張紅 劉瑩 尹金蕾 栗華楠 李績

摘要：光伏發(fā)電是利用光伏轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光伏效應(yīng)。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)主要是以硅材料的應(yīng)用和開發(fā)而形成的光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)業(yè)，目前光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分迅速。研究中對(duì)光伏發(fā)電領(lǐng)域的專利場景、潛在合作者和競爭對(duì)手進(jìn)行了檢索分析并總結(jié)了光伏發(fā)電行業(yè)專利保護(hù)態(tài)勢及未來行業(yè)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；專利；檢索分析

1 概述

1.1 技術(shù)概述

光伏發(fā)電是利用光伏轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光伏效應(yīng)，就是讓太陽能輻射到硅材料上產(chǎn)生電流直接發(fā)電。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)主要是指以硅材料的應(yīng)用和開發(fā)而形成的光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)業(yè)鏈條，主要有高純多晶硅原材料的生產(chǎn)、太陽能電池生產(chǎn)、太陽能電池組件生產(chǎn)以及相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的制造等。光伏發(fā)電具備無污染、無噪聲、技術(shù)成熟、安全、便捷等優(yōu)點(diǎn)[1]。

1.2 行業(yè)概述

1.2.1 國內(nèi)光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)主要致力于太陽能發(fā)電單元技術(shù)和基礎(chǔ)試驗(yàn)的研究。目前，已初步掌握百兆瓦級(jí)大型光伏電站的模塊化集成設(shè)計(jì)技術(shù)，并研制完成兆瓦級(jí)別光伏并網(wǎng)逆變器、光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備，開發(fā)了大量民用光伏發(fā)電技術(shù)，在晶體硅高效的電池和非晶薄膜電池等方面也取得了巨大成就[2]。從2007年開始，我國便已經(jīng)成為世界上太陽電池生產(chǎn)的第一大國，隨著規(guī)?；纳a(chǎn)及金剛線的應(yīng)用，光伏組件生產(chǎn)成本不斷下降[3]。

但目前國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)存在著總產(chǎn)能相對(duì)過剩，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能相對(duì)不足，部分優(yōu)質(zhì)多晶硅的產(chǎn)能短缺的弊端。而且大部分關(guān)鍵設(shè)備還需進(jìn)口，國內(nèi)技術(shù)還不能完全自主地配套一些設(shè)備。

1.2.2國內(nèi)光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用[4]

（1）軍事工業(yè)上的應(yīng)用

通訊領(lǐng)域的應(yīng)用，如無人值守的微波中繼站、士兵GPS供電、衛(wèi)星等；能源勘探方面的應(yīng)用，如石油管道和水庫閘門陰極保護(hù)太陽能電源系統(tǒng)、鉆井平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋監(jiān)測設(shè)備等；光伏電站方面的應(yīng)用，如：獨(dú)立光伏電站、風(fēng)光互補(bǔ)電站、各種大型停車場充電站等。

（2）太陽能電源的公共用途

在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，如航標(biāo)燈、信號(hào)燈、高空障礙燈等；在道路亮化領(lǐng)域的應(yīng)用，如太陽能路燈、廣告燈等；在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，如太陽能汽車、電動(dòng)車、充電樁等；在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，光伏發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電力自給。

（3）太陽能電源的民用

作為小型家用電源，普遍應(yīng)用于環(huán)境偏遠(yuǎn)惡劣的地區(qū)；作為中型家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電，發(fā)出的電除供自家用外還可供給電網(wǎng)；作為光伏水泵，在水電站、水泵站當(dāng)大型電源使用，主要應(yīng)用于深水井和灌溉。

2 專利場景分析

2.1 整體趨勢分析

2.1.1 專利申請(qǐng)趨勢

從專利申請(qǐng)分布趨勢圖中，可以看出，在光伏發(fā)電領(lǐng)域，2006年以前，國內(nèi)市場專利申請(qǐng)量較小，光伏發(fā)電行業(yè)的研發(fā)處于起步階段，光伏發(fā)電行業(yè)相關(guān)技術(shù)還不成熟，企業(yè)發(fā)展策略尚未傾向于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研發(fā)，國內(nèi)光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)并不活躍，專利申請(qǐng)尚處于萌芽期。自2006起，專利申請(qǐng)量總體呈現(xiàn)上升趨勢，光伏發(fā)電領(lǐng)域進(jìn)入導(dǎo)入期，2017年，光伏發(fā)電領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量達(dá)到最高值。

2.1.2 專利申請(qǐng)區(qū)域分布

從專利申請(qǐng)量區(qū)域分布圖來看，目前，江蘇、北京以及廣東在光伏發(fā)電領(lǐng)域的研發(fā)領(lǐng)域申請(qǐng)量位列國內(nèi)專利申請(qǐng)量的前三名，其中，江蘇遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他省份地區(qū)，由此可看出相關(guān)技術(shù)主要集中于南方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。

