專利視角下中國抽水蓄能產業發展研究

中圖分類號：G06 文獻標志碼：A

0 引言

抽水蓄能是構建清潔低碳、安全高效的現代能源體系的重要組成部分，是新型電力系統的關鍵支撐[1]，對于提升能源安全保障能力有重要意義。抽水蓄能電站通過動能與勢能的轉化實現對電網供電結構的優化[2]，以達到對電網系統的調峰、填谷、調頻、調相等目的。近年來，國家出臺了一系列相關政策與規劃推動抽水蓄能產業發展。2021年9月，國家能源局印發《抽水蓄能中長期發展規劃（2021—2035年）》，指出在加快能源綠色低碳轉型的新形勢下，抽水蓄能加快發展勢在必行[3]；2022年1月，國家發展改革委、國家能源局發布《“十四五”現代能源體系規劃》（發改能源[2022]210號），明確加快推進抽水蓄能電站建設，實施全國新一輪抽水蓄能中長期發展規劃，推動已納入規劃、條件成熟的大型抽水蓄能電站開工建設[4]。隨著政策推動與產業發展，中國在抽水蓄能儲能技術方面處于領先的地位[5]，抽水蓄能產業方面的技術研究已成為熱點。專利是技術創新的重要信息載體，能直接反映當下研究熱點[。本文旨在從專利視角研究中國抽水蓄能產業發展情況，以明晰當前專利申請趨勢與專利技術分布情況，為中國抽水蓄能產業專利布局、關鍵核心技術攻關方向提供科技情報支撐。

1數據來源與研究思路

1.1 數據來源

本文選取中國已公開的抽水蓄能相關專利文獻進行調查研究，專利數據來源北京合享智慧科技有限公司incoPat全球專利數據庫，專利搜索統計時間為申請日期截至2024年12月31日，采用檢索式（（ ALL= （抽水蓄能））AND（ TI= （抽水蓄能））AND（ AD=[18000101TO 20241231] ），初步獲得2820件專利數據，經過同族合并、人工篩選、數據清理，最終獲得2316件專利文獻數據。

1. 2 研究思路

本文基于上述方法檢索得到的專利，從專利數量趨勢與產業發展階段、專利地域分布與創新資源分布、專利申請機構與專利權人分布、專利技術生命周期、專利技術領域分布、專利技術聚類分析6個角度開展統計、進行分析，以期從專利視角研究中國抽水蓄能產業發展現狀與未來技術發展方向。

2專利申請趨勢

2.1專利數量趨勢與產業發展階段

圖1顯示了申請專利數量和授權專利數量與時間的關系，從變化趨勢看，隨著時間的推移，專利申請與授權數量整體上呈增長趨勢，由曲線斜率的變化可看出增長速率呈增大趨勢。年度申請數量整體高于授權數量，且數量差呈增大趨勢，這與專利授權的時間滯后性及專利公開類型有關。從中國抽水蓄能產業專利類型數據（見圖2）可看出，2316件專利中，發明授權與實用新型類專利共以744件僅占比 32% ，發明申請類專利以1572件占比 68% ，而一般發明專利在申請后3＼～18個月公開。這同時表明，目前中國抽水蓄能產業相關專利大部分尚在審查過程中。

專利申請量與申請時間的關系可以揭示產業技術研究活躍程度，折射產業發展歷程。圖1顯示，中國抽水蓄能產業相關專利申請最早現于1994年，是由株式會社日立制作所申請的“可變速的抽水蓄能式發電機”。1995—2001年的7年間未見相關專利申請記錄。2002年，廣東省所屬申請人申請了《一種太陽能抽水蓄能聯合發電系統》之后，專利申請持續產出。2002—2008年年度申請量為單位數，年均申請3.1件。2009—2016年，年度申請為兩位數，年均申請37.6件。2017年申請量翻番，以146件破百。2017—2021年均申請達147.4件，其中 2021年最高為185件。這表明自從2016年后，專利申請量增長加速。2022年申請量達344件，同比增加 86% ，顯示專利申請量增長快速。

綜上，從年度專利申請量變化情況，可將中國抽水蓄能產業發展劃分為3個階段，1994—2008年為發展萌芽階段。2009—2016年為緩慢發展階段。2017—2021年為加速發展階段。2022年以后進入快速發展階段。

