趙耀,李訓(xùn)周,戰(zhàn)庭軍,丁慧,王廷勇

(青島雙瑞海洋環(huán)境工程股份有限公司,山東 青島 266101)

液化天然氣(Liquefied Natural Gas,簡稱LNG)船舶是一種能夠運(yùn)輸液化天然氣并且能夠用液化天然氣作為動力來源的船舶。隨著全球變暖話題的持續(xù)高漲,溫室氣體污染問題受到全球公眾的普遍重視,為應(yīng)對全球氣候變化,大力推動清潔能源技術(shù)的向前發(fā)展已成為必然趨勢。液化天然氣具有高氫碳比、高熱值、低價格的特性,被公認(rèn)為是地球上最干凈的化石能源,在“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過程中,LNG貿(mào)易正成為全球能源市場的新熱點(diǎn)[1]。目前LNG運(yùn)輸主要采用公路運(yùn)輸、管道運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸和船舶運(yùn)輸4種方式,其中公路運(yùn)輸、管道運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸限制在相鄰的國家和地區(qū)之間,對于一些跨洋國家之間或海上天然氣開采的LNG運(yùn)輸,只能通過船舶運(yùn)輸?shù)姆绞絒2-4]。由此可見,LNG船舶的發(fā)展對于國家海洋經(jīng)濟(jì)的增長和能源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的作用。

LNG船舶的發(fā)展有賴于船舶企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新,隨著技術(shù)創(chuàng)新成為引領(lǐng)發(fā)展的第一動力,創(chuàng)新已經(jīng)成為當(dāng)今時代的主題,并且極大地推動了社會生產(chǎn)力的進(jìn)步和發(fā)展[5]。特別是二十一世紀(jì)以來,計算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展也促進(jìn)了各行各業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新,信息和知識逐步取代勞動力資本成為企業(yè)生存發(fā)展的重要資源。企業(yè)也越來越意識到創(chuàng)新對于自身生存與發(fā)展的重要性,紛紛將主要精力投入到技術(shù)創(chuàng)新上來[6-8]。LNG領(lǐng)域內(nèi)的船舶企業(yè)作為技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),也不斷尋求技術(shù)的創(chuàng)新以持續(xù)提高核心競爭力。但是盲目地、沒有規(guī)劃地創(chuàng)新會導(dǎo)致產(chǎn)品的技術(shù)過剩,在市場上也難以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。所以LNG領(lǐng)域內(nèi)的船舶企業(yè)在進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新前,應(yīng)該確立科學(xué)的技術(shù)創(chuàng)新策略。

隨著知識產(chǎn)權(quán)強(qiáng)國戰(zhàn)略工作的不斷深入,專利對于激勵、保護(hù)創(chuàng)新的意義愈發(fā)凸顯,越來越多的企業(yè)開始注重專利權(quán),并將其作為技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵手段和重要保障。專利是指受到專利法保護(hù)的發(fā)明創(chuàng)造,即專利技術(shù)。企業(yè)不僅可以從專利中獲得技術(shù)信息,還可以明晰技術(shù)競爭者、尋找技術(shù)合作者[9-11]。可以說,專利已經(jīng)成為企業(yè)制定技術(shù)創(chuàng)新策略、發(fā)展技術(shù)和保障技術(shù)競爭力的重要手段和有力措施。因此,本文采用專利分析方法,探究LNG船舶領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展情況,為我國LNG船舶領(lǐng)域的企業(yè)提供技術(shù)情報,并且對LNG船舶領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行識別,以幫助企業(yè)明確技術(shù)研發(fā)方向,也為其制定技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略奠定正確且堅實(shí)的基礎(chǔ)。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文以全球性專利數(shù)據(jù)庫智慧芽(Patsnap)作為數(shù)據(jù)來源,輔以其它非專利文獻(xiàn)資料。在檢索方法上,梳理LNG船舶關(guān)鍵技術(shù),確定技術(shù)關(guān)鍵詞為“船+LNG”,采用查表法和歸納法確定技術(shù)分支的IPC分類號為“B63、F17、F16、F02、F01”,為減少噪音專利文獻(xiàn),以“關(guān)鍵詞+分類號”的檢索方法采集專利數(shù)據(jù)集后,再通過數(shù)據(jù)清洗和人工去噪,檢索時間至2022年12月31日,獲得LNG船舶領(lǐng)域內(nèi)的中國專利申請數(shù)量總計1 745件。

