生物質(zhì)能專利技術(shù)現(xiàn)狀分析及發(fā)展對(duì)策研究

劉懷濤

一、引言

生物質(zhì)能是指蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量，是綠色植物通過葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物體內(nèi)的能量。生物質(zhì)能通常包括：木材及森林工業(yè)廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市生活垃圾和工業(yè)有機(jī)廢棄物、動(dòng)物糞便等。生物質(zhì)能的優(yōu)點(diǎn)主要包括： 數(shù)量多、可再生、無(wú)污染、利用成本低等①。近年來(lái)，為應(yīng)對(duì)國(guó)際能源供需矛盾、全球氣候變化等挑戰(zhàn)，越來(lái)越多的國(guó)家將發(fā)展生物質(zhì)能作為替代化石能源、保障能源安全的重要戰(zhàn)略措施，積極推進(jìn)生物質(zhì)能開發(fā)利用，生物質(zhì)能在許多國(guó)家能源供應(yīng)中的作用正在不斷增強(qiáng)。

我國(guó)生物質(zhì)資源豐富，能源利用潛力很大。我國(guó)的生物質(zhì)能資源主要有農(nóng)作物秸稈及農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物、林木采伐及森林撫育剩余物、木材加工剩余物、畜禽養(yǎng)殖剩余物、城市生活垃圾和生活污水、工業(yè)有機(jī)廢棄物和高濃度有機(jī)廢水等。生物質(zhì)發(fā)電主要是利用農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)廢棄物以及城市固體廢物、動(dòng)物糞便等生物質(zhì)能為燃料，通過將生物質(zhì)能直接燃燒或轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w后燃燒，產(chǎn)生熱量進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)。

按照生產(chǎn)技術(shù)的不同，生物質(zhì)發(fā)電主要包括燃燒發(fā)電、沼氣發(fā)電和氣化發(fā)電。其中燃燒發(fā)電又包括直接燃燒發(fā)電和混合燃燒發(fā)電。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電是由生物質(zhì)鍋爐利用生物質(zhì)直接燃燒后的熱能產(chǎn)生蒸汽，再利用蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，在原理上與燃煤鍋爐火力發(fā)電十分相似。沼氣發(fā)電是采用燃?xì)庋b置利用沼氣燃燒進(jìn)行發(fā)電。氣化發(fā)電是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)猓倮每扇細(xì)馊紵l(fā)電。

為了促進(jìn)我國(guó)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，為我國(guó)生物質(zhì)能發(fā)展政策的制定和企業(yè)的發(fā)展方向提供依據(jù)，有必要對(duì)生物質(zhì)能專利技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析并研究相應(yīng)的發(fā)展對(duì)策。

二、生物質(zhì)能技術(shù)專利申請(qǐng)布局狀況

（一）全球生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)專利申請(qǐng)布局狀況

從1966年開始就有生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)相關(guān)的專利申請(qǐng)出現(xiàn)，在1966年至1995年這將近30年的漫長(zhǎng)時(shí)間里，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)相關(guān)的專利申請(qǐng)量都處于緩慢的增長(zhǎng)階段。從1996年開始，申請(qǐng)量突破10件，隨后申請(qǐng)量增速開始加快，僅用了4年時(shí)間，在1999年申請(qǐng)量突破了20件。從2001年開始，全球生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)專利申請(qǐng)量迅速增加，2007年單年申請(qǐng)量一舉突破100件，并在隨后逐年遞增。

在2000-2008年期間日本一直處于全球申請(qǐng)量最高的地區(qū)，從2009年開始中國(guó)和美國(guó)的申請(qǐng)量逐步超越日本，其中尤其是中國(guó)的申請(qǐng)量增幅最為明顯，從2010年以后每年均有超過100件以上的申請(qǐng)涉及生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)，并且體現(xiàn)出逐年增加的增長(zhǎng)趨勢(shì)，在申請(qǐng)量上中國(guó)已經(jīng)取得了超越美國(guó)和日本的優(yōu)勢(shì)地位。中國(guó)、美國(guó)和日本三個(gè)國(guó)家的申請(qǐng)量占了全球總申請(qǐng)量的絕大多數(shù)，是生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)主要的專利產(chǎn)出國(guó)，占到了總產(chǎn)出量的80%。

