基于專利計量的金華市清潔能源產業創新研究

摘要：文章基于專利計量方法，結合社會網絡分析和可視化分析揭示金華市清潔能源產業創新發展態勢。結果表明：產業領域專利申請整體呈指數增長趨勢；水能是專利申請量最多的領域，太陽能、氫能和生物質能技術領域具備較高的關注度和技術研發熱度；企業是產業發展的主要推動者，大專院校和科研單位專利產出能力較低，高價值專利培育不足；專利合作網絡規模較小，但活躍創新主體區域分布集中，技術聚集度較高，部分主體間已形成較為穩定的合作關系；產業技術融合趨勢日益明顯，各個子領域之間的交叉與合作呈現出增長態勢。因此，建議優化產業技術布局，提升高價值專利培育能力，拓展合作網絡，提升產業競爭力。

關鍵詞：清潔能源；專利計量；產業創新；網絡分析；技術演化

中圖分類號：G306文獻標志碼：A

0引言

當前，能源發展正經歷著深刻的變革和重大的調整，在面對全球氣候變化和生態挑戰的背景下，積極推動清潔能源的發展已成為各國各地區的必然選擇。2020年9月22日，習近平總書記在75屆聯合國大會上莊嚴宣布，2030年前中國要碳達峰，2060年實現碳中和。為了全面貫徹落實低碳目標，2021年10月24日，中共中央、國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》，提出要大力發展新能源，全面推進風電、太陽能發電大規模開發和高質量發展。2022年11月，金華市發改委印發《金華市能源發展“十四五”規劃》，提出大力發展清潔能源，有序開發天然氣發電，加快光伏發電項目開發，推進煤炭清潔高效利用。可以預見，雙碳目標下，金華市清潔能源基礎設施建設、能源利用、產業發展都將得到進一步提升。

在全球碳中和背景下，世界主要經濟體相繼發布碳中和戰略，通過加大清潔能源創新研發投入、制定重點產業低碳發展規劃、實施重大清潔能源工程等方式，積極推進清潔能源技術研發。目前，不同專家和學者對清潔能源的概念存在不同的認識，但均認為其既包括了太陽能、風能、海洋能等可再生能源，也包括了核電、水能等可以清潔利用的綠色能源［1-3］。現有研究主要集中在清潔能源產業發展現狀［4-5］、產業技術發展態勢［6-7］、技術演化趨勢［8-9］等。車東東等［10］基于專利視角對山西省新能源產業技術態勢進行了分析，發現山西省新能源產業專利申請量長期以來處于較低水平，專利申請集中在智能電網產業。Shubbak等［11］對太陽能光伏系統專利發展態勢進行分析，發現95%的光伏專利申請來自日本、韓國、中國、美國、德國、中國臺灣和法國。欒春娟［12］基于專利技術領域共類分析、主題共現分析等方法，描繪了太陽能技術的演化路徑，并識別了不同階段的關鍵技術。可以看出，基于專利計量視角對清潔能源產業發展現狀、創新主體合作網絡、技術演化的研究較少。清潔能源的開發利用成為改善當前能源消費結構、實現多元化能源供給、應對全球氣候變化的最重要方式之一。本文通過對金華市清潔能源產業發展趨勢、專利技術布局、創新主體合作網絡、技術融合演化等進行深入分析，在一定程度上反映產業發展現狀及創新主體的研發能力，對清潔能源產業發展和資源利用帶來一定的啟示和引導作用。

1數據來源與方法

1.1數據來源及范圍

本文所涉及的產業專利數據來源于IncoPat專利數據庫。本文主要針對金華市清潔能源產業專利進行檢索分析，參考國家知識產權局發布的《戰略性新興產業分類與國際專利分類參照關系表（2021）（試行）》［13］和《綠色低碳技術專利分類體系》［14］對清潔能源產業進行技術分解并構建檢索式。檢索日期為2023年6月30日，檢索數據范圍為2022年12月31日之前申請的專利，通過簡單同族合并后共得到5120項金華市清潔能源產業專利。

1.2數據處理及分析方法

本文采用專利計量方法對金華市清潔能源產業專利發展態勢、專利布局、創新主體等進行分析，結合Gephi和Python等工具進行社會網絡分析（SNA）和可視化分析方法，對清潔能源產業專利技術布局、創新主體合作情況、技術融合演化進行研究，深度挖掘清潔能源產業專利信息。

