光伏建筑一體化技術(shù)專利申請狀況分析

李 浩，王志云，王 淼，常 娜，劉海燕，林雯清

（中國專利技術(shù)開發(fā)公司，北京 100088）

2012年，國務(wù)院印發(fā)了“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的通知[1]，勾畫了我國在“十二五”期間戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的藍圖。在七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中，作為影響我國國民經(jīng)濟命脈的能源類產(chǎn)業(yè)——新能源產(chǎn)業(yè)位列其中，但目前仍不能直接獲取指向戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況的專利指標。利用國際專利分類（IPC）和高效檢索工具，通過針對性、多層面地對專利信息進行挖掘、調(diào)查、統(tǒng)計、分析，可掌握新能源產(chǎn)業(yè)（特別是太陽能建筑產(chǎn)業(yè)）現(xiàn)有技術(shù)狀況，認清該領(lǐng)域競爭態(tài)勢，分析該產(chǎn)業(yè)專利技術(shù)發(fā)展趨勢。

光伏建筑一體化（BIPV），是應(yīng)用太陽能發(fā)電的一種新概念，簡單來講就是將太陽能光伏發(fā)電陣列安裝在建筑的圍護結(jié)構(gòu)外表面來提供電力。光伏建筑一體化有諸多優(yōu)點，如有效利用建筑外表面、無需額外用地或者加建其它設(shè)施、節(jié)約外飾材料、緩解電力需求等。

光伏建筑一體化是指將光伏發(fā)電技術(shù)和建筑學相結(jié)合，結(jié)合方式主要有兩類：①建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合，把封裝好的光伏組件平板或曲面板安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上，建筑物作為光伏陣列載體，起支撐作用；②建筑與光伏組件相結(jié)合，即用光伏組件來做建筑物的屋頂、外墻和窗戶，這樣既可用作建材也可用作發(fā)電[2]。

本文以國際專利分類（IPC）和關(guān)鍵詞為入口在中國專利文獻檢索系統(tǒng)（CPRS）進行檢索（專利文獻公開日期截止到2012年5月31日），并利用檢索結(jié)果簡要分析光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)專利技術(shù)的發(fā)展情況。

1 光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)專利技術(shù)分布狀況的分析

光伏建筑一體化根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)主要分為光伏屋頂、光伏幕墻及光伏門窗等。如圖1所示，光伏屋頂領(lǐng)域的專利申請量最大，占64.82%之多；其次是光伏幕墻領(lǐng)域與光伏門窗領(lǐng)域，分別占18.31%與16.86%。由此可見，光伏屋頂領(lǐng)域發(fā)展得最好，其原因在于：①光伏屋頂相對于光伏幕墻與光伏門窗而言，其日照條件好，不易受到遮擋，可以充分接收太陽輻射，從而使光伏屋頂技術(shù)受到了更多的青睞；②國家大力推行了“太陽能屋頂計劃”、“金太陽工程”等政策措施，從政策層面上也促進了光伏屋頂領(lǐng)域的發(fā)展。

圖2顯示了光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)主要領(lǐng)域（光伏屋頂、光伏幕墻及光伏門窗）在1997—2011年期間專利申請情況。在2002年之前，光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的專利申請量比較平穩(wěn)，每年的申請量約不到20件；2002年之后，光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的專利申請量逐年增長，尤其是在近幾年（2006年至今）增長速度尤為顯著，達到了井噴狀態(tài)；此外，光伏屋頂在光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)中一直占據(jù)最重要的位置，光伏幕墻及光伏門窗的每年申請量不相上下。圖2 還顯示2011年的專利申請量有所回落，這是因為2011年申請的專利部分還沒有公開。

圖1 光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的主要技術(shù)構(gòu)成Fig.1 Main components of BIPV industry

圖2 光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)主要領(lǐng)域的發(fā)展情況Fig.2 Time evolution of volume of patent applications of BIPV industry between 1997 and 2011

如圖3所示，在光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)專利申請中，實用新型專利占50%以上，達61.69%，而代表更高技術(shù)含量的發(fā)明專利則只占不到40%，從而說明，相關(guān)企業(yè)、科研機構(gòu)及單位需要進一步加大對光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的研發(fā)投入，加強創(chuàng)新力度，尋找技術(shù)突破點，占領(lǐng)行業(yè)技術(shù)的制高點。

圖3 光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的專利類型Fig.3 The patent types of BIPV industry

