全球储能领域高水平基础研究人才结构特征和研究主题分析

李 兵，周 洪，王丽平，冯 晗

（1科学技术部科技人才交流开发服务中心，北京 100045；2中国科学院武汉文献情报中心，湖北 武汉 430071；3中国科学院大学经济与管理学院信息资源管理系，北京 100191；4电子科技大学材料与能源学院，四川 成都 611731；5杭州师范大学经济学院，浙江 杭州 311121）

“双碳”背景下，清洁能源逐步替代传统化石能源已经成为趋势。储能作为克服光伏、风电等清洁能源不稳定性的支撑技术，其重要性日益显现，是解决可再生能源大规模接入、构建新型电力系统、提高区域能源系统效率、安全性和经济性的迫切需要[1-3]。储能包括机械储能、电磁储能、电化学储能等，除了传统的抽水蓄能外，以电化学储能为代表的新型储能是发展主流。锂离子电池发展的规模最大、速度最快，实现了规模化应用[4-5]，液流电池、钠离子电池等其他类型电化学储能技术，以及压缩空气、飞轮等物理储能技术，也逐渐进入了工程示范阶段[6]。

近年来，我国密集出台一系列储能政策规划，发布储能技术路线图，推动新型储能规模化、产业化、市场化发展[7]。我国储能技术取得突破性进展，实施了一批储能领域的示范性工程项目，处于国际领先水平[8]，但在安全性、电池寿命、规模化等方面还难以满足应用的技术需求[9-13]。基础研究是整个科学体系的源头，是所有技术问题的总机关，对于储能领域更是如此。基础研究的关键在于人才，高水平的基础研究人才是提升基础研究水平、推进原始创新、赢得国际竞争主动的战略资源[14]。了解全球储能领域人才的情况，对于掌握储能技术的现状、把握下一步技术和产业发展的方向具有非常重要的意义。

目前储能领域人才研究主要关注学科建设和人才培养，例如李建林等[15]围绕反映储能学科软硬件水平的核心要素，提出优化我国储能学科发展的建议；饶中浩等[16]针对储能领域存在的多学科交叉的特点，探索如何跨学科联合培养高水平创新人才；巨星等[17]剖析了华北电力大学在储能科学与工程专业本科培养方面的主要思路和方法。此外，部分学者围绕基础研究高水平人才展开了研究，但对某一具体领域的研究还较少，如王超等[18]将“ESI 高被引科学家”作为高水平基础研究人才的代表，开展中美高水平基础研究人才对比研究；王甲旬等[19]围绕前5 批化学领域“青年千人”，开展人才成果研究；李淑敏等[20]以贝尔纳奖获得者为例，分析STS领域杰出人才的特征。综上可见，储能领域人才研究更多关注高校人才建设，基础研究高水平人才的研究较为鲜见。

本文结合全球“高被引科学家”名单和储能领域论文数据，分析储能领域高水平人才的结构特征，包括国家分布、领域分布、机构分布等。在此基础上，开展高水平人才发表的研究论文的文献计量分析，梳理其研究成果的特点和规律。根据分析出的特征分布及发展趋势，提出政策建议，为相关部门精准制定人才引进、使用和培养等方面的政策提供依据和参考。

1 研究设计与方法

1.1 研究对象的选择

自2014年开始，科睿唯安(Clarivate Analytics)，每年发布ESI(Essential science indicators)“高被引科学家”名单，遴选全球最具影响力的科研精英。2018年，“高被引科学家”名单新增交叉学科领域。一般而言，高被引科学家是战略科技人才的主要代表，其发表的研究成果具有很强的原创性、颠覆性，是引领未来科技创新发展方向的重要科技力量[21]。考虑到储能领域交叉学科的特点，本文以入选2019—2023年的ESI“高被引科学家”名单、储能领域发文量在5篇及以上的科学家作为分析储能领域高水平基础研究人才的研究对象。

1.2 数据获取及预处理

本文使用Web of Science 核心合集，获取储能领域相关论文。参考了Mejia 等[22]、陈凯华等[23]的研究结果，结合储能领域的关键词，检索式构建TS=(“energy storage”OR “power storage”OR“electricity storage”OR “power recovering”OR[(energy OR electric＊) NEAR/2 storage)]。数据检索时间为2023年2月9日，语言选择英语(English)，文献类型为期刊论文(Article)，发表时间为所有时间，得到储能领域论文121875篇。

由于“高被引科学家”名单和储能领域论文所提供的数据无法直接对应，需要对名单和论文数据进行预处理和匹配。首先，为了保证科学家姓名、科学家隶属机构的唯一性和统一性，对“高被引科学家”名单和储能领域论文中的科学家及其主要隶属机构的名字进行规范化处理。然后，增加科学家所在机构所处的国家区域信息。最后，构建科学家及其所属机构的新字段，根据新字段匹配“高被引科学家”名单和储能领域论文。

