从专利申请看风电领域技术创新

    从2005年开始，特别是《中华人民共和国可再生能源法》颁布和实施以来，我国风电产业就进入了高速发展的轨道。风电产业持续增长，迅速扩张。2010年我国共新增风电装机12904台，新增装机容量达1800万千瓦，自2009年后继续保持着全球新增装机容量第一的排名。2010年底，我国累计风电装机容量已达4473万千瓦，全球累计装机排名由2008年的第4位、2009年的第2位上升到了2010年的第1位，我国已成为全球最大的风电装机国家。

　　风电作为一个新兴的产业，经过几年的高速增长和市场培育后，以华锐风电、金风科技、东气、联合动力、明阳风电等为代表的风机制造商正在迅速崛起，应该说沉淀下来的已是风电技术的创新机制和技术创新能力。可以预料，在“十二五”期间，我国风电产业必将转向风电设备产品的进一步升级，并将以掌握核心技术为主要的实现目标，这也将全面提升我国风电产业的核心竞争力，推动近海和陆上风电产业技术达到世界先进水平。真正从中国“制造”走向中国“创造”。

　　客观审视我国风电近年来取得的辉煌成就，解决风电产业的可持续发展问题，总离不开创新这个话题。创新也始终是企业发展的主题，创新的核心是知识产权，而专利工作更是直接推动着新产品开发和产业的技术进步。

　　本文旨在通过专利数据来揭示风电领域的技术创新现状和趋势，希望能引起更多风电企业对专利创造的重视和思考，将专利工作有机地融入企业发展战略中，以促进我国风电产业的大规模、可持续发展。

　　1  创新趋势

　　专利是企业创新的重要指标，从专利申请量和授权量的变化可了解一个行业的技术发展趋势，一个企业的创新能力。

　　根据国家知识产权局官方渠道检索到的数据，截至今年8月18日，已公开的风力发电中国专利申请数量达10598件。

　　我国风电行业的专利申请伴随着中国专利的发展而成长。1985年4月1日，在《中华人民共和国专利法》正式实施之日，就有3件风力发电的专利申请，到1985年底，共申请了23件风电方面的专利；在此后的15年间，专利申请量增长非常平稳缓慢；到2000年，中国专利的年申请量也只有78件，还没有突破100件。

　　从2001年开始，风力发电专利申请量呈现出上升趋势，到2005年步入快速增长期，2009年进入了申请高潮期。由于专利申请信息延后公布，2011年专利申请大部分还没有公开，故图上的申请量大幅下降。（图1为历年专利申请趋势图）

　　从专利申请量和发展趋势看，风电行业的创新自2000年以来就一直在持续发展，参与创新的主体（包括企业、大学、科研机构及个人等）也在不断增长（如图2所示）。

　　2  创新质量

　　专利申请的质量可以显示技术创新的质量。以下从专利申请类别、职务发明数量及比例、PET专利申请、专利来源国等四个方面进行分析。

　　一是专利申请类别。根据中国专利法，国家授权三种类型的专利：发明、实用新型、外观设计。发明专利对创造性的要求最高，获得授权需要经过实审程序，公认其创新价值及稳定性都优于其他两类专利。从（图3）可以看出，我国风电行业实用新型专利的申请量占总量的近50%，发明专利仅为52%，这从一个侧面反映了目前我国风力发电的整体技术水平。

　　二是职务发明数量及比例。职务发明是企业、大学、科研单位等机构做出的发明，非职务发明是个人发明者的发明。在后工业化的现代社会，一般来讲，职务发明的创造性要强于非职务发明的创造性。现实也证明个人发明基本上集中在边缘的技术创新。从（图4）可知，在风电行业的中国专利申请中，我国个人发明专利申请的比例很高，占总量的41%。

　　三是PCT专利申请。PCT专利申请是指按照PCT（专利合作条约）的规定，申请人只要使用一种语言向国际申请受理局提交一份国际申请，就可以获得在多个PCT成员国的专利保护。由于需要通过多国专利审查，需要付出很高的成本，所以质量较高。数据显示，通过PCT渠道共申请专利979件，占总数的9.3%。其中，中国企业和个人只有14件。可以看出中国风电企业要走向更加广阔的国际市场，还有很长的路要走，只有做“强”，才能真正做“大”。

　　四是专利来源国。国外企业在中国共申请了1729件专利，占总申请数的16.3%。专利申请基本为发明专利，且主要集中在关键核心技术领域：申请数量在前10个的国家（如图5所示），从排名可以看出10个主要国家在风电行业的创新能力概况。国外企业在中国申请专利成本较高，企业在申请前的内部审查较严，因此专利创新质量较高。

