.0% 0.2% 0.4% 0.6% 0.8% 1.0% 1.2% 1990 1992 20201994 1998 20022000 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 太阳能光伏 风能 水能 海洋能 聚光太阳能 生物质能 可再生非化石燃料 地热 发表年份首次申请年份 太阳能光伏 风能 水能 海洋能 聚光太阳能 生物质能 可再生非化石燃料 地热 12 主要发现和趋势 发现： 太阳能光伏和风力发电在技术上日臻成熟；与太阳能 光伏和风力发电技术有关的复杂问题在全球科学家的共同 努力下得以解决 当我们对可再生能源的科研和技术产出进行分析时，另一个值得注意的发现是，在可 持续能源的发明数量方面，太阳能光伏和风力发电的 S 型曲线似乎已出现第二个拐 点，这表明其技术日臻成熟的总体趋势（图 5）。发明数量上的这一趋势与研究论文 的趋势并不一致——学术研究方面似乎已经开始了一条新的发展曲线，但专利活动尚 未跟上这条曲线的发展。 13 图 5： 可再生能源发明与研究论文的发展曲线（占全球创新发明和研究论文的比例，1990—2020） 水电是唯一的例外。或许这并不令人 意外，因为与其他可再生能源相比， 水力发电被认为是一种“老”技术。 目前利用水力产生交流电的方法可以 追溯到 1893 年加利福尼亚州的一座交 流发电厂。 14 为了更好地了解每种可持续能源的成熟 级别，我们使用了来自研究论文、专利 以及专利主张等方面的数据，将学术研 究论文数量水平与企业发明活动水平和 商业化指标进行对照。由此我们得到了 一个模型，该模型可对技术成熟度进行 指数化衡量，揭示出可能在技术方面已 经成熟的可再生能源种类（图 6）。可 持续能源技术成熟度指数进一步支持了 我们的论点，即太阳能光伏、风能、可 再生非化石燃料和生物质能均已是成熟 技术。 海洋能发电按该指数目前属于不成熟技 术，正处于创新的前沿。海洋能发电具 有高能量密度，如果得到充分利用，有 望成为前景最好的可持续能源之一。例 如，美国沿海的海浪可以满足该国每年 近三分之二的电力需求。 15 政策制定者正在寻求挖掘海洋能源的潜 力，一些国家或地区出台了各项政策以 鼓励加大这方面的研发力度。例如， 澳大利亚政府于 2021 年通过了一项海 上电力基础设施法案， 16 以支持各州和 国家关于发展海洋能源项目的规划。英 国在开发海洋可再生能源方面居于世 界前列，英格兰、威尔士和苏格兰均 有项目正在开展。例如， Wave Energy Scotland 的目标是“研发可靠技术，实 现极具成本效益的波浪能发电”，自 2014 年该机构成立以来，已投资超过 4,800 万 英镑，为 120 份合同注资。 17 按《欧盟可持续金融分类方案》划分的不同种类，可再生能源发明的发展曲线 （占全球创新发明的比例） 1990—2020 年：可再生能源累计发明数量占全球累计发明总量的百分比*（按能源 种类划分） 按《欧盟可持续金融分类方案》划分的不同种类，可再生能源研究论文的发展曲 线（ 占 全 球 研 究 论 文 的 比 例 ） 1990—2020 年：可再生能源累计论文数量占 Web of Science 论文总量的百分比 （按能源种类划分） * 不含 实 用 新 型 专 利 申 请 。来 源： Web of Science， DWPI 占全球累计发明总 量的百分比 1996 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10% 1990 1992 20201994 1998 20022000 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 占 W e b o f S c i e n c e 论文总量 的百分比 1996 0% 5% 10% 15% 20% 25% 1990 1992 20201994 1998 20022000 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 发表年份首次申请年份 太阳能光伏 风能 水能 海洋能 聚光太阳能 生物质能 可再生非化石燃料 地热 太阳能光伏 风能 水能 海洋能 聚光太阳能 生物质能 可再生非化石燃料 地热 14 图 6 ： 可持续能源技术成熟度模型 来源： Web of Science、 DWPI、德温特专利引文索引 ( DPCI)、 Darts-ip 图 7： 可再生能源平准化度电成本 来源： IRENA (2021) ，《 2020 年可再生能源发电成本》，国际可再生能源机构，阿布扎比 实际来看，尽管太阳能光伏和风能在过 去三十年开展的科研和创新活动数量最 多，但总体活动趋势正在减弱。