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香山科學(xué)會議簡報
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香山科學(xué)會議簡報(一)
與會專家首先聽取中國電力科學(xué)研究院周孝信院士作的題為“未來電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展前景”的主題評述報告，并對一些熱點問題展開討論。專家們首先對我國2050年預(yù)計人均年用電量8000千瓦時這個指標(biāo)開展熱烈討論。華北電力大學(xué)劉吉臻教授提出要從根本上改變生活習(xí)慣和消費觀點，采用一種更加節(jié)能環(huán)保的生活模式，人均用電量應(yīng)當(dāng)控制下來，從而遠(yuǎn)小于這個數(shù)值。武漢大學(xué)孫元章教授、湖南大學(xué)曹一家教授附議這個觀點。另外一些專家認(rèn)為這個指標(biāo)是合理的，甚至還可以更高一點。中國電力科學(xué)研究院郭劍波教授指出，根據(jù)多年的電力規(guī)劃經(jīng)驗，我國“補課式”消費會促使人均用電量大幅度提高，甚至不用到2050年就會突破8000千瓦時。中國電力科學(xué)研究院李柏青教授、中科院電工所肖立業(yè)研究員附議這個觀點。
大家一致認(rèn)為，人均用電量指標(biāo)應(yīng)聯(lián)合社會科學(xué)專家和電力專家進(jìn)行深入研究。第二個熱點問題是關(guān)于煤電和可再生能源發(fā)展比例。中科院電工所嚴(yán)陸光院士認(rèn)為，40%的煤電比例可行性不高，風(fēng)電、光電、核電的未來發(fā)展可能比預(yù)期要緩慢，因此煤電比例應(yīng)該考慮為50%甚至60%更實際。第三個熱點是關(guān)于輸電規(guī)模問題。華北電力大學(xué)崔翔教授概算指出，7.1億千瓦的輸電容量，按現(xiàn)有輸電技術(shù)來估算，需要100多條輸電通道，但資源環(huán)境的限制使得建設(shè)如此多的輸電通道是不可能的，因此必須有一個調(diào)整發(fā)展規(guī)模、改變發(fā)展模式和尋求新技術(shù)革命的過程。
一、未來電網(wǎng)模式和電力系統(tǒng)
中國電力科學(xué)研究院湯涌教授在題為“未來中國電網(wǎng)模式的分析與展望”的中心議題評述報告中指出，影響電網(wǎng)發(fā)展模式的主要因素包括電力流格局和電網(wǎng)技術(shù)兩個方面。他提出了我國未來電網(wǎng)的發(fā)展模式，給出了2020年的電網(wǎng)場景，以及2020～2030年、2030～2050年的電網(wǎng)發(fā)展模式預(yù)測。
郭劍波教授在題為“超/特高壓交直流輸電系統(tǒng)”的報告中分析了我國電力發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)，提出未來大容量遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)的科學(xué)問題并建議開展合理的電源結(jié)構(gòu)配比及前瞻性的送/受端電網(wǎng)規(guī)劃研究工作;研究超大規(guī)模交直流混聯(lián)電網(wǎng)深入的機理研究和分析方法;研究跨大區(qū)、強交互影響、分層分區(qū)、安全可靠、協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。肖立業(yè)研究員在題為“構(gòu)建統(tǒng)一的新能源電網(wǎng)”的報告中指出，可再生能源具有時間、空間、資源、源—荷互補特性，未來電網(wǎng)的變革態(tài)勢是從交流模式到直流模式。他提出了我國未來多層次直流環(huán)形電網(wǎng)的構(gòu)想。國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院湯廣福研究員在題為“多端直流輸電和直流電網(wǎng)技術(shù)”的報告中指出，基于現(xiàn)代直流輸電技術(shù)的多端直流輸電和直流電網(wǎng)將成為解決這些問題的有效技術(shù)手段之一。
討論中，嚴(yán)陸光教授指出，直流電網(wǎng)的概念是不夠準(zhǔn)確的，直流輸電網(wǎng)可行但直流配網(wǎng)是否可行要研究。湯涌教授提出要結(jié)合需求、考慮技術(shù)發(fā)展，進(jìn)一步研究建設(shè)直流電網(wǎng)的必要性。郭劍波教授認(rèn)為，我國的直流輸電已經(jīng)占據(jù)國際主要地位，一方面交直流交互影響問題突出，但另一方面直流的協(xié)調(diào)控制對交流電網(wǎng)的穩(wěn)定是有好處的。華南理工大學(xué)吳青華教授認(rèn)為，應(yīng)該更深入電力系統(tǒng)的本源來研究問題，不要簡單斷言直流或交流的發(fā)展模式。清華大學(xué)梁曦東教授認(rèn)為，應(yīng)該更多關(guān)注如何由現(xiàn)狀過渡到未來電網(wǎng)的過程，而不是僅僅關(guān)注最后的場景。李柏青教授認(rèn)為，目前直流電網(wǎng)的認(rèn)識還不夠清晰，需要梳理其技術(shù)邏輯。東北電力大學(xué)穆鋼教授指出，我國電網(wǎng)的發(fā)展長期是以搭積木的模式滾動建設(shè)的，會不會存在數(shù)學(xué)上的“沙堆模型”的臨界點，值得深入研究。上海交通大學(xué)程浩忠教授指出，在分析未來電網(wǎng)模式問題時，一定要充分考慮技術(shù)經(jīng)濟綜合分析。孫元章教授提出要建立一套指標(biāo)體系來評價電網(wǎng)模式，從而有利于電網(wǎng)模式的優(yōu)化發(fā)展。
二、新型輸電方式和輸電技術(shù)
