《Energy Conversion and Management-X》：Global research landscapes of solar and wind energy (2015–2024): A bibliometric analysis of productivity, collaboration and sustainability alignment
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為深入理解太陽能與風能兩大可再生能源支柱近十年的全球科研動態、合作網絡及對可持續發展目標的貢獻差異，本研究采用平行文獻計量法，對2015-2024年間Web of Science數據庫核心合集收錄的文獻進行了多維度分析。研究發現，兩領域產出持續增長，但學科重心、國際合作模式與SDG貢獻焦點各異，為研究者、政策制定者及產業界優化資源配置、強化交叉創新與深化可持續發展協同提供了關鍵見解。
隨著“地球生態超載日”逐年提前，人類對自然資源的需求早已超出了地球的年度再生能力。應對這一嚴峻挑戰，加速向可再生能源轉型已成為全球共識。其中，太陽能和風能以其技術成熟度、資源可得性與成本競爭力，成為能源轉型的基石。然而，這兩大技術領域的研究生態究竟有何異同？它們的科研力量如何分布？如何協同推進全球可持續發展目標？為了回答這些問題，浙江工業大學碳中和能源科學融合學院的Tianqi Ruan, Xiaozan Lyu, Xiaojing Cai等人開展了一項系統性對比研究，其成果發表在《Energy Conversion and Management-X》上。
該研究采用了一套嚴謹的文獻計量學方法。首先，基于Web of Science核心合集，利用精心設計的檢索式分別采集了2015年至2024年間關于風能（WE）和太陽能（SE）的研究文獻，分別獲得25,875篇和95,226篇文獻樣本。研究運用了多維度分析框架，涵蓋了出版計量、地理合作、可持續發展目標（SDG）協同性及研究前沿四大維度。通過VOSviewer等工具進行可視化分析，并結合WoS數據庫內置的、基于機器學習與專家驗證的SDG文獻分類系統，對文獻的學科分布、國別貢獻、國際合作網絡、SDG關聯性以及關鍵詞主題演化進行了深度量化與描繪。
4.1. 出版計量
該部分分析了兩個領域的年度發文趨勢、學科分布及主要發表期刊。
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產出趨勢：結果顯示，在2015-2024年間，SE和WE的年度發文量均呈增長態勢。SE的發文基數遠大于WE，從7,879篇增至11,799篇，增長了約50%；而WE則從1,534篇增至3,670篇，增長更為迅速，但至2024年，SE的絕對發文量仍是WE的約3.2倍。
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學科分布：兩領域的學科重心差異顯著。WE的研究主要集中在應用和可持續發展領域，發文量最大的學科類別是“能源與燃料”（41.36%），但最具影響力的研究（以全球前10%高被引論文比例%Top10衡量）出現在“海洋學”（%Top10=25.10%）和“熱力學”（%Top10=22.86%）等規模較小但專業的領域。相比之下，SE的研究則深深植根于材料科學和物理科學，“材料科學，多學科”類別以45.07%的占比占據絕對主導，且影響力可觀（%Top10=14.86%）。
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期刊偏好：兩領域偏好的發表期刊也反映了其研究路徑的不同。WE的前三大期刊是《Energies》、《Renewable Energy》和《Energy》，均為能源系統與可持續性期刊。而SE的前三大期刊是《Solar Energy》、《ACS Applied Materials & Interfaces》和《Solar Energy Materials and Solar Cells》，凸顯了其在材料科學和專門太陽能期刊上的集中發表特點。
4.2. 地理合作
此部分評估了各國/地區的科研生產力、影響力及國際合作網絡。
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國別表現：中國在兩個領域均以發文量（WE: 38.85%；SE: 40.96%）占據主導地位。然而，在學術影響力（以平均被引次數AC和類別規范化引文影響力CNCI衡量）方面，美國、英國、丹麥等歐美國家表現更突出。例如，美國在SE研究中的平均被引高達55.17次，CNCI為1.94，均顯著領先。沙特阿拉伯和英國在SE研究中的國際合作率（%Intl）分別高達89.02%和79.22%，顯示出極強的國際開放度。
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合作網絡：合作網絡圖譜揭示了不同的合作模式。WE的合作網絡呈現出較強的區域性集群特征，例如以中國和美國為核心的集群、亞洲-中東集群以及歐洲-北歐集群。相比之下，SE的合作網絡連接更為緊密，全球分布更廣，顯示出更廣泛的全球一體化合作態勢。
