《重点基础研究前沿态势分析》主要从基础科学、医疗技术、农业科学与技术、能源化工、机械工程、材料科学等领域选择光伏科学与工程、气体放电等离子体、并联机器人机构学、特殊环境下的服役机器人、海水资源高效利用、亚稳材料设计与合成、阻燃材料、远程医疗、小麦等作物养分高效和抗逆分子机制研究、棉花育种等科技创新前沿领域、前沿学科、热点问题或技术领域，逐一对其进行国际研究发展态势的系统分析，利用ISI的科学引文索引(SCI)、中国知网(CNKI)、Innography专利检索与分析平台等数据库，全面剖析这些领域国际科技发展的整体进展状况、研究动态与发展趋势、国际竞争发展态势，并提出我国开展相关领域研究的对策建议。
目录
前言
第1 章 光伏科学与工程国际发展态势分析 1
1.1 光伏科学与工程 1
1.2 主要政策和计划分析 2
1.2.1 德国 2
1.2.2 日本 3
1.2.3 美国 3
1.2.4 中国 4
1.3 技术背景 5
1.3.1 相关太阳能电池 5
1.3.2 光伏发电与电网接入技术 6
1.3.3 光伏检测技术 7
1.4 光伏科学与工程专利计量分析 7
1.4.1 总体发展趋势分析 7
1.4.2 主要专利申请国家/地区/组织分析 9
1.4.3 专利申请机构分析 9
1.4.4 热点技术领域分析 10
1.5 光伏科学与工程文献计量分析 12
1.5.1 中文文献计量分析 12
1.5.2 外文文献计量分析 17
1.6 重要研发机构和生产企业 21
1.6.1 中国 21
1.6.2 美国 22
1.6.3 日本 23
1.7 结语与建议 24
1.7.1 结语 24
1.7.2 建议 25
参考文献 26
第2 章 气体放电等离子体国际发展态势分析 27
2.1 主要政策和计划分析 27
2.1.1 美国 27
2.1.2 韩国 27
2.1.3 欧洲 28
2.1.4 中国 28
2.2 等离子体技术背景和发展趋势 29
2.2.1 技术背景 29
2.2.2 等离子体技术的发展趋势 30
2.3 气体放电等离子体专利计量分析 30
2.3.1 专利申请量年度趋势分析 31
2.3.2 专利区域分析―――该领域技术主要的应用国家/地区 31
2.3.3 分布分析―――该领域发明主要的技术来源国家/地区 32
2.3.4 专利权人分析 33
2.3.5 IPC 分析 33
2.3.6 核心专利 35
2.3.7 小结 35
2.4 气体放电等离子体文献计量分析 37
2.4.1 气体放电等离子体在Web of Science 核心合集分析 37
2.4.2 气体放电等离子体在CNKI 中分析 42
2.5 结语与建议 46
2.5.1 结语 46
2.5.2 建议 47
参考文献 49
第3 章 并联机器人机构学国际发展态势分析 50
3.1 主要政策与计划 50
3.1.1 日本 50
3.1.2 美国 50
3.1.3 欧盟及其成员国 51
3.1.4 中国 51
3.1.5 小结 51
3.2 并联机器人机构学前沿与趋势 52
3.3 并联机器人机构学专利计量分析 52
3.3.1 专利技术的发展趋势 53
3.3.2 并联机器人机构学技术的应用国家以及技术来源国家/地区分析 53
3.3.3 专利权人分析 54
3.3.4 主IPC 及研究热点分析 55
3.3.5 热点技术领域分析 55
3.3.6 分阶段文本聚类分析 58
3.3.7 核心专利分析 59
3.3.8 核心专利诉讼分析 60
3.3.9 小结 61
3.4 并联机器人机构学文献计量分析 62
3.4.1 外文数据 62
3.4.2 中文数据 68
3.5 结语与建议 72
3.5.1 结语 72
3.5.2 建议 73
参考文献 74
第4 章 特殊环境下服役机器人国际发展态势分析 76
4.1 主要政策和计划分析 76
4.1.1 美国 76
4.1.2 日本 76
4.1.3 欧盟 77
4.1.4 韩国 77
4.1.5 中国 77
4.2 特殊环境下服役机器人前沿问题研究组合 78
4.2.1 特殊环境下服役机器人机构 78
4.2.2 机器人控制技术 78
4.2.3 复杂目标物体形貌快速识别及系统标定技术 79
4.2.4 机器人控制系统可靠性技术 79
4.3 特殊环境下服役机器人专利计量分析 79
4.3.1 总体发展趋势分析 80
4.3.2 主要专利申请国家/地区/组织分析 81
4.3.3 专利申请机构分析 82
4.3.4 热点技术领域分析 85
4.3.5 核心专利分析 85
4.3.6 小结 88
4.4 特殊环境下服役机器人外文文献计量分析 89
4.4.1 数据来源和分析工具 89
