IPR Daily,知識產(chǎn)權第一新銳媒體
作者:李雪 天津市企興知識產(chǎn)權管理咨詢有限公司
來源:IPRdaily
太陽能光熱發(fā)電是太陽能利用的重要新技術領域,同等裝機規(guī)模下,無論是發(fā)電效率還是電源的穩(wěn)定性都比較高。太陽能光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能,通過換熱裝置提供蒸汽,結合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機的工藝,從而達到發(fā)電的目的。采用太陽能光熱發(fā)電技術,避免了昂貴的硅晶光電轉換工藝,可以大大降低太陽能發(fā)電的成本。
一、行業(yè)背景
太陽能光熱發(fā)電是太陽能利用的重要新技術領域,同等裝機規(guī)模下,無論是發(fā)電效率還是電源的穩(wěn)定性都比較高。太陽能光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能,通過換熱裝置提供蒸汽,結合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機的工藝,從而達到發(fā)電的目的。采用太陽能光熱發(fā)電技術,避免了昂貴的硅晶光電轉換工藝,可以大大降低太陽能發(fā)電的成本。
1950年,原蘇聯(lián)設計了世界上第一座太陽能塔式電站,建造了一個小型試驗裝置。70年代,太陽電池價格昂貴,效率較低,相對而言,太陽熱發(fā)電與光伏發(fā)電相比,效率較高,技術比較成熟,因此當時許多工業(yè)發(fā)達國家都將太陽熱發(fā)電作為重點,投資興建了一批試驗性太陽能熱發(fā)電站。從1981~1991年,全世界建造的太陽能熱發(fā)電站(500kw以上)約有20余座,發(fā)電功率最大達80MW。按太陽能采集方式劃分,太陽能熱發(fā)電站主要有塔式、槽式、蝶式和菲涅爾式四類。這些電站基本上都是試驗性的,例如,日本按照陽光計劃建造的一座1MW塔式電站,一座1MW槽式電站,完成了試驗工作后即停止運行。 美國10MW太陽1號塔式電站,進行一段時間試驗運行后及時進行技術總結,很快將它改建為太陽1號電站,并于1996年1月投入運行。80年代中期,人們對建成的太陽能熱發(fā)電站進行技術總結后認為,雖然太陽能熱發(fā)電在技術上可行,但投資過大(美國太陽1號電站投資為1.42億美元),且降低造價十分困難,所以各國都改變了原來的計劃,使太陽能熱發(fā)電站的建設逐漸冷落下來。正當人們懷疑太陽能熱發(fā)電的時候,美國和以色列聯(lián)合組成的路茲太陽能熱發(fā)電國際有限公司,自1980年開始進行太陽熱發(fā)電技術研究,主要開發(fā)槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng),5年后奇跡般地進入商品化階段。該公司滿懷信心,計劃到2000年,在加州建成裝機容量達800MW槽式太陽能熱發(fā)電站,發(fā)電成本降到5~6分/kwh。遺憾的是,1991年因路茲公司破產(chǎn)而使計劃中斷。路茲熱電站的成功實踐表明,不能簡單地否定太陽能熱發(fā)電技術,而應繼續(xù)進行研究開發(fā),不斷完善,使其早日實現(xiàn)商業(yè)化。
我國前期在太陽能熱發(fā)電領域受經(jīng)費和技術條件的限制,開展的工作比較少。在"六五"期間建立了一套功率為lkw的太陽能塔式熱發(fā)電模擬裝置和一套功率為lkw的平板式太陽能低熱發(fā)電模擬裝置。此外,我國還與美國合作設計并試制成功率為5kw的盤式太陽能發(fā)電裝置樣機。
近期來看,自2009年底全球投運的光熱電站裝機容量為668.15MW,截至2010年,全球已投入運行的光熱裝機容量達988.65MW,其中,槽式占94.57%,塔式次之,占4.37%。從國內光熱發(fā)電來看:近年來,光熱發(fā)電在中國太陽能發(fā)電政策規(guī)劃中的地位開始顯著提升。伴隨光熱發(fā)電在中國能源結構中的戰(zhàn)略地位的提升,光熱發(fā)電行業(yè)有望獲得更多政策傾斜,隨之而來的是光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)化進程加快。
二、光熱發(fā)電領域專利信息分析
1、在華專利申請趨勢