梁曦東教授在題為“新型輸電方式與輸電線路”的中心議題評述報告中指出，在未來二三十年內(nèi)架空線路由于其綜合性價比優(yōu)勢，仍將是輸電的主要方式。
崔翔教授在題為“輸電線路的電磁環(huán)境”的報告中，分析了以架空線路為載體的開放式輸電線路對人類及其他人造物理系統(tǒng)帶來的電磁環(huán)境問題。清華大學(xué)周遠(yuǎn)翔教授在題為“未來電網(wǎng)中的大容量電纜輸電與氣體絕緣管道輸電”的報告中，介紹了大容量電纜輸電與氣體絕緣管道輸電的技術(shù)特點和應(yīng)用場合，提出了未來混合模式輸電網(wǎng)絡(luò)模式構(gòu)想。華中科技大學(xué)文勁宇教授在題為“無線能量傳輸技術(shù)及其應(yīng)用”的報告中指出，電力中繼衛(wèi)星是一種解決遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男录夹g(shù)。
討論中，吳青華教授指出，應(yīng)該鼓勵輸電技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)研究并加大支持。周孝信教授指出，未來架空線研究中的關(guān)鍵問題就是降損。嚴(yán)陸光教授認(rèn)為，輸電線路的電暈問題需要更透徹的研究。李柏青教授建議，明確無線能量傳輸?shù)募夹g(shù)需求，在輸電方式有關(guān)導(dǎo)線研究中加入對電力系統(tǒng)影響因素的考慮。郭劍波教授強調(diào)，要關(guān)注電纜劣化和失效的判斷、預(yù)報及評價指標(biāo)研究。
三、超導(dǎo)和先進(jìn)儲能技術(shù)
中科院電工所林良真研究員在題為“超導(dǎo)電力技術(shù)及其發(fā)展前景”的中心議題評述報告中指出，超導(dǎo)電力技術(shù)是電力工業(yè)的高技術(shù)儲備，超導(dǎo)電力技術(shù)在應(yīng)對未來電網(wǎng)的重大挑戰(zhàn)方面將發(fā)揮重大或不可替代的作用。華中科技大學(xué)程時杰院士在題為“未來電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)”的中心議題評述報告中給出了儲能技術(shù)的定義并指出，儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用將在發(fā)、輸、配、用電的各個環(huán)節(jié)對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶來根本性影響。
嚴(yán)陸光教授在題為“關(guān)于發(fā)展高溫超導(dǎo)輸電的建議”的報告中強調(diào)，大力促進(jìn)高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)的研究和應(yīng)用，并建議在國家層面快速推動高溫超導(dǎo)輸電的實際應(yīng)用和商業(yè)化發(fā)展。上海電纜所魏東研究員在題為“商業(yè)化超導(dǎo)電纜的研制”的報告中，對超導(dǎo)電纜商業(yè)化的若干問題進(jìn)行了探討。中國電力科學(xué)研究院來小康教授在題為“儲能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向”的報告中介紹了儲能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，指出儲能技術(shù)可使間歇性的、低密度的可再生能源得以廣泛、有效地利用。中科院工程熱物理所陳海生副研究員在題為“壓縮空氣儲能系統(tǒng)研究進(jìn)展”的報告中指出，壓縮空氣儲能是一項能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模和長時間電能存儲的成熟儲能技術(shù)，是目前大規(guī)模儲能技術(shù)的研發(fā)熱點。
討論中，李柏青教授指出，儲能技術(shù)和超導(dǎo)技術(shù)都要有明確的服務(wù)對象和應(yīng)用場景，才能取得突破和被采用。穆鋼教授認(rèn)為，很多隱性的儲能手段也需要引起關(guān)注。華北電力大學(xué)趙書強教授認(rèn)為，化學(xué)儲能裝置因為能量密度低，大規(guī)模使用后需要考慮其后期處理的問題。周孝信教授強調(diào)，應(yīng)認(rèn)真分析電力系統(tǒng)需要的儲能技術(shù)及儲能規(guī)模。
與會專家認(rèn)為：超導(dǎo)和儲能技術(shù)的突破將對電力生產(chǎn)、傳輸和運行各環(huán)節(jié)產(chǎn)生革命性的影響;對于超導(dǎo)和儲能技術(shù)，不僅要關(guān)注其諸多優(yōu)勢，而且要充分考慮其成本和代價問題;儲能技術(shù)可以有多種形式，不僅可以儲電，還可以儲熱、儲氫等，而壓縮空氣儲能則是一個值得關(guān)注的方向;超導(dǎo)技術(shù)的健康發(fā)展離不開國家戰(zhàn)略的支持，同時也需要商業(yè)化的運作模式。
四、新型材料、器件和輸變電設(shè)備
西安交通大學(xué)李盛濤教授在題為“新型輸變電設(shè)備”的中心議題評述報告中指出，直流輸變電設(shè)備的設(shè)計制造方法尚不成熟，具有固體絕緣的特高壓干式直流套管和直流電力電纜是技術(shù)瓶頸，其關(guān)鍵是電氣絕緣。
