1.3 深部地下储能领域研究态势

本节基于引文索引Web of Science核心合集数据库中的科学引文索引扩展版（Science Citation Index Expanded，SCIE，简称SCI）数据库，采用文献计量方法，从国家、科研机构及发文数量等层面，多角度分析了深地储能领域的研究概况，以期在一定程度上展示深地储能领域的研究现状和发展趋势。

本节分析的SCI论文的文献类型限定为论文（Article）、会议录文献（Proceedings Paper）和综述（Review）。分析的数据年限为1900—2022年，数据检索时间为2022年7月14日。

文献计量方法：主要采用Derwent Data Analyzer（DDA）软件对检索到的2450篇论文进行数据统计、分析和挖掘。

1.3.1 发文趋势

深地储能领域的研究目前处于较快增长阶段。从历年深地储能领域SCI论文产出趋势（见图1-3）可以看出，该领域内SCI论文产出可追溯到1959年 ^[142] ，早期的相关研究以地下天然气存储为主。SCI发文数量以1990年和2005年为时间节点，可以分为三个时间段（2022年数据仅供参考）：1990年之前的30年中，该领域的研究成果较为有限，年均发文数量小于10篇。1990年石油危机爆发，刺激了深地储能领域的研究，1991—2005年的发文数量保持稳定增长；2006年至今，该领域内研究成果产出呈现快速增长态势。近年来，整体而言，全球深地储能领域研究发展迅猛，初步预计未来几年该领域相关研究产出成果仍将保持增长态势。

深地储能领域SCI发文研究方向分布如图1-4所示，主要研究方向（WOS领域分类）集中在工程学、能源与燃料和地质学等方向，占比分别为20%、20%和10%。

1.3.2 研究热点

关键词是反映研究主题内容的重要信息，对其进行统计分析，可以快速了解研究领域的最新研究动态和研究热点。本章将2017—2022年出现的频率最高的10个关键词以一年为时间切片，分析每年高频关键词变化情况。从表1-8中可以看出，地下储气、地下储氢、压缩空气储能、盐岩与盐穴、数值模拟分析等与地下储能相关的研究方向一直是近几年关注的热点。

关键词出现频率的分析可以体现该学科态势的发展演化。将深地储能领域SCI文献数据导入可视化软件VOSviewer，构建关键词共现网络并进行聚类分析（见图1-5和图1-6）。其中，节点的不同颜色代表其属于不同聚类，可用于识别该领域主要研究方向。由图1-5可以看出，深地储能领域研究主题可分为：“盐岩物理力学性质研究”相关主题；“地下储库建造”相关主题；“储层适用性研究”相关主题；“储能成本、适用性研究”相关主题等。其中，“盐岩物理力学性质研究”相关主题主要集中于盐岩的渗透率、蠕变、失稳和稳定性分析等（见图1-6）。事实上，对盐岩物理力学特性的研究始终是国际研究热点之一。1981年、1986年、1993年、1996年、1999年共召开了5届盐岩的力学特性专门会议，研究盐岩中的能源储存相关力学问题 ^[143] 。第七届国际岩石力学大会设有盐岩力学特性研究专题 ^[144] 。

利用VOSviewer软件绘制深地储能领域关键词聚类时序图，可以展现研究热点随时间变化发生的演变，描述相关主题的活跃年份趋势（见图1-7）。默认按照关键词的平均出现年份取值进行颜色映射，可以根据颜色不同识别近期研究热点，可以从中对深地储能领域当前活跃主题有一个概貌认识，颜色越浅表明近年来相关研究热度越高。例如，层状盐岩、盐岩物理力学性质、盐岩中的气体存储等均是最近较为活跃的研究主题，与表1-8中的深地储能领域年度研究热点分析结果一致。

密度视图可以用来快速观察重要领域知识及研究密度情况，每一个节点都根据该点周围节点的密度来填充颜色，密度越大，颜色越深。选择关键词共现分析，制成深地储能领域研究关键词共现密度视图（见图1-8），每点密度大小依赖于周围区域元素的数量及这些元素的重要性，密度越小越接近蓝绿色。十大高频热点词是：储能（energy storage）、表现（performance）、模型（model）、温度（temperature）、性质（behavior）、盐岩（rock salt）、变形（deformation）、渗透率（permeability）、存储（storage）、地下储气（underground gas storage）。可见，盐岩物理力学性质、数值模拟分析及气体地下存储的研究是深地储能领域的研究热点问题。

1.3.3 主要国家

深地储能领域SCI发文数量排名前10位的国家如图1-9所示。排名前10位的国家分别为中国、美国、德国、法国、英国、加拿大、荷兰、意大利、韩国和波兰，表明世界上对于深地储能的研究主要集中在发达国家。其中，我国以发文数量702篇排名第1位，近年来我国深地储能领域的研究备受关注，成果产出表现出不断增长态势。由该领域SCI论文产出趋势（见图1-3）和该领域主要国家发文数量年度变化趋势（见图1-10）可见，我国在深地储能领域的研究发展阶段与全球发展阶段几乎一致，特别是进入21世纪以来，这种趋势更加明显；美国以发文数量397篇排名第2位；此外，德国、法国、英国和加拿大等国家近年来在该领域的研究成果比较突出。

论文被引情况能在一定程度上反映研究成果的影响力，h指数能反映出该领域研究成果产出的总体水平。从深地储能领域SCI发文数量排名前10位国家的论文被引情况来看（见表1-9），美国在该领域的成果篇均被引频次和h指数排名第1位，显示出高影响力。中国在该领域的研究成果数量最多，篇均被引频次排名较低，h指数排名第2位，表明中国在该领域的产出已经具有较好的影响力。

从深地储能领域主要国家研究合作网络聚类图看（见图1-11），我国在该领域的合作国家主要为美国、德国、澳大利亚、英国和加拿大等。

1.3.4 主要机构

研究机构作为科研活动的主要场所和主体，是决定一个国家科研水平的基础要素。本章选择了深地储能领域SCI发文数量全球排名前10位的机构进行比较分析。由表1-10可以看出，中国科学院以发文数量162篇排名第1位，是该领域全球发文数量最多的研究机构，h指数排名第1位，表明中国科学院在该领域的研究水平较高，影响力较大，其中，中国科学院武汉岩土力学研究所发文数量占中国科学院发文数量的66.67%。排名前10位的机构中有4家中国机构，重庆大学以发文数量77篇排名第5位，中国石油天然气集团有限公司以73篇排名第6位。此外，德国的亥姆霍兹联合会和美国能源部在该领域内具有较大的影响力。

机构共现分析主要对研究机构的发文情况和合作关系进行考察。图1-12为深地储能领域主要机构研究合作网络聚类图，节点代表一个研究机构，节点越大表示该研究机构的发文数量越多；节点之间的连线表示研究机构之间的合作关系，节点的连线越多，表示研究机构之间的合作越频繁。中国科学院武汉岩土力学研究所作为该领域研究产出最多的机构，与其他机构开展了非常广泛的合作。