　　3  创新热点

　　国际专利分类表（简称：IPC分类）是使各国专利文献获得统一国际分类的一种工具。根据IPC分类，可以了解专利申请所在的技术领域，借此可跟踪检索获取该领域的技术创新热点。IPC分类体系采用由高至低依次排列的等级式结构，分为：部、大类、小类、大组、小组等5个层次。从IPC“小类”为人口，对风电创新热点作以下初步分析（如图6所示）。

　　1.行业创新的第一热点是在风力发电机组及关键零部件的专利申请，共计6314件，占到总数的59.9%。（IPC小类：F03D风力发动机）

　　2.行业创新的第二热点集中在风电场接入、并网及控制技术的专利申请，共计772件，占到总数的7.3%。（IPC小类：H02J供电或配电的电路装置或系统；电能存储系统）

　　3.行业创新的第三个热点是发电机以及电机辅助结构的专利申请，共计669件，占总数的6.3%。（IPC小类：H02K电机）

　　4.行业创新的第四个热点是风速、风向的测量及传感器等技术的专利申请，共计262件。专利申请基本来自国外企业。（IPC小类：G01P线速度或角速度、加速度、减速度或冲击的测量；运动的存在、不存在或方向的指示）

　　5.行业创新的第五个创新热点主要集中在风电机组及关键部件的监控、测试与实验的方法和装置等技术的专利申请，共计163件。（IPC小类：G01M机器或结构部件的静或动平衡的测试；未列入其他类目的结构部件或设备的测试）

　　4  创新企业

　　一、国外企业

　　根据对专利数据的统计分析，在国外企业中，专利申请量最大的5家国外企业，（如图7所示）：

　　1.通用电气公司

　　通用电气公司2002年收购安然公司，正式开始进军风电制造业，凭借其雄厚的资金实力和研发力量，到2005年就成为了世界风电设备制造商之一。该公司在中国专利申请，从2003年起专利申请数量就一直在不断上升，到2009年已达到122件。截至到2011年8月，通用电气公司公开的中国专利申请共399件，远远高于其他企业。参与专利创新的发明人共计269人。该公司所申请的专利全部为发明专利。PCT专利申请20件，占总数的5%。

　　根据IPC分类分析，该公司在中国的专利布局主要集中在检测及控制系统、叶片以及风力发电机（组）三大部分。

　　2.维斯塔斯风力系统有限公司

　　丹麦维斯塔斯风力系统有限公司创建于1945年，1979年开始制造风力发电机，现已成为全球最大的风力发电机制造商。

　　该公司在中国专利申请共243件。从2003年开始在中国进行专利布局，申请了17件专利。该公司申请的发明专利为229件，占总数的94%以上，参与的发明人148人。PCT专利申请180件，占总数的74%。

　　根据IPC分类分析，该公司在整机机组及零部件部分布局广泛，从叶片、轮毂到齿轮箱、机舱、塔架；从工艺制作到安装，都有所覆盖。此部分的专利申请量达148件，占到总数的61%，其中涉及到变桨距、偏航以及安全控制的专利有43件。此外，在风电机组的并网控制方面也申请专利11件。

　　3.Enercon GmbH公司

　　德国Enercon GmbH公司成立于1984年，作为全球研制兆瓦级风力发电机的领先企业，拥有全世界风能行业中近40%的专利技术，被誉为风能产业研究和发展的助推先锋力量。

　　该公司几乎所有专利的主发明人和申请人都是其董事长Aloys Wobben先生，在中国申请专利127件。

　　参与的发明人只有7人，Aloys Wobben先生本人参与发明了其中的110件。该公司申请的发明专利121件，其他6件为外观设计专利。

　　根据IPC分类分析，该公司在中国的专利布局主要集中在机组及部件、监测控制方法等领域，从风轮和叶片构造、桨距控制、风机保护装置等基础机构上都有所覆盖，可查询到的申请量为66件，占到总数的52%。此外，在并网技术上也申请了核心专利，可查询到的7件专利存活期平均都在8年以上。

　　4.西门子公司

　　西门子公司是德国风电行业的领导者之一，2009年，该公司在中国设立了西门子风力发电叶片（上海）有限公司。作为积极拓展其全球风机生产网络的重要举措，此举标志着西门子正式进军中国风电市场。

　　该公司在中国申请专利121件，专利申请从2007年后逐年上升。参与的发明人66人。申请的发明专利118件，其他3件为实用新型专利。PCT专利申请24件。

　　根据IPC分类分析，该公司在中国的专利布局集中在整机机组及部件，申请了77件，占到总数的64%。在发电机技术领域，申请了12件专利，且近两年主要是直驱发电机的专利。其他的技术创新点专利布局较为分散。

