齊廉文 盧冬冬 吳潔,3 盛英雯

1.江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 2.江蘇科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 3.江蘇科技大學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)研究中心

LNG產(chǎn)業(yè)對(duì)我國(guó)能源轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、環(huán)境保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展具有舉足輕重的地位[1]。LNG換熱器是能量利用和轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵設(shè)備[2]。目前,LNG換熱器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)僅掌握在國(guó)際上少數(shù)幾個(gè)企業(yè)手里,相關(guān)文獻(xiàn)相對(duì)較少,國(guó)內(nèi)LNG換熱器技術(shù)方面的研究與國(guó)外存在一定的差距,在油氣處理領(lǐng)域的市場(chǎng)比例較小[3]。伴隨著LNG的巨大需求,再氣化裝置有著巨大的產(chǎn)業(yè)化前景和廣闊的市場(chǎng)價(jià)值,LNG換熱器作為再氣化裝置研發(fā)的重要環(huán)節(jié)和組成構(gòu)件,同樣有著不可估量的市場(chǎng)空間和利潤(rùn)前途。因此,分析研究全球范圍內(nèi)LNG換熱器技術(shù)的專利情況,對(duì)我國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

本研究根據(jù)專利數(shù)據(jù)特征,將LNG換熱器技術(shù)分為微細(xì)槽道成型技術(shù)、焊接工藝、總體結(jié)構(gòu)3個(gè)技術(shù)分支,利用專利分析的基本方法對(duì)全球近30年來LNG換熱器技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了介紹和分析,并針對(duì)我國(guó)相關(guān)行業(yè)提出了發(fā)展建議。

1 LNG換熱器技術(shù)申請(qǐng)趨勢(shì)分析

據(jù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織統(tǒng)計(jì),世界上每年90%～95%的發(fā)明創(chuàng)造成果都包含在專利文獻(xiàn)中,而且許多發(fā)明只見諸于專利而不會(huì)在其他科技文獻(xiàn)中報(bào)道[4]。通過有效分析和運(yùn)用專利信息,可縮短60%的研發(fā)時(shí)間,節(jié)省40%的研發(fā)費(fèi)用[5]。專利分析能夠反映相應(yīng)行業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),幫助企業(yè)掌握競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的研發(fā)動(dòng)向,更好地應(yīng)對(duì)專利侵權(quán)糾紛,提升專利價(jià)值[6-9]。作者通過智慧芽專利數(shù)據(jù)庫以“TA:(LNG AND換熱器)OR TA:((LNG AND換熱器)OR(LNG AND heat exchanger))”為檢索式進(jìn)行檢索(檢索日期截至2017年12月31日),共檢索出3 221件專利,其中申請(qǐng)發(fā)明專利1 947件,發(fā)明授權(quán)專利895件,實(shí)用新型專利379件,對(duì)所采集的全球相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)按照時(shí)序分析法進(jìn)行統(tǒng)計(jì),技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的申請(qǐng)趨勢(shì)是以時(shí)間為橫軸、申請(qǐng)量為縱軸,分析隨時(shí)間發(fā)展該領(lǐng)域內(nèi)的專利技術(shù)申請(qǐng)趨勢(shì)。由于發(fā)明專利的公開需要經(jīng)過實(shí)質(zhì)審查,所以一般發(fā)明專利在申請(qǐng)之后18個(gè)月才公開,故2015年與2016年專利申請(qǐng)數(shù)量并不能客觀反映本次分析[10-12]。

1.1 總體申請(qǐng)趨勢(shì)

專利申請(qǐng)趨勢(shì)可以反映出LNG換熱器裝置的技術(shù)發(fā)展階段。由圖1可以看出,LNG換熱器領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)量的逐年分布趨勢(shì)。從整個(gè)申請(qǐng)趨勢(shì)來看,在1987-2000年的13年間,LNG換熱器技術(shù)的專利申請(qǐng)量都較少,可以看出2000年之前都處于萌芽階段;經(jīng)過數(shù)十年的技術(shù)積累,在2001年后專利申請(qǐng)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)較為明顯,尤其到了2004年后有了大幅增長(zhǎng),其中,2007年的專利申請(qǐng)量達(dá)到177件;截至2017年底,近10年內(nèi)LNG換熱器領(lǐng)域的專利增長(zhǎng)逐年上升,并保持較高專利申請(qǐng)量。

