基于專利視角的甘肅省風電產業創新路徑研究

摘要：實現“碳達峰、碳中和”是國家重大戰略決策，發展新能源產業是實現“雙碳”目標的重要路徑之一。以風電產業為研究對象，基于專利視角，采用incoPat專利數據庫，檢索2013—2023年甘肅省風電產業技術相關專利，系統分析甘肅省風電產業專利技術整體發展狀態、主要申請人、技術領域、法律狀態、專利技術功效等，研究制定風電產業專利技術布局策略，并提出加快風電產業技術創新與研發、推動甘肅省大型風電基地建設、加大風電產業政策支持與引導等創新發展路徑。

關鍵詞：風電產業；專利；知識產權；甘肅省

中圖分類號：G306；TM614文獻標志碼：A

0引言

風能作為一種可再生清潔能源，因其儲量大、分布廣、可持續性和環保性等優勢特點，成為世界上增長速度最快、發展前景廣闊的能源類型之一。風電產業是指由風力發電產生效益并形成系統的產業鏈，發展風電產業是電力行業實現“碳達峰、碳中和”目標的有效路徑之一[1]。中國風力資源豐富，目前已經成為全球風力發電規模最大、增長最快的市場。截至2023年底，中國風電裝機容量累計達4.41×108kW，占全球風電總裝機的43%，風電新增裝機7 566×104kW，創歷史新高。風電產業鏈包括上游關鍵原材料，主要有樹脂材料、增強纖維、夾芯材料、結構膠等；中游發電機組及零部件，主要有風電機身部件、風機傳動部件、發電控制系統、風電整機制造；下游風電場建設及運維，主要包括陸地風電驅動、海洋風電驅動、漂浮式海上風電、固定式海上風電等的運維及服務。根據風電產業鏈發展現狀，風電產業關鍵技術主要包含核心零部件、風電機組、智能化運維三大方向[2]。

近年來，風電產業受到學術界廣泛關注和研究，研究主題圍繞風電產業政策環境演進評價、關鍵產業技術專利分析、市場結構與市場績效關系評價、風電產業高質量發展策略等展開，重點采用反熵法和復合系統協同模型評價區域協同度[3]，利用技術共現分析方法繪制專利技術共現圖譜[4]，基于ISCP理論分析中國風電產業在市場結構、制度政策、市場行為和市場績效層面的發展現狀[5]，研究基于COPA模式的最優風電產業政策匹配模式[6]，采用文獻計量法分析全球儲能專利技術發展態勢[7]，基于改進的LDA模型解析全球尺度可再生能源演進態勢[8]，采用incoPat專利數據庫跟蹤風電技術領域動態[9]，為明晰全球及中國風電產業整體發展態勢、專利技術熱點布局、專利技術申請趨勢及競爭態勢等提供了有益的探索。

甘肅省風光資源豐富，處于西北地區風能資源的重要位置，是全球首個實施大規模集中式風電基地開發的地區，風能資源總儲量約2.37×108kW，主要集中于河西走廊及省內部分山口地區，風能資源豐富區、可利用和季節可利用區面積17.66×104km2，占全省總面積的39%[10]。甘肅風電產業發展起步較早，風電制造基礎良好，“十四五”時期，風電產業步入蓬勃發展階段，重點在風電裝備制造、風電場建設運營、風電并網運行控制和消納等技術領域取得了顯著成效，基本建設形成風力發電配套設施完善、產業鏈價值高、具備一定競爭力的風電產業集群。綜上所述，圍繞甘肅省風電產業專利技術競爭態勢研究相對較少，文章通過對2013—2023年甘肅省風電產業相關專利進行檢索，研判分析專利總體現狀、申請人、技術領域、專利技術功效等狀況，可為甘肅省相關創新主體開展專利及風電產業前瞻性布局提供參考。

1數據來源

以incoPat專利數據庫為基礎，通過限定分類號結合各細分領域關鍵詞，限制申請人地址為甘肅省，合并分類號，設置檢索對象申請日為2013年1月1日—2023年12月31日等步驟，分別檢索得到風電產業中相關樹脂材料、增強纖維、夾芯材料、結構膠、風電機身部件、風機傳動部件、發電控制系統、風電整機制造、海上及陸上風電場建設、海上及陸上風電場運維的專利信息，檢索涉及技術改進、創新的發明專利、實用新型專利、外觀設計專利。為保證專利數據分析的準確性，在進行數據分析前，利用Excel軟件對檢索結果進行數據標引，將與技術主題關聯度低的數據進行剔除。