1.3 数据分析方法

在数据预处理和匹配的基础上，围绕储能领域高水平基础研究人才的结构特征，利用统计分析方法开展国家(地区)分布、增长趋势、学科领域分布、隶属机构等分析；围绕储能领域高水平基础研究人才的研究成果，利用文献计量分析方法开展主题分布、主题趋势、主题地图等分析。部分科学家在两个乃至更多领域入选，统计分析时采用人次进行分析。本文使用R语言和bibliometrix软件包[24]，开展数据统计分析和文献计量分析。

2 人才结构特征分析

目前，入选2019—2023 年的ESI“高被引科学家”名单、储能领域发文量在5篇及以上的高水平基础研究人才共有796 位，来自全球33 个国家或地区，分布在241个机构，涉及21个学科领域。

2.1 储能领域高水平基础研究人才所在国家(地区)分布

数据分析发现，2022 年中国境内储能领域高水平基础研究人才共有322 人次，占比47.14%，含中国香港、中国澳门、中国台湾共335人次，占比达49.05%，位居全球第一；美国位居第二，为159 人次，占比23.28%；澳大利亚位居第三，为38人次，占比5.56%。其余前十位国家还包括新加坡(26 人次)、韩国(21 人次)、加拿大(19 人次)、沙特阿拉伯(11人次)、英国(11人次)、德国(10人次)、瑞士(6人次)，具体见表1。储能领域高水平基础研究人才主要集中在中国、美国，2022 年中美两国的总人次占比达到72.33%，顶尖人才集中度明显。值得注意的是，储能领域高水平基础研究人才所在国家及其国籍可能并不相同，例如美国2022 年159 人次的科学家中，约有90 人次的姓名为中文名，可能是华裔科学家或者在美国机构工作国籍为中国的科学家，占比超过56%。

表1 2019—2022年储能领域高水平基础研究人才的国家(地区)排名分析Table 1 Country (region) ranking analysis of high-level basic research talents in energy storage during 2019—2022

表2 2019—2022年储能领域高水平基础研究人才的学科领域分布Table 2 Discipline distribution of high-level basic research talents in energy storage during 2019—2022

从2019—2022 年的年度数据来看，储能领域高水平基础研究人才数量呈现逐年上涨趋势，从2019 年的450 人次增长到2022 年的683 人次。其中，中国人才数量呈持续增长势头，且增长速度较快，从2019 年的170 人次增长到2022 年的335 人次；美国人才数量有所增长，从2019 年的128 人次增长到2022 年的159 人次，但占比呈现下降趋势。新加坡、韩国、加拿大、沙特阿拉伯、英国、德国、瑞士的人才数量变化不大，而日本、丹麦的人才数量出现明显的下降。

2.2 储能领域高水平基础研究人才学科领域分布

通过对2019—2022 年“全球高被引科学家”名单进行汇总分析，发现储能领域高水平基础研究人才大多数集中在交叉学科，并呈现出快速上涨的趋势，从2019 年的182 人次增长到2022 年的332人次。除了交叉学科，高水平基础研究人才集中在材料科学、化学领域，其中化学领域的人才数量呈现增长趋势，但材料科学领域的人才数量的增长趋势则有所减缓。此外，储能领域的高水平基础研究人才还来自环境和生态学、计算机科学、地球科学、物理学、生物学和生物化学、经济学和商业等领域。

从学科领域分布的国家对比分析来看，主要国家的储能领域高水平基础研究人才大多数集中在交叉学科(见表3)。除交叉学科外，中国、美国的高水平人才分布最多的学科领域为材料科学、化学、工程学。中国在交叉学科、材料科学、化学、工程学等学科领域的高水平人才规模已经超过美国等其他国家，但在计算机科学、物理学领域的人才规模略低于美国。

表3 储能领域主要国家的高水平基础研究人才的学科领域分布Table 3 Discipline distribution of high-level basic research talents in major countries in the field of energy storage

2.2 储能领域高水平基础研究人才隶属机构分析

储能领域高水平基础研究人才分布在241个机构中，主要来自高校(91.70%)和科研院所(7.88%)。从机构拥有的储能领域高水平基础研究人才数量来看，中国科学院排名第一，拥有79 位；清华大学排名第二，拥有28 位；南洋理工大学排名第三，拥有21位；斯坦福大学大学排名第4，拥有20位。北京理工大学、南开大学、北京大学、马里兰大学帕克分校、浙江大学、复旦大学、新加坡国立大学、美国西北大学等高校的高水平基础研究人才数量在10位以上，具体见表4。此外，美国能源部作为政府机构，拥有7位储能领域高水平基础研究人才，而来自企业的高水平基础研究人才较少。

