基于專利分析的我國水電站關鍵設備新興技術研究

□李 歡 梁 靜 劉 暢 楊 瑾 曹俞晴

一、引言

水電既是可再生、又是無污染且有利于環境改善的電力，并且有效減少了二氧化碳排放，因此在防止全球氣候變暖方面存在著積極影響和作用。很多發達國家一般在研究與發展的過程中，都傾向于優先開發水電領域技術，而我國在水電方面的利用與開發還在上升期間，水電站領域的各類專業知識與發明創造層出不窮，相關專利的申報正體現了我國水電站領域自主知識產權的戰略發展，因此通過對水電站領域的專利檢索和分析，發現水電站技術領域的發展方向和發展趨勢，不僅可以提升我國在水電站相關技術領域專利的開創、應用、保護和管理能力，還可以增強我國水電站領域的自主研發能力，同時在我國水電站工程中，由于我國自行研發，提升自身對該領域的認知與應用。致使我國對于國外技術的應用率大大降低，同時也逐漸形成了在設計、制造、安裝和運營等一系列具有自主知識產權的高端工程裝備的工程技術。因此，研究水電站技術領域有巨大的現實意義。

所以為了盡量保證檢索出的相關申請具有全面性、可靠性和準確性，要求按照有效的檢索策略進行實施。本研究針對水電站新興技術領域展開專利分析，通過對水電站進行技術領域分解和學習，認為水輪機是專門為水電站的發電利用和服務的，在水電站中扮演著重要的角色，水閘在進行防洪、排澇等工作時有著杰出的貢獻，水力發電機是水電站產生電能的主要動力設備，最終確定主要檢索對象為水電站關鍵設備:水輪機，水閘，水力發電機。在檢索過程中綜合運用了涉及與水電站相關技術的精確關鍵詞，目的是精確搜索符合研究方向的專利，最終在檢索結果中確定只針對上述三方面整體設計發明的專利。本研究以中國知網為專利檢索數據庫，由于在2012～2019年間，對于水電站關鍵設備新興技術的研究理論知識成果充足，發展相對迅猛，研究成果更為完善，故數據采集時間為2012年至2019年。

二、我國水電站新興技術領域專利分析

(一)專利技術生命周期分析。我國水電站新興技術領域在2012～2019年的專利數量增長趨勢圖如圖1所示。可以看出，2012年至2019年，我國水電站新興技術領域的專利數量發展趨勢是大幅度遞增的。2012～2019年，水閘、水力發電機、水輪機三方面專利總和達到317件。

圖1 專利數量增長趨勢圖(2012～2019年)

由圖1可以看出，水輪機方面專利數量增長趨勢明顯略高于其他兩方面，且三方面技術專利增長態勢均較為平穩，在2012年～2019年期間，增長態勢良好。就最近三年可以看出，每年的申請量都相對較高，技術增長率也在保持著較好的增高態勢。以此看出我國水電站技術領域研究愈發完善。

水輪機不僅是水力發電行業不可或缺的一部分，更是實現節能減排、減少環境污染的重要設備，其技術發展程度與我國水電行業的發展進程息息相關。目前，我國水輪機制造行業在電力的強烈需求下已經步入了快速發展階段，大大提高了其經濟發展規模以及技術水平。我國水電站領域專利技術這也在一方面反映出中國經濟已進入新的發展時期，并且考慮到能源供應越發缺乏，生態環境壓力也越來越大等問題，科研人員對于水電站技術研究尤其在節約能源型與環境友好型技術方面研究的更為深入。

(二)專利權人分析。

表1 專利權人分析

1.專利權人分類。由水電站技術研究分析可以得出，我國水電站在新興技術領域方面的專利權人依據屬性可以分為以下四類：各類企業申請專利129件，占專利申請總量的40.69%；科研單位申請專利9件，占專利申請總量的2.84%；大學院校申請專利56件，占專利申請總量的17.67%；個體申請專利123件，占專利申請總量的38.80%。可見，企業越來越重視提高自身的研發能力，并同高校和科研院所開展多種合作模式，個體科研人員也專注于研發更高效新穎的技術，為技術創新提供條件。科研單位專利申請數量最低，根據數據分析，一方原因是雖然科研單位相較于其他專利權人有較高的專業性優勢，但是研究領域設定一個課題，有的結題則需要十年甚至是二十年，在時間上的需求相比于其他專利權人較高；還有一方原因是現在國家注重創新驅動發展戰略、建設創新型國家，科研單位不僅要重視科研成果的質量，還注重內涵式發展——創新能力，正如“千淘萬漉雖辛苦、吹盡狂沙始到今”，所以科研單位申請專利數量最少。

