專利視域下全球電動船舶領域格局分析

摘 要：【目的】基于專利視角，探索了解全球電動船舶產業技術領域發展現狀和產業主體的布局情況，為相關決策主體提供參考。【方法】對全球及中國電動船舶領域進行申請趨勢、專利流向和專利技術等專利信息統計分析。【結果】中國在電動船舶領域發展迅猛，占據主導地位，但不注重海外市場的專利布局；美日韓等國在該領域仍具有一定的實力，并且注重全球布局；電動推進技術是全球電動船舶的研發重點；由于行業進入壁壘較高，目前中國的電動船舶領域主要由高等院校和中國船舶集團有限公司主導。【結論】中國在電動船舶領域具有較強的科研實力，未來需注重在海外市場的專利布局，以提升該領域的話語權。同時也需利用現有的汽車電池技術優勢，盡早布局電動船舶用電池技術專利。

關鍵詞：電動船舶；專利分析；布局

中圖分類號：U66" " " 文獻標志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2024）11-0128-07

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.11.024

Analysis of the Global Pattern of Electric Ship Industry from the PerSpective of Patents

LI Rong" TANG Qingqing" CHEN Jinping

（Guangxi Zhuang Autonomous Region Science and Technology Information Research Institute， Nanning 530022， China）

Abstract：[Purposes] Through the perspective of patent， this study explores and understands the current status of the development of the global electric ship industry technology field and the layout of the industry entities， and provides reference for relevant decision-makers. [Methods] The patent pattern information such as the application trend， patent flow， and patent technology of the electric ship field in the world and China in the past 20 years are statistically analyzed. [Findings] China has developed rapidly in the field of electric ships and occupies a dominant position， but does not pay attention to the patent layout of overseas markets; countries such as the United States， Japan， and the republic of Korea still have certain strengths in this field and pay attention to the global layout; electric propulsion technology is the global electric ship research and development focus; due to the high barriers to entry in the industry， the current electric ship field in China is mainly dominated by universities and China State Shipbuilding Corporation Limited. [Conclusions] China has strong scientific research strength in the field of electric ships， but it needs to pay attention to the patent layout in overseas markets in the future to enhance the voice in this field. At the same time， it is also necessary to layout the battery technology patents for electric ships as soon as possible by taking advantage of the existing automobile battery technology advantages.

Keywords：electric ship；patent analysis；layout

0 引言

國際海事組織（IMO）研究表明，全球航運船舶排放的CO2約占全球總排放量的2.8%，排放的NOx、SOx分別占全球總排放量的約15%和13%［1］。國際能源署也發出警告，若不采取積極管控措施，航運船舶CO2排放總量占比將于2050年飆升至18%［2］。隨著日趨嚴峻的能源危機與環境問題出現，遏制航運排放迫在眉睫。為此，國際各大組織及各國紛紛出臺嚴格的船舶排放標準，倒逼船舶制造綠色轉型。電動船舶是指動力系統部分或完全采用電能代替傳統燃油動力的船舶。相對于傳統柴油引擎推動的船舶，電動船舶具有技術成熟度高、降碳排污效果明顯和能源多樣化等優點。這些優點使得船舶電動化成為船舶行業實現節能減排的重要途徑，同時也是航運業實現綠色低碳轉型發展的重點方向，展現出廣泛的應用前景［3］。

專利文獻是全球技術前沿信息最主要的載體之一，代表著當前行業的發展水平和方向［4］。通過專利信息分析，可以深入且全面了解某產業技術領域的發展現狀和產業主體的布局情況［5-7］。目前，已有許多專家學者采用專利信息分析方法對船舶相關技術進行研究分析，并取得了一定的成果。盛永祥等［8］使用專利計量分析方法深入研究FPSO船型結構技術的發展態勢和技術演化路徑，得到了該領域全球主要國家的技術發展態勢情況。戚湧等［9］基于專利信息分析了全球船用推進設備關鍵技術競爭態勢，揭示了船用推進設備關鍵技術研究現狀和競爭對手。鐘麗丹［10］通過專利數據，采用定量和定性相結合的方法分析了我國船舶產業的發展過程和發展趨勢。然而，鮮有學者從專利視角對全球電動船舶領域格局進行分析。鑒于此，本文以incoPat專利數據庫為數據來源，檢索全球2003年8月1日至2023年8月31日公開的涉及電動船舶領域的專利數據。為了保證數據的質量和有效性，對檢索結果進行去噪、清洗等處理，最終確定5 842件專利數據樣本作為分析對象。基于此，對全球電動船舶領域進行專利信息統計分析，旨在更好地了解全球電動船舶專利的布局情況和技術水平。