加上我 们在技术成熟度模型中的发现，这似乎 表明太阳能光伏和风能的开发已趋近成 熟，最复杂的技术问题和挑战已经得到 解决。事实上，对于某些种类的可再生 能源，其平准化度电成本与化石燃料发 电的均化成本相当甚至更低（图 7）。 值得注意的是，可持续能源的技术发展 速度与平准化度电成本之间存在很强的 相关性。随着技术的成熟，相应技术的 平准化度电成本的下降速度会减缓。 可持续能源技术成熟度 按《欧盟可持续金融分类方案》划分的不同种，可再生能源的技术成熟度指数； 10 （ 最 不 成 熟 ）， 1（ 最 成 熟 ）；成 熟 度 的 衡 量 基 于 研 究 库 规 模 、发 明 水平 、发 展 曲 线 完 成度、发明强度和投资水平、主导地位以及知识产权实施水平。 1 32 4 5 76 8 9 已淘汰 不成熟 10 最成熟 趋于成熟 趋于不成熟 最不成熟 聚光太阳能生物质能 地热 可再生非 化石燃料 太阳能光伏 风能 水能 海洋能 成熟 可再生能源平准化度电成本 2010—2020 年，美元/千瓦时，包括与化石燃料能源的高低对比 平准化度电成 本，美 元/ 千瓦时 2013 $0.00 $0.05 $0.10 $0.15 $0.20 $0.25 $0.30 $0.35 $0.40 2010 2011 20202012 2014 20162015 2017 2018 2019 太阳能光伏 聚光太阳能 风 能（ 陆 海 平 均 ） 地热 生物质能 水能 年份 化 石燃料 每千瓦时成 本区间 15 发明 论文 俄罗斯 中国大陆 韩国 日本 印度 印度尼西亚 澳大利亚 加拿大 美国 巴西 英国 法国 西班牙 荷兰 德国 瑞士 意大利 土耳其 沙特阿拉伯 墨西哥 图 8： G20 国家（包括西班牙）可持续能源科研和创新累计总量 (2008—2020) 来源： Web of Science， DWPI 发现： 中国大陆在可再生能源领域的科研和创新产出位居 全球首位；韩国、日本和印度跻身影响力排名上升幅度最大 的国家之列 中国大陆和美国是全球科研和创新的两大动力，从可再生能源领域累计科研产出方面 来看，双方旗鼓相当。然而，中国大陆在可再生能源领域的发明数量则远远超过美国 （图 8）。 无论是科研还是创新影响力，美国在这两方面的排名近年均在逐步下降。虽然美国在 发明强度方面依然位列前五（图 10），但在引文影响力最高的论文方面，已被挤出前 五之列。事实上，除加拿大之外，西方国家在可持续能源领域的科研和创新活动正在 逐渐放缓。 可持续能源科研和创新（按国家/地区） 发明来源（按发明人居住地/未提供居住信息者则按首次申请专利所在地）和论文发表机构所在地； G20 国 家（ 加 上 西 班 牙 ） 16 图 9： 可持续能源科研和创新影响力及质量排名变动情况 来源： Web of Science、 DWPI、德温特专利引文索引 ( DPCI)、 Darts-ip 相比之下，中国大陆的排名持续跃升， 在发明强度方面已经位居榜首，在研究 论文质量方面的提升幅度也最高。中国 大陆于 2021 年发布的《“十四五”可 再生能源发展规划》强调了大规模发展 可再生能源的重要性。规划制定的目标 之一，是在 2030 年可再生能源发电装 机总容量达到 1,200 吉瓦。中国大陆做 到了言行一致——中国大陆去年新增的 海上风电装机容量超过了过去五年全球 其他国家或地区的总和，将过去海上风 电产能的领导者英国挤到了第二位； 18 另外， 2022 年，中国大陆预计将其太阳 能发电装机容量提升至 90 吉瓦。 19 同样是在亚洲，印度也取得了长足进步， 其发明强度排名提升最高（图 10）。 2020 年是印度可再生能源行业发展的一 个转折点，太阳能项目的投标降至历史 新低。同年，印度授权签订了更多可再 生能源供应合同，有更多的可再生电力 输送到能源网，所有这些让可再生能源 变得更加便宜，可以与化石燃料发电相 媲美。 20 最近，印度计划加大对国内太 阳能光伏制造商的补贴，并将其作为到 2070 年实现净零战略目标的一部分。 21 得益于上述种种措施，太阳能目前已 成为印度成本最低的可再生能源，到 2020 年底降至每千瓦时 1.99 印度卢比 （ 0.0269 美元）。 22 但从另一方面来看， 尽管印度努力扩大其太阳能发电的产 能，但与其在 2030 年实现 300 吉瓦太 阳能发电装机容量目标所需达到的年均 建设进度相比，仍显落后。 