〔摘要〕本文應(yīng)用Innography^D○R系統(tǒng)，采用專利地圖技術(shù)，從多個角度較全面地剖析了國際海上風(fēng)電技術(shù)專利的狀況與競爭態(tài)勢，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的客觀分析得出了研究結(jié)論，并為我國相關(guān)企業(yè)的技術(shù)研發(fā)和自主創(chuàng)新提出了相應(yīng)的專利對策與建議。

〔關(guān)鍵詞〕海上風(fēng)電；國際專利；專利分析；專利地圖

DOI：10.3969／j.issn.1008－0821.2011.09.005

〔中圖分類號〕G306 〔文獻標(biāo)識碼〕A 〔文章編號〕1008－0821（2011）09－0022－06

收稿日期：2011－07－30

基金項目：本文系青島市知識產(chǎn)權(quán)局公共領(lǐng)域科技支撐計劃項目《藍色經(jīng)濟主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之海洋新能源專利分析》（項目編號：09Z-06）部分研究成果。

作者簡介：譚思明（1962－），男，所長，副研究員，碩士生導(dǎo)師，研究方向：專利分析，情報研究，發(fā)表論文數(shù)篇，出版著作1本。

International Patent Analysis ofCompetitive

Situation in Field of Offshore Wind Power

Tan Siming Zhang Zhuoqun Zhao Xia Zhu Yanxiong Qin Honghua Zhou Wenpeng

（Qingdao Institute of Scientific Technical Information，Qingdao 266003，China）

〔Abstract〕This paper analyzed the international patents comprehensively for the conditions and competitive situation of offshore wind power technology through patented mapping by the tool of Innography^D○R system，gained the objective conclusions after an analysis of data drawn，and gave the suggestions for the relevant enterprises in China for the R D and innovation.

〔Key words〕offshore wind powerinternational patentpatent analysispatent mapping

1 概 述

1.1 海上風(fēng)電技術(shù)概述近十年來，在人類探索新能源的過程中，海上風(fēng)力發(fā)電在經(jīng)歷了小規(guī)模示范和商業(yè)化開發(fā)后，技術(shù)上已日趨成熟，即將步入大規(guī)模開發(fā)，顯示出巨大的潛力和市場前景。

作為陸上風(fēng)電的延伸，海上風(fēng)電具有發(fā)電功率更大、年運行時間更長、不占用土地等明顯優(yōu)點；但同時復(fù)雜的海洋環(huán)境使其開發(fā)難度更高，主要有以下幾點：

（1）對風(fēng)機可靠性要求更高。離岸距離、海上惡劣天候等因素要求風(fēng)機易于維護，有更高的可靠性，更多的動態(tài)響應(yīng)、疲勞載荷控制等［1］；同時其功率更大，必須采用變槳變速恒頻控制，要求葉片輕量化、高強度；且因高鹽霧、海浪沖擊等原因，機組在必須符合抗腐蝕等特殊要求。

（2）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于機組體積龐大，底座承受重力載荷大，基礎(chǔ)型式通常要根據(jù)海床及環(huán)境條件確定。

（3）風(fēng)電機組運輸和安裝困難。海上風(fēng)機、基座體積龐大，重達數(shù)百噸、上千噸，必須用特殊船舶運到海上，安裝施工也很困難。對此各國都付出了巨大努力。

（4）電力并網(wǎng)傳輸距離長，風(fēng)場電力設(shè)施、電網(wǎng)連接和電力輸送都比陸上復(fù)雜得多。

由于存在上述困難，海上風(fēng)電風(fēng)險大、成本高，發(fā)展一直受到制約。但隨著近年來許多國際大廠商紛紛加入，該技術(shù)獲得很大進展，在實踐中積累了很多經(jīng)驗，不少技術(shù)瓶頸有望突破。

1.2 研究目的我國海上風(fēng)電起步較晚，但發(fā)展迅速，上海東海大橋項目掀起了海上風(fēng)電開發(fā)熱潮。但事實上我國風(fēng)電技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，海上風(fēng)能資源測量評估、海上風(fēng)機國產(chǎn)化剛剛起步，海上風(fēng)電建設(shè)經(jīng)驗更少，許多問題自己無法解決，目前主要依靠購買國外許可或簽訂合作合同。而國際風(fēng)電大鱷早已將其技術(shù)在全球申請了專利，在我國的專利布局已形成對市場的壟斷之勢，而國內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域申請的專利則寥寥無幾。