從圖1中可以看出,本領域的技術在中國經(jīng)歷了起步階段(1997至2005)、穩(wěn)定發(fā)展階段(2006-2008年)和快速發(fā)展階段(2009年至今),由于技術限制,我國光熱技術起步雖然很早,但是技術進展非常緩慢,直至2006年我國公布了《中華人民共和國可再生能源法》,對可再生能源做了詳細的發(fā)展規(guī)劃,從而刺激了相應領域的參與者進行技術研發(fā)或改進,專利申請量穩(wěn)步上升。
進入十二五后,我國推出的中國《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》和《太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中均對光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展做出了部署,要求加大技術開發(fā)和裝備制造力度,并在具備較好資源和條件的地區(qū)積極推動光熱發(fā)電示范項目建設,《產(chǎn)業(yè)結構調整指導目錄》也已將光熱發(fā)電系統(tǒng)制造列人鼓勵類范疇,從而進一步刺激了相關領域的技術發(fā)展與專利申請,連帶國內很多光熱發(fā)電項目預計于2011年開始實施,但由于資金及場地等原因,很多項目2013年才正式動工,直至2015年才完成建設。導致本領域專利申請在某一階段(2013年左右)熱度下降。如原計劃應于2012年8月動工,2014年10月完工的德令哈光熱發(fā)電項目,終于在2014年7月1日正式動工,預計到2016年9月實現(xiàn)商業(yè)化運行。這比原計劃將近晚了兩年。2015年9月30日,《國家能源局關于組織太陽能熱發(fā)電示范建設的通知》又引爆了光熱產(chǎn)業(yè)。一時間業(yè)內呈現(xiàn)出一種熱火朝天又兵荒馬亂的情境。由此可見,本領域技術、資金、建設場地等軟硬件要求均很高,同時受國家政策影響波動較大,是典型的政策導向型技術領域,在國家政策持續(xù)推進的情況下,本領域仍會在未來一段時間內處于快速發(fā)展階段(2015年專利公開不全,數(shù)量僅供參考)
2、專利申請類型
在華專利類型介紹:
發(fā)明專利:對產(chǎn)品、方法或者其改進進行保護,經(jīng)過初步審查和實質審查。一般來說授權時間為3年左右,具有較高的技術價值。(申請?zhí)栔袠耸緸椤?”)
實用新型專利:對產(chǎn)品的形狀、構造或者其結合進行保護,只經(jīng)過初步審查。一般來說授權時間為半年至1年,技術價值一般。(申請?zhí)栔袠耸緸椤?”)
外觀設計專利:對產(chǎn)品的形狀、圖案或者其結合以及色彩與形狀、圖案的結合所作出的富有美感并適于工業(yè)應用的新設計。一般來說授權時間為3個月至半年。(申請?zhí)栔袠耸緸椤?”)
PCT專利:是《專利合作條約》(Patent Cooperation Treaty)的英文縮寫,是有關專利的國際條約。根據(jù)PCT的規(guī)定,專利申請人可以通過PCT途徑遞交國際專利申請,向多個國家申請專利。由于PCT途徑申請專利時間和資金耗費較多,因此一般認為PCT專利具有極高的技術價值和市場價值。(申請?zhí)栔袠耸緸椤?”或“9”)
從圖2中我們可以看出,本領域專利類型發(fā)明專利居多,表明本領域技術門檻較高,同時還看出PCT發(fā)明專利占1%左右,可見本領域的國內市場并未引起國外競爭對手的興趣,一個原因可能是考慮到跨地域投入與產(chǎn)出比的因素,另一個原因涉及民生用電,目前處于國家管控階段,對其他發(fā)電模式并未給出明確的定論,因此國外企業(yè)一般不敢輕易試水,很多是以技術支持的方式與國內企業(yè)進行合作??梢娋湍壳暗膰鴥裙鉄岚l(fā)電市場來說,主要還是國內企業(yè)之間的競爭,但值得注意的是,隨著國家政策對光熱發(fā)電的逐步開放,不排除某一時間點大量國外企業(yè)爆發(fā)進入中國市場的可能。
3、專利申請省市分布
圖3