1 全球電動船舶領域專利格局分析

1.1 專利申請趨勢

專利申請量的變化情況可以反映技術發展的形勢和趨勢，為制定相應的技術創新策略提供參考依據。圖1顯示，在全球范圍內，電動船舶領域的專利申請量從2003年的62件增長到2022年的558件，增長了8倍，年均增長率為13.8%。其中，2010—2014年，專利申請量出現了較大幅度的增長，年均增長率達到17.6%，遠高于其他時期。表明該領域的技術創新活躍度較高，具有較大的發展潛力和市場需求。隨著全球能源危機和環境污染問題的加劇，電動船舶領域受到了越來越多的關注和重視。圖1也顯示了2003—2022年間，中國范圍內電動船舶領域的專利申請量變化情況。從圖中可以看出，中國在電動船舶領域的專利申請量呈現出更加顯著的上升趨勢，從2003年的7件增長到2022年的454件，增長了64倍，年均增長率為25.5%。其中，2014—2016年，專利申請量出現了爆發式增長，年均增長率達到38.9%。說明中國在電動船舶技術方面具有強烈的技術創新意識。從全球和中國的專利申請量對比情況可以看出，中國在電動船舶領域的專利申請量占全球的比重逐年升高，從2003年的11.3%增長到2022年的81.4%，這在一定程度上反映了中國在電動船舶技術方面具有一定的影響力。由于專利公開相對于專利申請具有滯后性，因此2022—2023年的專利數據不完整，但可以預期這段時期專利申請量仍在迅猛增長，中國在電動船舶領域仍然占據主導地位。

1.2 專利公開地分布情況

專利申請地區反映了專利權保護的區域，也是該專利產品的潛在市場和產業基地。為了了解全球電動船舶技術的發展狀況和競爭格局，對各國或地區的電動船舶專利申請進行了分析。圖2顯示了全球電動船舶專利申請的公開地分布情況。從圖中可以看出，中國、韓國、美國和日本等國是全球電動船舶技術領域的主要目標市場。①中國是電動船舶領域的最大專利申請國，其專利數量高達3 606件，占總專利數量的約62%，遠遠超過其他國家和地區。這說明中國在電動船舶技術的研發和創新方面具有很強的實力和競爭力，居主導地位，是最主要的電動船舶產品市場和產業基地。②韓國是電動船舶領域的第二大專利申請國，其專利數量為633件，占總專利數量的約11%，是美國的近兩倍，是日本的兩倍多。表明韓國在電動船舶技術領域也有較高的水平和優勢。③美國和日本分別是電動船舶領域的第三和第四大專利申請國，其專利數量分別為331件和301件，分別占總專利數量的約6%和5%。說明美國和日本在電動船舶技術創新上也有很強的競爭力。④世界知識產權組織（WIPO）是電動船舶領域重要的專利申請機構，其專利數量為194件，占總專利數量的約3%。這說明電動船舶技術具有較高的國際影響力和價值，也反映了各國對通過世界知識產權組織布局電動船舶技術的重視程度和合作意愿。

1.3 主要國家/地區專利流向

全球各地區間的專利交流分析，能反映各國家或地區的實力和投資價值，也能了解電動船舶領域的專利現狀和布局情況。合理的海外專利布局不僅能夠提升企業在國際市場中的競爭力和防御能力，還能促進企業進行理性的研發投入，從而在保障電動船舶產品市場價值的同時，擴大利益鏈并增加研發附加值。圖3顯示了全球主要電動船舶領域國家或地區專利的流入流出情況。①WIPO是一個重要的電動船舶專利申請（流向）機構，共有144件專利申請通過該機構進行全球布局，其中來自中國、韓國、日本、德國和美國的分別是29件、21件、31件、32件和31件。②中國是電動船舶專利申請的重要流入國，共有91件專利申請流入，其中來自韓國、日本、德國和美國的分別是16件、26件、31件和18件，這也表明中國在電動船舶領域有著巨大的市場需求和發展潛力，是全球各地專利申請人的重要申請地。然而，中國以本土專利為主，不注重海外專利布局，只有33件專利申請流出。③美國也是電動船舶專利申請的重要流入國，共有90件專利申請流入，其中來自中國、韓國、日本和德國的分別是2件、6件、53件和29件。這也表明美國在電動船舶領域有著巨大的市場需求和發展潛力，是全球各地專利申請人的重要申請地。同時，美國也非常注重海外專利布局，在中國、韓國、日本和世界知識產權組織（WIPO）都有專利申請。