圖2反映出LNG換熱器技術(shù)專利更為具體的變化情況。2001年之前,LNG換熱器技術(shù)的發(fā)明申請(qǐng)、發(fā)明授權(quán)量都較少,實(shí)用新型領(lǐng)域僅有零星專利。但從2001年開始,專利的申請(qǐng)量增長(zhǎng)較明顯,特別是2003年以后開始呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)。其中,2015年的申請(qǐng)發(fā)明專利達(dá)到164件,實(shí)用新型專利量達(dá)到82件。

技術(shù)生命周期一般可以劃分為4個(gè)階段:導(dǎo)入期、成長(zhǎng)期、成熟期和衰退期。它反映的是一項(xiàng)技術(shù)或產(chǎn)品從基礎(chǔ)科學(xué)或應(yīng)用科學(xué)階段衍生發(fā)展后,應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā),從進(jìn)入市場(chǎng)到退出整個(gè)市場(chǎng)的一段周期[13-14]。從技術(shù)生命周期的角度來看,LNG換熱器領(lǐng)域的專利技術(shù)經(jīng)歷了導(dǎo)入期和成長(zhǎng)期,還未步入高速發(fā)展期,該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)還處于成長(zhǎng)階段。

1.2 技術(shù)分支申請(qǐng)趨勢(shì)

圖3給出了LNG換熱器領(lǐng)域微細(xì)槽道成型技術(shù)、焊接工藝、總體結(jié)構(gòu)全球?qū)＠暾?qǐng)量趨勢(shì)。截至2017年底,全球LNG換熱器領(lǐng)域微細(xì)槽道成型技術(shù)相關(guān)專利為281件,焊接工藝相關(guān)專利為1 290件,總體結(jié)構(gòu)相關(guān)專利為1 702件。由圖3還可以看出:全球LNG換熱器領(lǐng)域3個(gè)技術(shù)分支的發(fā)展態(tài)勢(shì)相似,2001年之前均只有少量的專利申請(qǐng),整個(gè)技術(shù)領(lǐng)域處于初步發(fā)展期;2001-2006年申請(qǐng)量略有增長(zhǎng),處于緩慢生長(zhǎng)期;2007-2015年持續(xù)增長(zhǎng),增長(zhǎng)幅度加快,進(jìn)入快速生長(zhǎng)期,在快速生長(zhǎng)期總體結(jié)構(gòu)的相關(guān)專利申請(qǐng)量與焊接工藝的專利申請(qǐng)量增長(zhǎng)趨勢(shì)相似,微細(xì)槽道成型技術(shù)相關(guān)專利的申請(qǐng)量少于總體結(jié)構(gòu)和焊接工藝的專利申請(qǐng)量。

2 全球?qū)＠夹g(shù)來源國(guó)與目標(biāo)國(guó)分布

LNG換熱器的專利技術(shù)來源國(guó)與目標(biāo)國(guó)數(shù)據(jù)如圖4所示。根據(jù)專利來源國(guó)數(shù)據(jù)顯示,專利申請(qǐng)國(guó)家申請(qǐng)量排名第一的是瑞典,是全球LNG換熱器專利技術(shù)的主要貢獻(xiàn)國(guó),占據(jù)專利申請(qǐng)量的40.14%,相較于其他國(guó)家和地區(qū)技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)明顯。全球LNG換熱器主要供應(yīng)商之一的ALFA-LAVAL公司總部位于瑞典,長(zhǎng)期從事離岸油氣熱處理領(lǐng)域的研究,在全球擁有數(shù)量眾多的子公司和生產(chǎn)基地。中國(guó)在LNG換熱器技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量占全球申請(qǐng)量的22.91%,較晚進(jìn)入該技術(shù)領(lǐng)域開展相關(guān)研究,但由于近年來的環(huán)境壓力、政府干預(yù)及政策引導(dǎo)等因素,促進(jìn)了LNG換熱器領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。

第二梯隊(duì)為日本、法國(guó)、美國(guó)、丹麥、加拿大等國(guó)家,其分布分別占7.27%、3.48%、1.53%、0.77%、0.62%。具有航運(yùn)市場(chǎng)需求的地區(qū),第二梯隊(duì)的國(guó)家在該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量不能完全表征各國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力,對(duì)全球尖端技術(shù)采用技術(shù)秘密進(jìn)行保護(hù)仍然是發(fā)達(dá)國(guó)家主要的技術(shù)保護(hù)手段,技術(shù)壁壘全方位封鎖發(fā)展中國(guó)家在LNG換熱器領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和技術(shù)突破。

