基于专利分析的我国水电站关键设备新兴技术研究

□李 欢 梁 静 刘 畅 杨 瑾 曹俞晴

一、引言

水电既是可再生、又是无污染且有利于环境改善的电力，并且有效减少了二氧化碳排放，因此在防止全球气候变暖方面存在着积极影响和作用。很多发达国家一般在研究与发展的过程中，都倾向于优先开发水电领域技术，而我国在水电方面的利用与开发还在上升期间，水电站领域的各类专业知识与发明创造层出不穷，相关专利的申报正体现了我国水电站领域自主知识产权的战略发展，因此通过对水电站领域的专利检索和分析，发现水电站技术领域的发展方向和发展趋势，不仅可以提升我国在水电站相关技术领域专利的开创、应用、保护和管理能力，还可以增强我国水电站领域的自主研发能力，同时在我国水电站工程中，由于我国自行研发，提升自身对该领域的认知与应用。致使我国对于国外技术的应用率大大降低，同时也逐渐形成了在设计、制造、安装和运营等一系列具有自主知识产权的高端工程装备的工程技术。因此，研究水电站技术领域有巨大的现实意义。

所以为了尽量保证检索出的相关申请具有全面性、可靠性和准确性，要求按照有效的检索策略进行实施。本研究针对水电站新兴技术领域展开专利分析，通过对水电站进行技术领域分解和学习，认为水轮机是专门为水电站的发电利用和服务的，在水电站中扮演着重要的角色，水闸在进行防洪、排涝等工作时有着杰出的贡献，水力发电机是水电站产生电能的主要动力设备，最终确定主要检索对象为水电站关键设备:水轮机，水闸，水力发电机。在检索过程中综合运用了涉及与水电站相关技术的精确关键词，目的是精确搜索符合研究方向的专利，最终在检索结果中确定只针对上述三方面整体设计发明的专利。本研究以中国知网为专利检索数据库，由于在2012～2019年间，对于水电站关键设备新兴技术的研究理论知识成果充足，发展相对迅猛，研究成果更为完善，故数据采集时间为2012年至2019年。

二、我国水电站新兴技术领域专利分析

(一)专利技术生命周期分析。我国水电站新兴技术领域在2012～2019年的专利数量增长趋势图如图1所示。可以看出，2012年至2019年，我国水电站新兴技术领域的专利数量发展趋势是大幅度递增的。2012～2019年，水闸、水力发电机、水轮机三方面专利总和达到317件。

图1 专利数量增长趋势图(2012～2019年)

由图1可以看出，水轮机方面专利数量增长趋势明显略高于其他两方面，且三方面技术专利增长态势均较为平稳，在2012年～2019年期间，增长态势良好。就最近三年可以看出，每年的申请量都相对较高，技术增长率也在保持着较好的增高态势。以此看出我国水电站技术领域研究愈发完善。

水轮机不仅是水力发电行业不可或缺的一部分，更是实现节能减排、减少环境污染的重要设备，其技术发展程度与我国水电行业的发展进程息息相关。目前，我国水轮机制造行业在电力的强烈需求下已经步入了快速发展阶段，大大提高了其经济发展规模以及技术水平。我国水电站领域专利技术这也在一方面反映出中国经济已进入新的发展时期，并且考虑到能源供应越发缺乏，生态环境压力也越来越大等问题，科研人员对于水电站技术研究尤其在节约能源型与环境友好型技术方面研究的更为深入。

(二)专利权人分析。

表1 专利权人分析

1.专利权人分类。由水电站技术研究分析可以得出，我国水电站在新兴技术领域方面的专利权人依据属性可以分为以下四类：各类企业申请专利129件，占专利申请总量的40.69%；科研单位申请专利9件，占专利申请总量的2.84%；大学院校申请专利56件，占专利申请总量的17.67%；个体申请专利123件，占专利申请总量的38.80%。可见，企业越来越重视提高自身的研发能力，并同高校和科研院所开展多种合作模式，个体科研人员也专注于研发更高效新颖的技术，为技术创新提供条件。科研单位专利申请数量最低，根据数据分析，一方原因是虽然科研单位相较于其他专利权人有较高的专业性优势，但是研究领域设定一个课题，有的结题则需要十年甚至是二十年，在时间上的需求相比于其他专利权人较高；还有一方原因是现在国家注重创新驱动发展战略、建设创新型国家，科研单位不仅要重视科研成果的质量，还注重内涵式发展——创新能力，正如“千淘万漉虽辛苦、吹尽狂沙始到今”，所以科研单位申请专利数量最少。