全球?qū)＠暾?qǐng)產(chǎn)出量排名靠前的國(guó)家都在燃燒發(fā)電和沼氣發(fā)電方面投入了較大的研發(fā)力量，日本在氣化發(fā)電方面的申請(qǐng)量比其他主要產(chǎn)出國(guó)的要多，表明日本比其他主要產(chǎn)出國(guó)更為關(guān)注氣化發(fā)電技術(shù)。日本擁有較多的實(shí)力較為雄厚的創(chuàng)新主體，對(duì)專利的保護(hù)力度較大，在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位。中國(guó)申請(qǐng)人對(duì)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)申請(qǐng)專利的時(shí)間晚于日本申請(qǐng)人，但是近年來(lái)也出現(xiàn)了一些擁有較多申請(qǐng)量的申請(qǐng)人。

（二）中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)專利申請(qǐng)布局狀況

從2001年開始生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)相關(guān)的專利申請(qǐng)?jiān)谖覈?guó)的申請(qǐng)量總體上呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)，尤其是2009年以后增長(zhǎng)的勢(shì)頭非常迅猛，表明我國(guó)從2007-2008年以后就已經(jīng)在生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)方面有了較大的研究投入。

我國(guó)的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的合作申請(qǐng)呈現(xiàn)的態(tài)勢(shì)是雙邊合作占大多數(shù)，多方合作的情況比較少見，其中江蘇朝陽(yáng)液壓機(jī)械集團(tuán)有限公司與國(guó)能生物發(fā)電集團(tuán)有限公司、山東電力工程咨詢?cè)河邢薰疽约皳P(yáng)州大學(xué)之間形成了多方合作的網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)，體現(xiàn)出較強(qiáng)的合作研發(fā)能力。

三、生物質(zhì)能的發(fā)展對(duì)策

生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域中，涉及生物質(zhì)鍋爐的專利申請(qǐng)量較多，而在這一部分申請(qǐng)中，大量的申請(qǐng)涉及如何提高生物質(zhì)鍋爐的燃燒發(fā)電效率和保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，如何解決這一問題，將會(huì)成為未來(lái)生物質(zhì)燃燒發(fā)電行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題。目前，研究熱點(diǎn)主要集中在生物質(zhì)燃料的預(yù)處理、生物質(zhì)鍋爐爐排、爐膛、受熱面、上料系統(tǒng)和爐內(nèi)氣流組織等方面。

對(duì)于沼氣發(fā)電來(lái)說，目前研究的大方向主要包括如何提高厭氧發(fā)酵效率和維持產(chǎn)氣穩(wěn)定，如何加快沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒速率，如何減少沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物，如何減少沼氣對(duì)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的腐蝕等方面。

對(duì)于氣化發(fā)電，研究熱點(diǎn)主要包括如何減少生物質(zhì)氣化過程中產(chǎn)生的焦油、灰分和其他污染物，如何降低生物質(zhì)原料中的堿金屬含量對(duì)氣化效果的不良影響，以及如何提高熱能轉(zhuǎn)換效率和燃?xì)鉄嶂怠?/p>

我國(guó)的生物質(zhì)能企業(yè)應(yīng)該要有長(zhǎng)期有效的發(fā)展對(duì)策，科學(xué)健康發(fā)展。

1、深入利用專利情報(bào)、準(zhǔn)確選取突破點(diǎn)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展