國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院于坤山教授在題為“新型電力電子材料和器件”的報告中，介紹了國內(nèi)外廣泛研究的幾種新型電力電子材料的特性和研究進(jìn)展，介紹了新型功率器件技術(shù)的最新進(jìn)展和未來發(fā)展，分析了材料和器件技術(shù)進(jìn)步對未來電網(wǎng)應(yīng)用的影響。中科院電工所李耀華研究員在題為“直流電網(wǎng)的新型電力電子裝置”的報告中，分析了未來直流電網(wǎng)應(yīng)用的幾種新型電力電子裝置的主要關(guān)鍵技術(shù)及未來發(fā)展趨勢。西安交通大學(xué)榮明哲教授在題為“新型高壓直流輸電裝備”的報告中，分析了現(xiàn)有高壓直流開斷技術(shù)中存在的關(guān)鍵科學(xué)問題，強調(diào)要通過自主創(chuàng)新解決高壓多端電壓源直流輸電技術(shù)推廣中的瓶頸問題。
討論中，湯廣福教授指出，材料技術(shù)發(fā)展會對電力系統(tǒng)帶來變革。湯涌教授建議，要關(guān)注電力系統(tǒng)發(fā)展中有迫切需求的關(guān)鍵器件、設(shè)備的研究。上海交通大學(xué)程浩忠教授指出，我國的制造業(yè)比較大，但不夠強。材料、設(shè)備、器件的技術(shù)比較弱，終端系統(tǒng)卻比較強，建議加大研究力度，資助制造業(yè)的發(fā)展。林良真教授建議，要加強絕緣材料在低溫下絕緣機理和絕緣特性的研究。
五、會議總結(jié)與專家建議
與會專家經(jīng)過充分討論，對未來電網(wǎng)的發(fā)展形成以下基本共識：
1. 20世紀(jì)末至本世紀(jì)初，伴隨著全球氣候變化加劇和傳統(tǒng)能源日漸枯竭，一場新的能源革命悄然興起。以可再生能源逐步替代化石能源，實現(xiàn)可再生能源和核能等清潔能源在一次能源生產(chǎn)和消費中占更大份額，建立可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)是這一新能源革命的主要目標(biāo)。
2. 在新能源革命條件下電網(wǎng)的重要性日益突出。電網(wǎng)將成為大規(guī)模新能源電力輸送和分配網(wǎng)絡(luò);與分布式電源、儲能裝置、能源綜合高效利用系統(tǒng)有機融合，成為靈活、高效的智能能源網(wǎng)絡(luò);具有極高的供電可靠性，基本排除大面積停電風(fēng)險;與信息通信系統(tǒng)廣泛結(jié)合，建成能源、電力、信息綜合服務(wù)體系。
3. 按不同發(fā)展階段的主要技術(shù)經(jīng)濟特征，電網(wǎng)可分為三代。未來電網(wǎng)是第三代電網(wǎng)，是一代電網(wǎng)、二代電網(wǎng)在新能源革命條件下的傳承和發(fā)展，支持大規(guī)模新能源電力，大幅降低大電網(wǎng)的安全風(fēng)險并廣泛融合信息通信技術(shù)，是電網(wǎng)的可持續(xù)化、智能化發(fā)展階段。從現(xiàn)在起到2050年將是我國電網(wǎng)由第二代向第三代轉(zhuǎn)型的過渡期。與電源的轉(zhuǎn)型相配合，電網(wǎng)發(fā)展的總體趨勢將是國家骨干輸電網(wǎng)與地方輸配電網(wǎng)、微網(wǎng)相結(jié)合的發(fā)展模式。
4. 在未來相當(dāng)長時間內(nèi)我國仍有大容量遠(yuǎn)距離輸電的需求。對我國未來(2020～2050年)電力發(fā)展和輸電需求的初步估算結(jié)果表明，按未來達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家人均年用電8000千瓦時的水平計算，全國年用電量12萬億千瓦時，按滿負(fù)荷下年運行5000小時計，全國發(fā)電等價裝機容量為24億千瓦。若考慮其中煤電占10億千瓦(裝機比例為41.6%)，四分之一容量西電東送，再加上西部水電、風(fēng)電和光電，西電東送的整體規(guī)模依然很大。
5. 從現(xiàn)在到2030年我國輸電骨干網(wǎng)仍將基本保持超/特高壓交直流輸電網(wǎng)模式，但在基礎(chǔ)研究和前沿高科技研發(fā)的支持帶動下，將有可能出現(xiàn)新的輸電方式突破。從2030年到2050年的遠(yuǎn)期階段，技術(shù)發(fā)展的積累和突破有可能對輸電網(wǎng)模式產(chǎn)生革命性的影響。根據(jù)技術(shù)突破程度的不同可能有兩種模式：即超/特高壓交直流輸電網(wǎng)模式(延續(xù)目前發(fā)展模式)、多端高壓直流輸電網(wǎng)和超/特高壓交流輸電網(wǎng)的混合模式，后者更依賴于相關(guān)先進(jìn)技術(shù)的重大突破、必要性和技術(shù)經(jīng)濟的優(yōu)越性。
6. 電網(wǎng)發(fā)展模式與電力系統(tǒng);輸電方式和輸電技術(shù);超導(dǎo)電力技術(shù);電力系統(tǒng)儲能技術(shù);新型電力電子材料、器件和裝備;直流輸電裝備是支撐未來電網(wǎng)發(fā)展的6個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。上述6個關(guān)鍵領(lǐng)域的重大問題和關(guān)鍵技術(shù)如下：
(1)電網(wǎng)發(fā)展模式與電力系統(tǒng)。未來20～30年我國輸電骨干網(wǎng)仍將基本保持超/特高壓交直流輸電網(wǎng)模式，為適應(yīng)未來接納大規(guī)�？