2專利結構分析

2.1專利總體概況

2.1.1專利申請年度趨勢分析

從專利申請授權態勢看，2013—2023年，甘肅省風電產業技術領域專利申請量和授權量逐年上升，專利總申請量1180件，年均增長率17.93%；專利總授權量916件，年均增長率17.64%，2022年，甘肅省風電產業迎來研發熱潮，專利申請量達210件，為歷史最高值。但在2023年，甘肅省風電產業年度專利申請和授權量出現下滑趨勢，可能原因與部分專利申請未公開有關。從專利授權占比看，2013—2020年，甘肅省專利授權占比整體保持穩定增長態勢，由于專利申請到授權存在一定的時效滯后性，2020年之后授權占比稍有下降?？傮w而言，甘肅省風電產業技術創新處于持續活躍時期，風電裝備制造產業發展迅速，為全省新能源產業高質量提供了技術支撐，如圖1所示。

2.1.2專利申請類型分析

從專利申請類型看，發明專利技術價值最高，兼具新穎、創造、實用性等特點，其授權代表著國家對專利申請人科技成果的認可和保護。甘肅省風電產業技術領域以實用新型專利為主，申請量778件，占全部申請類型的65.93%；發明專利393件，占比33.31%；外觀設計專利9件。表明甘肅省企業、大專院校和科研院所等各類創新主體申請的專利

技術含量不高，整體在風電技術領域具備技術領先水平、技術先進性和技術競爭優勢的發明專利數量少，主要集中在產品形狀、構造的更新迭代，對技術方法的關注度不夠。

2.1.3專利法律狀態分布

甘肅省風電產業技術領域有效專利697件，占比59.07%，是所有法律狀態下比例最大的。失效專利299件、審中專利168件、PCT-有效期滿專利15件、PCT-有效期內專利1件。綜合來看，有效專利數量占比不高，一定程度上制約了省內風電產業的技術創新能力，同時各類創新主體因3年內未按規定繳納年費、期限屆滿或者權力終止等多重原因，導致失效專利數量較多。

2.2申請人分析

2.2.1申請人類型分析

對專利申請人按企業、大專院校、科研單位、機關團體、個人等類型進行統計分析，由表1可知，2013—2023年，甘肅風電產業技術領域存在不同類型申請人合作申請專利的情況，企業專利申請量最多，為1 012件，占全省總申請量的85.76%，遠高于大專院校（209件）、個人（143件）、科研單位（26件）、機關團體（1件）等。企業作為技術創新、專利申請的市場主體和創新主體，通過加大研發投入，開展技術創新，產出了系列高效、有價值的專利成果，有力推動了甘肅省風電產業產學研一體化進程，但作為區域創新主力軍及科技成果轉化的源頭，企業成果轉化能力及專利產出能力有待加強。同時，大專院校和科研單位創新主體作用發揮不足，兩者專利申請數量僅為19.92%，側面反映出甘肅省大專院校和科研單位成果產出以論文、專著等基礎理論成果和研究報告、決策咨詢報告等軟科學成果為主，可實現轉移轉化的新產品、新品種、新技術、新工藝、新標準等應用技術成果數量極少，支撐產業和經濟發展的能力弱。

2.2.2主要申請主體

對排名前10位的專利申請人分析可知，如圖2所示，2013—2023年，甘肅省風電領域專利申請排名靠前的企業分別為華能酒泉風電有限責任公司、國網甘肅省電力公司、中國水電四局（酒泉）新能源裝備有限公司、國家電網公司、國網甘肅省電力公司電力科學研究院、華能隴東能源有限責任公司、中材科技（酒泉）風電葉片有限公司、中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司、華能通渭風電有限責任公司等，排名靠前的大專院校有蘭州理工大學。其中，華能酒泉風電有限責任公司作為以風電、儲能、光伏為主的多元化新能源企業，重點開展風力發電場的建設、經營管理及相關工程開發，專利申請量最多，專利申請量占前10位申請主體總申請量的15.08%，表明甘肅省風電產業專利申請存在較高的集聚特征。

