《重點基礎研究前沿態勢分析》主要從基礎科學、醫療技術、農業科學與技術、能源化工、機械工程、材料科學等領域選擇光伏科學與工程、氣體放電等離子體、并聯機器人機構學、特殊環境下的服役機器人、海水資源高效利用、亞穩材料設計與合成、阻燃材料、遠程醫療、小麥等作物養分高效和抗逆分子機制研究、棉花育種等科技創新前沿領域、前沿學科、熱點問題或技術領域，逐一對其進行國際研究發展態勢的系統分析，利用ISI的科學引文索引(SCI)、中國知網(CNKI)、Innography專利檢索與分析平臺等數據庫，全面剖析這些領域國際科技發展的整體進展狀況、研究動態與發展趨勢、國際競爭發展態勢，并提出我國開展相關領域研究的對策建議。
目錄
前言
第1 章 光伏科學與工程國際發展態勢分析 1
1.1 光伏科學與工程 1
1.2 主要政策和計劃分析 2
1.2.1 德國 2
1.2.2 日本 3
1.2.3 美國 3
1.2.4 中國 4
1.3 技術背景 5
1.3.1 相關太陽能電池 5
1.3.2 光伏發電與電網接入技術 6
1.3.3 光伏檢測技術 7
1.4 光伏科學與工程專利計量分析 7
1.4.1 總體發展趨勢分析 7
1.4.2 主要專利申請國家/地區/組織分析 9
1.4.3 專利申請機構分析 9
1.4.4 熱點技術領域分析 10
1.5 光伏科學與工程文獻計量分析 12
1.5.1 中文文獻計量分析 12
1.5.2 外文文獻計量分析 17
1.6 重要研發機構和生產企業 21
1.6.1 中國 21
1.6.2 美國 22
1.6.3 日本 23
1.7 結語與建議 24
1.7.1 結語 24
1.7.2 建議 25
參考文獻 26
第2 章 氣體放電等離子體國際發展態勢分析 27
2.1 主要政策和計劃分析 27
2.1.1 美國 27
2.1.2 韓國 27
2.1.3 歐洲 28
2.1.4 中國 28
2.2 等離子體技術背景和發展趨勢 29
2.2.1 技術背景 29
2.2.2 等離子體技術的發展趨勢 30
2.3 氣體放電等離子體專利計量分析 30
2.3.1 專利申請量年度趨勢分析 31
2.3.2 專利區域分析―――該領域技術主要的應用國家/地區 31
2.3.3 分布分析―――該領域發明主要的技術來源國家/地區 32
2.3.4 專利權人分析 33
2.3.5 IPC 分析 33
2.3.6 核心專利 35
2.3.7 小結 35
2.4 氣體放電等離子體文獻計量分析 37
2.4.1 氣體放電等離子體在Web of Science 核心合集分析 37
2.4.2 氣體放電等離子體在CNKI 中分析 42
2.5 結語與建議 46
2.5.1 結語 46
2.5.2 建議 47
參考文獻 49
第3 章 并聯機器人機構學國際發展態勢分析 50
3.1 主要政策與計劃 50
3.1.1 日本 50
3.1.2 美國 50
3.1.3 歐盟及其成員國 51
3.1.4 中國 51
3.1.5 小結 51
3.2 并聯機器人機構學前沿與趨勢 52
3.3 并聯機器人機構學專利計量分析 52
3.3.1 專利技術的發展趨勢 53
3.3.2 并聯機器人機構學技術的應用國家以及技術來源國家/地區分析 53
3.3.3 專利權人分析 54
3.3.4 主IPC 及研究熱點分析 55
3.3.5 熱點技術領域分析 55
3.3.6 分階段文本聚類分析 58
3.3.7 核心專利分析 59
3.3.8 核心專利訴訟分析 60
3.3.9 小結 61
3.4 并聯機器人機構學文獻計量分析 62
3.4.1 外文數據 62
3.4.2 中文數據 68
3.5 結語與建議 72
3.5.1 結語 72
3.5.2 建議 73
參考文獻 74
第4 章 特殊環境下服役機器人國際發展態勢分析 76
4.1 主要政策和計劃分析 76
4.1.1 美國 76