2金華市清潔能源產業專利分析

2.1發展態勢分析

1986以來，金華市清潔能源產業領域專利申請整體呈指數增長趨勢，年專利累計申請量的擬合指數模型R2為0.9848，表現出強相關性。專利申請發展趨勢具體可以分為3個階段：2010年以前增長十分平緩，屬于萌芽期；2011年申請量實現了飛躍式增長，進入快速發展期，2011—2016年，年均申請量達到了200項；2017年開始進入成熟期，增長速度加快，漲勢明顯，并于2020年達到了申請量的峰值825項（見圖1）。

清潔能源產業具有資源消耗低、潛在市場大、綜合效益好等優勢，大力發展清潔能源產業是我國解決能源環境問題、履行碳達峰碳中和承諾的重要突破口之一。2005年，我國通過了《中華人民共和國可再生能源法》。2007年，國家發展和改革委頒發了綱領性文件《可再生能源中長期發展規劃》。從2010年開始，中國風電和光伏發電裝機容量大幅增長。2020年9月，習近平總書記提出碳達峰碳中和目標。2021年《“十四五”可再生能源發展規劃》發布。2022年《關于促進新時代新能源高質量發展的實施方案》發布，要求完善產業創新體系，實現清潔能源產業高質量發展。清潔能源產業是金華市重點產業，從專利申請趨勢可以發現金華市一直以來非常重視清潔能源產業領域的專利布局，不斷加強核心技術領域專利儲備。

2.2技術構成分析

依據《戰略性新興產業分類與國際專利分類參照關系表（2021）（試行）》和《綠色低碳技術專利分類體系》所構建的清潔能源技術分類體系，金華市清潔能源產業專利技術構成具體如表1所示。

從金華市清潔能源產業專利技術分布來看，水能是金華市清潔能源產業專利申請最多的技術領域，相關專利申請合計2375項，占比46.39%。太陽能、氫能和生物質能技術領域具備較高的關注度和技術研發熱度，占比分別為24.20%、14.65%和10.72%。

從金華市清潔能源產業專利主IPC分類號分布情況來看，H02K技術領域專利申請數量最多，達到2365項，占金華市清潔能源產業專利總量的46.19%。專利申請量TOP10的技術領域共申請專利4578項，占到了總量的89.41%，技術集中特征明顯。從申請量TOP10技術領域所屬的清潔能源一級技術分支來看，TOP10技術領域共涉及5類清潔能源，分別為水能（H02K）、太陽能（H01L、H02S）、氫能（B22F、F17C、C22C）、生物質能（G01R、F23G、E02B）和風能（F03D）。水能領域主要集中在流體發動機技術方向，太陽能領域主要集中在光伏轉換，氫能領域主要集中在儲氫技術方向，生物質能主要集中在生物質燃燒設備制造及維修技術方向，風能主要集中在風力發電技術方向。可以看出，在各優勢技術領域中，不同的細分技術方向呈現出明顯的主導趨勢。

2.3創新主體分析

創新主體的結構反映了技術研發的核心參與者以及重要領域的組成情況。從金華市清潔能源產業專利申請人類型（見圖3）來看，企業是金華市清潔能源產業發展的主要推動者，其專利申請量為4165項，占總量的80.97%。個人申請者在清潔能源產業領域具有重要地位，專利申請量占比達到了14.35%。大專院校和科研單位專利申請量占比為4.55%，在金華市清潔能源產業創新發展中扮演了關鍵角色。

IncoPat專利數據庫以專利技術的穩定性、先進性以及保護范圍3個維度共計20多個參數，建立起專利價值評估的全面指標體系，其專利價值度以1～10分值的形式評價專利價值的高低［15-16］。本文的高價值專利篩選標準為專利合享價值度分值為8～10。分析活躍專利申請機構的專利產出、地域分布、專利申請量、高價值專利，有助于識別領先研發主體，發現創新機構的核心競爭力。從表2可以看出，上海愛旭新能源股份有限公司的4家一級或二級子公司（浙江愛旭、天津愛旭、廣東愛旭、珠海富山愛旭太陽能科技有限公司）在金華市清潔能源產業領域專利布局十分廣泛，合計申請專利960項，占總量的18.75%。金華市內的創新機構主要分布在東陽市和義烏市，區域分布較為集中，產業細分聚集度較高。從創新機構的高價值專利分布情況來看，高價值專利占比50%以上的機構僅有3家，分別為橫店集團英洛華電氣有限公司（57.62%）、浙江盤轂動力科技有限公司（56.27%）、橫店集團東磁股份有限公司（55.56%）。以浙江師范大學為主的大專院校和科研單位是金華市清潔能源產業創新發展的領先研發主體，但存在專利產出能力較低，高價值專利培育不足等問題。

