全球能源產(chǎn)業(yè)的技術(shù)演進與技術(shù)預(yù)見

欒春娟 李宇婧

摘 要：采用專利引文分析法，基于專利引文的知識流動方向，選擇美國專利商標(biāo)局公布的、能源技術(shù)領(lǐng)域的有效發(fā)明專利數(shù)據(jù)，及其后向引證（backward citation，簡稱后引）專利數(shù)據(jù)和前向引證（forward citation，簡稱前引）專利數(shù)據(jù)（前引與后引數(shù)據(jù)都排除了自引），構(gòu)建全球能源技術(shù)演進與技術(shù)預(yù)見模型，揭示技術(shù)演進的趨勢并預(yù)見技術(shù)的發(fā)展前景。對全面把握世界能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展動態(tài)、正確制定和實施能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和政策，具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。研究發(fā)現(xiàn)，在“過去—現(xiàn)在—未來”3個創(chuàng)新發(fā)展階段，中國的整體能力有所提升，但機構(gòu)創(chuàng)新能力尤其是企業(yè)創(chuàng)新能力需要加強;雜環(huán)化合物等技術(shù)將成為未來能源技術(shù)的重要領(lǐng)域;燃氣渦輪發(fā)動機、光電轉(zhuǎn)換/半導(dǎo)體器件技術(shù)及地下能源探測/開采等相關(guān)技術(shù)，是未來能源技術(shù)的前沿?zé)狳c主題。

關(guān)鍵詞：技術(shù)預(yù)見;技術(shù)演進;理論模型;能源產(chǎn)業(yè);專利引文;知識流動;后向引證;前向引證

中圖分類號：G 306;N 18

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-7312（2022）01-0010-11

Abstract：Based on the direction of knowledge flow of patent citations，this article uses patent citation analysis method and selects valid invention patent data，backward citation patent data and forward citation patent data （both citations and back citations exclude selfcitations）published by the United States Patent and Trademark Office in the field of energy technology，to build a global energy technology evolution and technology foresight model and to reveal the trend of technology evolution and foresee the development prospects of technology.It has important theoretical value and practical significance for comprehensively grasping the development trends of the world’s technological innovation in energy industry and correctly formulating and implementing energy industry development strategies and policies.The study found that in the pastpresentfuture three innovation development stages，China’s overall capability has improved，but the institution’s innovation capability，especially the enterprise’s innovation capability needs to be strengthened;technologies such as heterocyclic compounds will become an important field of future energy technology.Gas turbine engine，photoelectric conversion/semiconductor device technology，underground energy detection / mining and other related technologies are the hot topics of the future energy technology.

Key words：technology foresight;technology evolution;theoretical model;energy industry;patent citation;knowledge flow;backward citation;forward citation

