未來能源技術國際競爭態勢研究

未來能源是國家競爭高地，人工智能驅動的能源需求增長與能源安全保障需求，促使中國需評估未來能源技術的演進與競爭態勢，優化戰略以提升國際競爭力并確保能源自給自足。基于TRIZ的S型曲線原理，分析對比國家尺度的未來產業技術演進階段，構建包含技術影響指數、技術增勢指數、技術成熟指數、技術關注指數和市場吸引潛力指數的競爭力評價體系，采用CRITIC-熵權法量化國家的未來產業競爭力，并以中美日英四國在未來能源領域13項技術為樣本進行實證驗證。結果表明，美國在可控核聚變、CCUS等高技術壁壘領域領先，成熟期比中國早10-69年；日本和英國在虛擬電廠、核裂變等領域具局部優勢；中國在深遠海風能、高效光伏電池等6項技術中競爭力排名第一，但整體技術影響力和成熟度偏低。研究為未來產業國際競爭分析提供了新方法，并為提升中國未來能源技術競爭力提供了戰略建議。

在全球科技競爭日益加劇的背景下，未來產業技術已成為主要經濟體搶占戰略制高點的核心。作為全球第二大經濟體，中國正通過未來產業布局推動技術自立與產業安全。未來產業高度依賴前沿技術突破，其技術的演進不僅影響中國在全球競爭中能否避免“卡脖子”技術約束，還關系到新質生產力的培育。當前，未來產業處于孕育與快速演化階段，尚未形成壟斷格局，深度剖析美國、日本、英國等發達經濟體在未來產業技術布局上的特點，對提升我國戰略敏感性、贏得戰略主動具有重要意義。為響應國家“超前布局未來產業”的戰略，需清晰認知自身及主要經濟體的技術演進階段和發展特征。

未來能源是各國在未來產業的競爭高地。一方面，隨著人工智能的發展，其算力的增加帶來巨量能源需求。另一方面，未來能源技術的發展直接關系到國家能源安全保障。未來能源的快速發展正推動地緣政治思維邁入新階段，對各國在國際體系中地位變遷具有潛在影響。通過推動清潔、高效的能源技術創新，可降低對傳統能源的依賴，增強能源自給自足以及極端條件下的快速恢復。因此，中國亟需系統評估這些技術的演進階段與競爭力，以實現更高層次的安全。

然而，現有競爭態勢研究多聚焦單一技術領域，缺乏對多國在未來能源技術布局中綜合競爭態勢的系統分析。此外，盡管已有研究關注前沿領域的技術演進階段并分析各國競爭態勢，但忽視了各國技術演進階段的獨特特征。基于上述背景，研究聚焦國家尺度的未來產業演進階段，基于未來產業性質，從目前狀態和未來潛力兩個動靜維度，技術影響指數、技術增勢指數、技術成熟指數、技術關注指數和市場吸引潛力指數五個測度，構建未來產業技術競爭力評估模型，以未來能源領域為研究樣本開展實證分析。旨在研判中國在未來能源領域的國際競爭態勢，并深入分析中國在該領域優劣勢特征。研究結論將為中國優化能源技術戰略、提升國際競爭力提供理論支持，同時為未來產業國際競爭態勢研究貢獻新的分析方法。

1. 文獻綜述

1.1 主要經濟體在未來產業技術布局的差異與競爭格局

未來產業是指依托前沿科技突破所催生的新質生產力，其產業狀態多處于孕育或初始成長階段，具有極強的不確定性和潛在顛覆性，決定了一個國家在下一輪國際競爭中的戰略地位。因此，對未來產業關鍵技術的研究不僅需要辨析其所處的技術演進階段，更需關注其在國際競爭態勢。

在新一輪科技革命和產業變革加速推進的背景下，主要經濟體在未來產業技術布局中呈現“多極并存、分層競爭”的格局。美國在未來產業技術布局中依托國防高級研究計劃局（DARPA）等機構，布局覆蓋人工智能、量子信息、清潔能源、下一代集成電路及低軌衛星通信等領域，旨在通過技術預研、專利布局及企業并購強化全球市場壟斷力。美國政策將技術安全與經濟安全深度融合，采取對外技術封鎖與對內高強度資金扶持并舉的策略，確保在國際競爭中維持“技術代際領先”。日本以高端制造、智能機器人、高性能材料及新能源為核心，持續發力于關鍵零部件與工藝技術的優化。英國憑借頂尖高校與科研院所的資源優勢，在生物醫藥、合成生物學、新材料及綠色能源領域形成了創新集群。