2.4專利合作網絡分析

利用Python對金華市清潔能源產業專利數據的申請人字段進行數據處理，統計構建合作關系矩陣并導入Gephi中進行可視化分析（見圖4）。圖4中節點代表專利申請人，網絡連線表示專利申請人的合作關系。節點越大表示申請人的合作關系越復雜，連線越粗代表合作申請數量越多、技術合作越緊密。統計分析發現金華市清潔能源產業領域共涉及1261個唯一申請人，其中137個申請人與其他申請人存在合作關系，共合作申請1245項專利，合作申請專利占比為24.32%。金華市清潔能源產業專利申請人合作關系網絡中合作申請專利數量最多的社團是浙江愛旭太陽能科技有限公司、廣東愛旭科技有限公司、天津愛旭太陽能科技有限公司和珠海富山愛旭太陽能科技有限公司，合作申請人數量最多、合作范圍最廣的申請人是國網浙江省電力有限公司金華供電公司。

從合作關系網絡緊密程度來看，網絡中任意兩個申請人間最短距離的平均值是2.114，網絡中的任意兩個申請人最多只需要經過4個人就能夠建立專利合作關系。網絡密度是指在合作關系網絡中各個創新主體間的溝通與合作程度，如果各個創新主體之間的合作頻率較高，那么網絡密度就會相對較大。從節點間合作情況來看，金華市清潔能源產業專利申請人合作網絡的平均度是2.219，平均加權度是40.818（見表3）。數據表明，金華市清潔能源產業專利申請人合作網絡規模較小，但創新主體區域分布集中，技術聚集度較高，整體合作的連接較為緊密，網絡節點交互性較強，部分主體間已形成較為穩定的合作關系。

2.5技術融合演化分析

專利技術演化是通過追溯技術領域專利的演進路徑，深入了解技術領域的發展脈絡、關鍵創新點和技術轉變的動態過程，分析技術演化規律可以為產業創新、企業戰略制定和政策及學術研究提供重要參考依據［17］。基于專利IPC共現分析，可以識別技術融合演化的發展路徑，揭示技術演變規律［18-19］。基于金華市清潔能源產業專利發展態勢，本文將金華市清潔能源產業技術分為萌芽期、快速發展期和成熟期3個階段，依據每個階段專利的所有IPC小類數據，構建金華市清潔能源產業專利技術領域共現矩陣和技術融合演化網絡，3個階段的網絡演化特征如表4所示。

由表4可知，金華市清潔能源產業專利技術領域共現網絡表現出明顯的演化特征，從萌芽期到成熟期，網絡節點和邊的數量顯著增長，說明清潔能源產業技術創新活躍度不斷提升，技術領域的擴展帶動了不同技術的融合發展；平均度和平均加權度逐漸增加，表明清潔能源產業各個技術領域之間的聯系變得更加緊密，技術交叉與整合趨勢明顯；而網絡密度和平均聚類系數呈現下降趨勢，可能是由于隨著清潔能源產業技術融合程度的擴大，各個子領域之間的連接變得稀疏，網絡整體結構變得更加松散。

從技術融合演化網絡來看，金華市清潔能源產業技術經歷了從水能、風能、太陽能到水能、太陽能、氫能，再到水能、太陽能、氫能和生物質能的融合演化路徑。具體來看：萌芽期以水能、風能和太陽能技術融合發展為主，主要涉及水力發電流體發動機技術（H02K）、風力發電（F03D）、太陽能發電設備（H02M）等；快速發展期以水能、太陽能、氫能技術融合為主，主要涉及合金儲氫（B22F、C22C）、有機儲氫（C08K、CO8L）、光伏系統（H02S）、太陽能電池（H01L、H01G）等；成熟期以水能、太陽能、氫能和生物質能為技術融合主，主要涉及生物質燃燒設備制造、生物質燃料供熱（F23G）、制氫技術、無機儲氫（B01J）等。

3結論與對策

3.1主要結論

本文基于專利計量，結合社會網絡分析和可視化分析方法對金華市清潔能源產業創新發展態勢進行分析，得到的主要結論如下：

（1）金華市清潔能源產業專利呈指數增長趨勢，增長態勢十分顯著，具體可以分為萌芽期（1986—2010年）、快速增長期（2011—2016年）和成熟期（2017—2022年）3個階段。

（2）水能是金華市清潔能源產業專利申請最多的技術領域，專利占比46.39%，太陽能、氫能和生物質能技術領域具備較高的關注度和技術研發熱度，占比分別為24.20%、14.65%和10.72%。