0 引言全球能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的過去、現(xiàn)在和未來呈現(xiàn)怎樣的競爭態(tài)勢和發(fā)展趨勢？主要國家/地區(qū)是如何演進的？中國在演進過程中的地位發(fā)生了怎樣的變化？主要國家/地區(qū)未來的發(fā)展趨勢如何？主要創(chuàng)新機構(gòu)的競爭態(tài)勢是如何演進的？未來將形成怎樣的競爭格局？主要技術(shù)領(lǐng)域是如何演進的？能源技術(shù)前沿?zé)狳c主題是什么？本研究擬基于專利引文的知識流動方向，構(gòu)建技術(shù)演進與技術(shù)預(yù)見理論模型，并對能源領(lǐng)域技術(shù)演進與技術(shù)預(yù)見進行實證分析，以期為國家能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供決策支撐。以往基于專利數(shù)據(jù)進行的技術(shù)演進與技術(shù)預(yù)見研究，往往是基于授權(quán)專利或引證專利單一類型的專利數(shù)據(jù)進行的[1-2]，揭示的至多是技術(shù)演進狀況。研究基于專利引文的知識流動方向[3-4]，選擇能源領(lǐng)域當(dāng)前專利數(shù)據(jù)代表現(xiàn)在技術(shù)，該數(shù)據(jù)的后向引證專利數(shù)據(jù)代表過去技術(shù)，該數(shù)據(jù)的前向引證專利數(shù)據(jù)代表未來技術(shù)，構(gòu)建全球能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)演進與技術(shù)預(yù)見理論模型與分析框架，揭示技術(shù)演進態(tài)勢并預(yù)見未來技術(shù)的創(chuàng)新前景。選擇技術(shù)綜合實力與經(jīng)濟綜合實力相結(jié)合的四象限分析模型，對能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新機構(gòu)的競爭優(yōu)勢進行演進與預(yù)測分析。并對主要技術(shù)領(lǐng)域的演進及預(yù)測和能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的前沿?zé)狳c主題進行分析。研究選擇美國專利商標(biāo)局公布的、能源技術(shù)領(lǐng)域的有效發(fā)明專利數(shù)據(jù)33 979個結(jié)果，及其后向引證（backward citation，簡稱后引）專利數(shù)據(jù)98 699個結(jié)果和前向引證（forward citation，簡稱前引）專利數(shù)據(jù)11 199個結(jié)果（前引與后引數(shù)據(jù)都排除了自引），遵循構(gòu)建的理論模型，實證分析全球能源產(chǎn)業(yè)主要國家/地區(qū)技術(shù)演進與預(yù)見、主要機構(gòu)技術(shù)演進與預(yù)見、主要技術(shù)領(lǐng)域演進與預(yù)見和前沿?zé)狳c主題。以期為我國能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展提供決策參考。在理論與方法層面，研究提出的理論模型能夠更全面地揭示能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)演進并預(yù)測其未來，同時為其他產(chǎn)業(yè)的技術(shù)預(yù)測提供了一個嶄新的視角和方法。在實踐層面，對全面把握世界能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展動態(tài)、正確制定和實施能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和政策，具有重要現(xiàn)實意義。

1 文獻回顧技術(shù)演進很早就受到學(xué)者的關(guān)注[5-6]。學(xué)者們研究了技術(shù)能力的演進[7]、技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的演進[8]、技術(shù)集群的演進[9]、技術(shù)創(chuàng)新主體的演化[10]、技術(shù)演進與競爭反應(yīng)[11]和特定技術(shù)演進[12]等問題。關(guān)于技術(shù)演進模型的研究，學(xué)者曾提出了技術(shù)創(chuàng)新與演進過程中的生產(chǎn)者與消費者互動模型[13]、技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化模型[14]、后發(fā)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新過程中的“國際接口-資源體系-技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略 ”三者間“鏈?zhǔn)叫M”的共演模型[15]、中國清潔能源技術(shù)創(chuàng)新過程中的產(chǎn)學(xué)研合作網(wǎng)絡(luò)演進發(fā)展模型、復(fù)雜環(huán)境下技術(shù)演進的集成模型[16]、東亞地區(qū)舊石器時代技術(shù)演化的人口模型[17]、技術(shù)演進中的多階段數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型[18]等。技術(shù)預(yù)見是對技術(shù)發(fā)展的未來進行預(yù)測。20世紀90年代以來，世界上主要的發(fā)達國家美國、英國和德國等，和一些發(fā)展中國家中國、韓國等紛紛開始重視技術(shù)預(yù)見的理論研究與國家科技發(fā)展戰(zhàn)略中的技術(shù)預(yù)見實踐。學(xué)者們關(guān)于技術(shù)預(yù)見的研究成果，主要集中于技術(shù)預(yù)見的理論、方法和應(yīng)用。技術(shù)預(yù)見中的德爾菲法受到普遍關(guān)注和探討[19-20]。隨著信息技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展，新興的技術(shù)預(yù)見方法不斷涌現(xiàn)，比如匯編網(wǎng)格方法[21]、專利關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法[22]、矩陣圖譜和專利聚類方法[23]、混合的技術(shù)路線圖方法[24]等。能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展是一個國家乃至全球的經(jīng)濟命脈。能源技術(shù)創(chuàng)新是引領(lǐng)能源產(chǎn)業(yè)變革、實現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)升級換代的源動力。學(xué)者們研究了新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展對策[31]、新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的財政與風(fēng)險防范[32]、新能源技術(shù)競爭能力模型