中國近年來通過大規模科研投入與政策引導，加速布局未來產業，逐步實現從“跟跑、并跑”向“并跑、領跑”的跨越。例如，中國在腦機接口優化設計與信號分類、腦機接口與編解碼的裝置和系統與方法這兩個技術領域中的專利申請數量遠遠高于美國。未來，隨著地緣政治復雜化與技術博弈加劇，跨國合作與競爭的動態平衡將進一步影響全球未來產業格局。需系統研判國家在未來產業技術發展的趨勢與全球競爭態勢，科學制定技術創新戰略。

1.2 未來能源的國際布局

未來能源是我國發展未來產業的六大方向之一，可為未來產業發展提供持續動力。全球能源轉型需求深刻驅動著未來能源技術的競爭態勢，中國新能源產業在全球市場份額和技術產業化方面展現出顯著競爭優勢，但仍受限于技術短板及貿易保護主義壓力。

從國際視角看，主要經濟體基于資源稟賦與技術優勢，在氫能、風能及可再生能源領域形成差異化的競爭格局。美國在先進核能和CCUS領域表現突出；中國在新能源產業化和市場規模上占據領先地位，但核心技術自主性與發達國家相比仍存差距；日本在氫能和智能電網領域維持競爭優勢；英國則加速風能、綠色燃料等低碳技術研發。

未來人工智能技術的快速發展將顯著增加能源需求，進一步凸顯未來能源產業在保障技術創新與應用中的核心地位。同時，未來能源發展直接關乎能源自給自足的戰略安全保障，對于國家整體競爭力的提升具有關鍵作用。因此，亟需精細化刻畫未來能源國際競爭態勢，以支持精準培育和戰略決策。

1.3 技術競爭力評估方法

現有技術競爭力測度方法主要包括專家經驗法的定性研究和指標分析的定量評估兩大類。例如，已有研究評估各國在醫療設備產業核心技術的技術競爭力，發現技術發達國家借助供應鏈上游優勢占據重要地位,我國在醫療設備產業潛力技術領域短板明顯。另有研究通過構建關鍵核心技術兩階段漏斗式篩選模型，發現美國在生物反應器領域占據著絕對優勢，中國在厭氧消化工藝等技術領域處于劣勢,“被卡脖子”風險較大。

然而，現有國際競爭態勢研判方法在未來產業領域的應用存在一定局限，主要因其忽視未來產業的長期成長性及國家技術動態演進趨勢。鑒于未來產業處于孕育期且具高成長潛力，其競爭態勢分析需超越當前狀態評估，融入技術增長趨勢等動態指標，以全面考量其長期發展潛力及全球競爭中的站位。

盡管已有研究嘗試從技術演進階段入手探討國際競爭態勢，但這些研究大多局限于單一技術領域或特定國家，缺乏對多國技術演進階段的系統性比較分析。此外，各國技術發展受資源稟賦、政策支持和產業基礎等因素的影響，呈現出顯著的異質性。例如，有研究通過生命周期評價發現，相比美國，我國在大多數工業互聯網產業鏈核心技術方面仍處于成長階段，而美國已步入技術飽和階段。然而，以往研究往往聚焦于技術整體水平，忽視了各國技術演進階段的差異性。為此，本文提出從國家技術演進階段入手，系統剖析各國在技術發展階段上的差異，進而識別驅動因素。這種方法旨在實現“知己知彼”的競爭態勢分析，為制定靶向技術競爭力提升策略提供科學依據。

2. 研究設計與方法

為系統評估未來能源技術在全球范圍內的成熟度與競爭格局，本研究聚焦13項能源技術的成熟期分布與國際競爭特征。基于Logistic模型分析各國未來能源技術演進階段差異，通過構建基于未來產業性質的五維評價體系，結合CRITIC-熵權法，對各國技術競爭力進行量化排序，如圖1所示。