稍偕茉措娏透鞣N電源大范圍電能傳輸、互補的需求，多端直流輸電和直流輸電網(wǎng)技術(shù)將會得到發(fā)展�；谖覈笕萘窟h(yuǎn)距離輸電的需求和上述電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢的判斷，電網(wǎng)發(fā)展模式與電力系統(tǒng)領(lǐng)域近期必須開展重大關(guān)鍵技術(shù)研究：包括適應(yīng)我國能源發(fā)展的電網(wǎng)發(fā)展模式、特征及電網(wǎng)構(gòu)建的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù);超大規(guī)模交直流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法和關(guān)鍵技術(shù);大規(guī)模新能源與可再生能源接入電網(wǎng)的規(guī)劃與運行控制技術(shù);大規(guī)模交直流混聯(lián)電力系統(tǒng)的保護(hù)與控制技術(shù);基于實時廣域信息的交直流混聯(lián)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù);交直流混聯(lián)電力系統(tǒng)多尺度精細(xì)化建模和先進(jìn)仿真技術(shù);電網(wǎng)的模式演化及未來直流電網(wǎng)的構(gòu)造;直流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定控制;直流電網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度與優(yōu)化運行，以及數(shù)學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)、最優(yōu)化理論與控制科學(xué)、信息與計算科學(xué)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用。
(2)輸電方式和輸電技術(shù)。該領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題主要包括圍繞輸電線路、輸電管道、電纜用的各種電工材料及其組合，在恒定或交變或瞬變的電氣應(yīng)力、機械應(yīng)力、溫度梯度作用下的綜合性能研究以及長年的性能穩(wěn)定研究。未來二三十年內(nèi)，架空輸電線路仍將是各種輸電方式中最主要的方式。架空線路輸電的制約因素主要是輸電走廊、電磁環(huán)境、大氣環(huán)境和可靠性。架空線路智能化監(jiān)測、綜合利用或提升已有走廊輸電能力的技術(shù)值得研究。高電壓大容量電纜輸電、尤其是高電壓大容量氣體絕緣管道輸電作為架空線路的補充在解決局部地段輸電走廊瓶頸的問題上有一定優(yōu)勢，值得大力研究。架空線路、電纜和管道輸電的研究應(yīng)主要集中在各種新型、高性能電工材料及其性能提升和長期穩(wěn)定性方面。
(3)超導(dǎo)電力技術(shù)。該領(lǐng)域的關(guān)鍵問題主要包括：高性能超導(dǎo)材料的電磁特性及其與多物理場的相互作用機理與規(guī)律;交流高溫超導(dǎo)線圈的穩(wěn)定性及動態(tài)特性;低溫高電壓放電規(guī)律與機理;超導(dǎo)電力應(yīng)用的新原理與新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);超導(dǎo)電力裝置的動態(tài)特性及其與電網(wǎng)的相互作用機理;超導(dǎo)直流骨干網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及其運行特性。超導(dǎo)材料的突破是超導(dǎo)電力技術(shù)得以規(guī)�；瘧�(yīng)用的關(guān)鍵，應(yīng)推動超導(dǎo)材料及相關(guān)科學(xué)的研究。建議國家持續(xù)支持超導(dǎo)電力的應(yīng)用基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)研究、試驗和示范，積極推動有需求、有效益的實際應(yīng)用。
(4)電力系統(tǒng)儲能。該領(lǐng)域的關(guān)鍵問題主要包括：儲能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用耦合機制及能量管理控制理論，滿足長壽命、低成本、高安全及高效率要求的儲能裝置本體技術(shù)。電力系統(tǒng)儲能技術(shù)的突破將帶來電力系統(tǒng)的變革，它可提高電網(wǎng)接納可再生能源發(fā)電的能力，提高現(xiàn)有電網(wǎng)設(shè)備的利用率和電網(wǎng)運行效率，提高供電可靠性和電能質(zhì)量。多種儲能方式、載體和規(guī)模在電力系統(tǒng)中都有應(yīng)用前景。應(yīng)開展電力系統(tǒng)中儲能應(yīng)用需求的系統(tǒng)研究，針對當(dāng)前及未來的突出需求開展基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，組織先進(jìn)裝備制造業(yè)、新能源發(fā)電行業(yè)和電力系統(tǒng)開展儲能應(yīng)用技術(shù)的研究和試驗示范。
(5)新型電力電子材料、器件和裝備。該領(lǐng)域的關(guān)鍵問題主要包括高性能碳化硅材料、器件理論，尤其是新型器件結(jié)構(gòu)和制備工藝問題;高性能碳化硅功率器件產(chǎn)業(yè)化過程中的長期可靠性問題;基于新型功率器件的新裝置及其應(yīng)用系統(tǒng)。新型電力電子器件及其裝備是支撐未來電網(wǎng)的關(guān)鍵，其中以碳化硅為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料及器件可望大幅度提高未來電力電子裝置的性能;以電壓源型直流輸電裝置等為代表的新型電力電子裝置在電力系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。應(yīng)組織材料、器件、電力電子裝置、電力系統(tǒng)等學(xué)科開展基礎(chǔ)研究和聯(lián)合攻關(guān)，取得突破;應(yīng)盡快開展從新型電力電子材料、器件到裝置的全面基礎(chǔ)性研究，突破材料和器件關(guān)鍵工藝和技術(shù)、創(chuàng)新電壓源換流裝置拓?fù)浜涂刂萍夹g(shù)，支撐電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展。