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時間演化：疊加了平均發表年份的時間演化圖顯示，中國、沙特阿拉伯及部分東南亞國家在近年發表更為活躍，而許多歐美傳統科研強國的活躍高峰期則相對更早。
4.3. SDGs協同性
此部分分析了SE和WE研究與聯合國可持續發展目標的關聯程度及其學術影響力。
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SDG關聯模式：兩領域的研究都與SDG 7（經濟適用的清潔能源）高度關聯，其中SE的關聯度高達85.64%，顯示出極強的技術核心聚焦。此外，兩領域也共同關注SDG 13（氣候行動）、SDG 11（可持續城市和社區）和SDG 9（產業、創新和基礎設施），體現了它們在減碳、城市可持續發展和推動綠色工業方面的貢獻。同時，兩領域也展現出獨特的關聯：WE研究與SDG 14（水下生物）關聯明顯，這與海上風電的海洋環境影響研究相關；而SE研究則與SDG 3（良好健康與福祉）有獨特關聯，突顯了其在分布式健康（如空氣凈化）和水處理等應用。
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影響力分析：一個關鍵的發現是，發文量最大的SDG 7相關研究，其高影響力論文比例（%Top10）并非最高。相反，SDG 13（氣候行動）相關的研究雖然在發文量上不占優，卻在兩個領域都產生了最高比例的頂級論文（WE: 13.61%；SE: 21.08%），表明氣候議題驅動的能源研究具有極高的學術影響力。WE領域中，SDG 14（水下生物）相關研究也表現出色（%Top10=11.46%），顯示這一細分領域產生了高質量成果。
4.4. 研究前沿
通過關鍵詞共現和時序演化分析，揭示了兩領域的研究主題及其動態變化。
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主題聚類：WE研究形成四大主題集群：1）電網集成與電力電子（關注穩定性、不確定性管理）；2）空氣動力學與結構設計（聚焦計算流體力學CFD、葉片優化）；3）資源評估與規劃（涉及地理信息系統GIS、成本分析）；4）預測與智能運維（廣泛應用人工智能AI、機器學習、故障診斷）。SE研究同樣形成四大集群：1）AI驅動的光伏系統與智能電網集成（涉及最大功率點跟蹤MPPT、機器學習）；2）薄膜與硅基光伏器件物理（關注鈍化、效率提升）；3）鈣鈦礦與有機光伏及界面工程（核心是穩定性、功率轉換效率PCE、缺陷鈍化）；4）染料敏化與量子點納米材料（側重密度泛函理論DFT、納米粒子）。
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時序演化：關鍵詞平均發表年疊加圖清晰顯示了研究熱點的轉移。在WE領域，早期（約2018年）研究關鍵詞圍繞“非線性控制”、“電力市場”等，近期（約2022年）已完全轉向“人工智能”、“深度學習”、“卷積神經網絡”、“強化學習”等，標志著運維方式從被動維修向基于AI的預測性維護和智能控制的根本性轉變。在SE領域，早期（約2017年）研究集中于“體異質結太陽能電池”、“P3HT:PCBM”等有機光伏材料，近期（約2023年）熱點已轉向“雙鈣鈦礦”、“埋入界面”、“人工智能”、“浮動光伏”、“綠色氫能”等。這反映了研究重點從有機化學合成向鈣鈦礦架構、界面工程、計算設計（如SCAPS-1D軟件）以及系統級應用（水上光伏、制氫）的深刻演變。
研究結論與討論
本研究通過平行對比分析，系統揭示了2015-2024十年間全球太陽能與風能研究的差異化格局與協同演進路徑。主要結論包括：在生產力上，太陽能研究體量更大且根植于材料科學等基礎學科，風能研究則更具應用和可持續發展導向。在地理合作上，中國是兩大領域的最大產出國，而歐美國家在學術影響力與國際合作強度上領先；太陽能研究的合作網絡更為全球化，風能合作則呈現更強的區域集群特征。在可持續發展目標協同上，兩領域均是實現SDG 7的核心，并共同助力SDG 9、11、13，但風能獨特關聯SDG 14，太陽能則額外關聯SDG 3，體現了技術應用路徑的差異。在研究前沿演化上，兩領域均呈現出從器件級優化向系統級挑戰的明確轉向，人工智能、混合能源系統、電網韌性和綠色氫能成為共同的新興焦點。
這些發現具有重要的戰略意義。對于研究資助機構，應平衡對高產出的SDG 7領域和高影響力的SDG 13等領域的研究支持。對于國際合作政策，需針對太陽能基礎研究的全球開放性和風能技術應用的區域性特點制定差異化策略。對于產業與能源規劃，應鼓勵發展集成化的“可再生能源+”系統和靈活的市場機制，以應對系統級挑戰。最后，針對兩領域獨特的SDG關聯，可設立定向研究計劃，例如加強海上風電的海洋生態影響研究與生態工程，或推動太陽能技術在偏遠地區健康與凈水領域的應用，以最大化可再生能源轉型的社會環境共益。盡管本研究存在依賴單一數據庫、SDG分類算法局限等不足，但其為理解兩大關鍵可再生能源技術的科研生態、引導未來創新與投資方向提供了系統性的實證基礎與決策參考。