圖1 未來能源技術國際競爭態勢研究技術路線圖

2.1 數據來源

本研究論文數據采集自Web of Science（WOS）的核心論文數據庫，專利數據主要來源于德溫特創新指數（Derwent Innovations Index, DII）數據庫。所有數據檢索時間均統一限定為1970年1月1日至2024年12月31日，確保研究時間范圍的一致性。中、美、日、英四國在未來能源領域的核心論文和專利量如表1所示，為技術演進階段分析提供數據基礎。

表1 中、美、日、英在未來能源技術中的核心論文和專利量

2.2 技術演進階段分析

本文基于TRIZ的S型曲線原理，利用Logistic模型分析各國未來能源技術的演進階段，將未來產業技術演進階段劃分為起步、成長、成熟和衰退四個階段，其數學表達式如公式（1）所示：

其中，L表示技術發展達到的最大值，k是增長速率參數，決定技術增長的快慢，t0為曲線拐點，表示達到50%L的時間。成長期開始點Tgrowth和衰退期開始點Tdecline分別定義為技術增長達到10%和90%飽和值的時間點，并采用Min-Max標準化方法對論文和專利合并后的文獻數據進行歸一化處理。

2.3 未來產業技術競爭力評估模型

未來產業以其科技前沿性、戰略引領性、高度關聯性、長期成長性及市場顛覆性等特征，對經濟體系的演化及社會的進步產生深遠影響。鑒于未來產業的動態演化特性，不僅需研判其當前發展狀態，更應評估其未來發展趨勢。為系統評價主要經濟體在未來產業領域的技術競爭力，本研究基于未來產業的內在屬性，構建了未來產業技術競爭力評估體系（表2），從技術影響指數、技術增勢指數、技術成熟指數、技術關注指數和市場吸引潛力指數五個維度展開量化分析。其中，技術關注指數、技術成熟指數和技術影響指數為狀態指標，技術增勢指數和市場吸引潛力指數為趨勢指標。

具體而言，技術關注指數通過論文和專利數量表征技術創新活力；技術成熟指數采用Logistic增長模型評估技術在主要生命周期中的演進程度占比，以量化技術演進的階段性特征；技術增勢指數利用成長期和成熟期的技術平均增長速度，反映技術進步的動態趨勢；鑒于未來能源技術具有較強的科學支撐并偏向于基礎研究，技術影響指數以論文和專利的被引頻次衡量技術學術和應用的綜合影響力；專利家族為一專利在多國申請的集合，體現跨國專利布局的市場搶占策略，且專利家族規模越大，潛在市場及經濟回報越高，故而以專利族數量占比反映市場吸引潛力。

各維度指標通過Min-Max標準化處理后，采用綜合考慮了數據的離散性、相關性和對比強度的CRITIC-熵權法加權計算，以量化綜合技術競爭力。該模型旨在為多國技術競爭態勢的比較分析提供科學依據，為制定靶向競爭力提升策略奠定基礎。

表2 未來產業技術競爭力評價指標及測量方法

3. 未來能源領域實證研究

3.1 技術演進階段研判

3.1.1 技術成熟期分布特征

基于前期政策掃描成果，識別出全球未來能源領域關注的13項共識性重點技術：能源生產，重點聚焦綠色燃料、深遠海風能、高效光伏電池、可控核聚變技術、核裂變以及海洋能開發技術等；能源儲存，主要涵蓋氫能、壓縮空氣儲能、電化學儲能、機械儲能等；能源傳輸，包括虛擬電廠技術與智能微電網系統；能源利用，關注CCUS技術。通過分析技術成熟度，研判各國在上述技術領域的技術演進階段，如圖2所示。