4.1.2 日本 76
4.1.3 歐盟 77
4.1.4 韓國 77
4.1.5 中國 77
4.2 特殊環境下服役機器人前沿問題研究組合 78
4.2.1 特殊環境下服役機器人機構 78
4.2.2 機器人控制技術 78
4.2.3 復雜目標物體形貌快速識別及系統標定技術 79
4.2.4 機器人控制系統可靠性技術 79
4.3 特殊環境下服役機器人專利計量分析 79
4.3.1 總體發展趨勢分析 80
4.3.2 主要專利申請國家/地區/組織分析 81
4.3.3 專利申請機構分析 82
4.3.4 熱點技術領域分析 85
4.3.5 核心專利分析 85
4.3.6 小結 88
4.4 特殊環境下服役機器人外文文獻計量分析 89
4.4.1 數據來源和分析工具 89
4.4.2 總體情況分析 89
4.4.3 主要國家/地區分析 91
4.4.4 主要研究機構分析 92
4.4.5 小結 97
4.5 特殊環境下服役機器人中文文獻計量分析 98
4.5.1 數據來源和分析工具 98
4.5.2 總體情況分析 98
4.5.3 小結 101
4.6 結語與建議 101
4.6.1 結語 101
4.6.2 建議 103
參考文獻 105
第5 章 海水資源高效利用國際發展態勢分析 106
5.1 海水資源綜合利用 106
5.2 相關政策與規劃 106
5.2.1 日本 107
5.2.2 美國 107
5.2.3 澳大利亞 108
5.2.4 中國 108
5.3 技術背景 109
5.3.1 海水直接利用 109
5.3.2 海水淡化 110
5.3.3 海水化學利用 110
5.4 海水資源高效利用專利計量分析 111
5.4.1 總體發展趨勢分析 111
5.4.2 主要專利受理國家/地區分布 113
5.4.3 專利申請機構分析 114
5.4.4 熱點技術領域分析 116
5.4.5 申請量優先權與技術應用國家/地區和來源國家/地區分析 118
5.5 海水資源高效利用文獻計量分析 120
5.5.1 外文文獻分析 120
5.5.2 中文文獻計量分析 124
5.6 重點企業與研究機構分析 127
5.6.1 美國 127
5.6.2 日本 128
5.6.3 中國 128
5.7 結論及建議130
5.7.1 結論 130
5.7.2 建議 131
參考文獻 133
第6 章 亞穩材料國際發展態勢分析 134
6.1 技術要點和行業背景 134
6.1.1 納米晶材料 134
6.1.2 準晶材料 135
6.1.3 非晶材料 136
6.2 主要政策和計劃分析 137
6.2.1 美國 137
6.2.2 日本 138
6.2.3 歐盟 139
6.2.4 中國 139
6.3 亞穩材料前沿問題研究 140
6.3.1 準晶材料 140
6.3.2 納米晶材料 140
6.3.3 非晶材料 141
6.4 亞穩材料專利計量分析 143
6.4.1 總體發展趨勢分析 143
6.4.2 主要專利受理國家/地區/組織分析 145
6.4.3 專利申請機構分析 147
6.4.4 熱點技術領域分析 147
6.4.5 核心專利分析 148
6.5 亞穩材料文獻計量分析 150
6.5.1 國際論文計量分析 150
6.5.2 中文論文文獻計量分析 157
6.6 主要應用領域分析 162
6.7 重要研發機構和生產企業分析 165
6.7.1 美國 165
6.7.2 德國 167
6.7.3 日本 167
6.7.4 中國 169
6.8 結語和建議 170
6.8.1 結語 170
6.8.2 建議 171
參考文獻 174
第7 章 阻燃材料國際發展態勢分析 177
7.1 主要法規和計劃分析 177
7.1.1 國外相關的法規和計劃 177
7.1.2 中國相關的法規和計劃 178
7.2 阻燃材料前沿問題研究 179