(6)直流輸電裝備。該領(lǐng)域的關(guān)鍵問題主要包括：高壓直流絕緣的狀態(tài)表征和絕緣特性演變規(guī)律及新型絕緣材料、直流斷路器的拓?fù)浜投搪冯娏飨蘖鳈C理及標(biāo)準(zhǔn)等。基于電壓源直流輸電(VSC-HVDC)在可再生能源電力接入電網(wǎng)和分布式電力系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景，應(yīng)著重開展VSC-HVDC中主要電力設(shè)備如高壓直流套管、直流電纜、直流斷路器的相關(guān)基礎(chǔ)理論研究和聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)。
與會專家建議：為保障國家電力能源安全供應(yīng)的重大需求，應(yīng)推動重大電工裝備、電網(wǎng)技術(shù)和電工材料的重大專項基礎(chǔ)研究，促進(jìn)關(guān)鍵電力技術(shù)的突破及其在電力系統(tǒng)的早日應(yīng)用。建議近期的研究項目：
1. 建議設(shè)立“直流輸電裝備和系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)問題研究”國家“973”研究計劃項目，著重解決新型電壓源型直流輸電系統(tǒng)、新型直流斷路器和高壓直流套管、直流電纜等相關(guān)重要基礎(chǔ)科學(xué)問題，為我國新型電壓源直流輸電系統(tǒng)和新型直流斷路器等的研制與應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。
2. 建議設(shè)立“電力系統(tǒng)先進(jìn)儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)問題研究”國家“973”研究計劃項目，著重解決電力系統(tǒng)(含電動汽車)中急需應(yīng)用的新型蓄能電池、大規(guī)模壓縮空氣等儲能系統(tǒng)的集成機理與設(shè)計優(yōu)化，滿足長壽命、低成本、高安全及高效率要求的儲能裝置本體技術(shù)，儲能系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的耦合和集成控制機理與能量管理控制，為儲能系統(tǒng)在可再生能源的大規(guī)模發(fā)展、提高電力系統(tǒng)效率和發(fā)展智能電網(wǎng)等方面發(fā)揮積極作用奠定理論基礎(chǔ)。
香山科學(xué)會議簡報(二)
中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心研究員閻保平在題為《數(shù)據(jù)密集時代的科研信息化》的主題評述報告中指出：人類社會已經(jīng)邁入信息化時代。信息化在世界范圍內(nèi)得到迅猛發(fā)展，正在引發(fā)當(dāng)今世界的深刻變革。在人類社會開始邁入信息化時代的同時，人類的科技活動也進(jìn)入了前所未有的大發(fā)展時期。“科研信息化”(e-science)是推動信息社會發(fā)展的動力，促進(jìn)了科技創(chuàng)新，也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必由之路�？蒲行畔⒒呀�(jīng)被歐美等發(fā)達(dá)國家立為國策，它們正在積極部署并實施自己的e-science行動計劃，以此作為下一輪全球科技實力競爭的“殺手锏”，旨在提升國家的綜合創(chuàng)新能力。她認(rèn)為由圖靈獎得主微軟高級工程師jim gary提出的“數(shù)據(jù)密集型計算的科學(xué)研究”——第四范式是e-science的深化和拓展，具有重要的意義。我國的科研信息化剛剛起步，在科研的基礎(chǔ)設(shè)施、共享服務(wù)、科研應(yīng)用、技術(shù)研發(fā)等方面已部署了若干重點項目和計劃，為推動我國的科研信息化打下了基礎(chǔ)。但與歐美等發(fā)達(dá)國家相比，我國的科研信息化差距很大，表現(xiàn)在理念認(rèn)知度、概念轉(zhuǎn)變、基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用推動、技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)、資金投入、組織管理等諸多方面。特別值得關(guān)注的是我國的國家信息化規(guī)劃中尚無科研信息化的相關(guān)闡述。面對信息時代“科研信息化”帶來的巨大機遇和挑戰(zhàn)，我國的科技工作者和科技管理者任重而道遠(yuǎn)。
數(shù)據(jù)密集時代
科研信息化的應(yīng)用前沿
中國工程院院士、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所研究員孫九林在題為《數(shù)據(jù)密集時代科研信息化的應(yīng)用前沿》的中心議題評述報告中回顧科學(xué)研究方法發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，總結(jié)分析了數(shù)據(jù)密集時代科學(xué)研究的特點及其對科研信息化應(yīng)用的需求，對全球變化、高能物理、農(nóng)業(yè)、地學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)等不同學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展趨勢和未來重點進(jìn)行了總結(jié)分析，并指出相應(yīng)學(xué)科領