[33]等。可再生能源技術(shù)也受到關(guān)注：可再生能源對碳排放的影響[34]、可再生能源技術(shù)吸收能力對我國能源產(chǎn)業(yè)績效的影響[35]、可再生能源產(chǎn)業(yè)補貼標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計[36]等。學(xué)者還探討了新興生物能源技術(shù)的研究進展，分析了生物能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路徑[37]、美國生物能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)演化過程[38]、生物能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建[39]等。已有的上述相關(guān)研究成果為本項研究提供了重要的理論和方法基礎(chǔ)。但以往的研究往往是基于專利申請、授權(quán)專利或引證專利單一類型的專利數(shù)據(jù)進行的，揭示的通常是過去技術(shù)演進的狀況或當(dāng)前技術(shù)創(chuàng)新的狀況[1-2]，且對于能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)演進過程及技術(shù)預(yù)見的研究較少。本項研究的創(chuàng)新之處就在于，基于專利引文分析的知識流動方向，選擇后向引證專利、當(dāng)前專利、前向引證專利分別代表過去技術(shù)、當(dāng)前技術(shù)和未來技術(shù)，創(chuàng)造性地構(gòu)建了技術(shù)演進與技術(shù)預(yù)見模型;并選擇全球能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)進行了實證研究。基于綜合技術(shù)實力和綜合經(jīng)濟實力指標(biāo)，選擇四象限分析模型，對全球能源產(chǎn)業(yè)主要創(chuàng)新機構(gòu)的競爭優(yōu)勢進行了演進分析與未來發(fā)展預(yù)測。

2 模型構(gòu)建與研究方法

2.1 技術(shù)演進與預(yù)見研究框架專利文獻作為重要的創(chuàng)新研究成果載體，凝聚了大量的、豐富的技術(shù)信息與創(chuàng)新信息，常被用來進行技術(shù)演進相關(guān)研究[40-41]。由于專利授權(quán)的新穎性標(biāo)準(zhǔn)要求，技術(shù)進步的最新研究成果90%～95%首先發(fā)表于專利文獻，并且80%以上僅僅通過專利文獻公開[42]。專利文獻及時更新公布的特征，有助于通過對最新發(fā)表的專利文獻進行分析，從而把握技術(shù)創(chuàng)新的當(dāng)前最新進展。

專利文獻的引文著錄信息反映了技術(shù)發(fā)展過程中的繼承與演化[2，43]。專利引證分為后向引證和前向引證。專利后引文獻是指當(dāng)前樣本專利數(shù)據(jù)引用的、在其之前公開的專利文獻的數(shù)據(jù)。對專利后引文獻的分析，可以幫助把握技術(shù)的過去。專利前引文獻反映了當(dāng)前專利數(shù)據(jù)被引用的狀況。對引用當(dāng)前專利數(shù)據(jù)的專利文獻進行分析，可以幫助預(yù)測技術(shù)的未來發(fā)展趨勢[44]。研究根據(jù)專利數(shù)據(jù)及其引文所反映的知識流動方向[2，43]，通過對后引專利、當(dāng)前專利、前引專利的分析，構(gòu)建如圖1所示的理論模型，并以能源領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)及其后引與前引的專利數(shù)據(jù)為分析對象，對能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)演進和技術(shù)預(yù)見進行實證研究。

