能源，不僅是現代工業的血液，也是正常生活得以維持的基石。千百年來，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，未來能夠為人類提供清潔、可持續的能源?當前，世界主要國家或地區均將發展新能源技術視為引領新一輪能源革命以及科技創新的重要突破口，新能源技術正以前所未有的速度加快迭代。日前，中國科學院科技戰略咨詢研究院、武漢文獻情報中心、廣州能源所與施普林格·自然團隊發布了《未來科技系列報告(第一期)》——《新能源技術研究的機遇與挑戰》，對全球2000-2019年間(尤其是2015-2019年間)太陽能、風能、生物質能、地熱能、核能、氫能、儲能、能源互聯網等八個不同新能源技術領域整體及其20項代表性技術主題進行系統分析，訪談了歐陽明高院士、李燦院士、Joёl Ruet教授等中外能源領域的科學家，對未來能源進行了定量和定性的分析，并從全球尺度重點關注了中國新能源技術的研究特點以及研究競爭力。

風能、太陽能、生物質能……哪種新能源最受科技界青睞?

氫能將是打造未來能源體系、實現能源變革的重要媒介，太陽能燃料技術的突破及其成本降低或將快速降低對化石燃料的依賴

中國科學院科技戰略咨詢院研究員郭劍鋒介紹，通過對發表論文的分析發現，新能源技術正處于加速發展期，2015-2019年間除核能外，太陽能、風能、氫能等7個技術領域發文量均超過近20年總量的40%，其中5個領域超過一半以上。進一步聚焦2015—2019年發文情況發現，全球對新能源的關注度持續升溫，五年期間在新能源領域共發表了388416篇論文，發文量年均復合增長率約為10%。

郭劍鋒介紹，統計被引頻次最高的前10篇論文可以揭示全球不同新能源技術領域關注和聚焦的研究方向：生物質能研究主要關注木質素熱解、催化劑、預處理、微藻生物燃料、生物精煉等方向;儲能研究主要聚焦鋰離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池、正負極材料、快充技術等方向;地熱能研究熱點方向包括增強型地熱系統(EGS)、地熱系統數值模擬、地熱鉆井技術等;氫能研究主要關注非貴金屬催化劑、金屬有機框架材料、鈷基催化劑、雙功能催化劑等領域;核能研究主要的關注點包括核廢料處理技術、核電站安全技術、耐輻照材料、磁約束核聚變、慣性約束核聚變等;太陽能研究重點關注方向包括鈣鈦礦太陽能電池、疊層太陽能電池、太陽能光催化制氫、催化劑、半導體電極等;能源互聯網研究重點關注智慧能源系統、大數據、智慧家居能源管理系統、需求響應等方向;風能研究的主要熱點方向包括高功率能量轉換器、風力渦輪機、風 電數值模擬、風電高比例穩定并網等。

在這些領域中，無論是論文統計還是科學家訪談都發現，氫能和太陽能是大家重點關注的兩個新能源。

報告中介紹：在未來能源體系中，氫能是重要的降碳二次能源，制氫、儲氫以及氫能的輸送和利用研究熱度都在快速增長。其中，最先受到關注的氫燃料電池或氫發動機可以變革傳統交通工具，解決交通燃油消費帶來的城市大氣污染和脫碳問題。在可再生能源發電規模快速增加的過程中，電網消納能力是瓶頸之一，通過電解水制氫靈活消納棄風、棄光，為解決光伏和風電規模受消費側需求和電網消納能力限制問題提供了新路徑。同時，可再生能源制氫也將成為未來可持續的綠氫來源。

氫能是助推能源體系深度脫碳重要切入點。2018年至今，包括日本、韓國、澳大利亞、英國、法國在內的諸多國家發布了氫能領域最新規劃。日本明確提出，到2025年將全面普及氫能交通，擴大氫能在發電、工業和家庭中的應用，到2030年，氫能使用成本將不高于傳統能源。歐盟2020年7月發布的《歐盟氫能戰略》提出了歐洲構建“氫能生態系統2050年戰略路線圖”，2030年前的目標是迅速減少氫氣生產過程中的碳排放，開發其他形式的低碳氫，以支持向可再生能源制氫過渡。中國在氫能關鍵技術研發方面表現較活躍。中國最早的氫能發展部署是將氫燃料電池汽車列為新能源汽車發展方向之一。但由于制氫技術和氫燃料電池的高成本以及加氫站的布局等問題制約產業發展，與純電動汽車和混合動力汽車相比，氫燃料電池汽車還處于示范運營階段。與此相呼應，中國在制氫、儲氫、加氫等關鍵環節的研究活躍度也排在新能源領域前列。

零碳太陽能燃料技術研發是科研界高度關注的焦點。報告顯示，太陽能燃料研究的發文量和關注度都位居前列，表明人類持續追求利用可持續的自然資源(水、二氧化碳)和能源(太陽能)，以求通過更為生態、高效的轉化機制獲得綠色燃料。科學家們在光解水制氫、太陽能燃料等領域作出了很多努力，但距離應用還有一段距離。例如光催化制氫仍處于實驗室研發階段，如何降低太陽能燃料制備成本，仍然是其產業化的瓶頸。