全球海上風(fēng)電技術(shù)成果集中體現(xiàn)于國際專利中，對其進行深入分析，對我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展意義重大，可幫助企業(yè)認(rèn)清本行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢、確定技術(shù)方向、避免重復(fù)開發(fā)，有效規(guī)避專利侵權(quán)風(fēng)險，在技術(shù)貿(mào)易合作中保護自身合法權(quán)益。本研究在青島市知識產(chǎn)權(quán)局的專項資金資助下，力圖對國際海上風(fēng)電專利總體發(fā)展趨勢、全球競爭態(tài)勢、重點研發(fā)領(lǐng)域和技術(shù)熱點、核心專利、主要公司技術(shù)特點和專利布局等進行分析并得出相關(guān)結(jié)論。望對我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的管理者與研發(fā)者有所裨益。

1.3 有關(guān)說明本研究的專利檢索工具、檢索范圍、分析過程如下。

（1）分析工具：Innography^D○R，語種：英語；

（2）檢索范圍：

①專利數(shù)據(jù)：歐洲專利局（EP）、世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WO）、美國、德國、英國、法國、日本等78個國家的專利；

②時間范圍：1978－2010年；

③關(guān)鍵詞與檢索策略：

a.（offshore or“off shore”or coastal or sea or ocean or marine）；

b.（turbine or blade or generator）

c.（wind or windfarm or windpark or windmill or windpower or windplant）

d.（“corrosion protect？”or“corrosion resist？”or“corrosion proof”or“anti corrosion”or“corrosion prevent？”）

e.（“direct drive”or“gear less”or gearless or“without gear？”）

f.F03D/IPC

表達式：a*b*c+a*（b+c）*d+a*f

經(jīng)篩選后得到不含同族專利1 974件，含同族專利5 129件。

2 國際海上風(fēng)電整體專利分析

2.1 專利申請年度發(fā)展趨勢圖1顯示，國際海上風(fēng)電技術(shù)從上世紀(jì)90年代初出現(xiàn)，但1997年前專利申請數(shù)量很小；從1998－2003年呈逐年大幅上升之勢，這是由于示范項目的啟動，特別是兆瓦級及商業(yè)化海上風(fēng)場的出現(xiàn)，該領(lǐng)域迅速發(fā)展，技術(shù)創(chuàng)新相當(dāng)活躍。此階段各國對海上風(fēng)電過于樂觀，實際上從示范項目開始，技術(shù)問題等造成重大損失，其成本不斷攀升，許多項目已難以實施，2004年起行業(yè)出現(xiàn)停滯，技術(shù)創(chuàng)新明顯減少，專利數(shù)量下降；但2007年又大幅恢復(fù)增長（因?qū)彶槌绦蛟颍?009、2010專利數(shù)據(jù)不完整），主要歸因于英國、德國等國在政策支持下開展了新的項目，壯大了海上風(fēng)電隊伍。這一階段為商業(yè)擴張階段，顯著特點是規(guī)模大，通?？蛇_幾百兆瓦。但圖1中同時顯示，WO（世界專利組織）曲線一直呈上升趨勢，未受行業(yè)影響，說明各國都充分認(rèn)識到海上風(fēng)電的潛力，對重要的創(chuàng)新技術(shù)在不懈地實施國際專利保護。

2.3 專利國別分析2.3.1 申請人國別分析

統(tǒng)計各國在海上風(fēng)電領(lǐng)域擁有專利的數(shù)量，可以比較國家間的競爭力，確定技術(shù)領(lǐng)先國家及潛在競爭國家。圖3顯示歐美國家?guī)缀鯎碛腥繉＠?0%，占絕對優(yōu)勢，前3位的德國、美國、丹麥優(yōu)勢最明顯；此外只有亞洲日本（第5位）、韓國（第10位）有較強的競爭力。全球海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)以歐洲發(fā)展最快、技術(shù)領(lǐng)先，其次是北美，亞洲正在興起，專利分布狀況反映了該產(chǎn)業(yè)格局。

2.3.2 公開國別（組織）分析

專利申請人為壟斷技術(shù)和占領(lǐng)市場，將相同專利在不同國家或?qū)＠M織申請，形成同族專利。按公開國統(tǒng)計專利數(shù)量可揭示專利覆蓋地域及密度，即技術(shù)流向與市場布局（圖4）。

美國以16.7%居首，以下是EP（歐洲專利局）、WO、德國、日本、中國、澳大利亞、英國、加拿大、西班牙、挪威等。亞洲占13.4%，日本和中國已成為全球重要市場。

2.4 主要專利權(quán)人（競爭者）分析表1為國際海上風(fēng)電領(lǐng)域主要競爭者、專利數(shù)量、專利活動指標(biāo)與引證數(shù)據(jù)。

