未來能源是國家競爭高地，人工智能驅(qū)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(tài)勢，優(yōu)化戰(zhàn)略以提升國際競爭力并確保能源自給自足?；赥RIZ的S型曲線原理，分析對比國家尺度的未來產(chǎn)業(yè)技術演進階段，構建包含技術影響指數(shù)、技術增勢指數(shù)、技術成熟指數(shù)、技術關注指數(shù)和市場吸引潛力指數(shù)的競爭力評價體系，采用CRITIC-熵權法量化國家的未來產(chǎn)業(yè)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(jié)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(yōu)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(chǎn)業(yè)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(zhàn)略建議。

在全球科技競爭日益加劇的背景下，未來產(chǎn)業(yè)技術已成為主要經(jīng)濟體搶占戰(zhàn)略制高點的核心。作為全球第二大經(jīng)濟體，中國正通過未來產(chǎn)業(yè)布局推動技術自立與產(chǎn)業(yè)安全。未來產(chǎn)業(yè)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(zhì)生產(chǎn)力的培育。當前，未來產(chǎn)業(yè)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(fā)達經(jīng)濟體在未來產(chǎn)業(yè)技術布局上的特點，對提升我國戰(zhàn)略敏感性、贏得戰(zhàn)略主動具有重要意義。為響應國家“超前布局未來產(chǎn)業(yè)”的戰(zhàn)略，需清晰認知自身及主要經(jīng)濟體的技術演進階段和發(fā)展特征。

未來能源是各國在未來產(chǎn)業(yè)的競爭高地。一方面，隨著人工智能的發(fā)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(fā)展直接關系到國家能源安全保障。未來能源的快速發(fā)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(chuàng)新，可降低對傳統(tǒng)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(tǒng)評估這些技術的演進階段與競爭力，以實現(xiàn)更高層次的安全。

然而，現(xiàn)有競爭態(tài)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(tài)勢的系統(tǒng)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(tài)勢，但忽視了各國技術演進階段的獨特特征?；谏鲜霰尘?，研究聚焦國家尺度的未來產(chǎn)業(yè)演進階段，基于未來產(chǎn)業(yè)性質(zhì)，從目前狀態(tài)和未來潛力兩個動靜維度，技術影響指數(shù)、技術增勢指數(shù)、技術成熟指數(shù)、技術關注指數(shù)和市場吸引潛力指數(shù)五個測度，構建未來產(chǎn)業(yè)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(tài)勢，并深入分析中國在該領域優(yōu)劣勢特征。研究結(jié)論將為中國優(yōu)化能源技術戰(zhàn)略、提升國際競爭力提供理論支持，同時為未來產(chǎn)業(yè)國際競爭態(tài)勢研究貢獻新的分析方法。

1. 文獻綜述

1.1 主要經(jīng)濟體在未來產(chǎn)業(yè)技術布局的差異與競爭格局

未來產(chǎn)業(yè)是指依托前沿科技突破所催生的新質(zhì)生產(chǎn)力，其產(chǎn)業(yè)狀態(tài)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(zhàn)略地位。因此，對未來產(chǎn)業(yè)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(tài)勢。

在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速推進的背景下，主要經(jīng)濟體在未來產(chǎn)業(yè)技術布局中呈現(xiàn)“多極并存、分層競爭”的格局。美國在未來產(chǎn)業(yè)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(wèi)星通信等領域，旨在通過技術預研、專利布局及企業(yè)并購強化全球市場壟斷力。美國政策將技術安全與經(jīng)濟安全深度融合，采取對外技術封鎖與對內(nèi)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(xù)發(fā)力于關鍵零部件與工藝技術的優(yōu)化。英國憑借頂尖高校與科研院所的資源優(yōu)勢，在生物醫(yī)藥、合成生物學、新材料及綠色能源領域形成了創(chuàng)新集群。