（3）各技術領域內部技術集中特征明顯，水能領域主要集中在流體發動機技術方向，太陽能領域主要集中在光伏轉換，氫能領域主要集中在儲氫技術方向，生物質能主要集中在生物質燃燒設備制造及維修技術方向，風能主要集中在風力發電技術方向。

（4）企業是金華市清潔能源產業發展的主要推動者，大專院校和科研單位專利在產業創新發展中扮演了關鍵角色，但存在專利產出能力較低，高價值專利培育不足等問題。

（5）專利申請人合作網絡規模較小，合作申請專利占比僅為24.32%，但創新主體區域分布集中，主要分布在東陽市和義烏市，網絡節點交互性較強，部分主體間已形成較為穩定的合作關系。

（6）隨著時間的推移，金華市清潔能源產業的技術融合趨勢日益明顯，各個子領域之間的交叉與合作呈現出增長態勢，產業技術經歷了從水能、風能、太陽能到水能、太陽能、氫能，再到水能、太陽能、氫能和生物質能的融合演化路徑。

3.2對策建議

根據上述研究結果，本文對金華市清潔能源產業發展提出如下建議：

3.2.1優化產業技術布局，促進新興能源發展

能源技術的進步是推動能源低碳轉型、實現經濟高質量發展的關鍵推動力。清潔能源產業作為金華市重點產業，現有專利申請主要集中在水能技術領域，氫能、生物質能、核能等新能源領域專利技術布局較少。隨著清潔能源產業的不斷演變，對新興能源技術的研發投入顯得尤為重要。清潔能源產業發展和開發利用，需要技術創新的帶動。因此，金華市清潔能源產業領域可以加大技術研發與創新平臺建設，制定相應的政策，引導企業和研究機構加大投入。

3.2.2深化產學研合作，提升高價值專利培育能力

產學研合作是推動清潔能源產業健康發展的關鍵環節。大專院校和科研單位是金華市清潔能源產業創新發展的領先研發主體，但存在專利產出能力較低，高價值專利培育不足等問題。為提升產業的技術創新能力，尤其是高價值專利的培育，可以建立緊密的產學研聯合研究機制，通過搭建交流合作平臺，促進企業、大專院校和科研單位共同聚焦清潔能源產業的前沿問題，推動高價值專利的培育和轉化。同時，完善知識產權保護機制，引導企業和研究機構保護自身創新成果，提升高價值專利的運營效率。

3.2.3拓展合作網絡，提升產業競爭力

金華市清潔能源產業專利創新主體分析所揭示的現狀顯示，本地企業在清潔能源產業專利布局方面相對不足。為提升本地企業的清潔能源產業創新能力，從而推動清潔能源產業的健康發展，需要拓展合作網絡，提升產業競爭力。積極融入國內外清潔能源技術合作平臺，深化與國內外清潔能源組織和平臺的合作，獲取先進技術，促進產業發展。同時，可以與國內外清潔能源領域領先研發主體共同策劃、研發、生產清潔能源技術，實現技術資源的共享與優勢互補，共同推動清潔能源產業的長足發展。

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（編輯李春燕）Study on clean energy industry innovation in Jinhua based on patentometrics MA Wudan1， GUO Huimin2*

（1.Library，Zhejiang Normal University， Jinhua 321004， China; 2.Information Engineering School，

Jinhua University of Vocational Technology， Jinhua 321007， China）Abstract：" Based on patentometrics， combined with social network analysis and visualization， this study unveils the innovative development trends in the clean energy industry in Jinhua. The results indicate an overall exponential growth trend in patent applications within the industry. Hydropower stands out as the most prolific field in terms of patent applications， while solar energy， hydrogen energy， and biomass energy technologies garner notable attention and research fervor. Enterprises emerge as the primary driving force behind industrial development， with universities and research institutions exhibiting comparatively lower patent output capacities and a deficiency in cultivating high-value patents. The scale of the patent cooperation network remains relatively modest; however， the distribution of active innovation entities is concentrated， indicating a high level of technological aggregation， and certain entities have established relatively stable cooperative relationships. The trend towards industrial technological integration is becoming increasingly prominent， with growth observed in cross-disciplinary collaboration among various subfields. Consequently， it is recommended to optimize the technological layout of the industry， enhance the capacity for cultivating high-value patents， and expand collaborative networks to bolster industrial competitiveness.

Key words： clean energy; patentometrics; industrial innovation; network analysis; technological evolution