1.2 研究方法

在本研究工作中,重點(diǎn)采取了以下研究方法:針對LNG船舶技術(shù)專利申請趨勢、專利權(quán)人區(qū)域分布及技術(shù)熱點(diǎn)申請趨勢分析研判LNG船舶技術(shù)的發(fā)展方向,預(yù)測未來的研發(fā)熱點(diǎn),了解專利申請的密集點(diǎn)和空白點(diǎn),找出核心技術(shù)分支及重點(diǎn)專利;主要專利權(quán)人解析專利申請技術(shù)分布,有利于掌握該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的競爭對手及其主要技術(shù)策略與布局;技術(shù)生命周期分析評估當(dāng)前技術(shù)所處的發(fā)展階段,用來判斷是否需要進(jìn)入當(dāng)前技術(shù)領(lǐng)域。

2 結(jié)果分析

2.1 LNG船舶專利技術(shù)年度申請趨勢

圖1描述了LNG船舶技術(shù)領(lǐng)域全國專利的年度申請趨勢。LNG船舶領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展可以分為3個階段:2006年之前為初始階段,船舶的發(fā)展歷史悠久,但LNG船舶相較于其他一般船舶而言,發(fā)展歷史較短,因此這一時期專利申請量較低;第二階段是2006～2010年,隨著全球科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,與LNG船舶相關(guān)的技術(shù)也得到同步發(fā)展,此階段LNG船舶領(lǐng)域的專利開始緩慢增長;第三階段是技術(shù)快速發(fā)展期(2010～2020年),LNG 船舶領(lǐng)域內(nèi)的專利申請數(shù)量急劇上升,該領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)技術(shù)呈現(xiàn)迅猛發(fā)展態(tài)勢。一方面,由于全球科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,電子計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)開始在LNG船舶上應(yīng)用[12-13]。另一方面,中國作為后發(fā)大國,開始在LNG船舶等領(lǐng)域發(fā)力,各大企業(yè)、高校以及研究機(jī)構(gòu)都堅持不懈地進(jìn)行研發(fā)。此外,在全球環(huán)境問題日益凸顯和國際燃油價格持續(xù)上漲等多種因素疊加下,導(dǎo)致全球LNG船舶需求大幅提升[14-15]。因此,國內(nèi)對于LNG船舶技術(shù)的研發(fā)熱情高漲,2011～2020年這一時期的專利申請量急速增長,LNG船舶產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期。而2020年后專利申請量有所下降,推測LNG船舶技術(shù)進(jìn)入技術(shù)成熟期,但需要注意的是,由于專利從申請到公開有較長時間的滯后期,因此近兩年的數(shù)據(jù)僅供參考。

圖1 LNG船舶領(lǐng)域全國專利申請年度趨勢

2.2 LNG船舶技術(shù)區(qū)域分布分析

2.2.1 專利權(quán)人區(qū)域分布

一個地區(qū)在某領(lǐng)域的專利申請量可以從一定水平上反映出該地區(qū)技術(shù)的創(chuàng)新能力和市場競爭力,專利申請數(shù)量越多的地區(qū),意味著其在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的需求或創(chuàng)新能力越大。通過分析LNG船舶領(lǐng)域內(nèi)專利在全國的分布情況,企業(yè)可以更加清晰地了解各個地區(qū)的技術(shù)發(fā)展情況,進(jìn)而針對性地實(shí)施技術(shù)借鑒、升級和布局。圖2是LNG船舶領(lǐng)域全國專利權(quán)人區(qū)域分布情況,主要專利權(quán)人的區(qū)域分布及專利數(shù)量如表1所示。

