基于专利分析的海水淡化产业创新研究＊

郁金澳，闫 文，裴佳欣

（1.河北科技师范学院海洋经济与沿海经济带研究中心，河北 秦皇岛 066004；2.辽宁工程技术大学，辽宁 葫芦岛 125105）

随着经济社会的高速发展和人口的急速增加，水资源危机已成为仅次于全球气候变暖的世界第二大环境问题[2]。海水淡化是解决水资源危机、开拓新安全水源的必然选择。2021年6月，国家发改委和自然资源部印发《海水淡化发展利用行动计划（2021—2025年）》指出，要促进海水淡化产业高质量、可持续发展，推进海水淡化规模化应用，实现海水淡化关键核心技术装备自主可控。由此可见，海水淡化产业创新发展已进入窗口期。为了解海水淡化产业创新发展现状，本文运用专利分析法对海水淡化产业创新现状进行分析。

1 海水淡化发明专利申请分析

在Incopat专利检索网站采集了2001—2020年期间海水淡化领域申请的中国发明专利共3 895项。本文对专利文献按照年度趋势、IPC、区域、申请人、技术构成等进行分析，分析中国海水淡化领域创新活动的特点及发展规律。

1.1 专利申请趋势分析

通过对国内海水淡化技术领域公开专利中的发明申请按照年份进行统计和分析，结果表明，中国自2001年以来在海水淡化领域的发明申请有3 895项专利，近20年海水淡化领域的发展速度加快，如图1所示，总体可分为3个阶段。第一阶段为缓慢上升阶段（2001—2009年），这一时期中国对海水淡化领域的发展尚处于起步时期，此阶段的申请数量只占总申请数量的12.52%，海水淡化技术成熟性和适用性还不高，重视程度也在较低水平。第二阶段为快速增长阶段（2010—2016年），这得益于国家出台的相关鼓励政策，2012年国家颁布《关于加快海水淡化产业发展的意见》，沿海各省市积极落实，围绕海水淡化、海水直接利用等方面展开工作，海水淡化规模稳步增长、技术装备能力大幅提升。2015年《水污染防治行动计划》强调要在有条件的城市，加快推进海水淡化作为生活用水补充水源。第三阶段为稳步发展阶段（2017—2020年），年均专利申请量稳定在400项以上，研发活动相对平稳。

图1 发明申请公开趋势图

1.2 专利申请人分析

不同创新主体在研发资源、技术能力、知识整合和创造方面存在差异。申请人分析有助于判断创新主体的类型，不同类型申请人的名次代表该项技术处于不同的研究阶段[3]。表1列出了全国海洋装备领域专利申请人类别，可以看出，申请人主要包括企业、个人、大专院校、科研院所等，其中企业是专业申请的主体。这说明目前海水淡化领域的研发目的更偏向于商业应用。

表1 海水淡化专利申请人类型及其申请专利占比

在全部申请人中，前十大申请人专利申请数量（496）占全部3 895件专利的13.71%，如表2所示。

表2 海水淡化发明专利申请前十大申请人

其中，第一、第七均分布在天津，可见目前国内海水淡化领域的领头省份是天津，位居第一的国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所为二十世纪末成立的国家级公益类非营利性科研机构，其专利设计的技术领域较为全面，主要有能量回收装置、膜法、低温多效等关键设备。第二至第七名以及第十名均为大专院校，并且均为开设在沿海城市的高校，可见因其对沿海地区的重要性；而其他内陆地区高校在海水淡化领域的专利申请不够活跃。在前十大申请人中作为企业出现的只有主要专利涉及技术为低温多效关键设备的第九名中国神华能源股份有限公司，但纵观海水淡化专利申请人主要类型及申请专利占比企业仍以38.05%位居榜首。研究主力军以企业为主、大专院校的活跃度相对较低说明研究以盈利为主，在基础研究投入方面活跃度相对较低。

1.3 专利申请区域分析

从专利申请分布区域看，中国海水淡化专利申请区域主要分布在沿海省份，如表3所示，其中天津以507项专利申请位居榜首，其后是浙江、江苏分别以447项和444项专利申请处在第二和第三的位次。前十五个沿海地区专利申请占到总体的68.96%。