表4 储能领域主要国家的高水平基础研究人才数量较多的机构Table 4 lnstitutions with a high number of high-level basic research talents in major countries in the field of energy storage

此外，一些机构人才数量低于上述机构，但拥有高发文量的高水平基础研究人才，如中国科学技术大学、西班牙莱里达大学、美国德雷塞尔大学、武汉理工大学、南京航空航天大学、丹麦奥尔堡大学、中南大学、悉尼科技大学等。

3 基础研究成果主题分析

3.1 储能领域高水平基础研究人才的论文指标对比分析

高水平基础研究人才的论文研究内容一般属于该学科的重点基础研究领域。储能领域796位高水平基础研究人才发表论文13880篇，占到储能领域论文总量121875 篇的11.39%，见表5。高水平基础研究人才相关论文的年增长率、国际合作率、篇均作者数量、篇均被引次数等指标均高于储能领域平均水平。具体来看，高水平基础研究人才相关论文的年增长率为12.34%，高于储能领域的7.54%；高水平基础研究人才相关论文更加重视国际合作，国际合作率达到41.63%，远高于储能领域的整体水平24.8%；高水平基础研究人才更加注重与更多的研究人员合作，论文篇均作者达到7.41位，比储能领域的平均水平5.46位多出近2位；高水平基础研究人才相关论文篇均被引次数达到83.74次，远高于储能领域的平均水平32.34次，研究成果具有更高的学术影响力。

表5 储能领域论文及其高水平基础研究人才发表论文的分析Table 5 Analysis of papers published in the field of energy storage and its high-level basic research talents

从期刊来源来看，高水平基础研究人才的论文较多发表在Journal of Materials Chemistry A、ACS Applied Materials & Interfaces、Adνanced Energy Materials、Nano Energy等汤森路透JCR 分区Q1期刊上，其中在Journal of Materials Chemistry A发文量最多，达到964 篇，具体见表6。这些期刊的办刊国家主要为美国、英国、德国等。我国主办的Nano Research(158 篇，Q1，材料科学1 区)、Journal of Energy Chemistry(131篇，Q1，化学1区)等期刊近年来发展迅速，但在高水平基础研究人才的论文数量上，与国际顶尖期刊还存在较大差距，这与我国储能领域高水平基础研究人才的地位不相符。

表6 储能领域高水平基础研究人才发表论文的期刊来源Table 6 Journal sources of papers published by high-level basic research talents in the field of energy storage

3.2 储能领域高水平基础研究人才的论文主题分析

根据论文中的关键词，构建储能领域高水平基础研究人才相关论文研究的主题图，见图1，显示了论文中关键词出现的次数及它们之间的关联程度。相关研究大致可以分为三个主题：上半部分与性能相关(蓝色)，包括高容量、正负极材料、插层、锂等；右下部分与储能相关(绿色)，包括石墨烯、纳米片、纳米颗粒、碳、电极等；左下部分与储能电池设计、稳定性相关(红色)。

图1 储能领域高水平基础研究人才相关论文研究的主题图Fig.1 Topic map of papers related to high-level basic research talents in energy storage

基于共词分析，确定储能领域高水平基础研究人才相关论文的集群(主题)，并根据中心度和密度对这些集群进行分类。中心度是指一个集群与其他集群的互动程度，密度是一个集群的内部凝聚力[25]。根据中心度和密度构建这些集群的主题地图，横轴代表中心度，纵轴代表密度，包括四个象限或区域。这些区域被定义为动机主题(motorthemes)、基础主题(basicthemes)、新兴或衰退的主题(emerging or declinethemes)、利基主题(nichethemes)。特定集群的大小与所包含的词成正比，集群标签与集群中最常使用的词相对应。本研究使用关键词plus作为分析单位，与作者关键词相比，这些词的数量更多，聚类采用Walktrap算法。

通过对主题地图(图2)分析发现，用于储能的石墨烯和纳米片材料，大容量锂电极、还原催化剂效率位于动机主题象限，在中心度和密度方面都呈现出较高的水平，是储能领域重要、且发展良好的主题，可能是由一个明确的研究小组定期和长期开展研究，并与其他主题密切相关；储能性能挑战、行为设计位于基础主题象限，中心度较高，但密度较低，可能是发展较久的主题，最初在动机主题象限，但后来被边缘化了；系统模型、电能提高策略、热能储存、相变材料位于新兴或衰退的主题象限，位于边缘位置，主题密度低，中心度也低；运行优化管理、导电效率位于利基主题象限，具有较高的密度，但没有重要的外部联系，是发展良好、但对当前领域重要性较低的主题。

图2 储能领域高水平基础研究人才相关论文的主题地图Fig.2 Thematic map of papers related to high-level basic research talents in energy storage