2.2 創(chuàng)新機構(gòu)競爭優(yōu)勢分析模型構(gòu)建競爭優(yōu)勢，是指企業(yè)或者組織相對于其競爭對手擁有的可持續(xù)性優(yōu)勢，通常可以分為成本優(yōu)勢、差異優(yōu)勢及聚焦優(yōu)勢。對于創(chuàng)新機構(gòu)而言，其競爭優(yōu)勢主要有兩個來源，技術(shù)和經(jīng)濟。具有較強的技術(shù)實力和技術(shù)儲備，可以提高其創(chuàng)新能力;而較強的經(jīng)濟實力則可以提高創(chuàng)新機構(gòu)抵御外界風(fēng)險、獲取資源的能力。故本文采用綜合經(jīng)濟實力和綜合技術(shù)實力兩個維度來構(gòu)建創(chuàng)新機構(gòu)的競爭優(yōu)勢分析模型。選擇四象限氣泡圖對創(chuàng)新機構(gòu)的競爭優(yōu)勢演進及未來預(yù)測進行分析[45]，如圖2所示。圖2中的橫軸代表創(chuàng)新主體的綜合技術(shù)實力（X軸/vision軸/愿景軸）;縱軸代表的是創(chuàng)新機構(gòu)的綜合經(jīng)濟實力（Y軸/resource軸/資源軸）。氣泡大小代表創(chuàng)新機構(gòu)所擁有專利數(shù)量的多少，不同顏色代表不同的創(chuàng)新機構(gòu)/專利權(quán)人。

X軸綜合考慮以下三方面主要因素：機構(gòu)專利組合規(guī)模、機構(gòu)專利分類代碼數(shù)量規(guī)模和機構(gòu)專利引證情況。這三方面因素都與創(chuàng)新機構(gòu)的技術(shù)實力密切相關(guān)：專利組合規(guī)模顯示了創(chuàng)新機構(gòu)的研發(fā)實力;機構(gòu)專利分類代碼規(guī)模展示了機構(gòu)在該領(lǐng)域的專利申請廣度;引證情況反映了機構(gòu)在該技術(shù)領(lǐng)域的影響力[45]。在四象限圖示中，氣泡位置越靠右，機構(gòu)在所搜索領(lǐng)域的關(guān)注程度和專利表現(xiàn)越突出，機構(gòu)的綜合技術(shù)實力越強大。X軸的計算公式見式（1）。

式中：CESi為機構(gòu)i的綜合經(jīng)濟實力;INCi為機構(gòu)i的收入;∑INCi為全部機構(gòu)的收入總和;PLNi為機構(gòu)i的訴訟案件數(shù)量;∑PLNi為各機構(gòu)訴訟案件數(shù)量的總和;PLPNi為機構(gòu)i的專利布局位置數(shù)量;∑PLPNi為各機構(gòu)的專利布局位置數(shù)量總和。在特定的檢索結(jié)果集中，每個氣泡所代表的專利權(quán)人的位置是確定的，每個氣泡將依據(jù)其愿景軸與資源軸的綜合得分共同確定了其在四象限圖中的位置。如果檢索結(jié)果集更改了，氣泡的位置也會隨之更改。對特定檢索結(jié)果集進行分析，位于第一象限的是領(lǐng)導(dǎo)者（Incumbents），其在特定領(lǐng)域具有強勢的技術(shù)實力并且擁有能夠執(zhí)行其愿景的經(jīng)濟資源，此類公司通常為市場領(lǐng)導(dǎo)者[45]。位于第二象限的機構(gòu)是潛在購買方（Potential Buyers）。這些公司處于資源軸頂部，掌握大量資源，但缺乏技術(shù)實力。他們想挑戰(zhàn)市場領(lǐng)導(dǎo)者，這樣他們就需要加強和提高技術(shù)實力，很可能成為潛在的專利被許可方/購買方。位于第三象限的為仿效者/加入者（Followers/Entrants）。這些公司同時缺乏資源和愿景，通常是剛進入市場的新公司或者是控制市場較小份額的一些公司。位于第四象限的是潛在銷售者（Potential Sellers）。這類公司技術(shù)實力很強，但資源不足。他們?nèi)襞c適當(dāng)?shù)暮献骰锇榛蛘邼撛谫徺I者合作就會獲得大量資源，快速進入領(lǐng)導(dǎo)者行列。

