齊廉文 盧冬冬 吳潔,3 盛英雯

1.江蘇大學化學化工學院 2.江蘇科技大學經(jīng)濟管理學院 3.江蘇科技大學知識產(chǎn)權(quán)研究中心

LNG產(chǎn)業(yè)對我國能源轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級、環(huán)境保護及可持續(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)計和生產(chǎn)技術(shù)僅掌握在國際上少數(shù)幾個企業(yè)手里,相關(guān)文獻相對較少,國內(nèi)LNG換熱器技術(shù)方面的研究與國外存在一定的差距,在油氣處理領(lǐng)域的市場比例較小[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價值,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空間和利潤前途。因此,分析研究全球范圍內(nèi)LNG換熱器技術(shù)的專利情況,對我國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)分為微細槽道成型技術(shù)、焊接工藝、總體結(jié)構(gòu)3個技術(shù)分支,利用專利分析的基本方法對全球近30年來LNG換熱器技術(shù)相關(guān)專利申請的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行了介紹和分析,并針對我國相關(guān)行業(yè)提出了發(fā)展建議。

1 LNG換熱器技術(shù)申請趨勢分析

據(jù)知識產(chǎn)權(quán)組織統(tǒng)計,世界上每年90%～95%的發(fā)明創(chuàng)造成果都包含在專利文獻中,而且許多發(fā)明只見諸于專利而不會在其他科技文獻中報道[4]。通過有效分析和運用專利信息,可縮短60%的研發(fā)時間,節(jié)省40%的研發(fā)費用[5]。專利分析能夠反映相應行業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢,幫助企業(yè)掌握競爭對手的研發(fā)動向,更好地應對專利侵權(quán)糾紛,提升專利價值[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,其中申請發(fā)明專利1 947件,發(fā)明授權(quán)專利895件,實用新型專利379件,對所采集的全球相關(guān)專利申請數(shù)據(jù)按照時序分析法進行統(tǒng)計,技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的申請趨勢是以時間為橫軸、申請量為縱軸,分析隨時間發(fā)展該領(lǐng)域內(nèi)的專利技術(shù)申請趨勢。由于發(fā)明專利的公開需要經(jīng)過實質(zhì)審查,所以一般發(fā)明專利在申請之后18個月才公開,故2015年與2016年專利申請數(shù)量并不能客觀反映本次分析[10-12]。

1.1 總體申請趨勢

專利申請趨勢可以反映出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)＠暾埩康闹鹉攴植稼厔荨恼麄€申請趨勢來看,在1987-2000年的13年間,LNG換熱器技術(shù)的專利申請量都較少,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年后專利申請量的增長趨勢較為明顯,尤其到了2004年后有了大幅增長,其中,2007年的專利申請量達到177件;截至2017年底,近10年內(nèi)LNG換熱器領(lǐng)域的專利增長逐年上升,并保持較高專利申請量。

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、發(fā)明授權(quán)量都較少,實用新型領(lǐng)域僅有零星專利。但從2001年開始,專利的申請量增長較明顯,特別是2003年以后開始呈現(xiàn)大幅增長趨勢。其中,2015年的申請發(fā)明專利達到164件,實用新型專利量達到82件。

技術(shù)生命周期一般可以劃分為4個階段:導入期、成長期、成熟期和衰退期。它反映的是一項技術(shù)或產(chǎn)品從基礎(chǔ)科學或應用科學階段衍生發(fā)展后,應用于產(chǎn)品設(shè)計開發(fā),從進入市場到退出整個市場的一段周期[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)歷了導入期和成長期,還未步入高速發(fā)展期,該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)還處于成長階段。

1.2 技術(shù)分支申請趨勢

圖3給出了LNG換熱器領(lǐng)域微細槽道成型技術(shù)、焊接工藝、總體結(jié)構(gòu)全球?qū)＠暾埩口厔荨＝刂?017年底,全球LNG換熱器領(lǐng)域微細槽道成型技術(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個技術(shù)分支的發(fā)展態(tài)勢相似,2001年之前均只有少量的專利申請,整個技術(shù)領(lǐng)域處于初步發(fā)展期;2001-2006年申請量略有增長,處于緩慢生長期;2007-2015年持續(xù)增長,增長幅度加快,進入快速生長期,在快速生長期總體結(jié)構(gòu)的相關(guān)專利申請量與焊接工藝的專利申請量增長趨勢相似,微細槽道成型技術(shù)相關(guān)專利的申請量少于總體結(jié)構(gòu)和焊接工藝的專利申請量。

2 全球?qū)＠夹g(shù)來源國與目標國分布

LNG換熱器的專利技術(shù)來源國與目標國數(shù)據(jù)如圖4所示。根據(jù)專利來源國數(shù)據(jù)顯示,專利申請國家申請量排名第一的是瑞典,是全球LNG換熱器專利技術(shù)的主要貢獻國,占據(jù)專利申請量的40.14%,相較于其他國家和地區(qū)技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢明顯。全球LNG換熱器主要供應商之一的ALFA-LAVAL公司總部位于瑞典,長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。中國在LNG換熱器技術(shù)領(lǐng)域的專利申請量占全球申請量的22.91%,較晚進入該技術(shù)領(lǐng)域開展相關(guān)研究,但由于近年來的環(huán)境壓力、政府干預及政策引導等因素,促進了LNG換熱器領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。