圖2 中、美、日、英的未來能源技術演進階段

根據TRIZ理論的S型曲線原理，技術的發展遵循起步期、成長期、成熟期和衰退期的演化規律，其中技術成熟期標志著技術性能的相對穩定和應用的廣泛普及。技術成熟期的開始時間反映了一國在特定技術領域的創新能力、資源配置效率和技術轉化水平，因此各國技術成熟期開始時間的差異能夠客觀量化其技術發展的時序性差距。由圖2可知，13項未來能源技術的成熟期開始時間跨度較大，從2003年（日本高效光伏電池）至2099年（英國深遠海風能），說明未來能源領域，一方面，技術整體的演進程度存在差異。成熟期較早的技術（如高效光伏電池2003-2008年、核裂變2004-2025年）多集中于能源生產領域，反映了光伏與核能技術的長期研發積累與市場化應用。相反，壓縮空氣儲能（2010-2034年）、虛擬電廠（2014-2075年）、CCUS（2014-2083年）等新興技術的成熟期跨度較大，表明這些技術仍處于早期或快速發展階段，技術路線與應用場景尚未完全成熟。

另一方面，相同技術在不同國家層面，以及相同國家在不同技術層面的成熟度存在差異。美國在能源生產（海洋能2010年、氫能2007年）、儲存（壓縮空氣儲能2010年、機械儲能2012年）、利用（CCUS2014年）及傳輸（智能微電網2006年）領域具有先發優勢，其成熟期比中國平均早10-20年，尤其在CCUS（2014年 vs. 中國2083年）差距達69年，凸顯其在碳中和技術與儲能領域的深厚積累。日本在能源生產（深遠海風能2011年、核裂變2012年）與傳輸（虛擬電廠2014年）領域成熟期領先，特別是在虛擬電廠技術中比中國（2066年）早52年，顯示其在智能電網與核能技術的產業化優勢。英國在核裂變（2004年）、綠色燃料（2022年）成熟期較早，但深遠海風能（2099年）遠晚于其他國家，反映了技術發展的區域性不平衡。

盡管中國不是在未來能源領域最先進入成熟期的國家，但在可再生能源領域展現了較高的技術成熟度。例如高效光伏電池（2008年）與美國（2007年）、日本（2003年）成熟期相近。然而，在新型儲能（如壓縮空氣儲能2034年 vs. 美國2010年）、能源利用及傳輸領域，中國的成熟期顯著滯后，技術差距在20-60年間，顯示我國在部分領域的產業化優勢與前沿技術領域的差距并存。

3.1.2 中國未來能源技術的時序性特征

中國在高效光伏電池（2008年）、深遠海風能（2018年）、海洋能（2017年）、智能微電網（2015年）、可控核聚變（2022年）、電化學儲能（2022年）、和氫能（2020年）已進入成熟期，與領先國家的成熟期差距較小（0-13年），顯示其在可再生能源與智能電網領域的產業化能力。例如，氫能中國（2020年）晚于美國（2007年）13年，但技術處于快速發展期，未來5-10年內可通過加大研發與試點應用縮小差距。

綠色燃料（2027年）、核裂變（2025年）、壓縮空氣儲能（2034年）和機械儲能（2030年）等技術的成熟期臨近，但與領先國家存在5-35年差距。例如壓縮空氣儲能中國（2034年）晚于美國（2010年）24年，中國可通過技術儲備與示范項目進行追趕。針對這些技術，中國應優化資源配置，強化產學研合作，抓住技術窗口期。

虛擬電廠（2066年）、CCUS（2083年）的成熟期較遠，全球主要技術路線尚未明確，但這些新興技術領域我國與領先國家差距達50年以上。例如虛擬電廠（2066年 vs. 日本2014年）差距達52年，CCUS（2083年 vs. 美國2014年）差距69年。針對這類技術，需通過檢測技術動態，加速技術突破。

3.2 技術競爭態勢研判

3.2.1 總體競爭格局

為闡明各國的未來能源技術競爭態勢特征，分析對比各國的技術演進差異原因，明晰我國的技術領先點和追趕點，本文利用CRITIC-熵權法對未來能源技術競爭力的五個測度計算指標權重，如表3所示。