2 我國光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)專利的發(fā)展趨勢分析

圖4顯示了1986—2010年光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的專利申請量情況。由圖可見，1986—1996年光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的專利申請量非常低，1996—2002年該產(chǎn)業(yè)受到國家相關(guān)政策的推進有所起色，但專利申請量并沒有實質(zhì)性的增長，自2002年開始，因國家“十五”規(guī)劃及“十一五”規(guī)劃的刺激及促進，光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的專利申請量得到了大幅度的增長，特別是在2006—2010年平均年增長率達51.3%。在國家“十二五”規(guī)劃中多次提到要促進光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]，擴大光伏發(fā)電市場，因此在今后幾年，該產(chǎn)業(yè)極有可能會保持突飛猛進的發(fā)展勢頭。據(jù)保守估計，到2015年光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的專利申請量將突破4000件。此外從圖4中還可以發(fā)現(xiàn)，實用新型專利的增長率一直高于發(fā)明專利的增長率。

圖4 1986—2010年光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的專利申請量Fig.4 Volume of patent applications of BIPV industry from 1986 to 2010

3 光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的國內(nèi)申請人分析

圖5顯示了光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)專利申請量前10名的省份情況。從圖5可以看出，江蘇在國內(nèi)光伏建筑一體化技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)實力最強，相關(guān)的專利申請量占據(jù)全國總專利申請量的13.07%，上海、北京、廣東及浙江分別以10.75%、9.41%、9.01%及8.17%的專利申請量份額占據(jù)前五名，而遼寧、山東、安徽、湖北等省的研發(fā)實力比較接近。

從專利申請量前10名的省市中可以看出，這些省市大多屬于中東部地區(qū)，而在日照時間更長、太陽能資源更為豐富的西部地區(qū)光伏技術(shù)發(fā)展有些落后，從而明顯反映出光伏產(chǎn)業(yè)東西部發(fā)展不均衡的狀況。

圖5 光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)專利申請量前10名的省市Fig.5 Top 10 provinces and cities of patent applications in BIPV industry

我國是太陽能資源相當豐富的國家，約有2/3的地區(qū)太陽能資源較好，特別是青藏高原和新疆、甘肅、內(nèi)蒙古一帶，利用太陽能的自然條件尤其有利，在這些地區(qū)我們要加大對太陽能技術(shù)的投入，大力發(fā)展光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)，推進對太陽能產(chǎn)品的應(yīng)用，以充分利用西部太陽能資源豐富的特點。

4 光伏產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈分析

眾所周知，光伏產(chǎn)業(yè)鏈包括太陽能電池的制造、組裝太陽能電池以形成太陽能電池板及光伏產(chǎn)品的應(yīng)用，其中光伏產(chǎn)品的一項重要應(yīng)用為光伏建筑一體化?？蓪⑻柲茈姵?、太陽能電池板及相關(guān)的制造工藝作為光伏產(chǎn)業(yè)的上游產(chǎn)業(yè)，將光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)作為光伏產(chǎn)業(yè)的下游產(chǎn)業(yè)。

圖6 太陽能電池產(chǎn)業(yè)（光伏上游產(chǎn)業(yè)）專利申請量 前10名省市Fig.6 Top 10 provinces and cities of patent applications in PV industry（upstream industry）

圖6顯示了光伏上游產(chǎn)業(yè)的專利申請量前10名的省市情況，其中江蘇、上海、浙江、北京、廣東、臺灣、山東等省市在太陽能電池領(lǐng)域?qū)嵙π酆?，而這些省市在光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的專利申請量中同樣占據(jù)前10名的位置，這在一定程度上說明江蘇、上海、浙江、北京、廣東、臺灣、山東等省市的光伏上、下游產(chǎn)業(yè)對接比較好，光伏產(chǎn)業(yè)鏈較為完整。特別是江蘇省，擁有無錫尚德、天合光能、阿特斯太陽能等一大批光伏產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，從而也奠定了江蘇在國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)中的霸主地位。

此外，相比較太陽能電池產(chǎn)業(yè)的總專利申請量（15400件），光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的總專利申請量（2019件）不及太陽能電池產(chǎn)業(yè)的1/7，這反映了我國光伏產(chǎn)業(yè)的“重制造、輕應(yīng)用”的發(fā)展模式。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，國內(nèi)生產(chǎn)的太陽能產(chǎn)品有90%出口到國外，只有10%留在國內(nèi)。這種“重制造、輕應(yīng)用”的發(fā)展模式會使國內(nèi)光伏企業(yè)受制于國外市場，一旦國外市場有變，會給這些光伏企業(yè)帶來極大影響，特別是近來由歐美國家發(fā)起的對中國光伏電池的反傾銷調(diào)查更是將大部分國內(nèi)光伏企業(yè)帶入了困境，因此我國需要推廣太陽能產(chǎn)品的應(yīng)用，加強國內(nèi)光伏系統(tǒng)應(yīng)用市場的建設(shè)，擴大內(nèi)需，消化國內(nèi)光伏產(chǎn)能，唯有這樣國內(nèi)光伏企業(yè)的發(fā)展才會長盛不衰。