2.3 文本聚類分析主要采用文本聚類分析技術(shù)。聚類是指將數(shù)據(jù)分為多個類或者簇，同一類（或簇）中的數(shù)據(jù)具有較高的共性，且不同類（或簇）中的數(shù)據(jù)具有差異性。文本聚類分析則就是依據(jù)著名的聚類假設(shè)：同類的文檔相似度大，而不同類的文檔相似度小。文本聚類分析根據(jù)給定的相似性度量下把對象進行分組，使得同組類的對象具有極大的相似度。根據(jù)文本聚類分析的原理，將檢索到的專利文獻根據(jù)技術(shù)主題進行聚類分析進而劃分為不同的小組，屬于同一小組的專利文獻具有相同的技術(shù)主題。并采用專利地形圖使聚類結(jié)果可視化，即主要技術(shù)主題一致的專利文獻分布在地形圖的同一區(qū)域，區(qū)域中山峰的海拔高度代表特定技術(shù)主題專利文獻的密度大小，密度越大，海拔越高。

2.4 數(shù)據(jù)檢索與分布研究實證分析部分的能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)專利數(shù)據(jù)來源于全球?qū)＠诰€檢索及分析工具、2007年由美國INNOGRAPHY公司推出、2015年被CPA GLOBAL收購的Innography專業(yè)知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)平臺。該平臺豐富的數(shù)據(jù)源包括專利、公司、財務(wù)、市場、訴訟、商標(biāo)、科技文獻、標(biāo)準(zhǔn)等數(shù)據(jù)，并進行關(guān)聯(lián)分析[46]。專利數(shù)據(jù)方面，可以查詢和獲取100多個國家1億多篇專利文獻及其法律狀態(tài)，其中包括22個國家的專利全文數(shù)據(jù)。財務(wù)數(shù)據(jù)方面，收錄了來自鄧白氏商業(yè)情報數(shù)據(jù)庫及美國證券交易委員會等的專利權(quán)人財務(wù)數(shù)據(jù);專利訴訟數(shù)據(jù)方面，可以檢索和分析來自美國法院電子數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（PACER）的專利訴訟案件、美國國際貿(mào)易委員會（ITC）337調(diào)查以及美國PTAB的專利無效復(fù)審案件。所有這些數(shù)據(jù)都經(jīng)過了解析、清理和規(guī)范化，可以更快、更精準(zhǔn)地進行分析。首先，選擇美國專利商標(biāo)局（USPTO）作為專利受理和授權(quán)機構(gòu)（Authority），獲取其公布的專利數(shù)據(jù)與專利引證數(shù)據(jù)，作為研究的數(shù)據(jù)來源。美國是世界科技創(chuàng)新領(lǐng)先的國家，USPTO公布的專利數(shù)據(jù)常常被學(xué)者們選用為技術(shù)創(chuàng)新相關(guān)研究的指標(biāo)[47-48]。按照下列具體步驟進行了數(shù)據(jù)檢索與精煉：第一步，檢索得到USPTO于2017年1月1日至2019年12月31日期間發(fā)表的、屬于能源技術(shù)領(lǐng)域的、有效的、發(fā)明專利數(shù)據(jù)33 979個結(jié)果，該結(jié)果作為全球能源技術(shù)當(dāng)前創(chuàng)新發(fā)展?fàn)顩r分析的數(shù)據(jù)樣本。第二步，對33 979個數(shù)據(jù)樣本進行了后向引證檢索并排除了2017年1月1日至2019年12月31日期間發(fā)表的專利數(shù)據(jù)，得到98 699個結(jié)果，該結(jié)果作為能源技術(shù)演進的“過去”狀況分析數(shù)據(jù)樣本;第三步，對33 979個數(shù)據(jù)樣本進行了前向引證檢索，得到11 199個結(jié)果，該結(jié)果作為能源技術(shù)未來發(fā)展趨勢的分析數(shù)據(jù)樣本，見表1。