從地理角度出發(fā),LNG船舶領(lǐng)域全國專利權(quán)人主要分布在東部、南部沿海及中原地區(qū)。其中,上海和江蘇是國內(nèi)LNG船舶領(lǐng)域?qū)＠闹饕暾埖貐^(qū)。上海作為國內(nèi)最早發(fā)展LNG船舶的地區(qū),保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的意識非常強(qiáng)烈,專利申請量較大。江蘇、浙江為鄰省,而且中國南部、東部環(huán)海,貿(mào)易市場與船舶緊密相連,且各地區(qū)對于天然氣資源的開發(fā)更加離不開LNG船舶。通過表1可以看出,目前LNG船舶領(lǐng)域內(nèi)專利申請數(shù)量最多的省市是上海,擁有353件專利,在全國專利申請總量中占20.23%;其次是江蘇,擁有343件專利,在全國專利申請總量中占19.66%;排名第三的是北京,擁有146件專利,在全國專利申請總量中占8.37%?？梢钥闯?僅上海、江蘇和北京的專利申請之和就占據(jù)了全國專利申請總量的48.25%。其后的地區(qū)分別是四川、遼寧、湖北、山東、浙江、廣東及天津,排名前十的省市專利數(shù)量之和達(dá)到1 296件,共占全國專利申請總量的74.27%?？梢奓NG船舶領(lǐng)域的技術(shù)分布較為集中。

圖2 LNG 船舶領(lǐng)域全國專利權(quán)人區(qū)域分布

表1 LNG 船舶領(lǐng)域全國主要專利權(quán)人區(qū)域分布及專利數(shù)量

2.2.2 主要專利權(quán)人分析

對主要專利權(quán)人進(jìn)行分析可以明確該領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)競爭對手或合作伙伴,并可預(yù)測未來市場的競爭局勢[16]。通過分析LNG船舶領(lǐng)域內(nèi)的主要專利權(quán)人,企業(yè)可以發(fā)現(xiàn)專利技術(shù)來源于潛在的競爭者。LNG船舶技術(shù)領(lǐng)域國內(nèi)排名前十的專利權(quán)人如圖3所示。

圖3 全國LNG船舶領(lǐng)域?qū)＠暾埩颗琶笆膶＠麢?quán)人

由圖3可知,在LNG船舶領(lǐng)域中,企業(yè)充分發(fā)揮了技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新的主體作用。其中,排名第一的是位于上海的滬東中華造船(集團(tuán))有限公司,其LNG船舶專利申請量遠(yuǎn)大于其他專利權(quán)人,共有148件,占全國總量的8.48%,占上?？偭康?1.93%。由此可知,上海在LNG船舶領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢非常明顯,且技術(shù)大多集中于幾大造船巨頭公司。在排名前十的專利權(quán)人中,有3家企業(yè)來自北京,分別是排名第三的中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司、排名第六的中海油能源發(fā)展股份有限公司及排名第八的中國海洋石油總公司,其專利申請總量為115件,占全國LNG船舶專利申請總量的6.59%。另外,國外有一家公司入圍,是來自于韓國的大宇造船海洋株式會社。

2.3 LNG船舶技術(shù)研發(fā)方向識別及關(guān)鍵技術(shù)分析

國際專利分類(International Patent Classification,IPC)是國際通用的專利技術(shù)分類方法。通過對IPC統(tǒng)計分析,能夠了解當(dāng)前技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢和關(guān)注焦點(diǎn),從而把握目標(biāo)技術(shù)未來的發(fā)展態(tài)勢。在一定的時間段內(nèi),IPC所涉及專利申請數(shù)量越多,越能表明該技術(shù)為研發(fā)方向和研發(fā)熱點(diǎn)[17-18]。因此,本文通過對2005～2022年LNG船舶領(lǐng)域?qū)＠腎PC進(jìn)行統(tǒng)計分析,將排名前十的IPC技術(shù)定為技術(shù)焦點(diǎn),對篩選出的1 745件專利進(jìn)行分析,幫助企業(yè)挖掘近年來LNG船舶領(lǐng)域的專利技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn),為企業(yè)確定技術(shù)研發(fā)方向提供參考。LNG船舶領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)研發(fā)熱點(diǎn)及其申請趨勢如圖4所示,氣泡越大代表數(shù)量越多,相應(yīng)技術(shù)含義如表2 所示。