2.2專利地域分布與創新資源分布

專利地域分布情況可以反映地區專利產業能力，也是產業創新資源分布情況的體現。從申請人所屬省市申請專利的數量Top10排名（見圖3）情況看，搜集的中國2316件專利中，數量排名Top10的省市申請專利共1835件，占 79.23% ，其余省市共481件，占20.77% 。這表明Top10省市擁有絕大部分的專利數量，集中了產業創新資源專利方面優勢。排名前十的省市中，北京以780件 33.68% 的占比在專利申請數量上遙遙領先；湖北、廣東分別以181件 7.82% 的占比、166件 7.17% 的占比依次排名第二、第三。圖4展現了Top10省市專利申請量的變化情況，由圖4可知，10省市年度申請專利數量整體均呈上升趨勢；曲線變化表明，北京于2012年后在年度申請數量上增速迅猛，之后一直保持較大數量優勢；湖北、廣東于2021年后在數量上增長明顯。

地市申請專利數量排名反映從城市角度反映出地區專利產業能力，是產業創新資源集中程度、產業科技創新力量的體現。從申請人所屬地市申請專利數量情況（見圖5）看，2316件專利中，Top10地市申請專利共1652件占 71.33% ，其余省市共644件占28.67% 。北京市以780件 33.68% 的占比排第一；武漢市、杭州市分別以154件 6.65% 的占比、138件5.96% 的占比依次排名第二、第三。數據表明，中國抽水蓄能產業專利在地域上主要集中在省會中心城市；北京市在專利申請量上具有絕對優勢，武漢市、杭州市等城市具有一般優勢。

2.3專利申請機構和專利權人分布

從專利申請機構分布（見圖6）情況來看，搜集的2316件專利主要分布在企業、學校、個人、科研單位、機關團體5類機構，其中企業1902件占 82.12% ，學校456件占 19.69% ，個人89件 3.84% ，科研單位86件 3.71% ，機關團體5件占 0.22% 。數據表明，專利絕大部分分布在企業及學校，說明企業及學校是專利產出的主要力量，是抽水蓄能產業專利研發的主體。值得注意的是，科研單位在專利產出上占比相對較少，說明科研單位有待加強專利產出及創新能力。

圖7所示為中國抽水蓄能產業專利數量Top10的第一申請人專利數據。從專利權人分布來看，國家電網有限公司以307件專利的絕對優勢排第一；其次為國網新源控股有限公司；國網新源集團有限公司排第三。結合地區分布，從專利權人的地理分布來看，北京、浙江、湖北、四川、黑龍江、廣東等地區在抽水蓄能產業領域專利方面具有較強的專利產出能力和行業影響力。

3 專利技術分布

3.1專利技術生命周期

生命周期分析是專利定量分析中最常用的方法之一。對中國抽水蓄能產業專利申請人數量與申請量進行綜合分析，得出該產業專利生命周期（見圖8）。從圖8可以看出，自1994年起即出現該領域技術申請，1994—2008年為發展萌芽階段，年均申請量1.53件，年均申請人數1.33位，研發主體單一;2009—2016年緩慢發展階段，年均申請量37.6件，年均申請人數27位，該技術領域專利數量、申請人數量緩慢增加;2017—2021年為加速發展階段，年均申請量147.4件，年均申請人數90.8位，表明隨著技術的發展，該技術領域技術研究者不斷加速增加；2022年以后年均申請量418.3件，年均申請人數230.3件，至2024年年底，申請量達448件，申請人數達254位，從申請規模上看，專利技術研發已經穩步邁入快速發展階段。

3.2專利技術領域分布

技術領域分布體現了各技術方向的數量分布情況，由此可以了解分析對象覆蓋的技術類別以及各技術分支的創新熱度。以IPC分類號小類為標準對2316件專利進行統計，選取專利數量排前10的IPC分類號小類，剩余專利歸為其他，得到從技術領域分布如圖9所示。根據《國際專利分類表（2024.01版）》，排名前10位的IPC分類號相對應的分類名稱如表1所示。

圖10展示了申請量前十的技術領域專利數量排名情況。液力機械或液力發動機領域以472件專利占比 20.38% ，位列技術領域數量榜第一；其次，供電或配電的電路裝置或系統與電能存儲系統領域，共464件項占比 20.03% ，排第二；水利工程領域共428件占比 18.48% ，排第三；專門適用于行政、商業、金融、管理或監督目的的信息和通信技術和其他類目不包含的專門適用于行政、商業、金融、管理或監督目的的系統或方法領域共333件，占 14.38% ，排第四；電數字數據處理領域322件，占 13.90% ，排第五。由此可見，全國抽水蓄能產業專利主要分布在液力機械或液力發動機、供電或配電的電路裝置或系統與電能存儲系統、水利工程三大領域，占 58.9% 。