3 能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)演進與技術(shù)預(yù)見

3.1 主要國家/地區(qū)演進與預(yù)見以發(fā)明者來源國家/地區(qū)（inventor location）專利占比，作為衡量能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)主要國家/地區(qū)演進與預(yù)見的指標(biāo)。專利制度就是給天才之火，澆上利益之油[49]。作為天才之火的發(fā)明者，其是專利創(chuàng)新成果的直接創(chuàng)造者，因此對發(fā)明者來源地進行分析，能夠幫助把握某一產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新的全球分布狀況。以表1中的后向引證專利數(shù)據(jù)代表能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的過去;當(dāng)年專利數(shù)據(jù)代表能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的現(xiàn)在狀況;前向引證專利數(shù)據(jù)代表能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的未來趨勢。對該3組數(shù)據(jù)發(fā)明者來源國家/地區(qū)（inventor location）分布進行分析，得到表2所示的“能源技術(shù)主要國家/地區(qū)演進與預(yù)見”。

表2從主要國家/地區(qū)的排序變化和比例變化兩個角度，揭示了能源技術(shù)主要國家/地區(qū)演進與未來發(fā)展趨勢。從排序變化視角，美國、日本和德國3個國家在能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的“過去—現(xiàn)在—未來”都始終位于前三甲，而且順序沒有發(fā)生變化。排序第四位的在過去階段是英國;當(dāng)前階段是韓國;未來階段是中國。排序第五位的在過去階段是韓國;當(dāng)前階段是中國;未來階段還是韓國。中國的排序位置呈現(xiàn)出上升的發(fā)展勢頭：由過去階段的第九位，到現(xiàn)在階段的第五位，到未來階段的第四位。英國的排序位置由過去的第四位，到現(xiàn)在的第七位，未來也排序在第七位。

從比例變化視角，美國過去比例為56.11%，當(dāng)前比例為41.26%，未來比例為50.58%;呈現(xiàn)出下降—上升、最終仍占有50%的絕對優(yōu)勢地位。中國由過去比例1.11%，到現(xiàn)在比例3.88%，到未來比例5.88%;全球視角下的中國能源技術(shù)上升發(fā)展勢頭比較明顯，但未來的優(yōu)勢仍不足6%。日本的比例從過去的17.22%，到現(xiàn)在的19.58%，到未來的13.75%，經(jīng)歷的趨勢是“上升—下降”。

3.2 主要機構(gòu)演進與預(yù)見依據(jù)公式（1）和公式（2）分別計算得出的主要創(chuàng)新機構(gòu)在“過去—現(xiàn)在—未來”3個階段的“綜合技術(shù)實力”和“綜合經(jīng)濟實力”數(shù)值見表3。表3詳細展示了能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)在“過去—現(xiàn)在—未來”3個發(fā)展階段中、每個階段前20創(chuàng)新機構(gòu)在愿景和資源方面的得分值，以及每個階段前20機構(gòu)的位次變化、愿景變化和資源變化情況。比如，通用電氣公司的位次經(jīng)歷了過去第一、現(xiàn)在第一到未來第二的變化;聯(lián)合技術(shù)公司的排序經(jīng)歷了過去第二、現(xiàn)在第二和未來第一的變化。聯(lián)合技術(shù)公司未來的技術(shù)實力會很強，但其資源方面優(yōu)勢不足。福特汽車公司由過去的第20位，到現(xiàn)在的第12位，到未來的第八位;其位次整體上呈現(xiàn)出明顯的上升發(fā)展勢頭。創(chuàng)新機構(gòu)位次發(fā)生變化，表明其在“過去—現(xiàn)在—未來”各個階段中的相對競爭優(yōu)勢發(fā)生了變化。創(chuàng)新機構(gòu)在各個發(fā)展階段競爭優(yōu)勢的變化，可以通過四象限模型更形象地展示出來（圖3，圖4，圖5）。