23 可持续能源科研和创新影响力及质量排名变动情况 引文影响力排在世界前 1% 的论文百分比 ( 2008+) 及平均发明强度，纵横坐标均为 1-20 的排名； G20 国家加上 西 班 牙，不 包 括 欧 盟；排 名 数 据 截 至 2020 年 引文影响力在 世界前 1 % 的 论文百分比， 排名 发 明 强 度，排 名 荷兰 澳大利亚 瑞士 沙特阿拉伯 加拿大 英国 德国 美国 中国大陆 法国 西班牙 印度尼西亚 巴西 俄罗斯 意大利 印度 墨西哥 土耳其 Japan 韩国 日本 排名下降排名上升 2020 年排名2002-2020 年总体排名 17 图 10： G20 国家可持续能源科研和创新影响力及质量指标一览 (2008—2020) 来源： Web of Science， DWPI 发明 - 每个国家/地区每年平均发明强度；全球二十大经济体的排名情况（1 - 发明强度最高；20 - 发明强度最低） 国家/地区 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 排名 ∆ 2008-10 2020 年排名前五的 国家/地区 1 中国大陆 2 沙特阿拉伯 3 加拿大 4 美国 5 瑞士 中国大陆 7 4 4 8 8 10 9 8 8 7 7 7 1 +6 美国 2 3 1 3 3 3 3 3 2 3 2 2 4 -2 印度 19 17 18 18 17 18 17 16 15 19 17 15 7 +12 德国 9 11 11 12 10 12 10 9 10 11 11 14 11 -2 英国 10 6 7 7 7 7 5 5 6 8 4 4 12 -2 韩国 15 14 15 14 15 14 14 13 12 15 14 16 9 +6 日本 12 12 12 13 13 11 11 11 11 9 12 13 10 +2 法国 8 8 5 10 9 5 7 10 9 5 8 8 15 -7 意大利 14 1 3 4 4 4 6 2 1 4 5 5 6 +8 澳大利亚 11 9 9 9 11 8 12 12 5 13 13 10 13 -2 排名增幅最高 1 印度 2 墨西哥 3 意大利 4 中国大陆 5 韩国 西班牙 13 13 13 15 14 13 13 14 14 12 15 11 14 -1 加拿大 5 7 6 6 1 9 2 4 7 6 9 6 3 +2 俄罗斯 16 16 16 16 16 16 16 15 16 16 16 18 19 -3 巴西 18 19 17 19 18 20 15 18 18 17 18 17 16 +2 沙特阿拉伯 3 - 14 1 2 1 1 1 3 1 1 3 2 +1 土耳其 6 2 8 2 12 17 19 17 19 14 6 19 18 -12 荷兰 4 10 2 11 6 2 4 7 13 10 3 12 17 -13 瑞士 1 5 10 5 5 6 8 6 4 2 10 9 5 -4 墨西哥 17 18 19 20 19 19 18 19 17 18 19 1 8 +9 印度尼西亚 20 15 20 17 20 15 20 20 20 20 20 20 - - 第 1-5 名 论文 - 每个国家/地区引文影响力排在世界前 1% 的论文百分比；全球二十大经济体的排名情况（1 - 影响力最高；20 - 影响力最低） 国家/地区 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 排名 ∆ 2008-10 2020 年排名前五的 国家/地区 1 澳大利亚 2 瑞士 3 荷兰 4 沙特阿拉伯 5 加拿大 中国大陆 16 16 12 13 12 11 11 9 9 9 8 9 8 +8 美国 3 3 2 3 3 3 3 4 6 4 4 4 7 -4 印度 14 20 16 16 19 18 17 18 20 20 18 18 17 -3 德国 8 6 8 9 8 8 9 7 8 7 9 8 9 -1 英国 5 5 4 4 4 5 5 6 5 5 6 7 6 -1 韩国 17 17 15 14 13 13 13 10 11 11 11 10 10 +7 日本 13 14 14 15 14 15 14 12 14 13 14 12 11 +2 法国 9 8 10 12 10 9 12 13 13 10 12 13 12 -3 意大利 11 11 13 11 11 10 15 14 12 14 13 14 14 -3 澳大利亚 2 4 5 5 5 4 6 5 3 3 3 1 1 +1 排名增幅最高 1 中国大陆 2 韩国 3 土耳其 4 印度尼西亚 5 沙特阿拉伯 西班牙 10 10 9 8 7 12 10 11 10 12 10 11 13 -3 加拿大 6 7 6 7 9 6 8 8 7 8 7 6 5 +1 俄罗斯 12 18 17 20 17 17 16 17 16 19 15 16 19 -7 巴西 15 12 18 19 18 20 18 15 15 17 17 19 18 -3 沙特阿拉伯 7 15 7 2 6 7 1 1 2 1 2 5 4 +3 土耳其 19 13 19 18 20 16 19 16 19 18 19 17 15 +4 荷兰 1 2 3 10 1 1 4 3 4 6 5 3 3 -2 瑞士 4 1 1 1 2 2 2 2 1 2 1 2 2 +2 墨西哥 18 19 20 17 15 19 20 19 18 15 16 15 20 -2 印度尼西亚 20 9 11 6 16 14 7 20 17 16 20 20 16 +4 第 1-5 名 18 我们在本报告中的研究和数据表明，对 于目前可以利用的可再生能源，全球科 学家的工作已经基本完成。