7.2.1 阻燃劑技術的發展動向 179
7.2.2 阻燃劑的發展趨勢 181
7.3 阻燃材料專利計量分析 182
7.3.1 專利技術的發展趨勢 182
7.3.2 阻燃材料行業的應用國家/地區以及技術來源國家/地區分析 183
7.3.3 專利權人分析 184
7.3.4 主IPC 及研究熱點分析 186
7.3.5 熱點技術領域分析 186
7.3.6 重要專利？核心專利文本聚類分析 187
7.3.7 核心專利分析 189
7.3.8 核心專利訴訟分析 190
7.3.9 國內研究團隊分析 191
7.3.10 小結 192
7.4 阻燃材料文獻計量分析 192
7.4.1 阻燃材料在Web of Science 核心合集分析 192
7.4.2 阻燃材料在CNKI 中的分析 199
7.5 結語與建議 203
7.5.1 結語 203
7.5.2 建議 205
參考文獻 206
第8 章 智能化遠程醫療健康監護系統國際發展態勢分析 208
8.1 智能化遠程醫療健康監護系統主要政策和計劃分析 208
8.1.1 美國 208
8.1.2 日本 209
8.1.3 歐盟及其成員國 210
8.1.4 中國 210
8.2 智能化遠程醫療健康監護系統技術背景 211
8.2.1 媒體 211
8.2.2 通信 212
8.2.3 信息化 212
8.3 智能化遠程醫療健康監護系統專利計量分析 213
8.3.1 總體發展趨勢分析 213
8.3.2 主要專利受理國家/地區/組織分析 215
8.3.3 專利申請機構分析 217
8.3.4 熱點技術領域分析 220
8.3.5 小結 222
8.4 智能化遠程醫療健康監護系統文獻計量分析 223
8.4.1 外文文獻分析 223
8.4.2 中文文獻分析 231
8.5 結語與建議 236
8.5.1 結語 236
8.5.2 建議 237
參考文獻 239
第9 章 小麥等作物養分高效和抗逆分子機制研究國際發展態勢分析 240
9.1 主要政策和計劃分析 240
9.1.1 美國 240
9.1.2 歐盟及其重要成員國 241
9.1.3 日本 242
9.1.4 中國 242
9.2 作物養分高效和抗逆分子機制研究前沿問題研究 243
9.2.1 養分高效吸收利用的生理及分子生物學基礎 243
9.2.2 作物的抗逆分子機制研究 243
9.3 作物養分高效和抗逆分子機制研究專利計量分析 244
9.3.1 總體發展趨勢分析 244
9.3.2 主要專利受理國家/地區/組織分析 247
9.3.3 專利申請機構分析 249
9.3.4 核心專利分析 251
9.3.5 小結 253
9.4 作物養分高效和抗逆分子機制研究文獻計量分析 254
9.4.1 作物養分高效和抗逆分子機制研究在Web of Science 核心合集分析 254
9.4.2 小麥等作物養分高效和抗逆分子機制研究在CNKI 中分析 259
9.5 結語與建議 263
9.5.1 結語 263
第1章光伏科學與工程國際發展態勢分析
任瑞娟 李琳 周玉含 姜明智
光伏科學與工程是近年來發展起來的一門新興學科.它以高效率晶體硅太
陽電池、高效率硅基薄膜電池、有機太陽電池、三元(Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族)化合物
[CuInSe2(CIS)]太陽能電池、光伏發電與電網接入技術和光伏檢測技術為
基礎.光伏產業是具有國家戰略意義的產業.各國家政府和機構都發布政策
計劃和激勵措施來促進其發展.本章利用Innography專利檢索平臺、CNKI
數據庫以及湯森路透公司的SCI數據庫對該領域的專利技術、中英文文獻
進行檢索分析.并根據光伏產業發展現狀和問題.以及對該領域技術背景、
主要政策和計劃的概況總結.對未來光伏科學與工程的發展提出了一些技
術建議和政策建議.