圖3至圖5形象展示了全球能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)在“過去—現(xiàn)在—未來”3個發(fā)展階段的前20位創(chuàng)新機構(gòu)的競爭優(yōu)勢。通用電氣公司是唯一一個3個階段都處于第一象限的創(chuàng)新機構(gòu)，即能源技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，同時擁有技術(shù)優(yōu)勢和資源優(yōu)勢，雖然其在不同階段的、在圖譜中的相對位置也發(fā)生了變化。聯(lián)合技術(shù)公司技術(shù)方面的競爭優(yōu)勢在3個不同階段逐漸加強，但其資源優(yōu)勢仍遠遠不足。三星電子公司資源方面的優(yōu)勢比較突出，但技術(shù)優(yōu)勢有待提高。

3.3 主要技術(shù)領(lǐng)域演進與預(yù)見以專利國際分類代碼IPC小類來考察能源產(chǎn)業(yè)主要技術(shù)領(lǐng)域的演進與未來趨勢，表4列出了能源產(chǎn)業(yè)在“過去—現(xiàn)在—未來”3個階段的前技術(shù)領(lǐng)域演進與未來趨勢。其中，IPC小類的H01L，代表的“半導(dǎo)體器件、電氣固態(tài)器件”技術(shù)在3個發(fā)展階段始終處于第一位，比例為10%左右。F23R，代表的“產(chǎn)生高壓或高速的燃燒產(chǎn)物，如燃氣輪機燃燒室”技術(shù)，過去階段位于第19位，現(xiàn)在階段排序第15位，未來階段排序第12位，說明該類技術(shù)在未來能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中不斷提升的地位和作用。

當(dāng)前能源技術(shù)發(fā)展階段獨有的前20強的IPC代碼有：F21K（光源技術(shù)）、C10L（燃料、天然氣、合成天然氣、液化石油氣、使用燃料添加劑或火災(zāi)、打火機等技術(shù)）、F01K（蒸汽機裝置、蒸汽蓄熱器、發(fā)動機裝置、使用特殊工作液或循環(huán)的發(fā)動機技術(shù)）、F15B（一般通過流體作用的系統(tǒng)，流體壓力執(zhí)行機構(gòu)，如馬達，流體壓力系統(tǒng)等技術(shù)）。未來能源技術(shù)發(fā)展階段獨有的前20強的IPC代碼有：C07D（雜環(huán)化合物）、G06K（數(shù)據(jù)的識別，數(shù)據(jù)的表示，記錄載體，處理載體）、G06F（電氣數(shù)字數(shù)據(jù)處理），這幾類IPC技術(shù)在未來能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展中將發(fā)揮著重要作用。

3.4 前沿?zé)狳c主題選取表1中的前引專利數(shù)據(jù)11 199條，運用了文本聚類的技術(shù)[46]，以地形圖可視化主題詞圖譜，捕獲能源技術(shù)未來的前沿?zé)狳c主題，如圖6。地形圖中選擇“文獻聚類”（Document Cluster）選項，專利文獻被劃分為不同的小組，屬于同一小組的專利文獻包含共同的技術(shù)主題。主要技術(shù)主題一致的專利文獻分布在地形圖上的同一區(qū)域，區(qū)域中山峰的海拔高度代表特定技術(shù)主題專利文獻的密度大小，密度越大，海拔越高。