中國近年來通過大規(guī)?？蒲型度肱c政策引導，加速布局未來產(chǎn)業(yè)，逐步實現(xiàn)從“跟跑、并跑”向“并跑、領跑”的跨越。例如，中國在腦機接口優(yōu)化設計與信號分類、腦機接口與編解碼的裝置和系統(tǒng)與方法這兩個技術領域中的專利申請數(shù)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(tài)平衡將進一步影響全球未來產(chǎn)業(yè)格局。需系統(tǒng)研判國家在未來產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展的趨勢與全球競爭態(tài)勢，科學制定技術創(chuàng)新戰(zhàn)略。

1.2 未來能源的國際布局

未來能源是我國發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)的六大方向之一，可為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供持續(xù)動力。全球能源轉(zhuǎn)型需求深刻驅(qū)動著未來能源技術的競爭態(tài)勢，中國新能源產(chǎn)業(yè)在全球市場份額和技術產(chǎn)業(yè)化方面展現(xiàn)出顯著競爭優(yōu)勢，但仍受限于技術短板及貿(mào)易保護主義壓力。

從國際視角看，主要經(jīng)濟體基于資源稟賦與技術優(yōu)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(xiàn)突出；中國在新能源產(chǎn)業(yè)化和市場規(guī)模上占據(jù)領先地位，但核心技術自主性與發(fā)達國家相比仍存差距；日本在氫能和智能電網(wǎng)領域維持競爭優(yōu)勢；英國則加速風能、綠色燃料等低碳技術研發(fā)。

未來人工智能技術的快速發(fā)展將顯著增加能源需求，進一步凸顯未來能源產(chǎn)業(yè)在保障技術創(chuàng)新與應用中的核心地位。同時，未來能源發(fā)展直接關乎能源自給自足的戰(zhàn)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(tài)勢，以支持精準培育和戰(zhàn)略決策。

1.3 技術競爭力評估方法

現(xiàn)有技術競爭力測度方法主要包括專家經(jīng)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(yī)療設備產(chǎn)業(yè)核心技術的技術競爭力，發(fā)現(xiàn)技術發(fā)達國家借助供應鏈上游優(yōu)勢占據(jù)重要地位,我國在醫(yī)療設備產(chǎn)業(yè)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(fā)現(xiàn)美國在生物反應器領域占據(jù)著絕對優(yōu)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(xiàn)有國際競爭態(tài)勢研判方法在未來產(chǎn)業(yè)領域的應用存在一定局限，主要因其忽視未來產(chǎn)業(yè)的長期成長性及國家技術動態(tài)演進趨勢。鑒于未來產(chǎn)業(yè)處于孕育期且具高成長潛力，其競爭態(tài)勢分析需超越當前狀態(tài)評估，融入技術增長趨勢等動態(tài)指標，以全面考量其長期發(fā)展?jié)摿叭蚋偁幹械恼疚弧?/p>

盡管已有研究嘗試從技術演進階段入手探討國際競爭態(tài)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(tǒng)性比較分析。此外，各國技術發(fā)展受資源稟賦、政策支持和產(chǎn)業(yè)基礎等因素的影響，呈現(xiàn)出顯著的異質(zhì)性。例如，有研究通過生命周期評價發(fā)現(xiàn)，相比美國，我國在大多數(shù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)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(tǒng)剖析各國在技術發(fā)展階段上的差異，進而識別驅(qū)動因素。這種方法旨在實現(xiàn)“知己知彼”的競爭態(tài)勢分析，為制定靶向技術競爭力提升策略提供科學依據(jù)。

2. 研究設計與方法

為系統(tǒng)評估未來能源技術在全球范圍內(nèi)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?；贚ogistic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(chǎn)業(yè)性質(zhì)的五維評價體系，結(jié)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(tài)勢研究技術路線圖