1.4 主要國家/地區專利技術分布

通過統計電動船舶領域專利的國際專利分類（International Patent Classification，IPC）信息，可以了解電動船舶技術的類別分布和研發熱點。圖4顯示了不同國家/地區在電動船舶領域主要IPC分類的專利數量。①中國電動船舶領域主要IPC分類的專利數量總和最多，達到2 127件，遠超其他國家/地區/組織。在B63H21（電動推進裝置）和H02J3（電力供應系統）兩個技術領域的專利數量分別為783件和396件，均為全球最高，說明中國在這兩個技術領域有較強的研究投入和創新能力。同時，中國的電動船舶技術布局比較均衡，涵蓋了多個方面。②韓國電動船舶領域主要IPC分類的專利數量總和為762件，排名全球第2。在B63J3（船舶發動機控制裝置）技術領域的專利數量為229件，為全球最高，反映出韓國在船舶發動機控制裝置技術領域有明顯優勢。③美國的電動船舶領域主要IPC分類的專利數量總和為401件，排名全球第3。在B63H20（其他未分類的推進裝置）技術領域的專利數量為80件，為全球最高，表明美國在這個技術領域有領先的研究水平和創新能力。④日本的電動船舶領域主要IPC分類的專利數量總和為485件，排名全球第4。在B63J99（其他未分類的船舶輔助機械）技術領域的專利數量為106件，為全球最高；在其他技術領域的專利數量都比較少，技術布局比較窄，主要關注船舶輔助機械等方面的技術。

1.5 專利主要申請人

對電動船舶領域全球專利申請量排名前十位的第一申請人及其申請量進行統計分析，可進一步獲悉該領域的主要專利申請人及其整體競爭態勢（見圖5）。

全球電動船舶領域的專利申請人中，中國、韓國和德國占據了前十名的6個、3個和1個名額。從專利數量上看，前十名申請人之間的專利數量差距不大，平均值為71.4件，最高的是104件，最低的是29件。說明電動船舶技術還處于發展階段，沒有形成明顯的領導者或壟斷者。同時，這也反映了該領域的技術多樣性和競爭激烈性。在前十名申請人中，排名第1的西門子股份公司是一家全球領先的電氣工程和電子公司，其在船舶電氣和自動化設備與系統方面擁有100多年的經驗和技術服務，其產品廣泛應用于各類商用船、水面艦船和水下艦船，如潛水艇。中國很多船舶項目都由西門子歐洲業務部門完成設計、設備供貨、項目執行與管理。排名第2、第4和第7的大宇造船和海洋工程、韓國現代重工、三星重工都是韓國的造船企業，主要從事商用船、海上平臺和特種船等的設計和制造。其中，大宇造船和海洋工程在液化天然氣運輸船（LNGCs）、液化石油氣運輸船（LPGCs）、油輪和集裝箱船等方面有較強的競爭力。三星重工則在液化天然氣（LNG）運輸船、油輪、集裝箱船、鉆井船和破冰船等方面有較高的市場占有率。

來自中國的6家單位中，有5家是高等院校。其中，哈爾濱工程大學在電動船舶方面有很強的創新能力。2022年，該校聯合哈電集團、黑龍江省航運集團北方船舶有限公司，成功研發設計了國內首艘寒地電推綠色智能內河船“領航之星”，并在松花江某支流下水。這是全國首條入級中國船級社的綠色智能內河船，其動力系統設計各項指標走在國內前沿。奧動新能源汽車科技有限公司憑借電動汽車領域的技術優勢也開始在電動船舶領域進行布局。

2 中國電動船舶領域專利格局分析

2.1 外國來華專利布局情況

了解其他國家在中國的專利布局策略，對規劃中國技術研究方向、制定產業發展策略具有重要參考價值。由圖6可以看出，電動船舶領域來華專利總計125件。其中，德國、日本、美國和韓國來華專利申請量共計達到91件，占全部來華申請量的72.8%，說明這4個國家在電動船舶領域對中國市場有較高的關注度和期望值。

