(江蘇科技大學(xué)知識產(chǎn)權(quán)研究中心 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染加劇，天然氣(Nature Gas,NG)和液化天然氣(Liquid Nature Gas,LNG)因環(huán)保、清潔和經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)在能源市場的需求量迅速增加。國際海事組織(IMO)統(tǒng)計(jì)表明，全球以柴油機(jī)為動(dòng)力的船舶每年排放NOX約1000萬噸，SO X約為850萬噸[1]，大量污染物的排放嚴(yán)重破壞了海洋環(huán)境。如果用NG替代燃油作為船舶動(dòng)力燃料，NOX排放量可以減小80%左右且?guī)缀醪划a(chǎn)生SOX[2]，因此NG作為燃油的最佳替代品在船舶燃料市場越來越受到重視。常溫常壓下NG的體積約為同質(zhì)量液態(tài)天然氣(Liquefied Natural Gas,LNG)體積的600倍。由于船舶內(nèi)空間狹小且為了提高運(yùn)輸效率，通常在常壓下將NG冷卻至163℃的LNG進(jìn)行海上存儲及運(yùn)輸，在使用或輸入管道之前將LNG再氣化成NG方可使用[3-4]。

目前，LNG氣化器從結(jié)構(gòu)形式上劃分為開架式氣化器、沉浸式氣化器和印刷板式LNG氣化器三種[5]。開架式氣化器存在著傳熱管外壁面容易結(jié)冰，產(chǎn)氣量不穩(wěn)定，體積巨大的局限性。沉浸式氣化器氣化過程中要以天然氣為燃料，運(yùn)行成本較高，目前只用于調(diào)峰或緊急情況使用，尚未作為負(fù)荷型的氣化器使用[6]。印刷板式LNG氣化器與開架式氣化設(shè)備相比較，處理相同質(zhì)量的LNG，其結(jié)構(gòu)尺寸和重量僅為開架式氣化設(shè)備的1/50和1/10，這使得采用近海浮動(dòng)平臺作為LNG存儲和汽化站成為可能[7]。印刷版式氣化技術(shù)目前僅為英國一家企業(yè)所掌握，已經(jīng)成功的應(yīng)用于LNG再氣化工程，是浮式存儲和再氣化單元(Floating Storage and Regasification Unit,FSRU)的核心設(shè)備，該公司對印刷版式LNG氣化器的設(shè)計(jì)、制備、運(yùn)輸、安裝及調(diào)試采用專人全程監(jiān)控進(jìn)行核心技術(shù)保密，目前尚未有公開文獻(xiàn)研究報(bào)道。

專利是企業(yè)創(chuàng)新活動(dòng)的載體，能夠最為迅速、全面的反映企業(yè)的技術(shù)研發(fā)狀態(tài)以及整個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢。研究LNG氣化器領(lǐng)域的專利技術(shù)，剖析其關(guān)鍵技術(shù)專利申請年度變化、地域分布、專利技術(shù)熱點(diǎn)分布、IPC分布和專利地圖，有利于LNG氣化器領(lǐng)域研發(fā)人員把握技術(shù)發(fā)展趨勢。

一、專利申請態(tài)勢分析

LNG氣化器作為LNG再氣化過程中最為核心的關(guān)鍵設(shè)備，是LNG儲運(yùn)和應(yīng)用過程中最具核心的關(guān)鍵技術(shù)。本文采用的專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)主要來自于PatSnap全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫，通過初步檢索、擴(kuò)展檢索和補(bǔ)充檢索等，以保證數(shù)據(jù)檢索的全面性，數(shù)據(jù)檢索截止時(shí)間為2018年12月，全球涉及LNG氣化器的專利共計(jì)4743件，其中國內(nèi)專利申請1630件(專利申請到公開時(shí)間最長有18個(gè)月的滯后期，所以2018年以后專利申請授權(quán)量的變化不能全面反映技術(shù)發(fā)展趨勢，數(shù)據(jù)僅作展示)。

(一)全球?qū)＠暾堏厔?/h3>

專利申請趨勢分析是通過分析專利數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化規(guī)律，揭示其發(fā)展軌跡，反映各個(gè)階段的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r。全球LNG氣化器領(lǐng)域在1990年前都處于萌芽階段，僅有零星的專利申請。1990-2000年，專利申請量開始緩慢增長，這十年間一直保持較低的增長率，處于緩慢生長期。而在2000年后，由于全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境和政策的影響，LNG氣化器專利申請量持續(xù)增長，進(jìn)入快速發(fā)展期。2008年LNG氣化器領(lǐng)域的專利申請量由快速發(fā)展期轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)整期，產(chǎn)生數(shù)據(jù)拐點(diǎn)，這是由于爆發(fā)全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)，間接影響了LNG氣化器領(lǐng)域的專利申請量。2010年后，由于全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境和政策的影響，LNG氣化器專利申請量持續(xù)增長，進(jìn)入新一輪的快速發(fā)展期。在LNG氣化器領(lǐng)域中國專利的申請趨勢與全球?qū)＠纳暾堏厔輲缀跻恢拢?010年后中國專利申請開始發(fā)力，在全球?qū)＠恼急戎鹉晟仙?/p>