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究論文數(shù)據(jù)采集自Web of Science（WOS）的核心論文數(shù)據(jù)庫，專利數(shù)據(jù)主要來源于德溫特創(chuàng)新指數(shù)（Derwent Innovations Index, DII）數(shù)據(jù)庫。所有數(shù)據(jù)檢索時間均統(tǒng)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(shù)據(jù)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(chǎn)業(yè)技術演進階段劃分為起步、成長、成熟和衰退四個階段，其數(shù)學表達式如公式（1）所示：

其中，L表示技術發(fā)展達到的最大值，k是增長速率參數(shù)，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(shù)據(jù)進行歸一化處理。

2.3 未來產(chǎn)業(yè)技術競爭力評估模型

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

具體而言，技術關注指數(shù)通過論文和專利數(shù)量表征技術創(chuàng)新活力；技術成熟指數(shù)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(shù)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(tài)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(shù)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(xiàn)跨國專利布局的市場搶占策略，且專利家族規(guī)模越大，潛在市場及經(jīng)濟回報越高，故而以專利族數(shù)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(shù)據(jù)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(tài)勢的比較分析提供科學依據(jù)，為制定靶向競爭力提升策略奠定基礎。

表2 未來產(chǎn)業(yè)技術競爭力評價指標及測量方法

3. 未來能源領域?qū)嵶C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(chǎn)，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(fā)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(wǎng)系統(tǒng)；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(jù)TRIZ理論的S型曲線原理，技術的發(fā)展遵循起步期、成長期、成熟期和衰退期的演化規(guī)律，其中技術成熟期標志著技術性能的相對穩(wěn)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(chuàng)新能力、資源配置效率和技術轉(zhuǎn)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(fā)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(chǎn)領域，反映了光伏與核能技術的長期研發(fā)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(fā)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(chǎn)（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(wǎng)2006年）領域具有先發(fā)優(yōu)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(chǎn)（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(wǎng)與核能技術的產(chǎn)業(yè)化優(yōu)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(fā)展的區(qū)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(xiàn)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(chǎn)業(yè)化優(yōu)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(wǎng)（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?。?-13年），顯示其在可再生能源與智能電網(wǎng)領域的產(chǎn)業(yè)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(fā)展期，未來5-10年內(nèi)可通過加大研發(fā)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(yōu)化資源配置，強化產(chǎn)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(tài)，加速技術突破。

3.2 技術競爭態(tài)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(tài)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(xiàn)出顯著的權重差異化分布，反映了不同技術領域的發(fā)展階段、市場成熟度和產(chǎn)業(yè)關注度的內(nèi)在差異。從技術領域來看，能源生產(chǎn)技術中，高效光伏電池的技術影響指數(shù)權重最高（0.38），體現(xiàn)了其技術成熟度和產(chǎn)業(yè)化水平；深遠海風能的技術關注指數(shù)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(shù)上權重較高，其中氫能達到0.45，體現(xiàn)了儲能技術作為能源轉(zhuǎn)型關鍵支撐的戰(zhàn)略地位。能源傳輸技術中，智能微電網(wǎng)在市場吸引潛力指數(shù)上權重最高（0.27），顯示了其良好的商業(yè)化前景。

為研判未來能源領域技術的國際競爭態(tài)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(jié)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(wǎng)等6項技術中排名第一，覆蓋近半數(shù)能源領域核心技術，呈現(xiàn)“領跑、跟跑、并跑”并舉的態(tài)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(xiàn)“中美雙峰”的國際競爭格局，中美關鍵核心技術競爭已經(jīng)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(yōu)勢。

圖3 中、美、日、英的未來能源技術競爭力綜合評價指數(shù)對比圖

圖4 中、美、日、英在未來能源總體、儲存、傳輸和生產(chǎn)領域的技術競爭力分布區(qū)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(chǎn)、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(tài)勢及發(fā)展策略，本研究基于CRITIC-熵權法排序結(jié)果，計算各技術競爭力得分的標準差，如表4所示。結(jié)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(wǎng)、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(chǎn)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(jié)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(fā)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(jīng)濟收益，更構成維護其競爭優(yōu)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(xiàn)了技術優(yōu)勢的跨越式提升，技術創(chuàng)新與市場應用的協(xié)同效應使得我國在相關領域?qū)崿F(xiàn)了后發(fā)先至的競爭態(tài)勢。這可能源于消費者導向和市場驅(qū)動策略推動，從而促進能源生產(chǎn)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(yōu)勢。