(lǐng)域科研信息化環(huán)境的應(yīng)用發(fā)展方向,包括：提高對數(shù)據(jù)密集型科研本質(zhì)規(guī)律及由于模式改變而對科技創(chuàng)新和社會發(fā)展作用的認(rèn)識;制定數(shù)據(jù)密集時代下科研信息化國家發(fā)展戰(zhàn)略和行動計劃，加大科研經(jīng)費的投入;開展數(shù)據(jù)科學(xué)研究，研究科學(xué)數(shù)據(jù)探測、管理、共享、計算、挖掘分析、可視化表征等的基礎(chǔ)理論、技術(shù)方法與應(yīng)用問題;培養(yǎng)數(shù)據(jù)科學(xué)家，挖掘出更有價值的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，通過科學(xué)數(shù)據(jù)驅(qū)動科研的創(chuàng)新與發(fā)展。
中國科學(xué)院院士、中國氣象局研究員秦大河在題為《氣候變化科研信息化》的專題發(fā)言中指出氣候變化研究是計算密集型的科研活動，更是數(shù)據(jù)密集型的科研活動，充分利用信息技術(shù)，有助于推動科研模式轉(zhuǎn)型。加強資源共享與跨學(xué)科合作，是促進(jìn)氣候變化研究的有效途徑。信息化技術(shù)正改變著氣候變化的研究方法。可以說，氣候變化研究已經(jīng)進(jìn)入了“數(shù)據(jù)密集型”科研時代。
中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員陳和生在題為《粒子物理中的數(shù)據(jù)密集型計算》的專題發(fā)言中指出粒子物理數(shù)據(jù)密集型計算的發(fā)展趨勢是將網(wǎng)格技術(shù)與云計算技術(shù)相結(jié)合，建設(shè)下一代數(shù)據(jù)密集型計算平臺，以滿足粒子物理實驗等領(lǐng)域急劇增長的需求。與網(wǎng)格計算平臺相比，各種領(lǐng)域的數(shù)據(jù)密集型計算都能以虛擬機的方式方便地利用這種平臺，具有廣闊的應(yīng)用前景。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員劉旭在題為《農(nóng)業(yè)科研信息化的特點與前沿》的專題發(fā)言中指出農(nóng)業(yè)科研已進(jìn)入信息化時代，應(yīng)該積極推進(jìn)農(nóng)業(yè)科研協(xié)同研究，建立跨時空、跨學(xué)科的科研平臺，實現(xiàn)資源環(huán)境的共享及科研的協(xié)作;積極開展“大數(shù)據(jù)”收集、處理和分析等核心技術(shù)的研究;研究建立高效、科學(xué)的農(nóng)業(yè)科研信息化平臺，打造農(nóng)業(yè)科研信息共享、農(nóng)業(yè)科研活動協(xié)同、農(nóng)業(yè)科研管理的網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境，實現(xiàn)科研檔案的電子化、科研成果數(shù)字化、科技資源的系統(tǒng)化。建議在“四化同步”新階段應(yīng)重點關(guān)注“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)”“農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測預(yù)警”“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準(zhǔn)決策”等重點領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展。
中國工程院院士、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院研究員劉德培在題為《人口與健康領(lǐng)域科研信息化現(xiàn)狀與展望》的專題發(fā)言中指出人口與健康領(lǐng)域科研信息化對于建立新的醫(yī)學(xué)模式、推動轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的開展提供了有力支撐。數(shù)字化醫(yī)院、區(qū)域醫(yī)療信息化等醫(yī)療衛(wèi)生信息化產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)資源，成為人口與健康領(lǐng)域海量數(shù)據(jù)的源泉。
中國科學(xué)院生物物理研究所研究員陳潤生在題為《基因組相關(guān)研究與高性能科學(xué)計算》的專題發(fā)言中指出基因組研究綜合運用了數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)和生物學(xué)的方法。近年來基因測序技術(shù)發(fā)展十分迅速，新一代測序設(shè)備產(chǎn)生了海量測序數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)又進(jìn)一步促進(jìn)了交叉學(xué)科的發(fā)展，不僅生物信息學(xué)自身，而且包括系統(tǒng)生物學(xué)、合成生物學(xué)等也得到蓬勃發(fā)展。信息科學(xué)，尤其是高性能計算對于非編碼序列與非編碼基因的研究、生物大分子的結(jié)構(gòu)模擬與預(yù)測等都有非常重要的作用。
中國人民解放軍總醫(yī)院教授尹嶺在題為《氣象醫(yī)學(xué)研究與疾病預(yù)防》的專題發(fā)言中指出國家人口與健康科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺啟動了氣象醫(yī)學(xué)專題服務(wù)，為開展氣象醫(yī)學(xué)提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)，并在積極探索利用氣象和醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)研究的新途徑。