2.2.3申請人合作關系分析

選取合作申請量排名前10的第一申請人與第二申請人，采用社會網絡分析法，對甘肅省風電產業申請人合作緊密程度進行分析，以期揭示甘肅省專利成果產出主體的網絡合作效應。圖3中節點的大小代表專利申請量的多少，連線表示2個申請人之間產生合作關系，線型粗細表明合作關系的密切程度。經統計，甘肅省風電產業專利申請形成了以國網甘肅省電力公司、中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司、中國科學院蘭州化學物理研究所等創新主體為主要節點的合作網絡，國網甘肅省電力公司與國家電網公司、國網甘肅省電力公司電力科學研究院、甘肅省電力公司風電技術中心合作關系最為密切，合作申請專利量分別為15件、12件、10件。整體而言，甘肅省主要創新主體與省內外大專院校、科研院所及私營企業聯合開展技術攻關，交流合作關系較為廣泛，產出了一定數量的高質量專利技術，但整體合作對象較為固定，專利申請數量有待增加，企業技術研發對外部合作產生了一定程度的依賴性。

2.3技術領域分析

2.3.1研發熱點分析

按IPC小類進行檢索，選取甘肅省風電產業申請量排名前10的IPC分類結果進行分析，由表2可知，2013—2023年，甘肅省風電產業專利申請重點集中在F部（機械工程；照明；加熱；武器；爆破），占前10位IPC分類號的52.21%，其余聚焦在B部（作業、運輸）、H部（電學）、G部（物理）、E部（固定建筑物）等，其中F03D、H02J、B29C、B29L、G06Q、G06F、B66C、B23K、B25B、E02D等小類是風力發電專利申請的熱點領域。

2.3.2市州研發熱點分析

從專利研發熱點地域分布看，風力發電技術領域相關專利申請主要集中在酒泉和蘭州，專利數量分別為399件和394件，2市專利申請量占全省總申請量的67.20%；白銀、定西、慶陽3市總體申請數量處于57～87件，占全省的18.05%；而武威、天水、張掖、嘉峪關、臨夏5個市（州）申請量僅為67件（表3）。說明酒泉是甘肅省河西“風電走廊”創新主體及重要組成部分，酒泉風電基地及配套電網工程建設帶動了企業自主知識產權體系建設及高價值專利挖掘，知識產權公共服務供給能力不斷增強。

2.4專利技術功效分析

從專利技術用途分布看，將專利技術構成分為3級用途，由表4可知，甘肅省風電產業相關專利技術構成用途1級主要集中在電力動力（252件）、核心部件（41件）、計算控制（161件）、方法過程（113件）、材料制品（33件）等層面。用途2級主要集中于電機組（65件）、發電機（61件）、動力設備（32件）、發電設備（28件）、控制方法（40件）。用途3級重點聚焦在風力發電機組（31件）、風力發電機（22件）、風力發電（12件）、葉片（10件）等控制和安裝方面。

3結論與建議

3.1主要結論

通過對2013—2023年甘肅省風電產業專利技術研發概況進行檢索分析，主要結論如下。

（1）甘肅省風電產業專利申請量和授權量近十年呈現穩定增長態勢，專利申請量和授權量年均增長率分別為17.93%、17.64%，且專利授權占比均高于66%，甘肅省在風電產業技術創新和專利布局方面取得顯著進步。專利申請類型以實用新型為主，體現原始性技術創新能力的發明專利占比明顯不足。同時，有效專利占比僅59.07%，有效專利占比較低對產業發展產生了一定程度的制約。

（2）甘肅省風電產業專利申請人以省內大中型企業為主，占總申請量的85.76%，大專院校和科研單位的創新能力明顯不強。華能酒泉風電有限責任公司是申請量最多的企業，企業、大專院校和科研單位的產學研合作頻次增大，整體形成以國網甘肅省電力公司、中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司、中國科學院蘭州化學物理研究所等創新主體為主要節點的合作網絡。

（3）甘肅省風電產業研發熱點主要集中在F部，占前10位IPC分類號的52.21%，風力發電機研發制造是甘肅省風電產業的優勢領域。甘肅省風力發電技術領域相關專利申請主要集中在酒泉、蘭州，兩市專利申請量占全省總申請量的73.90%。

（4）甘肅省風電產業專利技術功效，重點應用于電力動力、生物（體）、計算控制、方法過程、化學品、材料制品等1級技術用途層面；用途3級重點聚焦在風力發電機組、塔筒、葉片、發電系統、渦輪機、發電裝置、發電測風塔架等控制和安裝等技術領域，為實現風電產業的大型化和集約化提供了技術支撐。3.2對策建議