圖6顯示，燃氣渦輪發(fā)動機（gas turbine engine）及控制器件相關(guān)技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換（photoelectric conversion）/半導(dǎo)體器件（semiconductor device）及相關(guān)技術(shù)、X射線探測儀（Xray detector）/離子遷移檢測技術(shù)（ion mobility）/成像技術(shù)（imaging apparatus）、地下地層（subterranean formation）能源探測/開采等相關(guān)技術(shù)、質(zhì)譜儀（mass spectrometer）/粒子束（particle beam）技術(shù)等，是未來能源技術(shù)創(chuàng)新的主要熱點領(lǐng)域。以燃氣渦輪發(fā)動機相關(guān)技術(shù)為例，自20世紀50年代以來，燃氣渦輪發(fā)動機一直是最主要的航空動力形式，目前仍然被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機，而且將持續(xù)應(yīng)用于未來航空航天領(lǐng)域[50]。在可預(yù)見的未來動力技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域，尚沒有任何其他形式的動力裝置能夠完全取代它[51-52]。美國國防部[51，53]、美國空軍[54-55]、美國海軍[56-57]、美國航空航天局格倫研究中心[56，58]等研究機構(gòu)都非常重視燃氣渦輪發(fā)動機相關(guān)技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。地下地層能源探測與開采，也是當(dāng)今世界能源技術(shù)創(chuàng)新前沿主題。美國科技人員[59]、法國科技人員[60]都發(fā)表了相關(guān)的研究成果。盡管光伏效應(yīng)的原理早在1839年就已經(jīng)被法國科學(xué)家BECQUREL發(fā)現(xiàn)[61-62]，但至今乃至未來，太陽能光電轉(zhuǎn)換相關(guān)技術(shù)將仍然是能源產(chǎn)業(yè)研究的熱點主題[63-64]。中國學(xué)者[65]、英國學(xué)者[66]2019年在離子遷移檢測技術(shù)領(lǐng)域的研究取得重要進展。

4 結(jié) 語在主要國家/地區(qū)層面，美國、日本和德國三個國家在能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的“過去—現(xiàn)在—未來”3個階段都始終位于前3甲，而且順序沒有發(fā)生變化，中國的比例雖不高但中國的排序位置上升發(fā)展勢頭很明顯，由過去階段的第九位到未來階段的第四位。

創(chuàng)新機構(gòu)競爭優(yōu)勢分析發(fā)現(xiàn)，能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)“過去—現(xiàn)在—未來”3個發(fā)展階段中，通用電氣公司與聯(lián)合技術(shù)公司始終保持前兩位的競爭優(yōu)勢;。西門子公司的競爭優(yōu)勢地位有所下降;福特公司的地位有所上升。

技術(shù)領(lǐng)域方面，未來能源技術(shù)發(fā)展階段，資源拼湊效能在多情境下的比較研究雜環(huán)化合物技術(shù)、數(shù)據(jù)的識別—數(shù)據(jù)的表示—記錄載體—處理載體相關(guān)技術(shù)、電氣數(shù)字數(shù)據(jù)處理技術(shù)等將進入前20強IPC代碼范疇，成為能源技術(shù)的重要領(lǐng)域。能源技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的前沿?zé)狳c主題主要有：燃氣渦輪發(fā)動機及控制器件相關(guān)技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換/半導(dǎo)體器件及相關(guān)技術(shù)、X射線探測儀/離子遷移檢測技術(shù)、地下地層能源探測/開采等相關(guān)技術(shù)、質(zhì)譜儀/粒子束技術(shù)等。

中國政府一直非常重視能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，不斷完善能源政策，提出綠色發(fā)展理念和“能源革命”的戰(zhàn)略思想。能源產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新是實現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)升級換代的關(guān)鍵所在。企業(yè)作為創(chuàng)新主體，與學(xué)術(shù)機構(gòu)相比，更有動機、資源和實力將其創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化，進而推動能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。因此，我國能源企業(yè)需要切實提高自身創(chuàng)新能力，加強校企合作，促進高校及科研機構(gòu)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化，促使能源企業(yè)成為能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的核心和主導(dǎo)力量，更好的助力我國實現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

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（責(zé)任編輯：王 強）