趙銀鳳

【摘要】風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變槳距技術(shù)是風(fēng)電控制系統(tǒng)中比較重要的控制系統(tǒng)，它在優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電的輸出方面起著重要的作用。本文從專利的角度，對DWPI和CNABS數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行分析，分析了變槳距技術(shù)在國內(nèi)外的申請狀況，并且分析了其技術(shù)分支的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，對了解變槳距技術(shù)起到了一定的輔助作用。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電；變槳距；專利；技術(shù)發(fā)展

1.引言

近年來，隨著大量不可再生能源的消耗，以及隨之而來的氣候變暖、生態(tài)破壞和大氣污染等一系列環(huán)境問題，使世界能源和環(huán)境問題日趨嚴(yán)峻，因而對于可再生能源的開發(fā)和利用變得尤為急切。風(fēng)能是使用最為廣泛和發(fā)展最快的可再生能源之一，亦是近期內(nèi)最具有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生資源。然而隨著全球風(fēng)能快速發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組運行數(shù)量不斷增加，各類風(fēng)電機(jī)組事故也不斷出現(xiàn)。風(fēng)電機(jī)組一些故障甚至事故產(chǎn)生的原因無法得到合理的解釋，給風(fēng)電場風(fēng)電機(jī)組和電網(wǎng)安全可靠運行留下了極大的隱患，對風(fēng)電技術(shù)的健康發(fā)展帶來了不良影響，迫切要求對風(fēng)電技術(shù)理論進(jìn)行深入研究[1] [3]。

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)作為一種相對新興的新能源技術(shù)，其技術(shù)的發(fā)展較快，而同技術(shù)直接相關(guān)的就是專利狀況，擁有專利的數(shù)量和利用專利的狀況可以直接反映出一個國家或企業(yè)在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的總體實力。為此，有必要對風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的專利狀況作詳細(xì)而深入的研究。

2.風(fēng)力發(fā)電裝置變槳距專利技術(shù)分析

本文主要以CNABS和DWPI數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果為分析基礎(chǔ)，對風(fēng)力發(fā)電變槳距專利技術(shù)進(jìn)行了初步的分析，從全球以及國內(nèi)申請量、申請人分布、主要發(fā)展趨勢等發(fā)面作了初步的探索性分析[2]。

2.1中國專利申請分析

2.1.1專利申請趨勢

中國風(fēng)電技術(shù)研究相對國外起步較晚，而專利的申請更是較晚，隨著1985年我國第一件風(fēng)電專利誕生，才意味著我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)真正開始發(fā)展，而對于變槳距技術(shù)，從1988年到2000年一直都處于較低水平，其技術(shù)也一般是購買國外的技術(shù)；而到1997年國家“乘風(fēng)計劃”支持下，風(fēng)電真正從科研走向市場，1998年起，國外一些大型風(fēng)電企業(yè)開始將PCT的觸角伸向中國，2000年后，兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已經(jīng)成為世界風(fēng)電市場的主流機(jī)型，這在很大程度上刺激了國內(nèi)對大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)的開發(fā)，十五期間，國內(nèi)開始集中力量對風(fēng)電技術(shù)的研發(fā)，變槳技術(shù)的研究也逐漸增多，2003年之后，國家基本每年都出臺關(guān)于新能源開發(fā)的政策，這個階段，變槳距技術(shù)申請量也穩(wěn)步增長。

2.1.2專利申請重要申請人類型分析

國內(nèi)專利申請量排名比較靠前的有多個是國外公司在中國申請專利，例如通用電氣，三菱重工，維斯塔斯，SSB風(fēng)系統(tǒng)等，這些風(fēng)電巨頭同樣在中國對其專利進(jìn)行了布局，遠(yuǎn)景能源有限公司對變槳技術(shù)的研究比較多，其注重研究風(fēng)電的核心控制智能技術(shù)，推出了全球首創(chuàng)的局部變槳技術(shù)，提高了發(fā)電效率。而浙江華鷹的申請也都是針對的被動變槳技術(shù)，應(yīng)用于小型風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。除此之外，國內(nèi)的企業(yè)在風(fēng)力發(fā)電變槳距的技術(shù)方面目前仍然比較薄弱，雖然也有個人或者高校進(jìn)行研究，但一般是被動變槳距或者是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)適用的變槳技術(shù)，對于成熟的變槳距的研發(fā)還較少，專利布局比較空缺。

