張冬梅

0 引言

潮汐是海水在月球和太陽引潮力的作用下產(chǎn)生的垂直于海面的周期性漲落現(xiàn)象。潮汐發(fā)電的優(yōu)點是耗能小，每度電的成本僅火力發(fā)電站的八分之一。按運行方式將潮汐電站分為三種，即單庫單向型、單庫雙向型和雙庫單向型。單庫單向型只用一個水庫，僅在漲潮（或落潮）時發(fā)電?，F(xiàn)在潮汐發(fā)電的設(shè)計方式主要有兩種，即橫軸式和立軸式。早在 20 世紀初， 歐美等一些發(fā)達國家就已經(jīng)開始了潮汐發(fā)電技術(shù)的研究。而后，1968 年前蘇聯(lián)也在基斯拉雅灣建造了一座潮汐電站。加拿大在 1980 年建設(shè)了一座試驗潮汐電站。

在日本、中國、菲律賓等國家的諸多海岸都具備建設(shè)潮汐電站的條件。為了研究潮汐發(fā)電專利技術(shù)的發(fā)展情況，本文采用專利檢索數(shù)據(jù)庫CNABS、DWPI和SIPOABS數(shù)據(jù)庫，通過IPC分類號（F03B13/26）、CPC分類號、關(guān)鍵詞（潮汐、發(fā)電）、追蹤檢索、塊檢索、轉(zhuǎn)庫檢索等檢索策略進行檢索，并對檢索數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)整理、建立數(shù)據(jù)庫，利用S系統(tǒng)中的統(tǒng)計命令和Excel對該領(lǐng)域的專利申請數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析并產(chǎn)生可視化報告，本次專利分析的檢索數(shù)據(jù)包括截止到2017年4月24日公開的專利申請。

1 國內(nèi)與國外專利性分析

截止到2008年，我國的潮汐發(fā)電技術(shù)一直處于緩慢發(fā)展的階段，專利申請量變化不大，該階段我國潮汐發(fā)電技術(shù)還處于起步階段。自2008年以來，我國對于加大了對清潔能源發(fā)電的重視程度，許多高校、研究機構(gòu)都著力對潮汐發(fā)電技術(shù)進行深入研究與開發(fā)。由于專利從申請放到公開一般存在18個月的滯后期，因此從2009年起，專利公開量持續(xù)增加，這是由于僅有上半年數(shù)據(jù)以及部分申請尚未公開。在潮汐發(fā)電技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，外資企業(yè)十分重視中國市場，在我國申請專利的國家除中國（含中國臺灣、香港地區(qū)）以外，英國、美國、愛爾蘭和韓國的申請量較高。申請量較大的區(qū)域主要包括浙江、江蘇等沿海城市與北京等高校、與科研機構(gòu)較為集中的城市，與中部和西部各省專利申請量相差較大。在中國，潮汐發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾埲艘源髮W及科研機構(gòu)為主。反映出我國對于潮汐發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用仍存在很大的潛力，仍需要進一步促進科研成果的轉(zhuǎn)化。潮汐發(fā)電技術(shù)專利申請較大的企業(yè)為國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司，外國企業(yè)為開放水知識產(chǎn)權(quán)有限公司，表明該領(lǐng)域的技術(shù)已向產(chǎn)業(yè)化邁進。潮汐發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域主要集中在F部， （機械工程；照明；加熱；武器；爆破），主要分類為F03B（液力機械或液力發(fā)動機），其相近技術(shù)領(lǐng)域包括F03D（風力發(fā)動機），存在一些風力與潮汐組合發(fā)電的專利申請及將風力發(fā)動機原理用于潮汐發(fā)電的專利申請。

全球最早關(guān)于潮汐發(fā)電技術(shù)專利申請始于1900年，直到2001年，專利申請量都較為平緩，說明此階段市場對于潮汐發(fā)電技術(shù)的認識與研究均不足，研發(fā)尚未大規(guī)模開展，從2002年以后專利申請量開始逐漸上升。潮汐發(fā)電技術(shù)專利申請量較多的國家包括中國、韓國、英國、美國、日本及歐盟各國。

2 專利技術(shù)發(fā)展路線

在DWPI和SIPOABS數(shù)據(jù)庫中通過分類號與關(guān)鍵詞進行進一步限定，針對水下渦輪機結(jié)構(gòu)在潮汐發(fā)電中的應(yīng)用專利進一步分析。選取重要專利研究水下水輪機結(jié)構(gòu)在潮汐發(fā)電應(yīng)用中的技術(shù)發(fā)展與脈絡(luò)。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，水下渦輪機結(jié)構(gòu)在潮汐發(fā)電的應(yīng)用中面臨的主要問題包括：如何加強渦輪機及發(fā)電機的密封性能；如何便于裝置的安裝、維護和維修，如何在緊急情況下實現(xiàn)停機；如何適用水位變化；如何增強流體動力、控制速度、減小水流損失、提高發(fā)電效率。根據(jù)上述技術(shù)問題，水下渦輪機結(jié)構(gòu)用于潮汐發(fā)電技術(shù)中主要發(fā)展脈絡(luò)包括：流動控制及安裝維護，流動控制技術(shù)手段主要包括葉片形狀設(shè)計、葉片角度和節(jié)距調(diào)整、附加導流結(jié)構(gòu)、輪轂形狀設(shè)置、流道形狀設(shè)置、水輪機安裝方式等，利于安裝維護的技術(shù)手段主要包括支撐結(jié)構(gòu)（懸掛、繩系、支撐住、浮船、浮體等）、水輪機分布設(shè)置、密封結(jié)構(gòu)等方面。

對于流動控制與安裝維護方向的專利申請一直處于快速發(fā)展階段，在流動控制方面，初期的專利主要集中在通過將水輪機陣列分布，從而適應(yīng)不同方向的水流，或者通過雙向水流的利用提高發(fā)電效率。中期的專利主要集中在設(shè)置輪轂與流道的形狀，從而使水力損失減小，控制葉片轉(zhuǎn)速，或者通過導流機構(gòu)對水流方向與速度進行控制。近期的研究著重于對葉片結(jié)構(gòu)和形狀的設(shè)計，以使得葉片更加符合流體水力特性，因此，對于葉片的結(jié)構(gòu)以及葉片支撐和鎖緊手段，均是近期的熱點技術(shù)。在如何利于安裝維護方面，系繩式、支撐柱式、懸掛式、懸臂式和浮船式等支撐結(jié)構(gòu)一直都是研究的熱點，近期，對于水輪機高度的調(diào)節(jié)已逐漸偏向智能化，水輪機高度控制手段將成為研究熱點。

3 小結(jié)

基于以上分析可以看出，潮汐發(fā)電技術(shù)涉及的技術(shù)點較為廣泛，中國已成為該領(lǐng)域?qū)＠纳暾埓髧?，而對于關(guān)鍵技術(shù)如水下渦輪機在潮汐發(fā)電中的應(yīng)用，英國、美國、德國等國家仍處于技術(shù)領(lǐng)先的地位，且申請人屬性主要為企業(yè)性質(zhì)，此類專利成果在這些國家已經(jīng)得到較為成熟的轉(zhuǎn)化；而國內(nèi)的申請人主要集中在高校與研究機構(gòu)，與發(fā)達國家具有一定的技術(shù)差距，專利成果轉(zhuǎn)化仍任重道遠。潮汐發(fā)電技術(shù)的研究主要的技術(shù)問題包括如何利于安裝維護及如何高效控制流動以提高發(fā)電效率，目前潮汐能采集方式多種多樣，但采用水下水輪機作為動力收集，仍然是技術(shù)重點。