1.1光伏科學與工程
光伏(photovoltaic，PV)是太陽能光伏發電系統(photovoltaic power
system)的簡稱.是一種利用太陽電池半導體材料的光伏效應.將太陽光輻
射能直接轉換為電能的一種新型發電系統.目前.用來發電的半導體材料主
要有單晶硅、多晶硅、非晶硅及碲化鎘等.由于近年來各國都在積極推動
可再生能源的應用.光伏產業的發展十分迅速.
太陽能光伏發電系統分為3種:①獨立光伏發電系統:也稱離網光伏發電系
統.主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成.若要為交流負載供電.
還需要配置交流逆變器.②并網光伏發電系統:就是太陽能組件產生的直流
電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電.之后直接接入公共
電網.并網光伏發電系統有集中式大型并網光伏電站.一般都是***電站
.主要特點是將所發電能直接輸送到電網.由電網統一調配向用戶供電.但
這種電站投資大、建設周期長、占地面積大.發展難度較大.而分散式小型
并網光伏系統.特別是光伏建筑一體化發電系統.由于具有投資小、建設快
、占地面積小、政策支持力度大等優點.是并網光伏發電的主流.③分布式
光伏發電系統:又稱分散式發電或分布式供能.是指在用戶現場或靠近用電
現場配置較小的光伏發電供電系統.以滿足特定用戶的需求.支持現存配電
網的經濟運行.或者同時滿足這兩個方面的要求.
光伏系統是由太陽能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流
配電柜、自動太陽能跟蹤系統、自動太陽能組件除塵系統等設備組成.其
核心是太陽能電池板.
光伏技術具備很多優勢:如沒有任何機械運轉部件.除了日照外.不需其他
任何“燃料”.在太陽光直射和斜射情況下都可以工作.同時太陽能組件無
需維護.運行成本*小化.而且從站址的選擇來說.也十分方便靈活.城市中
的樓頂、空地都可以被應用.自1958年起.太陽能光伏效應以太陽能電池的
形式在空間衛星的供能領域首次得到應用.時至今日.小至自動停車計費器
的供能、屋頂太陽能板.大至面積廣闊的太陽能發電中心.其在發電領域的
應用已經遍及全球.
1.2主要政策和計劃分析
光伏產業是具有國家戰略意義的產業.各國政府和機構都發布政策計劃和
激勵措施來促進光伏產業的發展.
1.2.1德國
德國政府對光伏產業的扶持早在1990年就見諸法律.電力輸送法.中規定:
“對太陽能和風能電力的償付.為電力公司從終端用戶所獲得的平均收益
的90%.”該法還明確以對投資可再生能源的企業.提供優惠利率相當于設
備投資成本75%的貸款.2000年頒布的.可再生能源優先法.(EEG2000)中規
定:“電網運營商有義務將可再生能源發電站接入其電網.優先購買其提供
的全部電量.”2004年公布的EEG修正案(EEG2004)細化了對光伏上網電價
進行補貼的方式.啟動了大規模的強制光伏上網電價政策.即FIT(feed-
intariff)政策.同時提出全網平攤法解決FIT政策實施中的資金問題.政府
無須額外撥款.2008年.德國政府再次修訂EEG法案.將上網電價降低約15%.
并提高了上網電價遞減率.修訂案于2009年開始實施(EEG2009).2011年8月
.經歷第3次修訂的德國.可再生能源優先法2012.(EEG2012)正式頒布.并于
2012年起生效.EEG2012提出了靈活的上網電價下調率機制和鼓勵光伏發電
自發自用的“雙價制”.除EEG之外.德國扶持光伏產業發展的聯邦法規還
包括.能源投資補貼清單2009 太陽能電池補貼規則.及.促進可再生能源
生產令等.