圖7是電動船舶領域來華專利申請量排名前十位申請人的排名情況。從中可以看出，西門子股份公司在電動船舶領域擁有最多的來華專利，共有17項，遠高于其他公司。三菱重工業株式會社和布倫斯威克公司分別排在第2位和第3位，各有6項和5項來華專利。

2.2 國內專利申請統計

從專利申請全國占比來看（見圖8），江蘇、上海、廣東、湖北和浙江是電動船舶專利申請量最多的5個省市，分別占全國申請量的20.44%、15.75%、10.98%、8.96%和7.18%，合計占全國申請總量的63.31%。說明這些省市在電動船舶領域有較強的創新能力和競爭優勢。從專利數量來看，江蘇以737件位居第1位，是上海（568件）的1.3倍、廣東（396件）的1.86倍、湖北（323件）的2.28倍、浙江（259件）的2.84倍。廣西以28件位居第18位，僅占全國的0.78%，說明廣西在電動船舶領域有較大的發展空間和潛力。廣西應加強電動船舶相關技術的研究和推廣，提高專利申請數量和質量，增強自主創新能力和核心競爭力。還應加強與其他地區的合作交流，借鑒其在電動船舶領域的經驗和做法，提升自身的技術水平和市場競爭力。

2.3 國內專利主要技術分析

圖9展示了中國電動船舶領域專利申請量最多的5個省市在不同IPC技術領域的專利分布情況。B63H21（電動推進裝置）類型的專利數量最多，表明這些省市對電動船舶的推進技術非常重視。特別是上海和江蘇，其分別擁有137和107項專利，遠遠領先于其他地區。此外，H02J3（電力供應系統或裝置）和H02J7（用于充電、放電或供電的裝置或系統）也是相對較多的IPC技術領域，上海和江蘇在這兩個領域中占據主導地位，分別擁有96項和80項專利以及43項和62項專利。廣東在B60L53（電動車輛的控制系統）技術領域中，排名第1，擁有48項專利，超過了上海和江蘇，說明廣東在電動船舶的控制方面具有強大的研究能力。

2.4 國內專利主要申請人分析

圖10展示了中國電動船舶領域專利申請的TOP10申請人及其專利類別情況。哈爾濱工程大學的專利申請數量最多，達到了91件，其中發明專利的授權數量最多，為51件。這表明該單位在專利質量和專利保護方面表現出較高水平。武漢理工大學和上海海事大學分別申請了81件和77件專利，排名第2和第3，發明專利的授權數量分別為30件和26件。此外，申請量前十位的申請人中高等院校占據5個；中國船舶集團有限公司（全球最大的造船集團）旗下機構也占據了4個，分別為中國船舶重工集團公司第七〇四研究所、武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）、中國艦船研究設計中心（原武漢船舶設計研究所、中國船舶重工集團公司第七〇一研究所）、中國船舶集團汾西重工有限責任公司。可以看出，中國電動船舶領域主要由高等院校和中國船舶集團有限公司主導。

3 結論

在電動船舶領域專利方面，作為熱門市場的中國發展迅猛，占據主導地位，但美國、日本和韓國等傳統造船強國在該領域仍然具有一定的實力。美日韓等國在專利輸出布局方面位居前列，反映了這些國家重視海外專利布局的戰略意識。另外，各國家/地區對電動船舶領域的專利技術關注存在一定的差異，但普遍將重點放在電動船舶的電動推進技術上。中國在該領域擁有最多的專利數量，并且技術布局相對均衡，研究重點也主要集中在電動船舶的電動推進領域上。可以看出，我國雖然在電動船舶領域的專利總量上占據絕對優勢，但專利輸出量和范圍都較低和較窄，在海外市場缺乏有效的專利布局。因此，中國應加強與專利強國的競爭和合作，努力實現在世界重要國家/地區的均衡專利布局。另外，由于電動推進領域競爭激烈，中國可以利用汽車電池技術的積累和功底，重點攻關電動船舶用電池。

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收稿日期：2023-10-30

基金項目：廣西壯族自治區知識產權軟科學研究項目“基于專利轉讓的兩廣地區技術轉移特征研究”（桂知RY2022011）。

作者簡介：李榮（1990—），男，碩士，助理研究員，研究方向：產業情報、科技管理；唐青青（1985—），女，碩士，副研究員，研究方向：科技政策、產業情報。