中國中醫(yī)科學(xué)院研究員崔蒙在題為《中醫(yī)藥科研信息化的關(guān)鍵科學(xué)問題研究》的專題發(fā)言中指出中醫(yī)藥科研信息化在數(shù)據(jù)獲取、存儲模式及技術(shù)等方面還存在問題，中醫(yī)藥信息數(shù)據(jù)處理結(jié)果還不能滿足實際需要，數(shù)據(jù)交換程度不高。中醫(yī)藥數(shù)據(jù)源于中醫(yī)藥信息，中醫(yī)藥信息的特點決定了中醫(yī)藥數(shù)據(jù)是知識密集型數(shù)據(jù)，需要有相適應(yīng)的處理方法。建立基于本體的中醫(yī)概念體系、基于中醫(yī)數(shù)據(jù)特點的信息采集技術(shù)體系和處理方法、建立中醫(yī)藥信息交換標(biāo)準(zhǔn)、建立臨床決策支持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)模式和計算機輔助中藥新藥研發(fā)的新模式等是中醫(yī)藥科研信息化亟待突破的問題。
數(shù)據(jù)密集時代
科研信息化的技術(shù)挑戰(zhàn)
中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心研究員黎建輝在題為《數(shù)據(jù)密集時代科研信息化的技術(shù)挑戰(zhàn)》的中心議題評述報告中指出數(shù)據(jù)密集時代科研信息化面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)包括：在人機物三元融合時代，自動化的數(shù)據(jù)采集與獲取手段和方法;多元數(shù)據(jù)質(zhì)量與可信度驗證;數(shù)據(jù)的存儲、歸檔與保存;多學(xué)科海量數(shù)據(jù)匯聚、集成和組織、超大規(guī)模的數(shù)據(jù)高效處理;低成本可按需使用的高速網(wǎng)絡(luò);大規(guī)模多源數(shù)據(jù)的動態(tài)交互式可視分析;應(yīng)用目標(biāo)牽引下的技術(shù)集成，形成標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù);基礎(chǔ)設(shè)施集成整合，對用戶和應(yīng)用透明;同時滿足共享與個性需求，快速構(gòu)建面向特定問題的研究系統(tǒng)等。
中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研究員許魯在題為《數(shù)據(jù)密集時代存儲系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)》的專題發(fā)言中指出數(shù)據(jù)密集時代的科研信息化對存儲系統(tǒng)的需求包括成本、可靠性、性能、可伸縮性、適應(yīng)性、可管理性等多個方面以及存儲領(lǐng)域的相關(guān)研究熱點，即在數(shù)據(jù)密集時代的科研信息化中發(fā)揮著重要作用的網(wǎng)絡(luò)連接式存儲、文件系統(tǒng)和存儲網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。
北京大學(xué)教授李曉明在題為《互聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)帶來的機遇和挑戰(zhàn)》的專題發(fā)言中指出互聯(lián)網(wǎng)和web技術(shù)的發(fā)展使得信息的產(chǎn)生已經(jīng)實現(xiàn)了大眾化，形成了海量數(shù)據(jù)。當(dāng)前數(shù)據(jù)價值的開發(fā)遠(yuǎn)落后于數(shù)據(jù)的收集，因此任何數(shù)據(jù)工程的建設(shè)應(yīng)該同時注重數(shù)據(jù)應(yīng)用，他強調(diào)應(yīng)關(guān)注“以小博大”和“循序漸進(jìn)”等方法和技術(shù)。
北京大學(xué)教授袁曉如在題為《數(shù)據(jù)密集時代科研信息化的可視化與可視分析》的專題發(fā)言中指出在數(shù)據(jù)密集時代，對大數(shù)據(jù)的分析理解是關(guān)鍵問題�？梢暬抢斫鈴�(fù)雜現(xiàn)象、詮釋復(fù)雜數(shù)據(jù)的重要手段和途徑，而可視分析是可視化的新發(fā)展。他提出科學(xué)領(lǐng)域迫切需要發(fā)展相應(yīng)的適應(yīng)數(shù)據(jù)密集時代需求的可視化和可視分析新方法、新模式。
科研信息化的概念、方法
及相關(guān)科技政策
中國科學(xué)院研究員桂文莊在題為《科研信息化的概念、方法及相關(guān)科技政策》的中心議題評述報告中指出我國科研信息化總體上缺乏國家層面的整體戰(zhàn)略和規(guī)劃;基礎(chǔ)設(shè)施及其應(yīng)用較為落后，國家層面的部署和支持不夠;對信息化條件下的科研活動政策研究不夠，法規(guī)制度體系很不完善;整體上，科研信息化水平不高，服務(wù)和應(yīng)用人才缺乏。