在能源傳輸領域，智能微電網(wǎng)的競爭力標準差最高（0.50），說明領先國家的技術優(yōu)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(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)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(wǎng)競爭力第一，這是由于智能微電網(wǎng)技術為近年來發(fā)展起來的新興技術，主要經(jīng)濟體在該領域的先發(fā)優(yōu)勢較小，我國在智能微電網(wǎng)的經(jīng)驗可為其他新興技術領域的發(fā)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(jié)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(zhàn)。優(yōu)化資源配置以平衡短期產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢與長期技術突破是產(chǎn)業(yè)結(jié)構轉(zhuǎn)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(wǎng)）的投入以鞏固領先地位，同時優(yōu)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(yōu)勢領域，且成熟期較早，表明早期產(chǎn)業(yè)化可能形成競爭優(yōu)勢，但同時我國已步入基礎研究“無人區(qū)”，亟需提升原始創(chuàng)新能力。相反，競爭差距分散型技術中，除智能微電網(wǎng)和深遠海風能外，中國在多數(shù)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(chuàng)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(fā)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(tǒng)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(shù)、技術增勢指數(shù)、技術成熟指數(shù)、技術關注指數(shù)及市場吸引潛力指數(shù)的測度數(shù)據(jù)，分析中國在中美日英四國中的競爭力特征及差異，結(jié)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(xiàn)

技術影響指數(shù)顯示，中國在智能微電網(wǎng)和綠色燃料等應用驅(qū)動型創(chuàng)新領域排名第2，具有優(yōu)勢，其影響力源于快速工業(yè)化和市場驅(qū)動戰(zhàn)略。然而，其余領域的基礎研究和創(chuàng)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(shù)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(xù)擴大，這種分布特征提示，中國需進一步提升高質(zhì)量基礎研究內(nèi)生動力。

技術增勢指數(shù)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(wǎng)等領域研發(fā)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(shù)揭示了未來能源技術演化階段的差異化表現(xiàn)。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(wǎng)排名第2外，其余技術領域均較為落后。技術關注指數(shù)與市場吸引潛力指數(shù)是中國優(yōu)勢領域，12項技術在關注指數(shù)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(guī)模與需求驅(qū)動的優(yōu)勢。研究表明，市場結(jié)構變化和政策的激勵作用可為后發(fā)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(zhuǎn)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(chǎn)領域，中國在海洋能的研發(fā)動能與市場前景領先但產(chǎn)業(yè)化不足；高效光伏電池技術反映創(chuàng)新短板與市場優(yōu)勢并存；可控核聚變技術的產(chǎn)業(yè)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(shù)與市場吸引潛力指數(shù)排名第1，但技術影響指數(shù)與技術成熟指數(shù)多為第3或第4，說明基礎創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化協(xié)同不足，亟需加速研發(fā)以突破技術瓶頸。能源傳輸領域，智能微電網(wǎng)競爭力強勁，多數(shù)指標排名靠前；虛擬電廠技術影響指數(shù)及技術成熟指數(shù)排名第4，僅市場吸引潛力指數(shù)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(xiàn)為較早的成熟期和高技術影響力。這得益于戰(zhàn)略性政策和強大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。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(shù)字賦能低碳發(fā)展的方向。然而，日本相較于中國的較小市場規(guī)模限制了其技術規(guī)?；芰Γ瑢е轮袊跉淠艿仁袌鲵?qū)動型技術上占據(jù)領先。英國在綠色燃料和核裂變領域表現(xiàn)出色，分別于2022年和2004年進入成熟期，且技術影響指數(shù)較高。這得益于《英國凈碳戰(zhàn)略》等脫碳政策驅(qū)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(chuàng)新轉(zhuǎn)型。