3.3專利技術聚類分析

利用incoPat聚類功能對搜集的2316件專利進行聚類分析，設定聚類層數為3層、每級聚類主題的個數為5個。圖11為聚類分析詞云圖，可以看出2316件專利研究的一級主題為抽水蓄能機組、抽水蓄能水電站、抽水蓄能系統、發電電動機、地下廠房5個方面，表明這5個方面主題是當前中國抽水蓄能產業專利研究的熱點。聚類分析二級主題填充雷達圖（見圖12）表明，在當前抽水蓄能產業專利申請中的五大熱點重點方向，排第一的為優化調度，排第二的為抽水蓄能機組，排第三的為抽水蓄能水電站，同時研究發現發電電機、調速系統、蓄能系統也是當前的熱點研究方向。

4結語

研究表明，中國抽水蓄能產業領域的專利技術研發與申請已進入快速發展階段，申請人與申請量整體同步加速增加。該產業領域的專利呈現“北京引領-省會集聚-國央主導-技術聚焦”的分布特征，北京的專利申請總量與年均申請量在全國遙遙領先；專利在地域上主要集聚在省會中心城市；以國企央企為主要組成部分的企業是技術開發與專利申請的生力軍；專利技術聚焦液力機械或液力發動機、供電或配電的電路裝置或系統與電能存儲系統、水利工程等領域，聚類分布在抽水蓄能機組、抽水蓄能水電站、抽水蓄能系統、發電電動機、地下廠房等方面。

應從抽水蓄能產業全局出發，加快促進專利技術與產業應用融合發展。強化專利研發布局以鞏固技術優勢、保障抽水蓄能技術需求，繼續加大對抽水蓄能機組、抽水蓄能水電站、抽水蓄能系統、發電電動機等核心領域的研發投人；促成產業鏈與創新鏈融合發展、區域間協同創新發展格局，建立跨區域合作機制，實現區域創新資源與全國產業發展供需之間的精準匹配；鞏固企業創新主體地位，充分發揮國企央企在抽水蓄能產業發展與技術創新中的骨干作用，帶動上下游中小企業協同發展；深化產學研合作機制，通過政策引導，激發科研單位與學校創新活力，加強基礎理論和前沿技術研究。

參考文獻

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[2]KONGY G，KONG Z G，LIU ZQ，et al.Pumpedstorage power stations in China：The past，the present，and the future[J]. Renewable and Sustainable EnergyReviews，2017（71） ：720-731.

[3]國家能源局.抽水蓄能中長期發展規劃（2021—2035年）[EB/OL].（2021-07-17）[2025-03-12]..http：//www.nea.gov.cn/2021-09/09/c_1310177087.htm？ eqid b2985ec400048fd0000000036466c5a9.

[4]國家發展改革委，國家能源局.“十四五”現代能源體系規劃[EB/OL].（2022-01-29）[2025-03-12]. https：//www. ndrc. gov. cn/xwdt/tzgg/202203/t20220322_1320017.html.

[5]姜明明，金之鈞.專利視角下中國儲能技術研究現狀分析[J].中國科學院院刊，2024（8）：1468-1485.

[6]仇潔潔，郜星月，蔣貴凰.專利視角下儲能技術研究熱點分析[J].科技創新與應用，2014（32）：38-39.

（編輯李春燕）

Research on the development of China’ s pumped storage industry from the perspective of patents

LIN Xiaolong，LUO Zhengjun * （Guizhou Instituteof Scientific and Technical Information，Guiyang 55ooO4，China）

Abstract：Pumped storage is an important component of the modern energysystem and plays a significant role in ensuring energysecurity.Driven bypolicy promotion and industrial development，the technologyof pumped storagehas become a current research hotspot.This paper studiesthe development of China’s pumped storage industry from the perspective of patents，clarifying the current patent application trends and the distribution of patent technologies.The research shows that the patent application and technology research and development of China’s pumped storage industry have entered arapid development stage，with the number of patent applicantsand the volume of appications increasing simultaneously atan accelerated rate.Enterprises mainly composed of state-owned andcentral enterprises arethe main force in technology development and patent application.Pumped storage units，energy storage systems， hydropower stations，generating motors，and speed control systems are the current hotspots of patent research and application.China should strengthen thepatent technology layout of thepumped storage industryand accelerate the integrated development of patent technology and industrial application.

Key words： pumped storage; patent; industrial development