德國于1991年率先推出“1000光伏屋頂計劃”.政府為每位安裝太陽能屋
頂的住戶提供補貼.此舉開創了政府支持光伏產業發展的行動先河.該計劃
的實施為德國積累了光伏設備安裝和光伏發電的實際應用經驗.為以后德
國政府制定
光伏相關政策法案及拓展光伏市場奠定了基礎.1998年德國政府進一步提
出“10萬光伏屋頂計劃”.計劃6年安裝總容量在300~500MW的光伏系統.該
計劃主要采用了兩種鼓勵方法:一是通過貸款優先鼓勵居民購買安裝太陽
能光伏發電設備.并對其貸款貼息.二是強制命令電網公司用高價收購居民
的太陽能電力匯入總電網.光伏屋頂計劃的圓滿完成.不僅有力推動了德國
光伏產業發展.也燃起了民眾投資參與和消費光伏電力的熱情.
1.2.2日本
日本支持光伏產業發展的基本思路是政府積極扶持.企業主動跟進.全民積
極參與.經過十多年的努力.在“陽光計劃”“新陽光計劃”和一系列其他
激勵政策的支持下.形成了在全球范圍內頗具競爭力的光伏產業.
日本是*早制定扶持光伏產業發展政策的國家.1990年.日本修改.電力公
司法.的相關技術規范與要求.積極支持光伏并網發電系統的推廣和應用.
為了扶持光伏產業.日本政府采取了非常積極的政策措施.在現場實驗的基
礎上制定相應的標準和規范.允許光伏發電優先并網.這項政策對光伏產業
的發展起到了巨大的推動作用.
1993年.日本政府制定了“新陽光計劃”.基本目標是將新能源作為國家的
重要能源供應方式加以支持.在該計劃下.日本政府規定.自1994年起居民
安裝太陽能光伏發電系統由政府提供補貼.補貼額度接近50%(以后逐年減
少).太陽能光伏系統所發電力由政府以電網售電價格收購.通過這些扶持
政策.日本成為全球*重要的光伏市場之一.在“新陽光計劃”成功的基礎
上.2001年日本政府制定了“先進的PV發電計劃”.優先考慮降低對進口石
油的依賴(占日本能源消耗的53%)和實現日本在.京都議定書.中減排溫室
氣體的承諾(2008~2012年比1990年減排6%).
日本還于2003年出臺了.可再生能源配額制法.要求能源公司提供的能源總
量中新能源和可再生能源要占有一定的份額.否則必須到市場上去購買綠
色能源證書.以促進光伏發電和風力發電等可再生能源和節能技術的發展.
1.2.3美國
美國已經是全球第四大光伏市場.目前累計并網發電的光伏系統已增長到
74億kW.2012年.美國光伏產業從數量和發電量上都大幅增長.與2011年相
比.新裝機增加80%.達33億kW.連續6年增長率超過40%.過去10年復合增長
率為驚人的65%.總裝機增加2.5倍.安裝在家庭(5億kW)、商業建筑(10億
kW)和政府部門建筑(18億kW)上的分布式系統增加36%.
美國對于光伏發電的激勵政策依各州情況不同.大多數采用可再生能源配
額、稅收優惠、現金補助計劃等.這些也是美國太陽能產業發展的主要驅
動力.對于太陽能產業的科技研發.政府從多方面給予資金扶持.如建立“
清潔能源銀行”等.
美國已在42個州通過.凈電量計量法.即允許光伏發電系統上網和計量.電
費按電表凈讀數計量.允許電表倒轉.光伏上網電量超過用電量時.電力公
司按照零售電價付費.
美國有37個州對于光伏發電項目進行初始投資補貼或電價補貼.26個州有
稅收優惠政策.對于居民屋頂的光伏項目.**減免額度達兩萬美元.對于
非居民建筑.**減免額度可達50萬美元.美國還有21個州對于光伏發電項
目給予優惠貸款.貸款利率**為7.5%.貸款期限**為20年.