圖4 LNG船舶領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)熱點(diǎn)申請趨勢

由圖4和表2可以得到以下結(jié)論:LNG船舶領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)中排名第一的是代表 LNG儲罐技術(shù)的F17C,由于LNG船舶主要利用儲罐將液化的天然氣運(yùn)送至目的地,儲罐的結(jié)構(gòu)對LNG的儲貨量以及安全都至關(guān)重要。排名第二的是代表船舶或其他水上船只所用設(shè)備的B63B,由于一件專利往往不止一個IPC分類號,LNG船舶領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)設(shè)備專利都隸屬于B63B技術(shù)分支,將LNG船舶領(lǐng)域主要專利權(quán)人的最熱研發(fā)焦點(diǎn)簡單歸結(jié)為船用設(shè)備不夠細(xì)化,因此,將B63B技術(shù)分支排除在外。排名第三的F02M為一般燃燒發(fā)動機(jī)可燃混合物的供給或其組成部分,排名第五的B63H代表了船舶動力推進(jìn)裝置,排名第七、第九和第十的F01K、F02B和F02G代表了燃料發(fā)動機(jī)及其控制裝置,均屬于船舶動力系統(tǒng)技術(shù)。由此可見,動力推進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)也已成為LNG船舶的技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)。排名第四的F17D和排名第六的F16L分別代表了LNG液體輸送管路技術(shù)及管道系統(tǒng),都與LNG的儲罐技術(shù)息息相關(guān)。由此可見,國際上已經(jīng)將儲罐技術(shù)作為LNG船舶的一大技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)。綜上所述,LNG船舶領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)主要集中在船舶動力推進(jìn)系統(tǒng)領(lǐng)域和儲罐領(lǐng)域。

2.4 LNG船舶技術(shù)生命周期分析

技術(shù)生命周期曲線圖即技術(shù)的發(fā)展軌道,體現(xiàn)的是專利申請量與專利申請人數(shù)量隨時間的推移而變化的趨勢,由此可分析當(dāng)前技術(shù)領(lǐng)域生命周期所處階段,幫助判斷是否需要對當(dāng)前領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)布局,實(shí)現(xiàn)技術(shù)的封鎖[19-20]。

由全國LNG船舶技術(shù)生命周期曲線圖(圖5)可以看出:2007年之前,LNG船舶技術(shù)申請量一直為個位數(shù),該技術(shù)的關(guān)注度不高,2007～2020年申請人數(shù)和申請數(shù)量整體呈相對增加趨勢,國內(nèi)LNG船舶技術(shù)處在快速地成長期,而2020年之后申請人數(shù)和申請數(shù)量均開始呈下降趨勢,結(jié)合圖1專利申請年度趨勢,推測LNG船舶技術(shù)進(jìn)入技術(shù)成熟期,但也有專利從申請到公開滯后期的原因。船舶與海洋工程裝備是我國的戰(zhàn)略支撐產(chǎn)業(yè),在我國經(jīng)濟(jì)貿(mào)易、產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展中都發(fā)揮著非常重要的作用[21-22],預(yù)計我國LNG船舶技術(shù)在未來幾年將會取得較大發(fā)展。

圖5 LNG船舶技術(shù)生命周期曲線圖

3 結(jié)論與展望

從發(fā)展態(tài)勢來看,目前我國LNG船舶技術(shù)相關(guān)專利申請數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模,特別是企業(yè)的申請規(guī)模較大,說明LNG船舶技術(shù)的研究生產(chǎn)單位在進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)活動中時已具有較強(qiáng)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識,并且船舶動力推進(jìn)系統(tǒng)領(lǐng)域和儲罐領(lǐng)域是LNG船舶領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn),建議企業(yè)在熟知國際海事組織(International Maritime Organization,IMO)要求的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)研發(fā)投入,開展綠色設(shè)計,提升技術(shù)工藝,重點(diǎn)開發(fā)高效節(jié)能的供氣系統(tǒng),增強(qiáng)企業(yè)核心競爭力。

從技術(shù)創(chuàng)新主體來看,中國LNG船舶技術(shù)研發(fā)的主體企業(yè)居多,而相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和高校較少,建議加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作,中國企業(yè)和科研院所可根據(jù)高校的專業(yè)特長有選擇性地進(jìn)行技術(shù)合作,如共同承擔(dān)技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目、建立協(xié)同創(chuàng)新的合作實(shí)驗(yàn)室、研究中心或產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等共同體,共同建立以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展為目標(biāo)、市場需求為導(dǎo)向的長效合作機(jī)制。除此以外,我國還應(yīng)該建立協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展機(jī)制,提供高效的科技成果轉(zhuǎn)化渠道,提供從早期研發(fā)到企業(yè)應(yīng)用甚至知識產(chǎn)權(quán)管理、產(chǎn)品檢測、企業(yè)內(nèi)部管理、原材料提供等的一系列解決方案和一站式服務(wù),力求將頂尖知識轉(zhuǎn)化為實(shí)體產(chǎn)品,加快LNG船舶技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。