5 光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)在中國專利申請量前10名位的申請人排序分析

如圖7所示，光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的企業(yè)專利申請較多，而大學和研究機構(gòu)的專利申請最少，這說明光伏建筑一體化技術(shù)已經(jīng)形成初具規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，相關(guān)企業(yè)主導著光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。另外，該產(chǎn)業(yè)的個人申請較多，占43.86%的份 額，經(jīng)進一步分析，這些個人申請中有相當量的專利具有企業(yè)背景，很多企業(yè)的法人利用個人名義進行了專利的申請。

圖7 光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)專利申請人類型Fig.7 Distribution of patent applicants of BIPV industry

圖8顯示的是光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的專利申請人排序情況。企業(yè)方面，吉富新能源科技(上海)有限公司、北京環(huán)能海臣科技有限公司、深圳南玻幕墻及光伏工程有限公司、武漢日新科技有限公司和常州天合光能有限公司在光伏建筑一體化領(lǐng)域的專利申請量處于較高水平，其中深圳南玻幕墻及光伏工程有限公司和武漢日新科技有限公司是專注于光伏建筑一體化的企業(yè)，在該行業(yè)中具有一定的影響力；個人方面，徐寶安、劉新廣、李毅等的申請量較高；國外來華申請人方面，日本佳能株式會社的專利申請量較多，為19件且全部為發(fā)明專利申請，這說明日本的企業(yè)非常重視在華專利布局。

圖8 光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)專利申請申請人排序Fig.8 Ranking patent applicants of BIPV industry

從圖8還可以看出，在光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的專利申請量前15名中，只有日本佳能株式會社一家國外公司，這說明國外相關(guān)光伏企業(yè)在光伏建筑一體化領(lǐng)域的專利戰(zhàn)略部署尚未在中國展開，這便為我國該技術(shù)的全面發(fā)展提供了一個良好的機遇。

6 結(jié)論及建議

光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的專利申請量自2006年至今增長速度尤為顯著，達到井噴狀態(tài)。光伏屋頂在光伏建筑一體化技術(shù)中一直占據(jù)最為重要的位置。

在光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)專利申請中，大多數(shù)為實用新型專利，而代表更高的技術(shù)含量的發(fā)明專利申請比例不到40%，建議進一步加大對光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的研發(fā)投入，加強創(chuàng)新力度，尋找技術(shù)突破點。

江蘇省在光伏建筑一體化技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)實力最強，上海、北京、廣東及浙江等省市也具有較強實力；江蘇、上海、浙江、北京、廣東、臺灣、山東等省市的光伏上、下游產(chǎn)業(yè)對接比較好，光伏產(chǎn)業(yè)鏈較為完整。但是，光伏產(chǎn)業(yè)也表現(xiàn)了東西部發(fā)展明顯不均衡的狀況，我們要充分利用西部太陽能資源豐富的特點，在西部推進對太陽能產(chǎn)品的應(yīng)用。

光伏產(chǎn)業(yè)的專利申請分布反映了我國太陽能產(chǎn)業(yè)的“重制造、輕應(yīng)用”的發(fā)展模式，這種發(fā)展模式會給光伏企業(yè)帶來種種弊端，建議我國推廣對太陽能產(chǎn)品的應(yīng)用，擴大內(nèi)地市場。

光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的企業(yè)專利申請較多，而大學和研究機構(gòu)的專利申請最少，相關(guān)企業(yè)主導著光伏建筑一體化技術(shù)的發(fā)展方向；此外，國外相關(guān)光伏企業(yè)在光伏建筑一體化領(lǐng)域的專利戰(zhàn)略部署尚未在中國全面展開，為我國該技術(shù)的發(fā)展提供了一個良好的機遇。

[1] 國務(wù)院.國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展 規(guī)劃的通知[EB/OL]. http://www.gov.cn/zwgk/2012-07/20/content_ 2187770.htm.

[2] Yang Hongxing（楊洪興），Zhou Wei（周偉）. 太陽能建筑一體化技術(shù)與應(yīng)用[M]. Beijing：China Architecture&Building Press，2009.

[3] 中華人民共和國科學技術(shù)部. 太陽能發(fā)電科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃[EB/OL]. http://www.most.gov.cn/fggw/zfwj/zfwj2012/ 201204/ t20120424_93887.htm.