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嘉权视角丨风能产业专利分析

一、研究概述

    风能(wind energy)是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量,属于可再生能源(包括水能,生物能等)。空气流具有的动能称风能。空气流速越高,动能越大。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机,以产生电力,方法是透过传动轴,将转子(由以空气动力推动的扇叶组成)的旋转动力传送至发电机。

   风力发电就是把风的动能(简称风能)转为电能,从而满足人们生产和生活对能源的需求。风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。风是没有公害的能源之一,而且它取之不尽,用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带,因地制宜地利用风力发电,非常适合,大有可为。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此,国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源。

    鉴于风力发电代表着风能技术领域的前沿和制高点,是世界上主要电力市场重点关注的发展方向,也是我国战略性新兴产业的重要内容。本报告旨在通过研究建立起完整的风能产业的知识产权预警机制;保障广东省风能产业安全;引领和支撑广东省企业的创新和产业化。

二、专利分析

(一)全球专利概况统计

 

图1  全球风能产业专利申请和授权发展趋势图(单位:项)

    截止至2017年6月30日,全球范围内风能产业密切相关的专利申请共有94085项。从图1可以看出,风能产业的全球申请量在2012年以前逐年稳步上涨,并在2012年达到最大值7249项,但在2012年之后逐步下降,2013年度的专利申请量仅为6537项,2013年度后全球风能产业的专利申请进入平稳期,几乎都维持在6600项左右。从历年申请量来看,2004年之前风能产业处于技术萌芽期,2004年开始,风电技术逐渐受到人们重视,申请量逐年上升,2008年申请量已近3000项;从2008年到2012年,随着各国政府对风能产业的重视,加大对风能企业的补贴和扶持力度,风能企业迎来飞跃式的发展,风能产业的申请量呈现爆发性增长,并于2012年达到峰值;2013年至今,专利申请量呈小幅度下降,这主要与中国的弃风电现象、美国停止联邦税收抵免(PTC)政策和欧洲受欧债危机的影响撤销或减少对可再生能源的支持力度密切相关。

    与申请趋势相对应地,风能产业专利授权趋势也出现了相似的起伏,到2012年授权量达到峰值4455项,2012年至今,年授权量持续减少,到2016年的年申请量只有2777项,由此可见,2012年后申请量和授权量的同步递减,表明申请人能够申请的专利数量和具有技术突破点减少,风能技术在目前阶段已经进入了成熟期,如果没有大的技术突破或者政策刺激,近年的专利申请量和授权量不会有大的提升。

(二)主要申请人年度申请量及授权量

表1  主要申请人年度申请量及授权量(单位:项)

 

    由表1可以看出,通用电气公司全球申请量居首位,达4999项,维斯塔斯、西门子公司紧随其后,上述三大企业的申请量均在2500项以上,排名第四的国家电网公司为1827项,排名第五及以后的申请人申请量均低于1500项。可见,排名前三的申请人以绝对的优势领先于其他申请人,占据风能领域的领先位置。

    另外,前五位申请人的专利申请占到申请总量的16.25%,前十位申请人的专利申请共占申请总量的20.35%,表明风能产业专利授权的申请人来源相对分散,趋于多元化,之前的申请人团体掌握的绝对技术优势正在逐渐消失。在排名前十的申请人中,德国申请人所占比例最高,共有4个申请人,说明德国申请人在风能技术领域申请活跃,他们非常重视专利布局。在排名前十的申请人中,中国有3家企业,分别排名第4、第8和第9,而在排名前15的申请人中,中国有4家企业,所占比例最高,说明中国申请人也在风能技术领域申请活跃,但是与世界领先的企业相比,仍存在一定差距。

    通用电气公司、维斯塔斯和西门子公司在2013~2017年的专利申请量都占其总申请量的20%以上,说明这些大公司近年来在专利方面的申请依然活跃。这也证明了这些公司目前仍然注重技术的研发并且具有较强的生命力;艾劳埃斯·乌本、瑞能公司和艾尔姆玻璃纤维制品有限公司在2013~2017年的专利申请量都不到其总申请量的5%,可见这三位申请人在风能领域的研发力量逐渐减少;国家电网公司、乌本产权有限公司、金风科技股份有限公司、国电联合动力技术有限公司和广东明阳风电产业集团有限公司在2013~2017年的专利申请量都占其总申请量的50%以上,说明这些申请人都是风能领域的后起之秀,保持着良好的发展势头。

   在授权量方面,国电联合动力技术有限公司、广东明阳风电产业集团有限公司、北京金风科创风电设备有限公司和三星重工业株式会所是排名前4的企业,前述四者的发明或实用新型授权占比都达到50%以上,国电联合动力技术有限公司更是达到了60%以上,对上述4个企业的授权量的发明授权量对比,国电联合动力技术有限公司、广东明阳风电产业集团有限公司和北京金风科创风电设备有限公司的发明授权量分别占总申请量的21.31%、12.37%和10.57%,说明中国申请人的专利申请中实用新型的授权占比重相当大,对比授权量同样占前列的三星重工业株式会所50.83%的发明授权占比,说明虽然中国目前在风能技术方面是发展势头良好,但仍然需要增加在风能技术方面的重大突破,从而追赶欧美日的技术,并且需要注重对高技术含量的专利的申请,注重其在多个国家和地区的同时保护。

 

图 2  主要申请人与技术分支(单位:项)

   从图2中可以看出,通用电气、维斯塔斯、三菱重工、歌美飒和西门子的专利技术主要集中在风力发电机的整机结构和叶轮两个技术分支中,国家电网的专利技术则主要集中在电力传输和并网技术两个技术分支中,艾劳埃斯·乌本、乌本产权、瑞能、恩德和LM风电的专利技术则主要集中在叶轮这一个技术分支中。