　　5.歌美飒创新技术公司（Gamesa）

　　歌美飒创新技术公司1976年成立于西班牙，是全球最主要的风力发电机制造商之一。2005年，歌美飒集团正式进入中国市场，2006年成立歌美飒风电（天津）有限公司，专门制造和装配风力发电机的主要组成部件。

　　该公司在中国申请的专利总量为74件，自2004年申请第一件专利后，每年的申请量持续递增，且全部为发明专利，其中PCT专利43件。参与发明人共有47人。

　　据IPC分类分析，该公司在中国的专利布局主要集中在整机机组及关键部件，共申请了53件，占总量的72%。其次布局在并网控制与监测领域，申请了专利10件。

　　二、国内企业

　　自2005年以来，中国专利申请量最多的国内企业，如上海电气风电设备有限公司等5家（如图8所示）：

　　1.三一电气有限责任公司

　　三一电气有限责任公司是由三一集团介入风电行业所设立的全资子公司，成立于2007年，主要从事以风力发电为核心的新能源及自动化装备。

　　自2007年以来，公司在风电领域的专利申请量已达132件，远远高于国内其他企业。其中实用新型和外观设计专利占到49%；公司没有申请PCT专利；参与专利的发明人数达45人。

　　根据IPC分类分析，该公司创新技术主要集中在整机机组及关键零部件领域，共申请了29件，占到总数的22%。在发电机技术方面，申请了18件专利。此外，可以看到该公司在海上风电作业的基础结构及运输方面有所布局，共申请了39项专利。

　　2.华锐风电科技（集团）股份有限公司

　　华锐风电科技（集团）股份有限公司是中国自主开发、设计、制造和销售适应全球不同风资源和环境条件的大型陆地、海上和潮间带风电机组的专业化高新技术企业。

　　2008年该公司申请专利20件，2009年30件，2010年39件。其中发明专利10件，实用新型78件。参与专利研发的发明人计62人。

　　据IPC分类分析，该公司技术创新主要在整机机组及关键零部件领域，共申请专利44件；其次在测试、试验技术上，申请了专利14件。其他技术领域的专利较为分散。

　　3.上海万德风力发电股份有限公司

　　上海万德风力发电股份有限公司是专业从事风力发电机组研究、开发、制造、销售与服务一体化的新能源高新技术企业。是上海市人民政府重点扶持的国家级风电高新技术企业。

　　自2005年以来，公司在风电领域申请了专利70件，近5年来专利申请量逐年稳步上升。其中发明专利10件，外观设计专利16件，其余为实用新型专利，无PCT专利。参与专利的发明人数为3人，其中贾大江1人申请了61件。

　　根据IPC分类分析，该公司创新技术主要集中在发电机、整机机组及零部件领域，分别申请了16件。

　　4.沈阳瑞祥风能设备有限公司

　　沈阳瑞祥风能设备有限公司成立于2007年7月，隶属于美国第一能源集团，购买了德国Fuhrlander公司生产2.5兆瓦风力发电机的世界先进技术。

　　2009年该公司申请专利16件，2010年49件。其中发明专利10件，实用新型55件。发明人只有2人，谭福阳48件，王云波17件。

　　据IPG分类分析，该公司在风电机组及零部件技术上申请了40件专利，在设备安装等技术上申请了13件专利。

　　5.上海电气风电设备有限公司

　　上海电气风电设备有限公司由上海电气股份有限公司投资组建，成立于2006年，是一家集大型风力发电机组研发、设计、制造、技术咨询、工程总承包为一体的新能源装备制造公司。

　　2007年该公司共申请专利54件，2009年2件，2010年4件。其中发明专利34件，实用新型专利26件。参与专利研发的发明人计19人。

　　据IPC分类分析，该公司技术创新主要集中在风电机组的关键零部件上，申请了32件专利；此外在低温状态下的风机监控保护方面，申请了12件专利。

　　从上述分析可知，我国风电行业的创新型企业在中国的专利申请量远远低于国外企业，在专利申请质量方面也有较大差距。目前国内的风电企业还没有将专利作为一种工具和途径，来增强企业的创新能力和核心竞争能力。

　　如何让中国的风电产业与世界水平并驾齐驱甚至成为引领性作用的产业，只有靠通过不断自主创新来增强企业的核心竞争力。重视知识产权，有效地开展专利工作已是当务之急，这应该是我国风电产业的理性选择。