从主题趋势来看，储能领域高水平基础研究人才相关论文近期关注的热点包括纳米流体、技术经济分析、电介质、自然对流、优化、管理等，如图3 所示。其中纳米流体和电介质与热能储存相关，纳米流体研究主要包括利用混合相变材料—纳米流体系统对光伏组件进行热调节、利用微孔金属泡沫增强传热的综合案例研究、纳米流体作为相变材料(PCM)在低温冷藏中的热物理特性等；电介质研究主要包括用于高温储能的纳米BO3改性Bisco3-Batio3 电介质、高熵强化电容式储能、用于高温聚合物薄膜电容器的含有共轭乙酰的优良聚酰亚胺电介质等。结合主题地图，这些结果表明热能储存是当前的新兴研究主题。同时，阳极沉淀、纳米二氧化锰、全氟磺酸膜、孔径大小分布、纳米离子、相变等相关主题的研究减少。

图3 储能领域高水平基础研究人才相关论文的主题趋势Fig.3 Thematic trends of papers related to high-level basic research talents in energy storage

4 结论和建议

4.1 结 论

（1）储能领域高水平基础研究人才主要集中在中美两国的高校、科研院所，中国高水平人才队伍规模远高于其他国家，近年来增速较快；美国高水平人才队伍规模位居第2，并且华裔科学家、华人科学家人才占比超过50%。

（2）储能领域基础研究具有学科融合性，主要国家的高水平基础研究人才较多集中在交叉学科领域。化学领域人才数量呈现增长趋势，材料科学领域人才增长减缓。中国几乎全面开展各个相关学科领域的研究，在主要学科领域的高水平人才队伍规模优势逐渐明显，但在计算机科学、物理学等领域处于劣势。

（3）储能领域高水平基础研究人才的研究论文在论文年增长率、国际合作率、篇均作者数量、篇均被引次数方面均高于储能领域平均水平，反映出高水平基础研究人才重视国际合作、大团队合作，并具有显著的高影响力。

（4）我国期刊在储能领域的发展水平滞后于高水平人才的发文需求，与当前我国储能领域研究地位不相符。近年来，我国储能领域的高水平期刊发展迅速，部分期刊已经达到国际顶级期刊的水平，但是高水平期刊的数量还较少，不能满足国内高水平人才发文的需求，国内高水平人才发文主要集中在美国、英国、德国等国主办的顶尖期刊。

（5）储能领域高水平基础研究人才的论文主题涉及电池性能、储能、设计等，石墨烯和纳米片材料，大容量锂电池、还原催化剂效率是当前的重要研究主题，热能储存、相变材料是新兴研究主题。

4.2 政策建议

（1）制定储能领域精准引才计划。人才是创新的核心资源，基础领域高水平科学家更是核心资源中的战略性资源，世界各主要国家都非常重视对高水平顶尖人才的引进。储能领域，乃至整个基础研究领域，如何有效、精准地引进高水平科学家，特别是华裔科学家、华人科学家，值得重点关注。建议在国家层面，以“全球高被引科学家”名单索引，主动谋划，针对我国储能领域目前的需求和短板，制定精准的引进人才计划。

（2）依托高水平人才占领储能领域基础研究高地。围绕储能领域国家社会经济的重大需求，充分用好基础研究高水平人才，巩固和提高我国在化学、材料等学科人才规模上的优势，提高这些学科方向科研成果的产出和影响力，同时注意储能领域学科交叉性的特点，弥补我国在计算机科学、物理学等领域的劣势，打造一支储能领域高水平人才队伍，建立储能领域的基础研究高地。

（3）建立储能领域多渠道多元化的人才培养机制。储能领域基础研究高水平人才基本来自高校、科研机构，在我们研究的高被引科学家中还没有来自企业的人才。储能领域基础研究与实际应用之间非常紧密，企业亟需这类人才培养核心竞争力、增强发展韧性，需要企业积极参与到储能领域基础研究及高水平人才队伍建设，发挥“出题人”“答题人”“阅卷人”作用。鼓励和支持企业、科研类民办非企业单位等社会力量参与储能领域研究和承担国家重要的科研任务，多元化多渠道培养储能领域的人才。

（4）推动储能领域“政产学研用”深度融合。储能领域的工程较多属于政府的基础设施建设项目，需要政府搭建协同创新平台和开放应用场景，促进技术创新与科技成果转移转化。鼓励高校、科研院所积极为企业提供学术理论、学术交流、科研技能培训、科研环境，支持高校、科研院所的高水平基础研究人员的成果转化，促进基础研究与社会经济现实需要的有效融合。完善人才“旋转门”机制，建立更加灵活的用人机制，突破机构、编制等约束，畅通体制内外的人员流动渠道，鼓励大学、科研院所的科研人员去企业参与科研工作，推动科技成果转移转化落地。