4.4.2 总体情况分析 89
4.4.3 主要国家/地区分析 91
4.4.4 主要研究机构分析 92
4.4.5 小结 97
4.5 特殊环境下服役机器人中文文献计量分析 98
4.5.1 数据来源和分析工具 98
4.5.2 总体情况分析 98
4.5.3 小结 101
4.6 结语与建议 101
4.6.1 结语 101
4.6.2 建议 103
参考文献 105
第5 章 海水资源高效利用国际发展态势分析 106
5.1 海水资源综合利用 106
5.2 相关政策与规划 106
5.2.1 日本 107
5.2.2 美国 107
5.2.3 澳大利亚 108
5.2.4 中国 108
5.3 技术背景 109
5.3.1 海水直接利用 109
5.3.2 海水淡化 110
5.3.3 海水化学利用 110
5.4 海水资源高效利用专利计量分析 111
5.4.1 总体发展趋势分析 111
5.4.2 主要专利受理国家/地区分布 113
5.4.3 专利申请机构分析 114
5.4.4 热点技术领域分析 116
5.4.5 申请量优先权与技术应用国家/地区和来源国家/地区分析 118
5.5 海水资源高效利用文献计量分析 120
5.5.1 外文文献分析 120
5.5.2 中文文献计量分析 124
5.6 重点企业与研究机构分析 127
5.6.1 美国 127
5.6.2 日本 128
5.6.3 中国 128
5.7 结论及建议130
5.7.1 结论 130
5.7.2 建议 131
参考文献 133
第6 章 亚稳材料国际发展态势分析 134
6.1 技术要点和行业背景 134
6.1.1 纳米晶材料 134
6.1.2 准晶材料 135
6.1.3 非晶材料 136
6.2 主要政策和计划分析 137
6.2.1 美国 137
6.2.2 日本 138
6.2.3 欧盟 139
6.2.4 中国 139
6.3 亚稳材料前沿问题研究 140
6.3.1 准晶材料 140
6.3.2 纳米晶材料 140
6.3.3 非晶材料 141
6.4 亚稳材料专利计量分析 143
6.4.1 总体发展趋势分析 143
6.4.2 主要专利受理国家/地区/组织分析 145
6.4.3 专利申请机构分析 147
6.4.4 热点技术领域分析 147
6.4.5 核心专利分析 148
6.5 亚稳材料文献计量分析 150
6.5.1 国际论文计量分析 150
6.5.2 中文论文文献计量分析 157
6.6 主要应用领域分析 162
6.7 重要研发机构和生产企业分析 165
6.7.1 美国 165
6.7.2 德国 167
6.7.3 日本 167
6.7.4 中国 169
6.8 结语和建议 170
6.8.1 结语 170
6.8.2 建议 171
参考文献 174
第7 章 阻燃材料国际发展态势分析 177
7.1 主要法规和计划分析 177
7.1.1 国外相关的法规和计划 177
7.1.2 中国相关的法规和计划 178
7.2 阻燃材料前沿问题研究 179
7.2.1 阻燃剂技术的发展动向 179
7.2.2 阻燃剂的发展趋势 181
7.3 阻燃材料专利计量分析 182
7.3.1 专利技术的发展趋势 182
7.3.2 阻燃材料行业的应用国家/地区以及技术来源国家/地区分析 183
7.3.3 专利权人分析 184
7.3.4 主IPC 及研究热点分析 186
7.3.5 热点技术领域分析 186
7.3.6 重要专利？核心专利文本聚类分析 187
7.3.7 核心专利分析 189
7.3.8 核心专利诉讼分析 190
7.3.9 国内研究团队分析 191
7.3.10 小结 192
7.4 阻燃材料文献计量分析 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 结语与建议 203
7.5.1 结语 203
7.5.2 建议 205
参考文献 206
第8 章 智能化远程医疗健康监护系统国际发展态势分析 208
8.1 智能化远程医疗健康监护系统主要政策和计划分析 208
8.1.1 美国 208
8.1.2 日本 209
8.1.3 欧盟及其成员国 210
8.1.4 中国 210
8.2 智能化远程医疗健康监护系统技术背景 211
8.2.1 媒体 211
8.2.2 通信 212
8.2.3 信息化 212
8.3 智能化远程医疗健康监护系统专利计量分析 213
8.3.1 总体发展趋势分析 213
8.3.2 主要专利受理国家/地区/组织分析 215
8.3.3 专利申请机构分析 217