第二梯隊為日本、法國、美國、丹麥、加拿大等國家,其分布分別占7.27%、3.48%、1.53%、0.77%、0.62%。具有航運市場需求的地區(qū),第二梯隊的國家在該領(lǐng)域的專利申請量不能完全表征各國在該領(lǐng)域的技術(shù)實力,對全球尖端技術(shù)采用技術(shù)秘密進行保護仍然是發(fā)達國家主要的技術(shù)保護手段,技術(shù)壁壘全方位封鎖發(fā)展中國家在LNG換熱器領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和技術(shù)突破。

根據(jù)專利目標國數(shù)據(jù)顯示,專利申請第一梯隊的中國為專利布局的最大目標地區(qū),來華專利申請量占到全球目標國申請量的31.19%,說明全球在LNG換熱器領(lǐng)域的專利布局目標都重點圍繞中國,這是由于中國是造船和航運大國,同時在LNG換熱器的設(shè)計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,所以LNG換熱器在中國擁有廣闊的前景。

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分技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的專利分布情況,而IPC分類是目前國際通用的使用范圍最廣的專利文獻分類和檢索工具,具體的IPC分類號由專利申請設(shè)計的技術(shù)方案所屬領(lǐng)域來確定。因此,這些分類號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)域的專利申請主要集中分布于F28:一般熱交換技術(shù)大類。

將全球?qū)＠暾埖闹鞣诸愄柦y(tǒng)計至小組并排序,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。

3.2 技術(shù)格局

LNG換熱器領(lǐng)域主要涉及3個技術(shù)分支:微細槽道成型技術(shù)、焊接工藝、總體結(jié)構(gòu),分別研究3個技術(shù)分支的全球?qū)＠麘B(tài)勢,對我國LNG換熱器領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)未來的發(fā)展方向有實際的指導意義。

由于部分專利涉及多個領(lǐng)域技術(shù)的情況,因此在專利分類時將此類專利同時歸于3個技術(shù)分支下方。由圖6可以看出,全球LNG換熱器領(lǐng)域?qū)＠暾埩恐兄饕夹g(shù)涉及微細槽道成型技術(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)和焊接工藝兩個方面,微細槽道成型技術(shù)相關(guān)專利同比較少。

3.3 技術(shù)區(qū)域分布對比

對LNG換熱器領(lǐng)域相對應的3部分技術(shù)的全球技術(shù)區(qū)域進行對比分析,給出各分支技術(shù)的專利技術(shù)來源國分布情況。

圖7為微細槽道成型技術(shù)相關(guān)專利申請技術(shù)來源國分布情況。其中,中國占有86.59%的微細槽道成型技術(shù)的專利申請量,遙遙領(lǐng)先于其他國家;瑞典在微細槽道成型技術(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、法國等國家。

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

圖9為總體結(jié)構(gòu)專利申請技術(shù)來源國分布。由圖9可知:與微細槽道成型技術(shù)、焊接工藝的專利申請量占比排名相似,瑞典占比54.91%的申請量排在全球首位;其次是日本,專利申請量占比17.59%排在第二位;中國排在全球第三位,專利申請量占比為14.53%;法國和美國作為下一梯隊也在全球范圍內(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)域微細槽道成型技術(shù)專利申請排名前列的重點企業(yè)見圖10(a)。其中,上海藍濱石化設(shè)備有限責任公司排在第一位,甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司排名第二,中國船舶重工集團公司第七一一研究所位列第三;華南理工大學、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;阿爾法拉瓦爾股份有限公司、清華大學等進入前十。

LNG換熱器技術(shù)領(lǐng)域焊接工藝專利申請排名靠前的重點企業(yè)見圖10(b)。其中,ALFA-LAVAL公司及其分公司分別排在前三位,雖然有中國海洋石油總公司、新地能源工程技術(shù)有限公司兩家中國企業(yè)進入前十,但主要市場仍由ALFA LAVAL公司占據(jù),整體上擁有較強的實力。中國企業(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)專利申請排名前列的重點企業(yè)見圖10(c)。主要專利申請來源于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。中國企業(yè)只有中國船舶重工集團公司第七一一研究所進入前十,總體結(jié)構(gòu)模塊仍是今后國內(nèi)企業(yè)應當重點關(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)的動態(tài)。由此發(fā)現(xiàn),日本、法國、美國、瑞典、丹麥、加拿大等國家在該領(lǐng)域具有雄厚的技術(shù)儲備,專利申請量穩(wěn)中有進。中國成為目前全球在LNG換熱器領(lǐng)域?qū)＠季值淖畲竽繕藝?這是由于中國是造船及航運大國,同時在LNG換熱器的設(shè)計以及制造方面還具有較大進步空間,在該領(lǐng)域還存在較多的技術(shù)空白點,所以LNG換熱器在中國擁有廣闊的前景。

根據(jù)LNG換熱器領(lǐng)域的全球?qū)＠l(fā)展態(tài)勢,建議我國企業(yè)對老牌的歐美企業(yè)在總體結(jié)構(gòu)、微細槽道成型技術(shù)、焊接工藝等相關(guān)領(lǐng)域的核心專利以及基礎(chǔ)專利做進一步研究,在進行專利布局和產(chǎn)品研發(fā)的同時進行專利規(guī)避設(shè)計,從法律角度繞開某些核心專利的保護范圍,以避免遭到相關(guān)專利權(quán)人的侵權(quán)訴訟。同時,在研究這些老牌企業(yè)的專利的基礎(chǔ)上進行替代設(shè)計以及突破設(shè)計,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,以期我國企業(yè)能在LNG換熱器領(lǐng)域內(nèi)站穩(wěn)腳跟。