 

 

 

 

(三)中国专利概况统计

图3  中国专利申请发展趋势图

    相比于世界上风能领域比较早萌芽的德国,我国稍后一年,从图3可以看出,我国自1999年开始在风能领域的专利申请,自1999年至2017年6月,我国在风能领域专利申请发展整体呈上升的趋势。具体来说,中国风力发电始于20世纪80年代,发展相对滞后,但起点较高,主要经历了3个重要的发展阶段:第1阶段:1985~1995年试验阶段,此阶段主要是利用丹麦、德国、西班牙政府贷款,进行一些小项目的示范,同时欧洲风电大国利用本国贷款和赠款的条件,将它们的风机在中国市场进行试验运行,积累了大量的经验;第2阶段:1995~2003年在第1阶段取得的成果基础上,中国各级政府相继出台了各种优惠的鼓励政策,科技部通过科技攻关和国家863高科技项目促进了风电技术的发展,原经贸委、计委分别通过双加工程、国债项目、乘风计划等项目促进风电的持续发展,表现在专利申请方面,从1997年到2003年虽然一直都有增长,但是增长速度缓慢,整体专利申请量偏少,在此阶段中国的国家风电规划中设立的国产风机攻关项目,也取得了初步成果;第3阶段:2003年至今中国国家发展和改革委员会通过风电特许权经营,下放50兆瓦以下风电项目审批权,要求国内风电项目、风电机组设备国产化比例不小于70%等政策,扶持和鼓励国内风电制造业的发展,使国内风电市场的发展进入到一个高速发展的阶段,表现在专利申请方面,从2004年开始至2012年,呈现出较之前更高的速度增长,经过2013年和2014年的调整,之后又呈较高的增长趋势,并于2016年达到了4933项的峰值。

(四)中国主要专利技术聚集区

图4  国内主要地区专利申请排名

    从图4可以看出,国内专利申请主要集中于华北地区的北京、华东地区的江苏、上海、浙江和山东以及华南地区的广东,西北、西南以及港澳台地区申请量不算突出,其中北京以申请量6127项居于首位,江苏以申请量5297项位列第二,广东、上海、浙江分别以申请量2795项、2391项和2276项位列第三到第五,上述五个省市占整个国内申请量的46.72%,显示出这五个省市在风能领域突出的技术实力,尤其是北京和江苏,其申请量几乎是排名第三的广东的申请量的两倍。

(五)中国申请人类型统计

图5  风能产业不同申请人类型的申请比重

    从图5可以看出,企业类型申请人在中国风能产业专利申请量中占据主体地位,企业类型申请人的专利申请量占中国风能产业专利申请总量的63.94%;个人类型申请人位居风能产业专利申请量第二名,占各类型申请人风能产业专利申请总量的17.41%;大专院校类型申请人位居风能产业专利申请量第三名,占各类型申请人风能产业专利申请总量的14.63%。科研单位位居申请人风能产业发明专利申请量第四名,占各类型申请人风能产业发明专利申请总量的3.57%。可见,风能产业的专利申请量主要集中在企业,企业在风能产业的发展中发挥了不可替代的作用,但企业与科研单位合作比例较低,而国内大学是一股不可忽视的研发力量,企业应当注重与国内大学开展合作,或者将国内大学较为领先的专利技术通过购买或转让的方式进行产业化。国内申请中个人申请比重大,反映该领域存在大量个体经营或小作坊式企业,技术门槛不高,相应的产业化程度也不高。

三、小结

(一)全球专利申请总量增速放缓,中国专利申请总量仍保持较高的速度

    2012年后全球申请量和授权量的同步递减,专利年申请量保持在6500项左右,表明申请人能够申请的专利数量和具有技术突破点减少,风能技术在目前阶段已经进入了成熟期。中国的专利申请量保持增长趋势,在2016年达到了4933项的峰值,一方面是发展相对落后,目前处于增长期,另一方面也与国家政策方针密切相关。

(二)与国外企业相比,国内企业仍处于弱势

    风能领域,以通用电气公司、维斯塔斯、西门子公司为首,上述三大企业的申请量均在2500项以上,以绝对的优势领先于其他申请人,占据风能领域的领先位置。国内企业中,国家电网公司、国电联合、金风科技和广东明阳风电较为领先,但是国内企业的发明授权占总授权量的比例偏低,与国外企业相距较大。

(三)国内专利申请主要集中北京、江苏和广东等发达地区

    北京以申请量6127项居于首位,江苏以申请量5297项位列第二,广东、上海、浙江分别以申请量2795项、2391项和2276项位列第三到第五,上述五个省市占整个国内申请量的46.72%。

(四)在国内专利申请人类型中,高校和研究所机构所占比例偏低

    企业类型申请人的专利申请量占中国风能产业专利申请总量的63.94%,个人类型占17.41%,大专院校类型占14.63%,科研单位占3.57%。国内申请中个人申请比重大,院校和研究所机构所占比例偏低,反映该领域存在大量个体经营或小作坊式企业,技术门槛不高,相应的产业化程度也不高。

来源:《广东知识产权》总第51期

作者简介:

刘聪,工学学士,现任广州嘉权专利商标事务所有限公司专利代理人。

冯剑明,工学学士,2016年度四星专利代理人,现任广州嘉权专利商标事务所有限公司专利代理人。

梁嘉琦,工学学士,现任广州嘉权专利商标事务所有限公司专利代理人。


 

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