表3 未來能源技術競爭力評價指標權重

13項未來能源技術在5個測度上呈現出顯著的權重差異化分布，反映了不同技術領域的發展階段、市場成熟度和產業關注度的內在差異。從技術領域來看，能源生產技術中，高效光伏電池的技術影響指數權重最高（0.38），體現了其技術成熟度和產業化水平；深遠海風能的技術關注指數權重達到0.43，反映了該新興技術受到的高度政策和市場關注。能源儲存技術普遍在技術關注指數上權重較高，其中氫能達到0.45，體現了儲能技術作為能源轉型關鍵支撐的戰略地位。能源傳輸技術中，智能微電網在市場吸引潛力指數上權重最高（0.27），顯示了其良好的商業化前景。

為研判未來能源領域技術的國際競爭態勢，本研究采用CRITIC-熵權法量化技術競爭力并排序，并通過中國、美國、日本和英國競爭力得分的均值和標準差分析各國技術競爭力的分布特性，結果如圖3及圖4所示。由圖可知，中國在深遠海風能、高效光伏電池、海洋能、機械儲能、氫能和智能微電網等6項技術中排名第一，覆蓋近半數能源領域核心技術，呈現“領跑、跟跑、并跑”并舉的態勢。相比之下，美國在可控核聚變、壓縮空氣儲能、電化學儲能和CCUS等4項高技術壁壘領域領先，顯示未來能源領域呈現“中美雙峰”的國際競爭格局，中美關鍵核心技術競爭已經入白熱化階段。日本和英國競爭力分布分散，分別在虛擬電廠和核裂變領域具局部優勢。

圖3 中、美、日、英的未來能源技術競爭力綜合評價指數對比圖

圖4 中、美、日、英在未來能源總體、儲存、傳輸和生產領域的技術競爭力分布區間對比圖

3.2.2 技術競爭差距的集中與分散特性

為進一步分析未來能源生產、儲存、傳輸和利用四大領域技術競爭差距的集中與分散特性，并探討中國在其中的競爭態勢及發展策略，本研究基于CRITIC-熵權法排序結果，計算各技術競爭力得分的標準差，如表4所示。結果顯示，競爭差距分散的技術（標準差0.37-0.50）包括智能微電網、綠色燃料、可控核聚變、電化學儲能和壓縮空氣儲能，各國技術水平差異顯著；競爭差距集中的技術（標準差0.22-0.29）包括高效光伏電池、海洋能、機械儲能、氫能、虛擬電廠和CCUS，各國技術水平趨于接近。

表4 未來能源技術競爭力的離散程度及中國排序

在能源生產領域，綠色燃料和可控核聚變競爭差距分散，中國在綠色燃料排名第二，僅次于英國，而在可控核聚變排名第三，與美國差距較大。結合中國在可控核聚變技術成熟期顯著滯后于美國和日本的時序特征，表明我國在該領域的基礎理論研究和關鍵技術突破能力相對不足。難以發明和模仿且傳播緩慢的高技術壁壘技術不僅能為領先國提供長期經濟收益，更構成維護其競爭優勢的重要屏障。因此，我國應針對此類關鍵技術加強前瞻性布局，避免技術差距進一步擴大。

相較之下，高效光伏電池和海洋能各國競爭差距較小，中國均排名第一。盡管中國在這些技術領域的成熟期相對較晚，但通過快速的技術學習和吸收能力實現了技術優勢的跨越式提升，技術創新與市場應用的協同效應使得我國在相關領域實現了后發先至的競爭態勢。這可能源于消費者導向和市場驅動策略推動，從而促進能源生產領域技術競爭力提升。

在能源儲存領域，電化學儲能和壓縮空氣儲能的技術差距分散，說明已拉開技術差距，中國均排名第二，略低于美國，其中在壓縮空氣儲能中，中國成熟期晚于美國和英國，反映技術儲備與應用場景的不足；機械儲能和氫能的國際間技術差距較小，中國排名第一，顯示我國在該領域具備競爭優勢。

在能源傳輸領域，智能微電網的競爭力標準差最高（0.50），說明領先國家的技術優勢明顯，中國排名第一，成熟期早于日本但晚于美國，表明其通過快速產業化實現競爭躍升。不同于保持領先的競爭差距較小的技術領域，中國在競爭差距較大的智能微電網競爭力第一，這是由于智能微電網技術為近年來發展起來的新興技術，主要經濟體在該領域的先發優勢較小，我國在智能微電網的經驗可為其他新興技術領域的發展提供借鑒。相比之下，各國在虛擬電廠技術的競爭力相差不大，中國排名第三，落后于日本。