根據(jù)專利目標(biāo)國(guó)數(shù)據(jù)顯示,專利申請(qǐng)第一梯隊(duì)的中國(guó)為專利布局的最大目標(biāo)地區(qū),來華專利申請(qǐng)量占到全球目標(biāo)國(guó)申請(qǐng)量的31.19%,說明全球在LNG換熱器領(lǐng)域的專利布局目標(biāo)都重點(diǎn)圍繞中國(guó),這是由于中國(guó)是造船和航運(yùn)大國(guó),同時(shí)在LNG換熱器的設(shè)計(jì)以及制造方面還處于起步階段,在該領(lǐng)域還存在較多的技術(shù)空白點(diǎn),所以LNG換熱器在中國(guó)擁有廣闊的前景。

3 LNG換熱器全球?qū)＠夹g(shù)格局

3.1 專利技術(shù)分布

專利技術(shù)分布主要用來分析某一細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的專利分布情況,而IPC分類是目前國(guó)際通用的使用范圍最廣的專利文獻(xiàn)分類和檢索工具,具體的IPC分類號(hào)由專利申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)的技術(shù)方案所屬領(lǐng)域來確定。因此,這些分類號(hào)可以用于確定專利技術(shù)分布的內(nèi)容[15]。如圖5所示,LNG換熱器領(lǐng)域的專利申請(qǐng)主要集中分布于F28:一般熱交換技術(shù)大類。

將全球?qū)＠暾?qǐng)的主分類號(hào)統(tǒng)計(jì)至小組并排序,由圖5可知排名前10位的有:①F28D9/00: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;②F28F3/08:元件結(jié)構(gòu)為疊裝的,例如元件可以拆開以便于清洗;③F28F3/04:結(jié)構(gòu)與元件成整體的;④F28F3/10:密封邊緣的配件;⑤F28F9/02:聯(lián)管箱,端板;⑥F28F3/00:板狀或?qū)訅涸?板狀或?qū)訅涸M件;⑦F28D9/02:熱交換介質(zhì)相互成角度行進(jìn)的;⑧F28F9/00: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;⑨F28F3/02:有增加傳熱面積結(jié)構(gòu),例如有肋片、凹槽或波紋的元件及其組件;⑩F28F27/02:專門適用于熱交換或傳熱設(shè)備的控制裝置或安全裝置?？梢?從分類號(hào)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(qǐng)重點(diǎn)。

3.2 技術(shù)格局

LNG換熱器領(lǐng)域主要涉及3個(gè)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),分別研究3個(gè)技術(shù)分支的全球?qū)＠麘B(tài)勢(shì),對(duì)我國(guó)LNG換熱器領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)未來的發(fā)展方向有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

由于部分專利涉及多個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的情況,因此在專利分類時(shí)將此類專利同時(shí)歸于3個(gè)技術(shù)分支下方。由圖6可以看出,全球LNG換熱器領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量中主要技術(shù)涉及微細(xì)槽道成型技術(shù)相關(guān)專利占8.59%,主要技術(shù)涉及焊接工藝的相關(guān)專利占39.41%,主要技術(shù)涉及總體結(jié)構(gòu)的相關(guān)專利占52.00%。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知,LNG換熱器領(lǐng)域內(nèi)的專利主要集中在總體結(jié)構(gòu)和焊接工藝兩個(gè)方面,微細(xì)槽道成型技術(shù)相關(guān)專利同比較少。

3.3 技術(shù)區(qū)域分布對(duì)比

對(duì)LNG換熱器領(lǐng)域相對(duì)應(yīng)的3部分技術(shù)的全球技術(shù)區(qū)域進(jìn)行對(duì)比分析,給出各分支技術(shù)的專利技術(shù)來源國(guó)分布情況。

圖7為微細(xì)槽道成型技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)技術(shù)來源國(guó)分布情況。其中,中國(guó)占有86.59%的微細(xì)槽道成型技術(shù)的專利申請(qǐng)量,遙遙領(lǐng)先于其他國(guó)家;瑞典在微細(xì)槽道成型技術(shù)的相關(guān)專利全球占比為3.07%,處于第二位;其后依次是日本、美國(guó)、法國(guó)等國(guó)家。