2.專利權人排名。由表1可以看出，河海大學是我國水電站新興技術領域中申請專利最多的專利權人，其擁有專利占專利申請總量的5.05%多。這也證實了現今大學校園中對技術的研究更加深入，更加注重實踐操作與創新，申請數量遙遙領先，在一定程度上說明其科研能力較強。

3.專利權人構成。從表1可以看出水電站關鍵設備技術研究領域專利研發的主體為高校和各個企業，都偏重于技術研發與應用，并且具有某一技術領域的領先地位。例如河海大學，其水利水電工程學院是河海大學的骨干學院，具有顯著的水利特色。其中水利水電工程、水工結構工程等都是其重點專業，這也為研發新興技術提供了充足的人才與理論基礎。

三、技術競爭力分析

考慮到不同企業或科研機構的規模大小存在差異，倘若直接依據專利數的多少來得出在技術研究方面是否優于其他專利權人的結論顯然是不夠全面和客觀的，因此還需要將專利數轉為用來顯示專利權人技術優勢的相對專利指標。

本文通過以其中一項技術分類的專利件數的規模強度來判斷專利權人的技術能力強弱的專利相對優勢指標(Revealed Patent Advantage:RPA，由Schmoch于1995年提出)來判斷專利權人在某專利技術領域的強度。

RPA的定義如下:

其中：

Pij——第i個專利權人在第j個技術分類的專利數量；Pij/∑jPij——第j個技術分類對第i個技術上專利數量占所有技術領域專利數量總和的比例；∑jPij/∑i∑jPij——第j個技術領域專利數量總和占所有技術領域專利數量總和的比例；(Pij/∑jPij)/(∑iPij/∑i∑jPij)——從整個水電站領域產業專利技術分布的情況來進行評價第j個技術分類對第i個專利權人的相對重要性。

RPA是專利相對優勢強度，RPA值的范圍要在-100～100之間。如果RPA值為正數，那么表示相對專利技術強度較高；如果RPA值為負數，那么表示專利相對技術強度較低。為了確保技術競爭力分析更為確切，要求按照一定的標準選取專利權人，若申請專利的數量較少會對其分析情況造成一定的影響，因此，本文中取用的計算樣本庫為申請量排在前14位的專利權人在3類的專利中申請數據，如表1所示。

把表1中的數據代入公式中進行計算，可以得出在某一技術領域中任一專利權人的技術強度，如表1所示。

由表1可知河海大學在水閘方面的研究處于領先的地位，雖然河海大學水輪機方面的專利數量要遠高于高郵市大江泵業有限公司、西安理工大學、張家界天成機電設備制造有限公司等其他研究單位，但是其RPA值卻小于后者，這說明后者在水輪機方面的研究要更加深入，對水輪機方面的研究更加側重，例如高郵市大江泵業有限公司在水閘、水力發電機領域的RPA值均為-100，但在水輪機領域的RPA值卻達到了36.69。河海大學在各個技術領域的RPA值多數為正值，表明其專利分布和技術實力相當，并且在各個領域中都有所涉及。事實上，高校在水輪機，水力發電機都具有優勢，這幾個領域在國內都屬于前沿技術，這也正體現了高校在各自優勢學科方面的科研能力。

四、對策與建議

通過上述的專利分析可知，我國的水電站新興技術領域正在蓬勃發展，以河海大學為最具代表性和先進性。在前面的數據分析來看各大高校在該技術領域的研究更加廣泛，企業與個體研究更有側重，更傾向于對一個方面專利的研究，排名前14的專利權人中各類企業占10名，比例占比大，由數據知其技術競爭力強，為此，我國水電站新興技術領域的發展，與企業的研究合作和科研能力都是息息相關的。一是國內相關企業要對整理歸納產業內專利技術信息加強重視與研究，并與相關機構共同創立周密的專利數據庫，以便于未來的發展，通過分析專利發展趨勢了解研究全球技術的發展預期與動向，發掘本領域在國內的創新技術。二是有潛力的技術公司應著重于產品創新研究，積極發展既與環境相處和諧融洽，又有益于人類生活的系統和設備，使中國水電站新興技術領域在全球范圍內繼續保持領先。同時，應該在國內外共同交流研發，結合自身專利技術優勢，加速專利申請提高專利質量。以滿足工程項目實際需要為目標，更加重視投入與產出的關系，通過水電領域技術的發展使水資源配置更加合理，系統開展水電站性能分析，為未來發展做好準備。

綜述，無論是通過分析專利發展趨勢來預測水電站技術的興起，還是自主研發出一批具有實用意義的專利，都會加速我國水電站新興技術領域的發展，而且會大大增強我國未來在水電領域的影響力，更有利于拉動國內經濟增長。