從圖3中我們可以看出,本領域的技術研發(fā)集中在經(jīng)濟與教育較為發(fā)達的地區(qū),這也符合前面提到的本領域技術與資金要求高這一行業(yè)特點。專利申請量最多的是北京,主要依賴于各高校的技術研究與中海陽集團的專利申請。第二名是江蘇,江蘇是中國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)聚集地,主要研究CSP太陽能聚光發(fā)電技術,2011年中國首家光熱發(fā)電儲能技術研究所就成立在江蘇南京,江蘇開發(fā)性的創(chuàng)業(yè)思想也推進了一批企業(yè)的發(fā)展,如江蘇太陽寶新能源公司等。其他優(yōu)勢地區(qū)還包括廣東、陜西、上海。技術較為集中的地區(qū)更容易形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟化協(xié)同發(fā)展,從而有利于地區(qū)整體的市場運營。
4、國內專利申請重要申請人
這部分我們把專利申請排名靠前的專利申請人進行排序,從中我們可以看出,本領域的行業(yè)參與者較多,同時單一參與者擁有的專利數(shù)量也很多,如江蘇龍頭企業(yè)-江蘇太陽寶新能源有限公司、積極進行項目建設的中海陽能源集團股份有限公司等。在結構中,聚光、集熱和儲熱是光熱發(fā)電的關鍵環(huán)節(jié),是技術核心和難點所在,這三部分約占總成本的60%。而國內企業(yè)從零部件開始切入光熱產(chǎn)業(yè)鏈,聚光和集熱雖有實驗產(chǎn)品,需要進一步研發(fā)突破。
5、國外重點國家專利申請趨勢
全球光熱市場經(jīng)過了上世紀70年代的研發(fā)興起,80年代的第一批建站建立之后,長期處于停滯階段。直到2007年,市場開始逐漸復蘇。2010~2012年,全球光熱發(fā)電的裝機量快速增長。
在圖5中我們選取了美國、歐洲、日本作為國外專利申請重點國家。從圖5中我們可以看出,美國和歐洲是本領域的技術密集國家和地區(qū),兩個地區(qū)的技術快速發(fā)展期在2010年之前,因此對于上述兩地區(qū)來說目前技術已經(jīng)較為成熟。日本在本領域技術并不發(fā)達。截止2014年4月底,全球已投入運行的光熱電站約4000MW,大多集中于西班牙(歐洲)與美國;在建約1600MW,主要分布在美國、西班牙、印度、伊朗、中國等國家??梢娒绹蜌W洲在未來一段時間內仍將是本領域技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要地區(qū)。
6、光熱發(fā)電的專利市場布局
從圖6中我們可以看出,目前本領域的專利市場密集地區(qū)是美國和歐洲,這也與前面提到的上述地區(qū)專利技術密集有一定關系,這些雙密集地區(qū)不利于其他國家企業(yè)的產(chǎn)品出口,一方面是市場相對飽和,另一個原因是有很大的侵權風險。從產(chǎn)品角度來說聚光、集熱和儲熱是光熱發(fā)電的關鍵環(huán)節(jié),是技術核心和難點所在,這三部分約占總成本的60%。根據(jù)測算,在2011~2020年,集熱器潛在規(guī)模為174億美元,供應商有以色列Solel和美國SCHOTT;聚光鏡的規(guī)模為174億美元,德國Alanod和美國3M技術較為領先;儲熱系統(tǒng)規(guī)模達到306億美元,由美國Radco壟斷,可見美國和歐洲的企業(yè)具有非常強的行業(yè)技術優(yōu)勢和市場優(yōu)勢,
7、國內專利技術熱點分布圖
在這里我們具體看一下目前國內企業(yè)的專利技術研發(fā)方向,從圖7中可以看出,集熱器,真空管,儲能裝置,鏡面反射裝置是我國企業(yè)的熱門研究方向,這也是前面提到了本領域的核心技術點,一方面說明我國企業(yè)技術呈現(xiàn)百花齊放的研究熱態(tài),而另一個角度也說明我國企業(yè)目前仍未掌握核心技術點,還以技術攻堅為主,與國外企業(yè)相比還有較大的技術差距。
三、總結
1)目前我國的光熱發(fā)電技術處于快速發(fā)展階段,前景較為樂觀。
2)我國的光熱發(fā)電技術政策導向性較強,因此發(fā)展中受政策影響會出現(xiàn)波動較大的現(xiàn)象。
3)目前國內的市場競爭海外參與者較少,目前競爭并不激烈,但不排除政策變化導致的海外參與者爆發(fā)式涌入的可能性。
4)海外市場以美國和歐洲為主,同時上述兩個地區(qū)的專利市場和專利技術布局都較為密集,不利于我國企業(yè)的產(chǎn)品出口,會有較大的侵權風險。
5)目前核心技術大多掌握在國外企業(yè)的手中,國內企業(yè)研究熱情較高,研究方向較多,但是仍處于技術攻堅階段,與國外企業(yè)技術差距較大。
來源:IPRdaily
作者:李雪 天津市企興知識產(chǎn)權管理咨詢有限公司
編輯:IPRdaily 王夢婷
文章不錯,犒勞下辛苦的作者吧