3.2.1制定風電產業專利技術布局策略

依據甘肅省風電產業專利技術現狀及發展動態，結合行業動向、市場格局及專利情報分析，強化風電產業核心關鍵技術領域專利布局，加強對研發熱點領域細分專利技術保護力度，建立有效的風電產業技術領域專利預警機制，支持創新主體通過占據風電產業核心技術領域專利主導權形成顯著競爭優勢[11]?；诋a業發展需求及競爭態勢，開展相關專利技術儲備，注重專利質量、市場應用與推廣及產業化價值，以專利產業化促進產業鏈強鏈增效，提升風電技術創新效率，通過風電產業鏈升級、供應鏈重構等方式，構建風電產業鏈協同發展專利布局體系，打造專利全鏈條生態體系，助力推動甘肅省風電強省建設[12]。

3.2.2加快風電產業技術創新與研發

強化甘肅省內各類企業、高校及科研院所等創新主體產學研用協同聯動，按照《甘肅省新能源關鍵共性技術攻堅行動實施方案（2022—2024年）》，錨定風電產業基礎研究、風電裝備制造、大規模并網運行控制、交直流外送消納、退役風電設備循環再利用、數字化智能化等開展關鍵核心技術攻關，重點開展低風速風力發電機組關鍵性能優化，主控系統、變槳系統等關鍵零部件研發與創制，風機軸承、變流器、偏航裝置等核心設備技術研發，促進新一代數字信息技術與風電行業深度融合，構建源網荷儲多向聯結、協調控制的智能電力系統，推動甘肅省風電產業鏈從短鏈向全鏈循環迭代發展，提升甘肅省風電產業技術核心競爭力。

3.2.3推動甘肅省大型風電基地建設

充分發揮河西走廊地區資源稟賦優勢，合理規劃甘肅省風電場選址與布局，重點發展分散式風電，避免產生過度集中態勢，構建分散式與集中式高度耦合協調的風電基地分布格局。加大風電項目對生態環境影響的評估監測研究，制定科學有效保護措施，減少風電項目對生態環境負面影響，協同建立高效的風電機組退役技術標準體系，實現風電產業可持續發展[13]。強化河西新能源富集區輸電網的建設和提檔升級，提高新能源電力外送能力，加快已建成的西北至華中特高壓外送通道在甘肅省的落點建設，同步規劃、協調建設、積極開辟新的特高壓直流輸電走廊，提高輸電比例，提升風電消納能力，解決棄風限電問題，支持建設酒泉特大型風電基地，擴大甘肅省風電裝機整體規模[14]。

3.2.4加大風電產業政策支持與引導

政府層面制定出臺引導支持風電產業發展的相關配套政策，破解制約產業發展的體制性及機制性障礙，營造優良的營商環境。加大對風電產業投資力度，保障風電項目實施用地，落實稅收優惠、財政補貼等政策，鼓勵省內風電龍頭企業加大科技創新投入，積極推進本地企業研發生產運輸難度較大的核心大部件，降低風電產業生產成本。健全風電產業基礎設施配套，重點開展能源生產基地、產業園區配套等服務，積極實施風光儲、多能互補項目，構建風電產業長效發展機制[15]。健全風電產業監管機制，建立定期會商、專題研究工作機制，構建政府主導、各方協同工作體系，為風電產業持續健康發展提供政策支持與制度保障。

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Research on the Innovation Path of Wind Power Industry in Gansu Provincefrom a Patent Perspective

ZHOU Wenxia，FU Ying

（Institute of Science and Technical Information of Gansu，Lanzhou Gansu 730000，China）

Abstract：Achieving "Carbon peaking and carbon neutrality" is a major strategic decision in China， and devel?oping the new energy industry is the main path to achieve the“duqDU83cDBvlijHLImYDXi0g==al carbon”goals. This article focuses on the windpower industry as its research object， employing a patent-based perspective and using the incopat patent databaseto search for patents related to wind power technology in Gansu Province from 2013 to 2023. It conducts a systemat?ic analysis of the overall development status， key applicants， technical fields， legal statuses， and technological ef?fects of wind power patents in Gansu. Based on the findings， the study proposes strategies for patent technology lay?out， accelerates technology innovation and R&D in the wind power sector， promotes the construction of large-scalewind power bases in Gansu， and enhances policy support and guidance for the wind power industry. These recom?mendations aim to contribute to the sustainable and innovative development of Gansu’s wind power industry in linewith the national strategic objectives of "Carbon peaking and carbon neutrality".

Key words：wind power industry; patent; intellectual property; Gansu Province