其中.*為成功的是2009年美國國稅局的.現金返還法案.該條款規定.可再
生能源項目完成后.美國財政部必須在60天內以現金形式返還項目成本.
1.2.4中國
發展光伏產業是中國“十二五”規劃的重要方略之一.為促進中國光伏產
業健康發展.全國人大、國家發改委、財政部、科技部、住建部、國家環
保總局、電監會等國家機關和政府職能部門制定了相關法律、政策文件.
其中2006年1月1日.可再生能源法.正式實施.首次明確了政府和社會在可
再生能源開發上的責任和義務.2009年12月26日.十一屆全國人大常委會第
十二次會議表決通過了.可再生能源法修正案.該法案將自2010年4月1日起
施行.可再生能源法修正案.從法律層面對短期內處于過剩的新能源產業的
開發進行了約束.可再生能源法.是新能源行業發展的基石和法律保障.可
再生能源法修正案.理順了各種關系及有關問題的解決思路.是新能源產業
發展道路上的新里程碑.
國家發改委印發的.可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法(實施細
則).對電網企業全額收購可再生能源發電.政府制定合理上網電價.對超出
常規電價部分如何在全國電網分攤等問題做了原則性的說明.2007年.國家
發改委發布.可再生能源電價附加收入調配暫行辦法.提出配額交易機制.
為實施國家新能源戰略.2007年8月31日.國家發改委能源辦發布了.可再生
能源中長期發展規劃.2008年3月3日又發布了.可再生能源發展“十一五”
規劃.電監會制定了.電網企業全額收購可再生能源電量監管辦法 電網企
業全額收購可再生能源電量監管辦法.為了切實執行國家可再生能源發電
實施保障性收購制度.對電網企業全額收購可再生能源電量行為等進行了
規范與監管.
2009年3月.財政部和住建部出臺.太陽能光電建筑應用財政補助資金管理
暫行辦法 太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法.用于推動太
陽能光伏建筑一體化(BIPV)技術的使用以及在農村和偏遠地區安裝屋頂太
陽能系統.太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法.明確補助資金
使用范圍有三種情況.而補助資金支持項目應滿足的條件有五種情況.
2009年7月.財政部、科技部和國家能源局聯合發出.關于實施金太陽示范
工程的通知 關于實施金太陽示范工程的通知.規定金太陽示范工程要實
現全國在3年時間里.光伏系統安裝總量達642MW.總金額達100億~120億元
人民幣.鼓勵有條件的地方政府安排一定支持資金.申報補貼的項目須先向
省級政府申報.金太陽示范工程的補貼范圍還擴展到了原材料、光伏系統
輔助設施等多個層面.
2011年.國家推出了“十二五”規劃綱要.提出要推進能源多元清潔發展.
發展清潔高效、大容量燃煤機組.優先發展大中城市、工業園區熱電聯產
機組.以及大型坑口燃煤電站和煤矸石等綜合利用電站.積極發展太陽能、
生物質能、地熱能等其他新能源.促進分布式能源系統的推廣應用.太陽能
再次被作為重點發展對象.
1.3技術背景
1.3.1相關太陽能電池
1.高效率晶體硅太陽能電池
硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄
膜太陽能電池三種.晶硅電池在過去20年里有了很大發展.許多新技術的采
用和引入使太陽能電池效率有了很大提高.
在眾多的太陽能電池結構中.有三種太陽能電池的實驗室電池效率超過了
24%.它們代表了晶體硅太陽能電池實驗室的**水平.這三種太陽能電池
結構分別是鈍化發射極背部局域擴散(passivated emitter and
rearlocally-diffused，PERL)電池、具有本征非晶硅界面層的異質結
(heterojunction withintr insicthin-layer.HIT)電池和交指式背接
觸(interdigitated back contact.IBC)電池.
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