2.2 申請(qǐng)人分析

2.2.1申請(qǐng)人類型構(gòu)成

從申請(qǐng)人類型上看，企業(yè)專利申請(qǐng)量約占63.2%，個(gè)人專利申請(qǐng)量約占13.1%，院校和研究機(jī)構(gòu)申請(qǐng)量約占12.7%。由此可見，公司、企業(yè)占據(jù)主要專利申請(qǐng)量，技術(shù)研發(fā)更新迅速，光伏發(fā)電領(lǐng)域市場活躍，其次，個(gè)人和院校、研究所對(duì)于光伏發(fā)電也有較多研究，表明光伏發(fā)電也是學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

2.2.2申請(qǐng)人申請(qǐng)總量分析

從專利權(quán)人申請(qǐng)總量以及專利貢獻(xiàn)角度，國家電網(wǎng)公司位居申請(qǐng)量首位，專利申請(qǐng)量遠(yuǎn)高于其他申請(qǐng)人。其次，無錫同春新能源科技有限公司和陽光電源股份有限公司在本領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量相對(duì)較大，分居二三位。

2.3 重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域分析

從國內(nèi)的專利申請(qǐng)時(shí)間技術(shù)構(gòu)成分布可以看出，2004年以前，光伏發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)研究IPC分類號(hào)主要涉及H02N和H02S，從2004年開始，光伏發(fā)電領(lǐng)域的研究還涉及H02J、G05D、E04D、G05F、H01L、H02M和F24J等領(lǐng)域。其中，H02S：由紅外線輻射、可見光或紫外光轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能，如使用光伏（PV）模塊，H02J：供電或配電的電路裝置或系統(tǒng)，這兩個(gè)電能存儲(chǔ)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量明顯高于其它技術(shù)領(lǐng)域。

2.4 專利價(jià)值分析

下圖列舉了國內(nèi)市場價(jià)值最高的專利前10位。

最有價(jià)值的專利是指該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有最高專利價(jià)值的簡單同族。主要依據(jù)專利保護(hù)期、保護(hù)時(shí)間、同組專利數(shù)量等篩選出10項(xiàng)最高價(jià)值專利，以供參考。

注：同族專利：基于同一優(yōu)先權(quán)文件，在不同國家或地區(qū)，以及地區(qū)間專利組織多次申請(qǐng)、多次公布或批準(zhǔn)的內(nèi)容相同或基本相同的一組專利文獻(xiàn)。

技術(shù)寬度：從屬IPC的主組（Main Group）或大組IPC的第四級(jí)類目的分組個(gè)數(shù)。

3 主要潛在合作者及競爭對(duì)手情況

國家電網(wǎng)有限公司，是關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)命脈和國家能源安全的特大型國有重點(diǎn)骨干企業(yè)。公司主要致力于電網(wǎng)的建設(shè)與運(yùn)營。目前，公司經(jīng)營范圍覆蓋國內(nèi)26個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），供電服務(wù)人口超過11億人。另外，公司在菲律賓、巴西、葡萄牙、澳大利亞、意大利、希臘、中國香港等國家和地區(qū)的業(yè)務(wù)也穩(wěn)健運(yùn)營。

由IPC分類號(hào)時(shí)間分布圖和主要技術(shù)分類可以看出，國家電網(wǎng)公司在2012年開始進(jìn)行光伏發(fā)電研究，該單位專利技術(shù)的申請(qǐng)領(lǐng)域集中在光伏發(fā)電系統(tǒng)方法優(yōu)化、光伏發(fā)電轉(zhuǎn)裝置和設(shè)備、分布式光伏發(fā)電、光伏發(fā)電系統(tǒng)參數(shù)的采集和光伏發(fā)電量的監(jiān)控等方面，同時(shí)，在光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)、集中式發(fā)電系統(tǒng)、系統(tǒng)仿真建模以及民用光伏發(fā)電等技術(shù)領(lǐng)域也有部分研究。

4.結(jié)論及建議

經(jīng)國內(nèi)專利檢索分析得知，光伏發(fā)電領(lǐng)域近十年的專利數(shù)量迅速增長，市場活躍，相關(guān)技術(shù)研發(fā)涉獵范圍廣，光伏發(fā)電行業(yè)依然具有較大的發(fā)展前景。目前，光伏發(fā)電研發(fā)主要集中于光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制和優(yōu)化、光伏發(fā)電相關(guān)組件和設(shè)備以及光伏發(fā)電在生活領(lǐng)域的應(yīng)用。

未來，光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展可以向提高光伏發(fā)電效率、系統(tǒng)小型化、集成化、模塊化、數(shù)字化以及其他能源與光伏發(fā)電互補(bǔ)等方面進(jìn)行探究，從而創(chuàng)造出更為巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]張俊才 李濤 盧剛 楊軍 金維平 劉宏.青海省光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[J/OL].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)[2018-06-15].https：//doi.org/10.19474/j.cnki.10-1156/f.004071.

[2]李定海.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].科技風(fēng)，2017（21）：93.

[3]張悅飛.能源可持續(xù)發(fā)展與光伏發(fā)電開發(fā)前期工作分析[J].經(jīng)貿(mào)實(shí)踐，2018（09）：325+327.

[4]辛培裕.太陽能發(fā)電技術(shù)的綜合評(píng)價(jià)及應(yīng)用前景研究[D].華北電力大學(xué)，2015.