基于DII專利大數據的生物質能技術國際態勢分析

靳軍寶，古志文，麻伊娜2，邢宗緒3，石雪莉3

(1.中國科學院蘭州文獻情報中心，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省機械科學研究院，甘肅蘭州 730030；3.蘭州蘭石能源裝備工程研究有限公司，甘肅 蘭州 730314)

基于DII專利大數據的生物質能技術國際態勢分析

靳軍寶1，古志文1，麻伊娜2，邢宗緒3，石雪莉3

(1.中國科學院蘭州文獻情報中心，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省機械科學研究院，甘肅蘭州 730030；3.蘭州蘭石能源裝備工程研究有限公司，甘肅 蘭州 730314)

基于德溫特創新索引國際專利數據庫(DII)，利用Thomson Data Analyzer(TDA)、Thomson Innovation(TI)等專利分析工具和平臺，對生物質能國際專利進行深入分析，系統客觀地揭示了生物質能技術的研發現狀、專利技術分布、研發熱點以及競爭格局。數據分析結果顯示:生物質能相關專利從2005年之后申請量開始快速增長。專利數量排名前三位的國家依次為中國、美國和日本，其專利數量占到全部專利總量的73.52%。從專利平均被引次數可以看出，我國專利整體質量較差。專利數量排名前三的機構分別是廣州迪森熱能技術股份有限公司、中國石油化工股份有限公司和清華大學，均為中國的企業或科研機構。從研發熱點可以看出，2010年以來生物質能專利技術主要研發熱點為爐排、儲罐及管道、生物質燃氣、燃燒室、基因改良、燃料乙醇、生物柴油反應器等。

生物質能；專利大數據；專利分析

生物質能主要包括生物質發電、生物質成型燃料、生物質液體燃料和生物質燃氣燃料等[1-2]。生物質能作為綠色能源已經受到越來越多國家的重視，據報道，生物質能已經是繼化石能源煤、油、氣之后的第四大能源[3-4]。我國生物質能資源豐富，具有巨大的發展潛力[5-7]。筆者通過德溫特創新索引國際專利數據庫(DII)，利用Thomson Data Analyzer(TDA)、Thomson Innovation(TI)等專利分析工具和平臺，對生物質能技術專利進行深入分析，旨在系統客觀地揭示生物質能技術的研發現狀與態勢，包括專利技術的分布、主要技術領域、研發熱點以及技術的市場占有與競爭格局。

1 數據采集與研究方法

本研究數據均采集于DII[8]。DII是以德溫特世界專利索引(DerwentWorld Patent Index)和德溫特世界專利引文索引(Patents Citation Index)為基礎形成的專利信息和專利引文信息數據庫，是世界上最大的專利文獻數據庫，收錄了來自全球47個專利機構(涵蓋100多個國家，包括中國的實用新型專利信息)的超過2000萬條基本發明專利，4000多萬條專利情報；數據可回溯到1963年。

本研究利用檢索式((TI＝(biomass or(bio?-gas or biogas or bio?-energy or bioenergy or biodiesel or bio?-diesel or ethanol-fuel or fuel ethanol or fuel-bioethanol)or((ethanol ormethanol or dimethyl-ether or diesel ormethane or biogas ormethyl-ether or CH4)and IP＝C12?))or MAN＝(X15-E))not ip＝A?)在DII數據庫中進行檢索，共獲得35502條數據，檢索時間為2015年12月14日。分析工具主要采用美國湯姆森科技集團開發的Thomson Data Analyzer(TDA)和Thomson Innovation(TI)分析工具[9-10]。

2 結果與討論

2.1 生物質能技術專利研發現狀

2.1.1 時序分布 從生物質能專利申請數量的變化情況(見圖1)可以看出，生物質能專利技術的發展可以分為3個階段，其中2000年之前關注生物質能技術的人很少，2001～2004年生物質能技術相關專利申請逐年增長。2005年后相關專利申請開始快速增長，與生物質能相關文章發表的結果一致[11]。由于專利公布具有一定的滯后性，所以2014年之后的數據僅供參考。其中2000年以來申請的專利占全部專利數量的90.48%。

圖1 生物質能技術專利申請數量年度變化情況Fig.1 The annual trend of the number of patents on biomass energy technologies

2.1.2 國家/地區分布 表1給出了專利數量排名前十位的國家/地區及專利平均被引次數?？梢钥闯雠琶叭坏膰乙来螢橹袊?、美國和日本，其專利數量占到所有專利量的73.52%，其中中國專利數量遙遙領先，與排名第二的美國相比，中國的專利數量比美國的3倍還多。

表1 專利數量排名前10位的國家/地區及其專利平均被引次數Table 1 The top 10 countries/organizations in the patents number and average cited tim es of their patents