在能源利用領域，各國在CCUS的技術競爭差距較為集中，中國排名第三，結合我國CCUS的成熟期遠晚于美國和英國，凸顯了中國在CCUS技術上的長期挑戰。優化資源配置以平衡短期產業化優勢與長期技術突破是產業結構轉型升級的關鍵策略，因此，需加大對競爭差距分散型技術（如智能微電網）的投入以鞏固領先地位，同時優先彌補低排序技術（如CCUS）的短板。

整體來看，競爭差距集中的技術多為中國優勢領域，且成熟期較早，表明早期產業化可能形成競爭優勢，但同時我國已步入基礎研究“無人區”，亟需提升原始創新能力。相反，競爭差距分散型技術中，除智能微電網和深遠海風能外，中國在多數技術上排序2-3，且成熟期晚，顯示中國與領先國家仍存在追趕空間，仍將面臨引領性和原創性基礎研究成果短缺等問題，為防止差距進一步擴大，需針對性加大研發投入以突破技術瓶頸。

3.3 技術競爭特征及差距成因分析

3.3.1 基于評估測度的技術競爭特征分析

為系統評估我國在未來能源技術領域的競爭力與追趕路徑，基于技術影響指數、技術增勢指數、技術成熟指數、技術關注指數及市場吸引潛力指數的測度數據，分析中國在中美日英四國中的競爭力特征及差異，結果如表5和圖5所示。

圖5 中、美、日、英未來能源技術競爭力的五維特征分布圖

表5 中國在未來能源技術競爭力不同評價維度下的排名表現

技術影響指數顯示，中國在智能微電網和綠色燃料等應用驅動型創新領域排名第2，具有優勢，其影響力源于快速工業化和市場驅動戰略。然而，其余領域的基礎研究和創新應用的影響力上較為薄弱。例如，在可控核聚變領域，中國的核心論文篇均被引率和專利被引證次數分別為16.43和3.97次，落后于美國（58.95，7.28）、日本（28.63，2.65）和英國（54.71，5.59）。已有研究表明，我國先進核技術和先進能源技術的中美技術影響力差距仍在持續擴大，這種分布特征提示，中國需進一步提升高質量基礎研究內生動力。

技術增勢指數表明，中國在綠色燃料、深遠海風能、高效光伏電池和智能微電網等領域研發動能較強，但在壓縮空氣儲能、CCUS、可控核聚變等技術增速較慢，反映了技術儲備的不足。例如美國、日本和英國的CCUS技術平均技術增長速度分別約是中國的2.32、1.13和2.86倍。

技術成熟指數揭示了未來能源技術演化階段的差異化表現。中國除深遠海風能、高效光伏電池、可控核聚變及智能微電網排名第2外，其余技術領域均較為落后。技術關注指數與市場吸引潛力指數是中國優勢領域，12項技術在關注指數排名第1或第2，11項技術在市場潛力排名第1，凸顯市場規模與需求驅動的優勢。研究表明，市場結構變化和政策的激勵作用可為后發國家打開新技術追趕的機會之窗，且這兩個過程對于清潔能源技術的趕超過程尤為重要。由此，將高關注度與市場潛力轉化為技術影響力和成熟度的提升，是未來提升未來能源競爭力的關鍵。

3.3.2 基于技術領域的技術競爭特征分析

在能源生產領域，中國在海洋能的研發動能與市場前景領先但產業化不足；高效光伏電池技術反映創新短板與市場優勢并存；可控核聚變技術的產業化潛力待釋放，仍需提升基礎研究和應用的影響力；核裂變多項指標排名第4，需突破技術瓶頸。

在能源儲存和利用領域，中國在技術關注指數與市場吸引潛力指數排名第1，但技術影響指數與技術成熟指數多為第3或第4，說明基礎創新與產業化協同不足，亟需加速研發以突破技術瓶頸。能源傳輸領域，智能微電網競爭力強勁，多數指標排名靠前；虛擬電廠技術影響指數及技術成熟指數排名第4，僅市場吸引潛力指數排名第1，需提升技術集成。