表1 主要競爭者及研發(fā)能力指標(biāo)（前19位）

表1顯示，General Electric Company（GE，美國通用電氣公司）的專利產(chǎn)出、研發(fā)人數(shù)最多，專利活動年期即研發(fā)持續(xù)時間較長，但平均專利年齡短，近期專利較多，在較長時間內(nèi)享有壟斷優(yōu)勢；專利數(shù)量第二的是Vestas Wind Systems A/s（丹麥維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)有限公司），作為全球最大、歷史最長的風(fēng)機制造商，Vestas早在1995年即進入海上風(fēng)電領(lǐng)域，建造了全球首批海上風(fēng)電場，因此專利活動年期、平均年齡都最長；另外Siemens（德國西門子公司）專利數(shù)量、發(fā)明人數(shù)都較多，平均專利年齡短，是極具實力的海上風(fēng)電廠商；其次Suzlon、Abb、Northern States Power等公司專利數(shù)量雖不很多，但活動年期及平均年齡都較短，最主要的是研發(fā)團隊明顯強于其它公司，顯示它們都有很強的實力與競爭潛力。

從專利引證數(shù)據(jù)可衡量競爭者專利的價值與質(zhì)量。表1中的平均專利引證率為0.44（總引證次數(shù)／專利總數(shù)），技術(shù)獨立性平均值為0.1（總自我引證／總引證次數(shù)）。Vestas公司專利引證率達3.26，反映出其技術(shù)與其它專利的關(guān)聯(lián)程度很高，別家公司在發(fā)展新技術(shù)時都要引用他的專利，代表Vestas掌握該領(lǐng)域內(nèi)基礎(chǔ)、關(guān)鍵的技術(shù)，研發(fā)成果有極大優(yōu)勢，在海上風(fēng)電業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)導(dǎo)地位；美國Northern States Power公司專利引證率高達3.33，但數(shù)量、活動年期只是Vestas的1/7和1/5，因此專利質(zhì)量雖高，但技術(shù)積淀和行業(yè)影響力仍不能同Vestas相提并論，是海上風(fēng)電技術(shù)后起之強力競爭者，其次還有瑞典Abb公司。在技術(shù)獨立性方面，德國Wobben Aloys數(shù)值高達0.3，表征其研發(fā)技術(shù)路線較為獨立，行業(yè)內(nèi)技術(shù)跟隨者相對較少，在技術(shù)市場中特色鮮明；GE公司獨立性數(shù)值也較高，說明其不僅專利產(chǎn)出量高，同時技發(fā)獨立性也很強，此外還有比利時Hansen Transmissions International公司；挪威No sway公司雖然數(shù)值高達0.33，但總引證次數(shù)只有3次，專利數(shù)量也較少，屬于有一定自主技術(shù)路線但總體實力尚弱的競爭者。

2.5 IPC技術(shù)領(lǐng)域分析F03D09（專用風(fēng)力發(fā)動機）、F03D11（零部件或附件）、F03D01（水平軸風(fēng)力發(fā)動機）、F03D07（風(fēng)機控制）、F03D03（垂直軸風(fēng)力發(fā)動機）聚集了海上風(fēng)電絕大多數(shù)專利；控制系統(tǒng)是風(fēng)機設(shè)備、零部件之外最重要的技術(shù)，以上將是未來海上風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的重點；兩種風(fēng)機形式中水平軸風(fēng)機為主流技術(shù)。B63B21/27/35（風(fēng)電專用船舶）、E02B17/E02D27（承臺、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)）、E04H12（塔架及其架設(shè)方法）國際文獻數(shù)量、專利訴訟數(shù)量指標(biāo)都相對較高，表明這是國際上基礎(chǔ)研究及專利爭奪的高活躍點（圖5）。

2.6 重點技術(shù)專利解析海上風(fēng)電綜合了多學(xué)科技術(shù)，是典型的交叉型新興高科技。圖6、表2列出了各項重點技術(shù)的專利數(shù)量及主要核心專利（依據(jù)Innography系統(tǒng)專利強度指數(shù)）和主要專利持有者。從中可見，該領(lǐng)域核心專利主要集中于整機、基礎(chǔ)塔架及其安裝、控制技術(shù)。

表2 海上風(fēng)電專利重點技術(shù)專利權(quán)人

續(xù)表2

2.7 主要專利權(quán)人技術(shù)研發(fā)重點與市場布局分析通用電氣：整機、水平軸風(fēng)機；另外變速控制、風(fēng)機零部附件也有較多專利；其它研發(fā)重點是發(fā)電機控制、冷卻系統(tǒng)、控制裝置、風(fēng)場輸配電。布局重點：美國、歐洲、中國。

維斯塔斯：零部件最多，其次是控制技術(shù)、水平軸風(fēng)機、整機；另一個重點是運輸安裝船舶、起重裝置；其次為電纜安裝、發(fā)電機變速控制、配電電路網(wǎng)絡(luò)、電流連接器，在多個方面有核心專利。布局重點：美國、歐洲、澳大利亞、丹麥、中國。