2.1.3 專利的質量情況 為了了解各國專利質量情況，對主要國家或地區的專利平均被引次數進行了統計，由表1可知平均被引次數排名前三位的國家或組織依次是加拿大、美國和歐盟，分別為20.18、17.34和9.68次。雖然我國生物質能專利數量排名第一，但我國專利的平均被引次數只有0.92次，從側面反映出我國專利整體質量較差。

2.2 生物質能專利技術研發熱點及布局

2.2.1 技術主題分析 以國際專利分類號(IPC)分類為基礎，通過統計各類專利技術分支的出現頻次(見表2)，可以發現生物質能專利技術出現頻次最高的10個技術主題。其中排名前五位的技術點依次為:C12M 1/107(用于收集發酵氣體如甲烷的裝置)、C02F 11/04(用厭氧處理工藝生產甲烷)、C10L 1/02(基于僅由碳、氫及氧組成的成分為主的液體含碳燃料)、C12P 7/06(乙醇的制備)和B09B 3/00(固廢處理)。

表2 生物質能排名前10位的專利技術主題(前10位IPC分類號)Table 2 The top 10 patent technology topics of biomass energy(Top 10 IPC)

2.2.2 不同時段技術研發布局 Thomson Innovation(TI)具有強大的分析及可視化功能。以DII數據庫中生物質能專利數據為基礎，利用TI繪制了專利研發布局圖。生物質能專利技術主題分布見圖2(a)，結合專家解讀，可以發現主要研發主題有爐排、沼氣、酯交換、送料裝置、生物質燃氣、生物乙醇、培養基優化、生物質發電、糖化反應等。圖2(b)～(d)列出了不同時間段主要生物質能專利技術內容，其中2000年之前生物質能主要研發內容有厭氧發酵、燃料乙醇、污泥處理、生物燃氣和燃燒室；2000～2009年之間生物質能主要研發內容有生物柴油、酯交換、酵母改良、分離純化、生物質燃氣等；2010年至今生物質能主要研發內容有爐排、儲罐及管道、生物質燃氣、燃燒室、基因改良、燃料乙醇、生物柴油反應器等。

2.3 生物質能技術專利的競爭格局

2.3.1 主要專利權人情況 表3為排名前15的專利權人及其申請國別，由表3可見其中排名前三位的專利權人均為中國的機構，分別為廣州迪森熱能技術股份有限公司(簡稱廣州迪森公司)、中國石油化工股份有限公司(簡稱中石油)和清華大學，專利數量依次為212、159和149件。據廣州迪森公司2014年年報顯示，廣州迪森公司的主營業務為生物質燃料等新型清潔能源，具體為生物質成型燃料(BMF)、生態油(BOF)、生物質可燃氣(BGF)。2014年度，公司實現營業收入57 334.54萬元，實現利潤總額6906.06萬元。

圖2 生物質能技術主題分布及不同年份主要研發內容Fig.2 Technical topics distibution and main R＆D in different years of the patents of biomass energy

2.3.2 主要機構技術專利保護策略分析 專利保護區域及范圍是專利申請人/專利權人對其專利技術進行目標區域保護及市場占有規劃的重要反映，專利申請區域越廣、保護范圍越寬，專利技術潛在的市場占有范圍也越大。排名前15的專利權人及專利申請國別分布可見表3。

表3 排名前15位的專利權人的專利申請國別分布Table 3 The top 15 patentees and the distribution of their patent application countries

續表3

從整體上看，排名前15的專利權人中，除中國的廣州迪森熱能技術股份有限公司、昆明理工大學、浙江大學、郭豐亮(蘇州企航新能源有限公司董事長)、日本石川島播磨重工業株式會社及華北電力大學專利申請國別均在本國外，其他機構申請國別均在2個以上。

2.3.3 主要機構間重要技術競爭關系分析 各主要機構之間重要技術競爭關系見圖3～圖5，其中圈外小球代表競爭機構，圈內小球代表某一重要機構的主要技術領域，小球大小表示該機構在該技術領域的專利申請量，小球間連線表示該機構間存在技術競爭關系。

圖3 廣州迪森主要的技術競爭格局Fig.3 Themain competitive relationship of technology in Guangzhou Devotion Thermal Technology CO.

圖4 中石油主要的技術競爭格局Fig.4 Themain competitive relationship of technology in Sinopec Corp.

