海上风能专利洞察报告

专利洞察报告 2023年11月 目录 执行摘要 1.介绍061.1海上风能在能源转型中的作用................................................................................................................................061.2关于本研究.........................................................................................................................................................08 2.研究方法 3.结果14 3.1海上风能技术的专利发展趋势................................................................................................................................143.1.1专利申请.........................................................................................................................................................143.1.2主要申请人国家...............................................................................................................................................173.1.3专利局排名................................................................................................................................................193.1.4主要申请人.......................................................................................................................................................203.1.5成熟度图谱......................................................................................................................................................253.1.6引用.................................................................................................................................................................273.2技术概念分类......................................................................................................................................................303.2.1固定式基础和漂浮式基础（QA和QB）................................................................................................................313.2.2塔架（QH）...........................................................................................................................353.2.3机械动力传输（QC）...........................................................................................................................................383.2.4叶片和转子（QI）.................................................................................................................................................423.2.5混合式发电系统：太阳能和海洋能源（QE）..........................................................................................................463.2.6储能（QD）............................................................................................................................................................503.2.7电网、海底电缆和保护（QJ&QL）.........................................................................................................................52 4.结论 执行摘要 海上风能是一种清洁和可再生的发电方式。它通过减少温室气体排放、空气污染和对化石燃料发电的依赖，有助于应对气候变化（联合国可持续发展目标13），从而有助于形成更可持续的能源结构。 海上风能在支持联合国可持续发展目标7（SDG7）方面发挥着重要作用，该目标旨在确保到2030年所有人都能获得可负担、可靠和可持续的能源。 在欧洲专利局（EPO）和国际可再生能源机构（IRENA）的合作努力下，这份专利洞察报告调查了2002年至2022年期间在海上风能领域专利申请的全球演变。 专利申请的统计数据可以作为一些很有深度的指标，用来衡量和考察各大国际市场之间的创新、商业化和知识转移趋势，这些指标还能够提供有关技术趋势的改变等有意义的信息，便于找出新的市场参与者或形成联合体。总之，这份报告旨在阐明如何通过创新来应对关键的技术挑战。 本报告使用一种成熟的EPO数据分析方法进行分析，分析结果源自约17000项专利的信息（来自EPO的专利数据库）。这些专利涉及到海上风能相关的各种发明，包括各项关键技术概念分类，例如：固定式基础和漂浮式基础、塔架、机械动力传输、叶片和转子、混合式发电系统、储能、以及电网和海底电缆。 政策见解 专利数据显示，全球专利申请数量从2006年到2012年出现激增，随后出现了停滞，直到2017年专利活动才开始复苏。在海上风能领域，漂浮式基础、运输和机械动力传输等方面的专利数量最多。从专利数据中总结一些关键的政策见解，如下： 1.海上风能发明数量增多，欧洲、亚洲和美国成为未来市场。在提交的国际专利族（InternationalPatentFamily，IPF）排名前十的国家中，有7个欧洲国家，以德国和丹麦领先。美国排名第三，中国和日本分别排名第四和第五（韩国排名第十一位）。对于主要针对国内市场的非国际专利族专利（即不受国际保护），中国处于领先地位，这反映了中国对海上风能本土市场的依赖。 2.漂浮式基础、物流和绿氢吸引发明活动。大多数海上风能的发明都集中在三个领域：漂浮式基础、运输设备以及涡轮机的安装和架设。值得注意的是，第四个领域的创新活动正在迅速扩大，即将海上风能和电解槽技术相结合，这表明人们对大型绿氢经济作为价值创造机会寄予厚望。 3.漂浮式基础将有望扩大海上风能市场。市场趋势表明，由于在资源丰富的深水中安装涡轮机成为可能，人们越来越关注漂浮式基础的开发。专利数据证实了这一点，说明行业参与者正在这一技术领域进行创新。 4.改进塔架和叶片设计，以减少钢材需求，提高可持续性。海上风能行业的参与者也在研究塔架的各种设计方案（即混凝土和桁架结构），这可能会减少对钢材的需求。同时，他们也在探索模块化叶片装配选项，以及可持续和可回收的叶片，以促进循环利用，解决制造和运输方面的难题。 5.增加了在传动系统中对稀土材料的使用。趋势显示，由于其有效的成本-质量-功率密度比，人们对直接驱动式系统有着持续的兴趣；然而，这种趋势意味着永磁同步发电机的使用量的增加，而这种增加趋势反过来会导致提高对制造它们所需的稀土材料的需求。 6.实现现场储能和氢气生产，以平衡电力系统并创造额外价值。人们越来越关注灵活的能源系统，以应对可再生能源技术的波动性。海上风能技术的专利数据也显示，人们对储能方案的兴趣越来越浓厚，特别是在海上风电场和氢气生产的结合，这为脱碳活动提供了额外的助益。 7.充分利用海底电气基础设施。对输电基础设施的需求也推动了创新活动。专利数据表明，在海底电缆方面有许多相应的创新，以低成本满足供给和需求。 8.适当关注海上风能和其他能源混合发电。为了扩大海上风能技术方案的潜力，人们愈发重视将海上风力发电与光伏或海洋能源等其他技术结合起来。专利分析结果显示，自2013年以来，创新活动一直保持稳定。这可能归因于海上风能成本的下降，考虑到海上风能与其他海洋能技术在运营和维护等方面的结合所带来的复杂性，对该类创新活动起到一定抑制作用。 专利数据发展趋势总结 申请统计： -从2002年到2022年，与海上风能相关的专利族数量约为17000，平均每年增长18%。2014年至2017年，申请停滞不前，但随后大幅增长。 -主要申请国家是中国（占专利族总数的52%），其次是韩国（6%）、德国（5%）、日本（5%）、美国（4%）和丹麦（4%）。 -27%的海上风能专利族是国际专利族（IPF），即不包括单一国内申请。更具体地说，在欧洲国家的所有专利族中，有79%是国际专利族，而美国则是64%。4%的中国专利族是国际专利族。 -67%的海上风能专利族包括至少一个已授权的专利申请。 -在所有已授权的EP申请中，68%在至少1个成员国仍然有效（比平均水平高出10%）。 主要参与者： -维斯塔斯、西门子、通用电气、三菱重工和日立是国际专利族的主要申请人。在过去的5年里，RWE可再生能源公司和Itrec取代了三菱重工和日立重工等公司，进入了前五名。 -法国拥有最多国际合作型专利族。美国拥有最多样化的合作申请专利项目，与24个国家合作，并拥有共计81项专利族。德国与15个国家合作，拥有共计79个专利族。 -从2017年起，中国的申请被越来越多地引用。大多数的引用来自其他中国的申请（和申请人），但也有来自德国、丹麦和美国的申请，这体现了专利质量的提高。 -在2012年以前的所有专利申请中，有50%的专利申请人是自然人，与公司比例相当。自此之后，这一占比已经持续下降至目前6%的水平。 -从2013年开始，我们可以看到专利申请人的合并，通过合并