(二)關(guān)鍵技術(shù)分支專利申請趨勢

LNG氣化器領(lǐng)域主要涉及三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)分支：微細(xì)槽道成型技術(shù)、焊接工藝、總體結(jié)構(gòu)。截至2018年12月，全球LNG氣化器領(lǐng)域微細(xì)槽道成型技術(shù)相關(guān)專利為407件(占比8.59%)，焊接工藝相關(guān)專利為1869件(占比39.41%)，總體結(jié)構(gòu)相關(guān)專利為2467件(占比52.00%)。從整個(gè)申請周期來看，全球LNG氣化器領(lǐng)域三個(gè)技術(shù)分支的整體發(fā)展趨勢相似，但專利申請量數(shù)據(jù)差異明顯，特別在2010年后，LNG氣化器全球?qū)＠暾埩靠焖侔l(fā)展階段，總體結(jié)構(gòu)與焊接工藝技術(shù)分支的專利申請量增幅明顯，進(jìn)一步拉大與微細(xì)槽道成型技術(shù)分支專利申請數(shù)量的差距。

二、專利申請區(qū)域分析

為了研究LNG氣化器關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的全球?qū)＠暾埖膮^(qū)域分布情況，本文對采集到的LNG氣化器關(guān)鍵技術(shù)專利數(shù)據(jù)按申請國家進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，以反映各國在LNG氣化器關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力和研發(fā)活躍程度。全球?qū)＠暾堉饕性谥袊?、韓國、日本和美國，分別占比34.37%、16.57%、14.36%和11.81%。從數(shù)據(jù)來看，我國在LNG氣化器技術(shù)領(lǐng)域的專利申請數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國家和地區(qū)，日本、韓國、美國處于第二梯隊(duì)，亞洲處于LNG氣化器研發(fā)的活躍區(qū)域。2013年開始亞洲市場大幅加快LNG接收站的建設(shè)與運(yùn)營，日本國際石油勘探公司、韓國SK能源公司與GS能源公司開始修建LNG接收站，同年中國新增多個(gè)LNG接收站投入運(yùn)營，推動(dòng)了亞洲區(qū)域LNG氣化器技術(shù)的發(fā)展，此后，在能源需求、LNG運(yùn)輸船投運(yùn)、環(huán)境因素等多方影響下，亞洲成為全球最大的LNG市場，并維持“亞洲溢價(jià)”，進(jìn)一步使得亞洲成為LNG氣化器研發(fā)的活躍區(qū)域。

三、專利技術(shù)分布

專利技術(shù)分布主要分析某一細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)的專利分布情況，而IPC分類是目前唯一國際通用的專利文獻(xiàn)分類方法，由專利申請?jiān)O(shè)計(jì)的技術(shù)方案所屬領(lǐng)域來確定。

(一)全球?qū)＠夹g(shù)IPC分布

將LNG氣化器全球?qū)＠暾埖闹鞣诸愄柦y(tǒng)計(jì)至小組并排序，給出了排名前十位分類號：F28D9/00(用于兩種熱交換介質(zhì)的固定板或?qū)訅和ǖ赖臒峤粨Q設(shè)備，各介質(zhì)與通道不同的側(cè)面接觸)；F28F3/00(板狀或?qū)訅涸?，板狀或?qū)訅涸M件)；F28F3/04(結(jié)構(gòu)與元件成整體的)；F28F3/10(密封邊緣的配件)；F28F9/02(聯(lián)管箱，端板)；F28D9/02(熱交換介質(zhì))；F28F9/00(外殼，聯(lián)管箱，元件的輔助支承構(gòu)件，外殼內(nèi)部的輔助構(gòu)件)；F28F27/02(專門適用于熱交換或傳熱設(shè)備的控制裝置或安全裝置)。

在LNG氣化器領(lǐng)域的專利申請主要集中分布于F28：熱交換技術(shù)大類。從分類號代表的技術(shù)分布來看，以關(guān)注熱交換器的結(jié)構(gòu)、熱交換介質(zhì)層壓通道、密封、控制設(shè)備或安全裝置是主要的專利技術(shù)申請重點(diǎn)。