表3 中国海水淡化专利申请前五省市排名及占比

2 海水淡化发明专利技术构成分析

2.1 部类分析

海水淡化领域在各技术方向的数量分布情况如表4所示。通过该分析可以了解分析对象覆盖的技术类别以及个技术分支的创新热度[4]。通过对海水淡化发明申请的主分类号进行统计分析，得到国内海水淡化领域发明申请的IPC部类分布情况。由表4可知，国内海水淡化技术领域发明申请属于C部类最多，占到总申请量的95.87%，其次是B部和F部，分别占专利申请总量的21.57%和13.38%（一项专利通常设计多IPC，因此统计占比结果总量大于100%）。

表4 海水淡化专利申请数量——IPC部类分布情况

2.2 小类分析

专利小类分析有助于了解特定时期的重要技术分布，并对研发热点和研发路线进行适应性的调整[5]。对比技术方向的发展趋势，可以识别哪些技术发展更早、更快、更强。经统计海水淡化专利分类号涉及IPC的44个小类，数量由高到低排序后占前几位的有C02F（水、废水、污水或污泥的处理）、B01D（分离）、C01D（碱金属）、C01B（非金属元素）等。其中C02F占比达到了93.94%，排名第二的B01D占比为17.41%，排名第三的C01D占比为3.01%。将主要IPC分类按年份进行申请量的梳理可以看出在中国最先展开的是对C02F分支的研究，其对应水、废水、污水、污泥处理等，自2009年开始该领域申请量开始爆发性增长。2009年后开始增加在B01D（分离）这一分支的布局，这2个技术领域如今仍是中国海水淡化专利研发的热点。

3 海水淡化发明专利技术功效分析

海水淡化领域每年技术功效的分布情况和变化趋势如图2所示，有助于了解各个时期的技术特征，从而掌握技术在实际应用中功效的变化，对研发路线进行适宜性的调整[6]。由图可知，海水淡化技术降低成本与复杂性方面的研究占比始终很高，有较好的基础和发展前景，但在海水淡化装置的精度、速度以及海水淡化所需能源消耗的研究上仍有较大壁垒。从而看出，想要突破海水淡化领域技术难点，首先需要从解决核心技术开始。

图2 主要技术功效面积图

4 结论与建议

4.1 研究结论

本文基于Incopat数据库专利检索基础上，对国内海水淡化领域的专利申请趋势、地域分布、主要申请人、专利技术构成、专利技术功效5方面作出具体分析。分析结果表明：①从专利申请趋势来看，中国海水淡化创新发展整体呈良好趋势，发展速度较快。②从专利申请人构成来看，中国海水淡化创新研究主力军以企业为主，大专院校的活跃度相对较低。一定程度说明当前的创新活动更加基于商业化导向，基础研究领域还有待深入。③从专利申请区域来看，中国海水淡化创新研究大多分布在沿海省市，南方沿海省市的申请量远高于北方。说明中国南部沿海城市有较好的海水淡化创新研究基础，而北方沿海城市在基础设施、研究规模等方面有待发展。④从海水淡化发明专利技术构成来看，中国海水淡化领域的创新发展中，对“水、污水、废水或污泥处理”的研究是最早同时也最被重视。⑤从专利技术功效来看，当前中国海水淡化领域创新研究重心在降低成本、提高效率、降低复杂性等方面，而在精度速度、资源消耗等方面的研究薄弱。说明中国现阶段需要尽快完成转型，突破海水淡化领域技术难点，探索掌握核心技术。

4.2 对策建议

海水淡化领域的发展关键在于激发各个研究合作主体之间的活跃度以及各个合作主体之间的融合与交流，对中国海水淡化发展提出的建议如下。首先，加强跨省际间研究合作。要促进海水淡化领域发展较早、发展速度较快、发展较完备省市（天津、山东、浙江等）与海水淡化产业发展较薄弱省市（河北、黑龙江等）之间的沟通交流。激发跨省合作中核心节点的领先带动作用，推动创新要素在省际间整合。其次，加强基础研究投入力度。继续加大对企业创新活动支持力度的同时，通过增设海水淡化领域科技计划项目等形式提高科研院所创新积极性。通过建设产业技术创新战略联盟、产业技术研究院等创新平台促进政产学研协同创新。最后，加强“卡脖子”技术攻关力度，积极打造利于海水淡化领域深度融合共同攻克关键核心技术的政策环境，围绕关键核心技术加快技术成果转化。