從圖3可以看出，在生物質能技術領域廣州迪森熱能技術股份有限公司主要的技術領域包括合成氣或煤氣、煤氣中除塵或焦油的裝置、粉狀或粒狀燃料氣化裝置、燃料氣引出裝置和向燃燒設備供應燃料等。其中，合成氣或煤氣技術是廣州迪森公司在生物質能方面最有優勢的技術領域，其競爭優勢明顯，但在這方面它面臨著來自武漢凱迪和洛陽駿騰能源科技有限公司的競爭壓力。煤氣中除塵或焦油的裝置技術是廣州迪森的第二大優勢領域，其競爭優勢也很明顯，但面臨著來自洛陽駿騰能源科技有限公司和合肥德博生物能源科技有限公司的競爭壓力；在其他主要技術領域，廣州迪森都表現出優勢地位，但也有一些潛在的競爭威脅。

從圖4可以看出，在生物質能技術領域，中石油主要的技術領域包括:由碳、氫及氧成分為主的液體燃料；從含氧的有機物制備液態烴混合物，例如脂肪油、脂肪酸；烴類混合物為主的液體含碳燃料；乙醇的制備和釀酒酵母等。其中，由碳、氫及氧成分為主的液體燃料技術是中石油公司在生物質能方面最有優勢的技術領域，在該領域目前處于領先優勢；從含氧的有機物制備液態烴混合物是中石油公司的第二大優勢領域，但殼牌石油公司在該技術領域領先于中石油公司，另外，清華大學、美國環球石油產品公司、美國帕沃爾(Powell JB)等在該技術領域也對中石油構成威脅。

圖5 清華大學主要的技術競爭格局Fig.5 Themain com petitive relationship of technology in Tsinghua University

從圖5可以看出，在生物質能技術領域，清華大學主要的技術領域包括:從含氧的有機物制備液態烴混合物；脂肪、脂油、酯型蠟或高級脂肪酸的制備；酯交換；細菌或放線菌目；乙醇的制備等?？梢钥闯觯迦A大學的優勢技術為從含氧的有機物制備液態烴混合物，但該技術與殼牌石油相比較不占有優勢；脂肪、脂油、酯型蠟或高級脂肪酸的制備技術面臨的競爭威脅主要來自韓國慶北國立大學；在乙醇制備領域，杜邦公司、丹尼斯克公司、中糧集團、諾維信和中石油的技術實力均超過清華大學。

3 結論與建議

在國際范圍內，生物質能相關專利從2005年之后申請量開始快速增長，其中2000年以來申請的專利占全部專利數量的90.48%。生物質能專利數量排名前三位的國家依次為中國、美國和日本，其專利數量占到全部專利總量的73.52%。從專利平均被引次數可以看出，我國專利整體質量較差。生物質能技術專利數量排名前三的機構分別是廣州迪森熱能技術股份有限公司、中石油和清華大學，均為中國的企業或科研機構。從生物質能技術研發熱點可以看出，2010年以來生物質能專利技術主要研發熱點為爐排、儲罐及管道、生物質燃氣、燃燒室、基因改良、燃料乙醇、生物柴油反應器等。

我國生物質能專利數量已經遙居世界第一，但專利整體質量較差，專利申請主要在國內。今后應加強專利質量控制，申請高質量的專利，此外，要加強專利申請布局戰略，搶占更多知識產權制高點。

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Analysis of International Situation on Biomass Energy Technology Based on DIIPatent Big Data

JIN Junbao1，GU Zhiwen1，MA Yina2，XING Zongxu3，SHIXueli3

(1.Lanzhou Library of Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China；2.Gansu Academy of Mechanical Sciences，Lanzhou 730030，China；3.Lanzhou LSEnergy Equipment Engineering Institute Co.，Ltd.，Lanzhou 730314，China)

Based on Derwent Innovations Index(DII)of ISIWoK，patent analysis tools and platforms such as Thomson Data Analyzer(TDA)and Thomson Innovation(TI)etc.were used for deeply analyzing international patent of biomass energy，systematically and objectively revealing the present situation of research and development，the distribution of patent technology，research and development hotspot，aswell as the competitive landscape of biomass energy technology.The results showed that the number of patents was increasing rapidly from 2005.China，American and Japan ranked the top 3 of the number of patents. However，by the comparison of average cited times of patent，the results showed that the quality of Chinese patentswas poor.The patentees of top three were Guangzhou Devotion Thermal Technology Co.，Sinopec Corp.and Tsinghua University.All of them came from China.The research and development hotspot of biomass energy technology were the boller，biodiesel reaction，ethanol production，genemodification and synthesis gas after 2010.

biomass energy；patent big data；patent analysis

TM651；TQ35

:A

:1673-5854(2017)01-0033-06

10.3969/j.issn.1673-5854.2017.01.006

2016-05-18

中國科學院“西部之光”人才培養計劃項目(Y4AS051001)

靳軍寶(1986—)，男，甘肅會寧人，館員，碩士，從事產業情報研究；E-mail:jinjb＠llas.ac.cn。