圖8為焊接工藝專利申請(qǐng)技術(shù)來源國(guó)分布。與微細(xì)槽道成型技術(shù)的專利占比排名相比,瑞典專利申請(qǐng)量占比57.40%,躍居全球首位;其次是中國(guó),30.75%的專利申請(qǐng)量占比排在全球第二位;法國(guó)、美國(guó)、日本在焊接工藝相關(guān)專利申請(qǐng)量也在全球范圍內(nèi)占有一席之地。

圖9為總體結(jié)構(gòu)專利申請(qǐng)技術(shù)來源國(guó)分布。由圖9可知:與微細(xì)槽道成型技術(shù)、焊接工藝的專利申請(qǐng)量占比排名相似,瑞典占比54.91%的申請(qǐng)量排在全球首位;其次是日本,專利申請(qǐng)量占比17.59%排在第二位;中國(guó)排在全球第三位,專利申請(qǐng)量占比為14.53%;法國(guó)和美國(guó)作為下一梯隊(duì)也在全球范圍內(nèi)持有一定的專利技術(shù)。

4 龍頭企業(yè)分析

LNG換熱器領(lǐng)域微細(xì)槽道成型技術(shù)專利申請(qǐng)排名前列的重點(diǎn)企業(yè)見圖10(a)。其中,上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司排在第一位,甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司排名第二,中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所位列第三;華南理工大學(xué)、開利公司和洛陽瑞昌石油化工設(shè)備有限公司處于第二梯隊(duì);阿爾法拉瓦爾股份有限公司、清華大學(xué)等進(jìn)入前十。

LNG換熱器技術(shù)領(lǐng)域焊接工藝專利申請(qǐng)排名靠前的重點(diǎn)企業(yè)見圖10(b)。其中,ALFA-LAVAL公司及其分公司分別排在前三位,雖然有中國(guó)海洋石油總公司、新地能源工程技術(shù)有限公司兩家中國(guó)企業(yè)進(jìn)入前十,但主要市場(chǎng)仍由ALFA LAVAL公司占據(jù),整體上擁有較強(qiáng)的實(shí)力。中國(guó)企業(yè)在焊接工藝技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展空間仍然很大。

LNG換熱器領(lǐng)域總體結(jié)構(gòu)專利申請(qǐng)排名前列的重點(diǎn)企業(yè)見圖10(c)。主要專利申請(qǐng)來源于ALFA LAVAL公司及其分公司。此外,日韓造船企業(yè)在該領(lǐng)域技術(shù)也較為成熟。中國(guó)企業(yè)只有中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所進(jìn)入前十,總體結(jié)構(gòu)模塊仍是今后國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域。

5 結(jié)論與啟示

通過LNG換熱器技術(shù)的專利分析,清晰地反映了LNG換熱器技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展變化特征,了解到行業(yè)發(fā)展和技術(shù)研發(fā)的動(dòng)態(tài)。由此發(fā)現(xiàn),日本、法國(guó)、美國(guó)、瑞典、丹麥、加拿大等國(guó)家在該領(lǐng)域具有雄厚的技術(shù)儲(chǔ)備,專利申請(qǐng)量穩(wěn)中有進(jìn)。中國(guó)成為目前全球在LNG換熱器領(lǐng)域?qū)＠季值淖畲竽繕?biāo)國(guó)家,這是由于中國(guó)是造船及航運(yùn)大國(guó),同時(shí)在LNG換熱器的設(shè)計(jì)以及制造方面還具有較大進(jìn)步空間,在該領(lǐng)域還存在較多的技術(shù)空白點(diǎn),所以LNG換熱器在中國(guó)擁有廣闊的前景。

根據(jù)LNG換熱器領(lǐng)域的全球?qū)＠l(fā)展態(tài)勢(shì),建議我國(guó)企業(yè)對(duì)老牌的歐美企業(yè)在總體結(jié)構(gòu)、微細(xì)槽道成型技術(shù)、焊接工藝等相關(guān)領(lǐng)域的核心專利以及基礎(chǔ)專利做進(jìn)一步研究,在進(jìn)行專利布局和產(chǎn)品研發(fā)的同時(shí)進(jìn)行專利規(guī)避設(shè)計(jì),從法律角度繞開某些核心專利的保護(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),在研究這些老牌企業(yè)的專利的基礎(chǔ)上進(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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的交叉許可,以期我國(guó)企業(yè)能在LNG換熱器領(lǐng)域內(nèi)站穩(wěn)腳跟。