中國在深遠海風能、高效光伏電池和智能微電網(wǎng)等六項技術中排名第一，得益于龐大的市場規(guī)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(chǎn)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(fā)強度的差異。中國的研發(fā)體系更偏重于應用研究和產(chǎn)業(yè)化，根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，我國2024年基礎研究投入占研發(fā)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(shù)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(xiàn)CCUS集群化發(fā)展，在CO?強化油氣回收（CO?-EOR）、地質(zhì)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(yōu)勢，但整體項目規(guī)模較小，技術成熟度多集中于試驗至工業(yè)示范階段。

3.4 模型穩(wěn)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(wěn)健性，本研究將CRITIC-熵權法的排序結(jié)果與單獨利用CRITIC法和熵權法排序結(jié)果進行對比，結(jié)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(jié)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(diào)節(jié)增強了結(jié)果穩(wěn)定性。結(jié)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(yōu)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(shù)技術領域（如綠色燃料、虛擬電廠），且差異多表現(xiàn)為部分國家的相對位置調(diào)整，而非整體排序結(jié)構的顛覆，說明CRITIC-熵權法在權重優(yōu)化過程中能夠有效整合多維信息，保持評價結(jié)果的可靠性和穩(wěn)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(tài)勢分析和政策制定提供了堅實的理論基礎。

4. 結(jié)論

4.1 研究結(jié)論

為明晰未來能源技術演進階段特征與競爭態(tài)勢國別差距，以及中國在其中的優(yōu)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(tài)勢。接著選擇技術影響指數(shù)、技術增勢指數(shù)、技術成熟指數(shù)、技術關注指數(shù)、市場吸引潛力指數(shù)5個測度評估各個國家競爭力，研判各國競爭態(tài)勢，主要結(jié)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(fā)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(fā)優(yōu)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(wǎng)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(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢與高技術壁壘領域的不足。

（2）能源領域國際競爭態(tài)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(wǎng)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(qū)動優(yōu)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(yōu)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(yōu)勢與短板

中國在技術關注指數(shù)和市場吸引潛力指數(shù)上領先，受益于市場規(guī)模與政策支持。然而，技術影響指數(shù)、技術增勢指數(shù)和技術成熟指數(shù)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(chuàng)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(fā)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(fā)投入，與技術領先友好國開展科技創(chuàng)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(chǎn)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(xù)發(fā)揮市場規(guī)模優(yōu)勢，通過建立產(chǎn)學研合作平臺，整合高校、科研院所和企業(yè)資源，聚焦技術的規(guī)模化應用，通過公私合作和優(yōu)化技術轉(zhuǎn)移機制加速商業(yè)化進程。

（3）利用政策驅(qū)動市場激勵，促進國產(chǎn)技術采用

研究強調(diào)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(guī)模和政策支持是其優(yōu)勢。為進一步鞏固優(yōu)勢，中國應通過補貼、稅收優(yōu)惠和優(yōu)先采購等激勵措施，推動國產(chǎn)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(fā)展?jié)摿υu價及國際競爭態(tài)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(shù)和市場吸引潛力指數(shù)，突出了技術應用與市場導向的重要性，提升了評價結(jié)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(fā)展特征，拓展了現(xiàn)有技術潛力評價的研究視角。最后，本文研究國家在未來產(chǎn)業(yè)核心技術領域的技術競爭力構成特征，回應了未來產(chǎn)業(yè)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(shù)據(jù)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(tài)。未來研究可考慮整合文獻、行業(yè)報告、商業(yè)數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)，以更全面地研判未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)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(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究室助理研究員；傅翠曉，上海市科學學研究所產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究室研究員；莊珺，上海市科學學研究所產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究室研究員。文章觀點不代表主辦機構立場。

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