阿洛伊斯·沃本：水平軸風(fēng)機、整機及其離岸安裝、起重設(shè)備、風(fēng)機零部件（葉片、輪轂、預(yù)警系統(tǒng)、監(jiān)測照明裝置）；風(fēng)機控制；風(fēng)機間運輸連接；著陸臺。主要市場：歐洲、澳大利亞、加拿大、印度、日本、巴西等。

西門子：專用風(fēng)機、風(fēng)機零部附件，其次是機艙，壓力測量、冷卻電源；水平軸風(fēng)機；風(fēng)機控制； 配電電路網(wǎng)絡(luò)；電機定位；海上運輸與安裝。布局重點：美國、歐洲、中國。

愛羅丁能源系統(tǒng)公司：風(fēng)機零部附件、電纜鋪設(shè)、基礎(chǔ)塔架、控制技術(shù)；水平軸風(fēng)機；防腐蝕；船舶維修。布局重點：德國、美國、澳大利亞、奧地利、丹麥、中國。

蘇司蘭能源公司：風(fēng)機零部件及附件；風(fēng)機測量設(shè)備；風(fēng)機控制；發(fā)電機轉(zhuǎn)子定位、功率控制與調(diào)節(jié)。布局重點：美國、歐洲和其他發(fā)展中國家和地區(qū)。

LM玻璃纖維有限公司：專利幾乎都是關(guān)于葉片及相關(guān)技術(shù)（碳纖維材料、防雷、升降調(diào)節(jié)、附加裝置、防結(jié)冰裝置、流動表面、海上運輸?shù)龋?/p>

ABB：風(fēng)機控制、直驅(qū)變速等；專用風(fēng)機、風(fēng)電場分址、配電網(wǎng)絡(luò)電路、升壓變壓器等。

3 研究結(jié)論、建議與對策

3.1 結(jié) 論（1）國際海上風(fēng)電專利趨勢與產(chǎn)業(yè)同步，中間出現(xiàn)短暫下跌，基本呈快速增長，WO專利一直呈上升趨勢；

（2）海上風(fēng)電技術(shù)處于成長期；

（3）德國、美國、丹麥為海上風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)先國家；

（4）技術(shù)市場格局以美國居首，其次是歐洲，亞洲的日本和中國已成為重要市場。

（5）全球海上風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)先公司為GE、Vestas、Wobben Aloys、Siemens、Aerodyne Eng、Suzlon、LM Glasfiber、Abb等。

（6）海上風(fēng)電專利高度集中于F03D，其次B63B、E02B/E02D、E04H幾項技術(shù)是開展基礎(chǔ)研究和專利爭奪的高活躍點；

（7）整機設(shè)計制造、聯(lián)合發(fā)電、深海浮式發(fā)電、葉片碳纖維材料、控制技術(shù)、直驅(qū)式電機、基礎(chǔ)、塔架及其安裝、輸配電與并網(wǎng)、機組防腐蝕等為海上風(fēng)電重點技術(shù)，其中整機、基礎(chǔ)塔架及其安裝、控制技術(shù)領(lǐng)域的核心專利最多；

（8）專利權(quán)人技術(shù)特點與市場布局各有側(cè)重。

3.2 建議與對策目前我國海上風(fēng)電總體自主創(chuàng)新能力較弱，對國內(nèi)企業(yè)發(fā)展該技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略提出以下建議：

（1）在自主研發(fā)過程中充分進行行業(yè)專利信息調(diào)研跟蹤，防止侵權(quán)風(fēng)險；

（2）通過專利了解國際風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢和各相關(guān)技術(shù)的發(fā)展方向，少走彎路；同時在符合發(fā)展潮流但他人尚無涉足的方向加大投入研發(fā)力度；

（3）充分研究國外主要廠商技術(shù)特點、專利時效、市場布局，為技術(shù)引進、合作談判等提供有力幫助；

（4）在與國外合作的同時，根據(jù)我國海洋環(huán)境條件因地制宜進行技術(shù)吸收與再創(chuàng)新；

（5）增強專利布局意識，實施“外圍專利”戰(zhàn)略。充分利用本土優(yōu)勢，全力圍繞國外核心技術(shù)申請眾多外圍專利，以自有專利網(wǎng)覆蓋該技術(shù)領(lǐng)域，突破技術(shù)壟斷，變被動為主動，形成我國海上風(fēng)電技術(shù)“引進——消化——吸收——創(chuàng)新——產(chǎn)出”的良性循環(huán)機制，最終構(gòu)筑起我國海上風(fēng)電技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)體系。

參考文獻

［1］常州佰騰科技有限公司.海上風(fēng)力發(fā)電專利預(yù)警分析.2009.

［2］中國海上風(fēng)電及大型陸上風(fēng)電基地面臨的挑戰(zhàn)：實施指南——世界銀行 亞洲可持續(xù)發(fā)展與替代能源項目.2010.3.