8.3.4 热点技术领域分析 220
8.3.5 小结 222
8.4 智能化远程医疗健康监护系统文献计量分析 223
8.4.1 外文文献分析 223
8.4.2 中文文献分析 231
8.5 结语与建议 236
8.5.1 结语 236
8.5.2 建议 237
参考文献 239
第9 章 小麦等作物养分高效和抗逆分子机制研究国际发展态势分析 240
9.1 主要政策和计划分析 240
9.1.1 美国 240
9.1.2 欧盟及其重要成员国 241
9.1.3 日本 242
9.1.4 中国 242
9.2 作物养分高效和抗逆分子机制研究前沿问题研究 243
9.2.1 养分高效吸收利用的生理及分子生物学基础 243
9.2.2 作物的抗逆分子机制研究 243
9.3 作物养分高效和抗逆分子机制研究专利计量分析 244
9.3.1 总体发展趋势分析 244
9.3.2 主要专利受理国家/地区/组织分析 247
9.3.3 专利申请机构分析 249
9.3.4 核心专利分析 251
9.3.5 小结 253
9.4 作物养分高效和抗逆分子机制研究文献计量分析 254
9.4.1 作物养分高效和抗逆分子机制研究在Web of Science 核心合集分析 254
9.4.2 小麦等作物养分高效和抗逆分子机制研究在CNKI 中分析 259
9.5 结语与建议 263
9.5.1 结语 263
第1章光伏科学与工程国际发展态势分析
任瑞娟 李琳 周玉含 姜明智
光伏科学与工程是近年来发展起来的一门新兴学科.它以高效率晶体硅太
阳电池、高效率硅基薄膜电池、有机太阳电池、三元(Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族)化合物
[CuInSe2(CIS)]太阳能电池、光伏发电与电网接入技术和光伏检测技术为
基础.光伏产业是具有国家战略意义的产业.各国家政府和机构都发布政策
计划和激励措施来促进其发展.本章利用Innography专利检索平台、CNKI
数据库以及汤森路透公司的SCI数据库对该领域的专利技术、中英文文献
进行检索分析.并根据光伏产业发展现状和问题.以及对该领域技术背景、
主要政策和计划的概况总结.对未来光伏科学与工程的发展提出了一些技
术建议和政策建议.
1.1光伏科学与工程
光伏(photovoltaic，PV)是太阳能光伏发电系统(photovoltaic power
system)的简称.是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应.将太阳光辐
射能直接转换为电能的一种新型发电系统.目前.用来发电的半导体材料主
要有单晶硅、多晶硅、非晶硅及碲化镉等.由于近年来各国都在积极推动
可再生能源的应用.光伏产业的发展十分迅速.
太阳能光伏发电系统分为3种:①独立光伏发电系统:也称离网光伏发电系
统.主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成.若要为交流负载供电.
还需要配置交流逆变器.②并网光伏发电系统:就是太阳能组件产生的直流
电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电.之后直接接入公共
电网.并网光伏发电系统有集中式大型并网光伏电站.一般都是***电站
.主要特点是将所发电能直接输送到电网.由电网统一调配向用户供电.但
这种电站投资大、建设周期长、占地面积大.发展难度较大.而分散式小型
并网光伏系统.特别是光伏建筑一体化发电系统.由于具有投资小、建设快
、占地面积小、政策支持力度大等优点.是并网光伏发电的主流.③分布式
光伏发电系统:又称分散式发电或分布式供能.是指在用户现场或靠近用电
现场配置较小的光伏发电供电系统.以满足特定用户的需求.支持现存配电
网的经济运行.或者同时满足这两个方面的要求.
光伏系统是由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、交流
配电柜、自动太阳能跟踪系统、自动太阳能组件除尘系统等设备组成.其
核心是太阳能电池板.
光伏技术具备很多优势:如没有任何机械运转部件.除了日照外.不需其他
任何“燃料”.在太阳光直射和斜射情况下都可以工作.同时太阳能组件无
需维护.运行成本*小化.而且从站址的选择来说.也十分方便灵活.城市中
的楼顶、空地都可以被应用.自1958年起.太阳能光伏效应以太阳能电池的
形式在空间卫星的供能领域首次得到应用.时至今日.小至自动停车计费器
的供能、屋顶太阳能板.大至面积广阔的太阳能发电中心.其在发电领域的
应用已经遍及全球.