專利信息包含全球90%以上的最新技術(shù)，專利制度的信息功能，能夠?qū)崿F(xiàn)全球范圍內(nèi)技術(shù)信息的互通，可以避免重復(fù)研發(fā)，有效克服技術(shù)創(chuàng)新資源的浪費(fèi)。專利信息的利用對(duì)企業(yè)的發(fā)展方向起到重要的指導(dǎo)作用，通過對(duì)專利情報(bào)的深入分析，可以準(zhǔn)確獲得各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展路線、趨勢(shì)，確定研發(fā)空間。因此，對(duì)企業(yè)所掌握的生物質(zhì)能的不同技術(shù)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域開展固定的、有周期地專利信息分析活動(dòng)，了解產(chǎn)業(yè)內(nèi)和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的專利申請(qǐng)情況、專利申請(qǐng)重點(diǎn)領(lǐng)域、申請(qǐng)技術(shù)研究熱點(diǎn)的變化趨勢(shì)。通過這些研究，尋找本企業(yè)在市場(chǎng)中的發(fā)展空間，重點(diǎn)研發(fā)方向，獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)與市場(chǎng)控制力，從而增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2、對(duì)技術(shù)成果進(jìn)行科學(xué)有效地專利保護(hù)

當(dāng)前國(guó)內(nèi)的一些生物質(zhì)能相關(guān)企業(yè)申請(qǐng)的專利擁有量仍然不多，專利運(yùn)營(yíng)的能力不高，大部分企業(yè)仍然處在技術(shù)追趕者的位置。技術(shù)追趕者要提升自身的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)強(qiáng)度，增加專利擁有量，可以采取以下兩個(gè)策略：

（1）尋求產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟：與特定企業(yè)、研究院所、高校建立伙伴關(guān)系，包括專利許可、技術(shù)轉(zhuǎn)移與合資企業(yè)等；

（2）構(gòu)建專利組合：通過購(gòu)買專利、企業(yè)并購(gòu)等手段獲得專利；通過自行研發(fā)或合作研發(fā)，挖掘企業(yè)自身的技術(shù)和產(chǎn)品，了解產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，構(gòu)建和強(qiáng)化企業(yè)自身的專利組合。

3、強(qiáng)化區(qū)域產(chǎn)學(xué)研合作，推動(dòng)新技術(shù)的有效轉(zhuǎn)化

產(chǎn)學(xué)研合作是研究機(jī)構(gòu)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和企業(yè)提升自身技術(shù)實(shí)力的重要方式。大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的研究能力和技術(shù)優(yōu)勢(shì)恰好可以對(duì)企業(yè)的技術(shù)提升形成良好的補(bǔ)充，企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)制造活動(dòng)也能夠?qū)崿F(xiàn)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)專利技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，可以有效的實(shí)現(xiàn)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)專利技術(shù)的產(chǎn)業(yè)價(jià)值，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

4、堅(jiān)持政府引導(dǎo)、市場(chǎng)運(yùn)作的總體模式

生物質(zhì)能的發(fā)展需要堅(jiān)持不與人爭(zhēng)糧，不與糧爭(zhēng)地的基本原則，發(fā)展生物質(zhì)能不應(yīng)該威脅國(guó)家的糧食安全政策。未來(lái)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體模式可以設(shè)定為“政府引導(dǎo)，市場(chǎng)運(yùn)作”，政府可以將工作重點(diǎn)放在編制發(fā)展規(guī)劃，明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和規(guī)模上，逐漸強(qiáng)制開放市場(chǎng)，消除市場(chǎng)壁壘，制定市場(chǎng)運(yùn)行規(guī)則，營(yíng)造公平競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境，同時(shí)加強(qiáng)市場(chǎng)監(jiān)管，促進(jìn)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)健康穩(wěn)定地發(fā)展。另外，政府可以建立健全反映化石能源資源稀缺及環(huán)境外部損害的價(jià)格形成機(jī)制，充分體現(xiàn)生物質(zhì)能源的社會(huì)環(huán)境價(jià)值，提高生物質(zhì)能產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并按照有利于可再生能源發(fā)展和經(jīng)濟(jì)合理的原則，完善生物質(zhì)能源產(chǎn)品的政策補(bǔ)貼機(jī)制。在發(fā)展初期采取直接補(bǔ)貼的政策，支持力度隨生物質(zhì)能利用技術(shù)的成熟而逐步減弱，最終實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)化發(fā)展。

注釋：

①?gòu)堁┣?我國(guó)生物質(zhì)能源技術(shù)開發(fā)狀況與專利分析[J].吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，33（5）.