3.3.3 技術競爭差距成因分析

美國在可控核聚變、CCUS和電化學儲能等高技術壁壘領域保持顯著領先，體現為較早的成熟期和高技術影響力。這得益于戰略性政策和強大的產業生態。美國能源部（DOE）和國防高級研究計劃局（DARPA）為顛覆性技術提供巨額資金支持，推動了核聚變等復雜領域的突破。然而，《確保國防關鍵供應鏈安全》等“去中國化”政策限制了技術向中國的擴散，我國需警惕高技術壁壘領域差距擴大的風險。

日本在虛擬電廠（2014年成熟）和深遠海風能（2011年成熟）領域的領先地位源于其明確了數字賦能低碳發展的方向。然而，日本相較于中國的較小市場規模限制了其技術規模化能力，導致中國在氫能等市場驅動型技術上占據領先。英國在綠色燃料和核裂變領域表現出色，分別于2022年和2004年進入成熟期，且技術影響指數較高。這得益于《英國凈碳戰略》等脫碳政策驅動、私營部門的市場主導作用以及大型能源技術（如核能、CCUS）主導的能源創新轉型。

中國在深遠海風能、高效光伏電池和智能微電網等六項技術中排名第一，得益于龐大的市場規模和積極的政策支持。研究表明，中國在太陽能光伏采用和生產方面已崛起為全球領先地位，得益于一系列關鍵政策措施。然而，在CCUS和可控核聚變等高技術壁壘領域的差距則主要源于長期研發強度的差異。中國的研發體系更偏重于應用研究和產業化，根據國家統計局數據，我國2024年基礎研究投入占研發總投入的比例為6.91%，相較于近年來美國的16%~18%、日本的12%~15%、歐盟成員國的平均19%，仍存在一定差距。美國已在可控核聚變深入研究60余年，美國能源部通過核聚變能源科學（FES）計劃等計劃和項目投入數百億美元用于該領域的工程與基礎研究。在CCUS領域，美國已實現CCUS集群化發展，在CO?強化油氣回收（CO?-EOR）、地質封存等子技術上處于全球領先地位，我國在海洋封存具有一定優勢，但整體項目規模較小，技術成熟度多集中于試驗至工業示范階段。

3.4 模型穩健性檢驗

為驗證CRITIC-熵權法在未來能源技術競爭力評價中的穩健性，本研究將CRITIC-熵權法的排序結果與單獨利用CRITIC法和熵權法排序結果進行對比，結果如表6所示。

表6 基于CRITIC-熵權法、critic法和熵權法的未來能源領域國際競爭力評價結果對比

由表6可知，與熵權法相比，CRITIC-熵權法在76.92%的技術領域保持排序一致，表明其有效繼承了熵權法的客觀性；與CRITIC法相比，CRITIC-熵權法在69.23%的技術領域保持排序一致，顯示其在保留CRITIC法指標差異性分析能力的同時，通過熵權法的調節增強了結果穩定性。結合熵權法與CRITIC法之間61.54%的排序一致性進一步表明，CRITIC-熵權法能夠平衡兩種方法的優勢，減少單一方法可能引入的偏差。

排序不一致的情況主要集中在少數技術領域（如綠色燃料、虛擬電廠），且差異多表現為部分國家的相對位置調整，而非整體排序結構的顛覆，說明CRITIC-熵權法在權重優化過程中能夠有效整合多維信息，保持評價結果的可靠性和穩健性。由此可知，本研究方法顯著提高了技術競爭力評價的適用性，為技術競爭態勢分析和政策制定提供了堅實的理論基礎。

4. 結論

4.1 研究結論

為明晰未來能源技術演進階段特征與競爭態勢國別差距，以及中國在其中的優勢、差距及追趕潛力，研究基于TRIZ的S型曲線理論，探究中、美、日、英四國在未來能源技術的演化階段及進展態勢。接著選擇技術影響指數、技術增勢指數、技術成熟指數、技術關注指數、市場吸引潛力指數5個測度評估各個國家競爭力，研判各國競爭態勢，主要結論如下：