(二)主要申請國IPC分布

對比主要申請國的IPC分布，可以分析出國家的技術(shù)領(lǐng)域分布及產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局情況。表1中列出的是中國、美國、日本、韓國四國在LNG氣化器領(lǐng)域?qū)＠暾埩烤忧叭坏腎PC排名，可見中國的專利技術(shù)集中分布熱交換結(jié)構(gòu)和層壓通道等方面，美國的專利技術(shù)集中分布在疊裝的元件結(jié)構(gòu)、層壓通道、焊接工藝等方面，日本的專利技術(shù)關(guān)注的是LNG汽化器技術(shù)是氣罐裝置和零部件方面的研究，韓國的專利技術(shù)熱點(diǎn)也集中在熱交換結(jié)構(gòu)、通用熱交換或傳熱設(shè)備的零部件以及改變壓力容器中液化或固化的氣體狀態(tài)(如汽化)等方面。

表1 專利申請國的IPC分布及專利數(shù)量

(三)專利地圖

對LNG氣化器關(guān)鍵技術(shù)繪制專利地圖，用3D地圖呈現(xiàn)行業(yè)的技術(shù)集中態(tài)勢，波峰代表技術(shù)密集區(qū)，波谷代表技術(shù)空白點(diǎn)。紅、黃、藍(lán)、綠四種標(biāo)識點(diǎn)標(biāo)明各個(gè)國家在LNG汽化器技術(shù)領(lǐng)域的專利申請情況，其中紅色標(biāo)識代表中國專利。圖1清晰的反映了專利技術(shù)分布的全貌，紅色標(biāo)識覆蓋整張地圖，數(shù)量上占據(jù)較大比例。圖示中深綠色為波峰區(qū)域，表示專利聚集區(qū)域，LNG氣化器關(guān)鍵技術(shù)的核心專利集中在液化裝置、氣化器裝置、熱流和冷能的裝置和多層復(fù)合板等方面；波谷區(qū)域和海水區(qū)域?yàn)長NG氣化器的外圍專利技術(shù)和技術(shù)空白點(diǎn)，LNG氣化器領(lǐng)域還存在較大的技術(shù)空白，在進(jìn)行核心技術(shù)和熱點(diǎn)技術(shù)研發(fā)的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)相應(yīng)的布局外圍專利和儲備專利，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的全面保護(hù)。

圖1 LNG氣化器關(guān)鍵技術(shù)專利地圖

四、結(jié)論

通過對全球LNG氣化器關(guān)鍵技術(shù)的專利分析，可以得出以下結(jié)論：

(1)全球LNG氣化器關(guān)鍵技術(shù)由萌芽階段(1990年前)、緩慢增長期(1990-2000年)、快速增長期(2000-2008年)、調(diào)整期(2008-2010年)后進(jìn)入新一輪快速增長期。中國在LNG氣化器領(lǐng)域的專利申請趨勢與全球?qū)＠纳暾堏厔輲缀跻恢拢?010年后中國專利申請開始發(fā)力，在全球?qū)＠纳暾埩空急戎鹉晟仙?/p>

(2)LNG氣化器領(lǐng)域3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)整體發(fā)展趨勢相似，但專利申請量數(shù)據(jù)差異明顯，分支發(fā)展不均衡，特別是在2010年后，LNG氣化器全球?qū)＠暾埩靠焖侔l(fā)展階段，總體結(jié)構(gòu)與焊接工藝技術(shù)分支的專利申請量增幅明顯，進(jìn)一步拉大與微細(xì)槽道成型技術(shù)分支專利申請數(shù)量的差距。

(3)LNG氣化器全球?qū)＠暾垍^(qū)域主要集中在中國、韓國、日本和美國，分別占比34.37%、16.57%、14.36%和11.81%，我國在LNG氣化器技術(shù)領(lǐng)域的專利申請數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國家和地區(qū)，日本、韓國、美國處于第二梯隊(duì)，亞洲處于LNG氣化器研發(fā)的活躍區(qū)域。

(4)在LNG氣化器領(lǐng)域的專利技術(shù)主要關(guān)注氣化器的結(jié)構(gòu)、熱交換介質(zhì)層壓通道、密封、控制設(shè)備或安全裝置，技術(shù)聚集較為明顯，但是LNG氣化器領(lǐng)域還存在較大的技術(shù)空白，我國企業(yè)在實(shí)施專利申請和產(chǎn)品研發(fā)時(shí)應(yīng)當(dāng)同時(shí)布局外圍專利，進(jìn)行專利規(guī)避設(shè)計(jì)，從法律角度繞開相關(guān)核心專利的保護(hù)范圍以避免遭到相關(guān)專利權(quán)人的侵權(quán)訴訟，同時(shí)對LNG氣化器領(lǐng)域的技術(shù)專利進(jìn)行替代設(shè)計(jì)以及突破設(shè)計(jì)，通過這些專利換取LNG換熱器領(lǐng)域內(nèi)主要競爭對手的交叉許可。