2.专利权人排名。由表1可以看出，河海大学是我国水电站新兴技术领域中申请专利最多的专利权人，其拥有专利占专利申请总量的5.05%多。这也证实了现今大学校园中对技术的研究更加深入，更加注重实践操作与创新，申请数量遥遥领先，在一定程度上说明其科研能力较强。

3.专利权人构成。从表1可以看出水电站关键设备技术研究领域专利研发的主体为高校和各个企业，都偏重于技术研发与应用，并且具有某一技术领域的领先地位。例如河海大学，其水利水电工程学院是河海大学的骨干学院，具有显著的水利特色。其中水利水电工程、水工结构工程等都是其重点专业，这也为研发新兴技术提供了充足的人才与理论基础。

三、技术竞争力分析

考虑到不同企业或科研机构的规模大小存在差异，倘若直接依据专利数的多少来得出在技术研究方面是否优于其他专利权人的结论显然是不够全面和客观的，因此还需要将专利数转为用来显示专利权人技术优势的相对专利指标。

本文通过以其中一项技术分类的专利件数的规模强度来判断专利权人的技术能力强弱的专利相对优势指标(Revealed Patent Advantage:RPA，由Schmoch于1995年提出)来判断专利权人在某专利技术领域的强度。

RPA的定义如下:

其中：

Pij——第i个专利权人在第j个技术分类的专利数量；Pij/∑jPij——第j个技术分类对第i个技术上专利数量占所有技术领域专利数量总和的比例；∑jPij/∑i∑jPij——第j个技术领域专利数量总和占所有技术领域专利数量总和的比例；(Pij/∑jPij)/(∑iPij/∑i∑jPij)——从整个水电站领域产业专利技术分布的情况来进行评价第j个技术分类对第i个专利权人的相对重要性。

RPA是专利相对优势强度，RPA值的范围要在-100～100之间。如果RPA值为正数，那么表示相对专利技术强度较高；如果RPA值为负数，那么表示专利相对技术强度较低。为了确保技术竞争力分析更为确切，要求按照一定的标准选取专利权人，若申请专利的数量较少会对其分析情况造成一定的影响，因此，本文中取用的计算样本库为申请量排在前14位的专利权人在3类的专利中申请数据，如表1所示。

把表1中的数据代入公式中进行计算，可以得出在某一技术领域中任一专利权人的技术强度，如表1所示。

由表1可知河海大学在水闸方面的研究处于领先的地位，虽然河海大学水轮机方面的专利数量要远高于高邮市大江泵业有限公司、西安理工大学、张家界天成机电设备制造有限公司等其他研究单位，但是其RPA值却小于后者，这说明后者在水轮机方面的研究要更加深入，对水轮机方面的研究更加侧重，例如高邮市大江泵业有限公司在水闸、水力发电机领域的RPA值均为-100，但在水轮机领域的RPA值却达到了36.69。河海大学在各个技术领域的RPA值多数为正值，表明其专利分布和技术实力相当，并且在各个领域中都有所涉及。事实上，高校在水轮机，水力发电机都具有优势，这几个领域在国内都属于前沿技术，这也正体现了高校在各自优势学科方面的科研能力。

四、对策与建议

通过上述的专利分析可知，我国的水电站新兴技术领域正在蓬勃发展，以河海大学为最具代表性和先进性。在前面的数据分析来看各大高校在该技术领域的研究更加广泛，企业与个体研究更有侧重，更倾向于对一个方面专利的研究，排名前14的专利权人中各类企业占10名，比例占比大，由数据知其技术竞争力强，为此，我国水电站新兴技术领域的发展，与企业的研究合作和科研能力都是息息相关的。一是国内相关企业要对整理归纳产业内专利技术信息加强重视与研究，并与相关机构共同创立周密的专利数据库，以便于未来的发展，通过分析专利发展趋势了解研究全球技术的发展预期与动向，发掘本领域在国内的创新技术。二是有潜力的技术公司应着重于产品创新研究，积极发展既与环境相处和谐融洽，又有益于人类生活的系统和设备，使中国水电站新兴技术领域在全球范围内继续保持领先。同时，应该在国内外共同交流研发，结合自身专利技术优势，加速专利申请提高专利质量。以满足工程项目实际需要为目标，更加重视投入与产出的关系，通过水电领域技术的发展使水资源配置更加合理，系统开展水电站性能分析，为未来发展做好准备。

综述，无论是通过分析专利发展趋势来预测水电站技术的兴起，还是自主研发出一批具有实用意义的专利，都会加速我国水电站新兴技术领域的发展，而且会大大增强我国未来在水电领域的影响力，更有利于拉动国内经济增长。