中國科學(xué)院國家科學(xué)圖書館研究員方曙在題為《國際科研信息化發(fā)展戰(zhàn)略》的專題發(fā)言中指出為了搶占科技發(fā)展的先機，世界各國近年來都順應(yīng)科研信息化發(fā)展的最新趨勢，采取積極的措施，從國家層面部署和實施了一系列科研信息化戰(zhàn)略與規(guī)劃。在信息化基礎(chǔ)設(shè)施的支撐下，目前世界各國廣泛開展新模式下的科研活動，實施的項目覆蓋粒子物理、天文學(xué)、地球科學(xué)、生態(tài)學(xué)、海洋科學(xué)、醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域。隨著科研信息化的飛速發(fā)展，今后必將有越來越多的工作能夠借助信息化設(shè)施開展多層次、多學(xué)科、大范圍、跨地區(qū)的研究，并取得重大突破性進(jìn)展。
中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所副研究員王卷樂在題為《科技計劃項目數(shù)據(jù)匯交的政策與實踐》的專題發(fā)言中指出數(shù)據(jù)是科學(xué)研究的生命，科學(xué)數(shù)據(jù)不僅是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，同時也是科學(xué)研究的重要成果。及時匯交和共享科學(xué)數(shù)據(jù)資源，既是國家科技投入的直接效益體現(xiàn)，也是促進(jìn)這些數(shù)據(jù)更好地被歸檔、存儲、共享和開發(fā)利用的重要途徑。
中國科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所研究員趙作權(quán)在題為《數(shù)據(jù)密集時代的科技政策》的專題發(fā)言中指出美國的數(shù)據(jù)政策以“信息自由法案”和“信息質(zhì)量法案”為依據(jù)，形成結(jié)構(gòu)清晰的多層次多部門的政策執(zhí)行體系，美國的創(chuàng)新政策強調(diào)“創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)”思想，突出追求卓越的精神;我國的數(shù)據(jù)政策以“科技進(jìn)步法”和“政府信息公開條例”為基礎(chǔ)，形成省部級部門主導(dǎo)的多層次政策實施體系，偏重項目和工程層面的推動。我國創(chuàng)新政策以科技體制改革為動力，強調(diào)國家創(chuàng)新體制建設(shè)。
會議共識與建議
通過此次會議，與會專家初步達(dá)成如下共識：
1. 科研信息化是建設(shè)創(chuàng)新型國家和美麗中國的重要科技支撐條件，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。密集型數(shù)據(jù)的獲取、傳輸、處理、分析、可視化、共享和利用是數(shù)據(jù)密集時代科研信息化的重要內(nèi)容，數(shù)據(jù)科學(xué)應(yīng)運而生。開展數(shù)據(jù)密集時代科研信息化的研究和戰(zhàn)略部署意義重大。
2. 綜觀國際國內(nèi)大勢，我國科技發(fā)展正處于可以大有作為的重要戰(zhàn)略機遇期。但目前在國家層面對科研信息化重視不夠，國家的信息化規(guī)劃中尚無關(guān)于科研信息化的闡述，缺乏對科研信息化的整體戰(zhàn)略和規(guī)劃。
3. 近十余年來，科技部、基金委、中科院等部級單位在科研信息化方面做了大量的工作，積累了相當(dāng)豐富的技術(shù)和數(shù)據(jù)資源，但資源共享相關(guān)的政策法規(guī)體系不完善，支持力度有待進(jìn)一步提高。
4. 我國科研信息化的人才匱乏，特別缺乏學(xué)科交叉型的復(fù)合人才和數(shù)據(jù)科學(xué)人才等;從管理者到科技工作者對科研信息化的重要作用和意義認(rèn)識不夠，亟須深刻普及科研信息化理念及知識;學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜遗cit技術(shù)專家的合作方式與深度亟待加強。
5. 我國科研數(shù)據(jù)的獲取、傳輸、處理、分析、可視化、共享技術(shù)和應(yīng)用水平有待提升;對各學(xué)科領(lǐng)域科研信息化共性技術(shù)的研究和相關(guān)系統(tǒng)工具的開發(fā)亟待加強。
與會專家就如何推動我國數(shù)據(jù)密集時代開展科研信息化研究，如何建立我國的科研信息化政策法規(guī)、人才隊伍等提出如下建設(shè)性意見：
1. 在國家有關(guān)部門設(shè)立國家層面的科研信息化咨詢專家組，組織制定國家科研信息化戰(zhàn)略規(guī)劃。
2. 針對當(dāng)前數(shù)據(jù)密集時代的科技研究的新需求、新特點和新技術(shù)、新政策等問題，建議科技部、基金委、中國科學(xué)院等部門部署國家層面的科研信息化研究計劃，加大對科研信息化基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用的投入。
3. 將數(shù)據(jù)科學(xué)作為計算機科學(xué)技術(shù)的二級學(xué)科納入《學(xué)科分類與代碼》國家標(biāo)準(zhǔn)中。
4. 建議將數(shù)據(jù)科學(xué)的人才培養(yǎng)納入研究生培養(yǎng)體系，同時將數(shù)據(jù)人才的崗位納入國家相關(guān)崗位體系，為提升國家科研信息化水平培養(yǎng)儲備人才。
5. 制定《科學(xué)數(shù)據(jù)資源共享條例》及相關(guān)配套政策，建立數(shù)據(jù)共享平臺，向社會公眾開放科技信息資源，促進(jìn)科研創(chuàng)新成果不斷向企業(yè)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，帶動國家和地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
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