1.2主要政策和计划分析
光伏产业是具有国家战略意义的产业.各国政府和机构都发布政策计划和
激励措施来促进光伏产业的发展.
1.2.1德国
德国政府对光伏产业的扶持早在1990年就见诸法律.电力输送法.中规定:
“对太阳能和风能电力的偿付.为电力公司从终端用户所获得的平均收益
的90%.”该法还明确以对投资可再生能源的企业.提供优惠利率相当于设
备投资成本75%的贷款.2000年颁布的.可再生能源优先法.(EEG2000)中规
定:“电网运营商有义务将可再生能源发电站接入其电网.优先购买其提供
的全部电量.”2004年公布的EEG修正案(EEG2004)细化了对光伏上网电价
进行补贴的方式.启动了大规模的强制光伏上网电价政策.即FIT(feed-
intariff)政策.同时提出全网平摊法解决FIT政策实施中的资金问题.政府
无须额外拨款.2008年.德国政府再次修订EEG法案.将上网电价降低约15%.
并提高了上网电价递减率.修订案于2009年开始实施(EEG2009).2011年8月
.经历第3次修订的德国.可再生能源优先法2012.(EEG2012)正式颁布.并于
2012年起生效.EEG2012提出了灵活的上网电价下调率机制和鼓励光伏发电
自发自用的“双价制”.除EEG之外.德国扶持光伏产业发展的联邦法规还
包括.能源投资补贴清单2009 太阳能电池补贴规则.及.促进可再生能源
生产令等.
德国于1991年率先推出“1000光伏屋顶计划”.政府为每位安装太阳能屋
顶的住户提供补贴.此举开创了政府支持光伏产业发展的行动先河.该计划
的实施为德国积累了光伏设备安装和光伏发电的实际应用经验.为以后德
国政府制定
光伏相关政策法案及拓展光伏市场奠定了基础.1998年德国政府进一步提
出“10万光伏屋顶计划”.计划6年安装总容量在300~500MW的光伏系统.该
计划主要采用了两种鼓励方法:一是通过贷款优先鼓励居民购买安装太阳
能光伏发电设备.并对其贷款贴息.二是强制命令电网公司用高价收购居民
的太阳能电力汇入总电网.光伏屋顶计划的圆满完成.不仅有力推动了德国
光伏产业发展.也燃起了民众投资参与和消费光伏电力的热情.
1.2.2日本
日本支持光伏产业发展的基本思路是政府积极扶持.企业主动跟进.全民积
极参与.经过十多年的努力.在“阳光计划”“新阳光计划”和一系列其他
激励政策的支持下.形成了在全球范围内颇具竞争力的光伏产业.
日本是*早制定扶持光伏产业发展政策的国家.1990年.日本修改.电力公
司法.的相关技术规范与要求.积极支持光伏并网发电系统的推广和应用.
为了扶持光伏产业.日本政府采取了非常积极的政策措施.在现场实验的基
础上制定相应的标准和规范.允许光伏发电优先并网.这项政策对光伏产业
的发展起到了巨大的推动作用.
1993年.日本政府制定了“新阳光计划”.基本目标是将新能源作为国家的
重要能源供应方式加以支持.在该计划下.日本政府规定.自1994年起居民
安装太阳能光伏发电系统由政府提供补贴.补贴额度接近50%(以后逐年减
少).太阳能光伏系统所发电力由政府以电网售电价格收购.通过这些扶持
政策.日本成为全球*重要的光伏市场之一.在“新阳光计划”成功的基础
上.2001年日本政府制定了“先进的PV发电计划”.优先考虑降低对进口石
油的依赖(占日本能源消耗的53%)和实现日本在.京都议定书.中减排温室
气体的承诺(2008~2012年比1990年减排6%).
日本还于2003年出台了.可再生能源配额制法.要求能源公司提供的能源总
量中新能源和可再生能源要占有一定的份额.否则必须到市场上去购买绿
色能源证书.以促进光伏发电和风力发电等可再生能源和节能技术的发展.
1.2.3美国
美国已经是全球第四大光伏市场.目前累计并网发电的光伏系统已增长到
74亿kW.2012年.美国光伏产业从数量和发电量上都大幅增长.与2011年相
比.新装机增加80%.达33亿kW.连续6年增长率超过40%.过去10年复合增长
率为惊人的65%.总装机增加2.5倍.安装在家庭(5亿kW)、商业建筑(10亿
kW)和政府部门建筑(18亿kW)上的分布式系统增加36%.