2.2國外專利申請分析

2.2.1專利申請趨勢

對于風(fēng)力發(fā)電變槳距技術(shù)的專利申請，基本上可以分為萌芽時期和高速發(fā)展時期，萌芽時期基本上起源于20世紀(jì)90年代，一直持續(xù)到21世紀(jì)之前，在風(fēng)電發(fā)展初期，基本上美國的個人對變槳技術(shù)研究較多，到93年以后，日本對風(fēng)力發(fā)電變槳技術(shù)的研究也漸漸發(fā)展起來。對于這個時期變槳技術(shù)研究的比較少，主要是因為整個風(fēng)電行業(yè)也是剛剛起步，研究關(guān)注的重點還在整體風(fēng)機(jī)性能例如如何能夠獲取更多的風(fēng)能，而并沒有進(jìn)一步關(guān)注風(fēng)能輸入和輸出的匹配問題。并且這個時期對變槳距的研究主要還是被動變槳距，通過彈簧或者離心錘等實現(xiàn)變槳，主動變槳距還比較少。進(jìn)入21世紀(jì)之后，由于能源危機(jī)的加劇，各國政府對風(fēng)電的發(fā)展也給予了不同程度的支持，因此，風(fēng)電的發(fā)展進(jìn)入了一個高速發(fā)展的時期。

2.2.2不同技術(shù)分支申請情況分析

風(fēng)電槳距控制主要分為被動變槳距和主動變槳距，在變槳距技術(shù)研究的早期，被動變槳距技術(shù)一直是變槳距的主要技術(shù)，該技術(shù)不需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)，只需根據(jù)外界流體狀態(tài)就能自動調(diào)節(jié)槳距角的大小，通過機(jī)械的彈簧裝置、離心原理等實現(xiàn)被動變槳距，一般在小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用比較多，其專利的申請量一直保持在比較穩(wěn)定的水平，數(shù)量不多。雖然被動變槳距有著結(jié)構(gòu)簡單，成本較低的優(yōu)點，但其同時也存在著調(diào)節(jié)滯后，不能精確調(diào)節(jié)，在應(yīng)用到大風(fēng)機(jī)時存在很大的安全問題。因此，隨著變槳距技術(shù)的不斷發(fā)展，主動變槳技術(shù)越來越占據(jù)變槳技術(shù)的主導(dǎo)地位，尤其對于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，一般都采用主動變槳距技術(shù)。

3.結(jié)語

通過分析可知，國內(nèi)在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳距領(lǐng)域的技術(shù)還比較薄弱，基本上停留在被動變槳技術(shù)上，對于主動變槳的液壓變槳和電動變槳涉及較少，而通用電氣和日本三菱重工以及維斯塔斯等在變槳距技術(shù)方面已經(jīng)在多個國家進(jìn)行了專利布局，國內(nèi)變槳技術(shù)大部分為進(jìn)口。雖然風(fēng)電巨頭公司在變槳距技術(shù)方面已經(jīng)占有大量的專利，但變槳技術(shù)的發(fā)展也比較快，其與葉片的空氣動力學(xué)性能是分不開的，目前風(fēng)電巨頭變槳技術(shù)一般都是針對控制系統(tǒng)的設(shè)計，而對于與葉片空氣動力學(xué)相關(guān)的變槳技術(shù)并不是很多，這在很大程度上還有一個技術(shù)缺口，比如今年國內(nèi)申請人遠(yuǎn)景能源的葉片部分變槳技術(shù)，以及利用葉片湍流帶的葉片變槳技術(shù)等，這些都是目前或者未來研究的重點，也是建立專利申請、研發(fā)的一個新方向。

參考文獻(xiàn)

[1]毛金生.風(fēng)力發(fā)電行業(yè)專利分析.北京：知識產(chǎn)權(quán)出版社[M].2011.11.

[2]楊鐵軍.專利分析實務(wù)手冊.北京：知識產(chǎn)權(quán)出版社[M].2012年10月第二版.

[3]劉德順等.現(xiàn)代大型風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國機(jī)械工程，第24卷第1期，2013年1月上半月.