（1）全球能源技術成熟期分布特征

通過對13項未來能源技術成熟期的分析，研究揭示了全球能源技術發展的階段性差異。美國在高效光伏電池、海洋能等7項技術中成熟期最早，顯示其先發優勢；日本在虛擬電廠、深遠海風能等領域領先；英國在核裂變、綠色燃料技術成熟度較高，但深遠海風能顯著滯后。中國在高效光伏電池、深遠海風能、海洋能和智能微電網等技術中進入成熟期較早，但在CCUS、虛擬電廠等新興技術領域成熟期較晚，差距達50年以上，反映了我國在可再生能源領域的產業化優勢與高技術壁壘領域的不足。

（2）能源領域國際競爭態勢

基于CRITIC-熵權法的競爭力分析表明，中國在深遠海風能、高效光伏電池、海洋能、機械儲能、氫能和智能微電網等6項技術中競爭力排名第一，顯示出均衡的技術分布與市場驅動優勢。然而，在可控核聚變、CCUS等高技術壁壘領域，中國排名第3或第4，與美國、日本等領先國家差距顯著。競爭差距集中的技術（如高效光伏電池）中國優勢明顯，而差距分散的技術（如CCUS）則需進一步突破。

（3）中國未來能源技術競爭力的優勢與短板

中國在技術關注指數和市場吸引潛力指數上領先，受益于市場規模與政策支持。然而，技術影響指數、技術增勢指數和技術成熟指數多排名第3或第4，尤其在可控核聚變、CCUS等領域，核心論文被引率和專利影響力遠低于美國、日本，顯示基礎研究與技術深度的不足，亟需提升原始創新能力。

4.2 政策建議

（1）加強高技術壁壘領域的針對性研發投入

研究顯示，中國在可控核聚變、碳捕集利用與封存（CCUS）和虛擬電廠等高技術壁壘領域與美國、日本的技術成熟度差距達10-69年。為縮小差距，中國需加大研發投入，與技術領先友好國開展科技創新合作加速技術儲備與示范項目，提前布局關鍵技術路線，縮短與領先國家的技術差距。

（2）加強產學研合作，鞏固競爭差距集中領域的領先地位

針對高效光伏電池、海洋能、機械儲能等競爭差距集中的技術領域，中國應繼續發揮市場規模優勢，通過建立產學研合作平臺，整合高校、科研院所和企業資源，聚焦技術的規模化應用，通過公私合作和優化技術轉移機制加速商業化進程。

（3）利用政策驅動市場激勵，促進國產技術采用

研究強調中國在氫能和高效光伏電池等領域的市場吸引潛力排名第一，市場規模和政策支持是其優勢。為進一步鞏固優勢，中國應通過補貼、稅收優惠和優先采購等激勵措施，推動國產技術的市場，減少對進口技術的依賴，提升中國在全球能源技術市場的競爭力。

4.3 研究展望

本研究提出的核心技術發展潛力評價及國際競爭態勢研判方法具有較強的科學性和應用價值。首先，通過從技術指標到具體技術領域的精細化分析，本研究構建的評價體系全面覆蓋了技術競爭力的多維特征，新增技術關注指數和市場吸引潛力指數，突出了技術應用與市場導向的重要性，提升了評價結果的實踐指導意義。其次，本研究基于生命周期理論，重點分析核心技術的階段性發展特征，拓展了現有技術潛力評價的研究視角。最后，本文研究國家在未來產業核心技術領域的技術競爭力構成特征，回應了未來產業技術突破路徑的實踐訴求。

然而本研究也存在一些不足。例如，在數據源選取方面，未能充分納入技術的最新研究進展和市場動態。未來研究可考慮整合文獻、行業報告、商業數據等多源數據，以更全面地研判未來產業發展的態勢。

本文來源于《科學學研究》2025-09-01。李丹妮，上海市科學學研究所產業創新研究室助理研究員；傅翠曉，上海市科學學研究所產業創新研究室研究員；莊珺，上海市科學學研究所產業創新研究室研究員。文章觀點不代表主辦機構立場。

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