美国对于光伏发电的激励政策依各州情况不同.大多数采用可再生能源配
额、税收优惠、现金补助计划等.这些也是美国太阳能产业发展的主要驱
动力.对于太阳能产业的科技研发.政府从多方面给予资金扶持.如建立“
清洁能源银行”等.
美国已在42个州通过.净电量计量法.即允许光伏发电系统上网和计量.电
费按电表净读数计量.允许电表倒转.光伏上网电量超过用电量时.电力公
司按照零售电价付费.
美国有37个州对于光伏发电项目进行初始投资补贴或电价补贴.26个州有
税收优惠政策.对于居民屋顶的光伏项目.**减免额度达两万美元.对于
非居民建筑.**减免额度可达50万美元.美国还有21个州对于光伏发电项
目给予优惠贷款.贷款利率**为7.5%.贷款期限**为20年.
其中.*为成功的是2009年美国国税局的.现金返还法案.该条款规定.可再
生能源项目完成后.美国财政部必须在60天内以现金形式返还项目成本.
1.2.4中国
发展光伏产业是中国“十二五”规划的重要方略之一.为促进中国光伏产
业健康发展.全国人大、国家发改委、财政部、科技部、住建部、国家环
保总局、电监会等国家机关和政府职能部门制定了相关法律、政策文件.
其中2006年1月1日.可再生能源法.正式实施.首次明确了政府和社会在可
再生能源开发上的责任和义务.2009年12月26日.十一届全国人大常委会第
十二次会议表决通过了.可再生能源法修正案.该法案将自2010年4月1日起
施行.可再生能源法修正案.从法律层面对短期内处于过剩的新能源产业的
开发进行了约束.可再生能源法.是新能源行业发展的基石和法律保障.可
再生能源法修正案.理顺了各种关系及有关问题的解决思路.是新能源产业
发展道路上的新里程碑.
国家发改委印发的.可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法(实施细
则).对电网企业全额收购可再生能源发电.政府制定合理上网电价.对超出
常规电价部分如何在全国电网分摊等问题做了原则性的说明.2007年.国家
发改委发布.可再生能源电价附加收入调配暂行办法.提出配额交易机制.
为实施国家新能源战略.2007年8月31日.国家发改委能源办发布了.可再生
能源中长期发展规划.2008年3月3日又发布了.可再生能源发展“十一五”
规划.电监会制定了.电网企业全额收购可再生能源电量监管办法 电网企
业全额收购可再生能源电量监管办法.为了切实执行国家可再生能源发电
实施保障性收购制度.对电网企业全额收购可再生能源电量行为等进行了
规范与监管.
2009年3月.财政部和住建部出台.太阳能光电建筑应用财政补助资金管理
暂行办法 太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法.用于推动太
阳能光伏建筑一体化(BIPV)技术的使用以及在农村和偏远地区安装屋顶太
阳能系统.太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法.明确补助资金
使用范围有三种情况.而补助资金支持项目应满足的条件有五种情况.
2009年7月.财政部、科技部和国家能源局联合发出.关于实施金太阳示范
工程的通知 关于实施金太阳示范工程的通知.规定金太阳示范工程要实
现全国在3年时间里.光伏系统安装总量达642MW.总金额达100亿~120亿元
人民币.鼓励有条件的地方政府安排一定支持资金.申报补贴的项目须先向
省级政府申报.金太阳示范工程的补贴范围还扩展到了原材料、光伏系统
辅助设施等多个层面.
2011年.国家推出了“十二五”规划纲要.提出要推进能源多元清洁发展.
发展清洁高效、大容量燃煤机组.优先发展大中城市、工业园区热电联产
机组.以及大型坑口燃煤电站和煤矸石等综合利用电站.积极发展太阳能、
生物质能、地热能等其他新能源.促进分布式能源系统的推广应用.太阳能
再次被作为重点发展对象.
1.3技术背景
1.3.1相关太阳能电池
1.高效率晶体硅太阳能电池
硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄
膜太阳能电池三种.晶硅电池在过去20年里有了很大发展.许多新技术的采
用和引入使太阳能电池效率有了很大提高.
在众多的太阳能电池结构中.有三种太阳能电池的实验室电池效率超过了
24%.它们代表了晶体硅太阳能电池实验室的**水平.这三种太阳能电池
结构分别是钝化发射极背部局域扩散(passivated emitter and
rearlocally-diffused，PERL)电池、具有本征非晶硅界面层的异质结
(heterojunction withintr insicthin-layer.HIT)电池和交指式背接
触(interdigitated back contact.IBC)电池.
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