目前，人类 已经拥有相当成熟的可持续能源技术。 通过太阳能或风能发电比用化石燃料更 便宜。这就引出了一个问题——为什么 不扩大可再生电力的使用范围？ 受当前世界形势的影响，全球正在经历 一场能源危机，天然气价格飙升。这暴 露出用电价格中的一个根本问题。消费 者只需按价支付即可用电，而不会考虑 电力来源。各国政府意识到全球电力市 场迫切需要改革。例如，考虑如何让用 电价格与天然气等能源价格脱钩。希腊 已经向前迈出了一步，该国提议设立两 个独立的电力市场，一个是化石燃料电 力市场，另一个是更便宜的可再生能源 电力市场。 24 让电价与能源价格脱钩有助于弥合可再 生能源在技术可用性与实际采用之间的 鸿沟，让消费者看到并切实体验到使用 可再生能源的全部经济效益。 此外，本报告所展示的数据和分析对解 决当前阻碍可再生能源利用的其他问题 或许会有一些启发。例如，如何设计电 网储能来利用可再生能源电力，以及重 新思考如何在基础负荷电厂中使用可再 生能源。 通过加快可再生能源的发展速度，各国 可以更好地保障自身能源安全。拥有可 再生能源基础设施并能基本满足其能源 需求的国家或地区，将不容易受到化石 燃料价格波动或上涨的影响。 将科研成果转化为实际 应用，加速全球可持续 能源转型 世界各国政府正逐步加强在可再生能源领域的举措，制定宏大目标，为实现全球净 零扫清道路。一些国家和地区继续大踏步前进，而有的国家则总是显得举棋不定， 时进时退。 19 政策制定者正面临一个分水岭——将全 球科学家的科研成果付诸实践，让实际 行动与可持续能源的宏大目标相匹配。 为此，政策制定者和所有相关机构与个 人需要获得面面俱到的创新情报。 仅使用单一数据源只能是管中窥豹，无 法获得完整的研究和创新图景。学术和 基础研究数据主要来自科学文献和期刊 论文，而企业的研究工作则主要体现在 专利活动上。仅仅是将这两个方面的数 据拼接在一起就不是一项简单的工作， 需要强大的数据整理能力和专业的分析 洞察能力。 在科睿唯安，我们致力于改善全球实 现、保护和推动创新的方式。 无论是科学与学术研究，还是知识产 权情报，我们均有着全面且敏锐的洞 察力和深厚的专业分析能力，可以帮 助人们理解复杂问题，例如全球向可 持续能源转型的进展情况，从而促进 可持续能源的利用，为实现更加美好 的未来铺就道路。 在 科 睿 唯 安 ，我 们 致 力 于改善全球实现、保护 和推动创新的方式。 20 附录 1. 分类框架选择和方法论 如何定义？这是任何科研和创新数据模 型都存在的一个固有问题。就像可以由 数据提出各种不同的问题一样，对单个 研究结果记录进行分类和衡量的方式也 是多种多样的。在本报告中，我们对技 术领域进行定义的主要依据是《欧盟可 持续金融分类方案》。 25 《欧盟可持续金融分类方案》是欧盟 对可持续经济活动实施的一套分类系 统，定义了什么是可持续的，什么不 是可持续的。完整的分类方案围绕 可持续性分为若干主题，如地域、环 境、气候变化等。 在本报告中，我们按照《欧盟可持续金 融分类方案》的划分，主要关注可持续 发电领域的八个主题：太阳能（聚光/热 能和光伏）、风能、海洋能、水能、地 热、生物质能以及可再生气体或液体燃 料，如可再生氢。 将分类方法投射到科研和创新数据中 我们针对这八个主题中的每一个主题， 均进行了直接的传统专利检索，以识别 每个能源种类的特定专利发明；然后， 我们根据专利审查员的活动，识别出审 查员在审查期间认定为相关的研究论 文，从而将这八个类别的专利集合分别 对应到该类别的论文研究库。 追踪研究路径 我们制作了一个“种子”集合，该集合 包含了对这八个能源主题下的专利活动 起着背景研究支持作用的论文；然后， 我们围绕这些种子论文，利用与这些论 文关联的引文和著录信息，得到一个范 围更广的相关同行研究论文集，用来反 映对可持续能源领域创新起到支持作用 的、更广泛的科学和工程基础知识。 分类方法在创新研究中的推广 《欧盟可持续金融分类方案》涉及的远 不止可持续能源这一个领域，而全球发 明数据一直以来都会明确归类至非常细 致的技术、行业和研究主题。因此，本 报告