基于专利价值测度的超导电缆技术机会分析

2023-07-13焦婷，黄华，张浩

电力与能源 2023年2期

焦婷，黄华，张浩

（1.国网上海市电力公司电力科学研究院，上海 200437； 2. 北京智绘未来专利代理事务所（普通合伙），北京 100085）

随着全球经济的快速发展和工业化进程的不断推进，大城市电网的负荷密度和输电容量需求大幅度提升，对电网的供电可靠性与经济性等提出了更高的要求。超导电缆因具有容量大、损耗低、结构紧凑、环保等优势，成为构建新型电力系统的关键。专利是承载关键技术的重要载体，对超导电缆领域的专利进行分析，能够有效指导研发成果的专利布局，特别是对超导电缆领域高价值专利的分析，能够为专利的保护和运营提供重要参考。

1 超导电缆及专利导航技术发展情况

1.1 超导电缆技术

20 世纪90 年代以来，美国、日本、韩国、德国等相继开展了高温超导电缆及其输电技术的研究工作，并有多个工程投运。虽然关于超导电缆工程的研究起步较晚，但我国已经成为国际超导领域的中坚力量。国内外主要高温超导电缆工程及关键参数如表1 所示［1-3］。

表1 世界主要高温超导电缆示范工程项目

1.2 专利导航技术

从高质量知识产权支撑和推动产业创新发展的角度来看，“高价值专利”是近年来的热点，“每万人口高价值发明专利拥有量”已经纳入经济社会发展的主要指标。高价值专利的基础是专利价值评估，其已经成为商业运作、技术开发等一系列活动的重要参考。

国内外部分商用数据库集成有“专利评分”或类似功能，例如，智慧芽、壹专利、Innography、WIPS 等均具备此功能。在数据库使用的过程中发现，因为不同数据库采用了不同的判断模型，各个数据库之间在相同领域的专利上对于专利价值的评判存在时间、地域、趋势等各个维度上的严重分歧。这些商用数据库面对的是通用客户，并未针对性地考虑特定行业领域的特点。这导致使用现成的数据库评判专利价值存在巨大风险。

国外没有与国内高价值专利对等的概念，研究集中在采集专利相关信息、构建量化指标、为专利“打分”等。加州大学伯克利分校及乔治梅森大学的学者在文献［4］中提出了一种复合指标算法模型，参考多项指标，包括专利被引次数、权利要求数量、专利家族数量、专利诉讼、专利从申请到授权的时间长度（PTO Length）等，将综合计算分数结果命名为“专利强度”。文献［5］提出了基于深度学习的专利等级评估模型，使用专利文本和著录项目数据作为模型的输入，将专利分为3 个等级。该专利等级评估模型在以大量的具体技术领域的专利数据作为样本进行训练后，可以达到75% 的精度。文献［6］提出Subject-Action-Object-Others（SAOx）方法，引入了发明问题解决理论（TRIZ）的39 个工程参数和专利文献的著录项目，该方法模型充分借助了文本挖掘技术，从专利信息的非结构化部分提取有关技术目的或效果的信息。文献［7］以专利技术发展路线为视角，采用六步法评价专利是否为高价值专利，但需要技术专家等大量人力投入，不适合快速形成评价结果，适用于中小微企业及个人对发明构思的初步评价阶段。

2 超导电缆专利价值测度体系

随着《“十四五”国家知识产权保护和运用规划》和《知识产权强国建设纲要（2021—2035 年）》的贯彻执行，高价值发明专利拥有量成为衡量经济社会发展的重要指标。如何界定与评价超导电缆专利价值，成为超导电缆技术领域实施专利布局需要解决的基本问题。

2.1 设置专利价值评价指标的基本考量

设置专利价值评价指标的基本考量包括：一是具有可操作性，评价指标边界清楚、不交叉，有明确的含义，计算方法方便代入，可相对真实、客观、全面地反映待评价专利的价值；二是具有强关联性，评价指标能够代表待评价专利所属领域的特点，两者显著相关；三是具有一致性，评价指标可以一致地评价不同主体或者不同时间、不同区域的创新主体，能够适用于横向比较。

更进一步地，因为评价的对象是专利价值，所以不能忽略专利本身的特点，也就是说，除了以上3 点基本考量外，还应重点考虑如下因素。

（1）专利授权的核心条款“新颖性、创造性和实用性”。《专利法》第二章中授予专利权的第一个法条是“授予专利权的发明和实用新型，应当具备新颖性、创造性和实用性”。新颖性是指该发明区别于现有技术；创造性是指与现有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步；实用性是指该发明能够制造或者使用，并且能够产生积极效果。“三性”是专利局审查的主线，通过“三性”审查能够在一定程度上确定专利的价值。

（2）权利要求数量与专利数量。与国外专利申请策略显著不同的是，我国专利申请权利要求数量少，但专利申请数量多，而国外专利申请倾向于专利数量少，但每个专利权利要求数量多，保护力度大。为了衡量真实的专利价值，除了专利数量之外，还应当重点考量权利要求数量带来的专利价值提升。

（3）充分运用专利的著录项目。专利的著录项目是将海量专利进行分门别类统计分析的重要手段，例如在超导电缆领域，大部分主要技术进展是通过科研团队来实现的，采集专利著录项目中的相关信息就能够快速获得团队规模、主要技术带头人等相关信息，能够从团队的角度表征专利潜在的价值。

2.2 专利价值评价指标体系的构建

在多种专利著录项目中选择合适的评价指标能够以不同的视角来观察专利的价值，但是单个指标都不能够完整地反映专利的整体价值。为了能够最大程度地在超导电缆领域准确地评价专利的价值，可设定多个指标并配置权重，由此构建专利价值评价指标体系，通过综合计算的形式得出超导电缆领域的专利价值评分。一方面能够快速地通过数据库工具导出这些数据，另一方面还能够以简便的公式进行计算，高效地得出结果。

（1）确定专利价值评价指标。通过对超导领域一些具有较强研发实力的创新主体专利申请进行统计分析，经过推导与筛选，确定了3 个有效的专利价值评价指标：被引次数、权利要求数量和发明人数量。通过为这3 个指标配置权重就可以综合评估超导电缆领域的专利价值。值得注意的是，虽然可以选择更多的指标来进行计算，或者设置更加复杂的权重，但这会增加数据获取和计算的难度，难以获得更好的价值评价效果。

（2）确定构建专利价值评价指标权重。确定指标权重是构建综合指数最重要的环节。Logistic 回归是一个非常经典的算法，使用Logistic 回归的标准回归系数能够较好地配置评价指标的权重。对超导电缆专利数据使用Logistic 回归模型，一方面可有效控制时间和技术领域的影响，分析各指标与专利价值的关系，另一方面是标准回归系数还可以反映各评价指标的相对重要性。

以被引次数、权利要求数量和发明人数量构建的专利价值指数如表2 所示。

表2 以被引次数、权利要求数量和发明人数量构建的专利价值指数

（3）构建超导电缆专利价值指数。以专利各个著录项目作为评价指标，其含义各不相同，每项著录项目数据作为评价指标的量纲和数量级也不尽相同，无法使用原始数据直接进行计算，因此必须要将这些数据进行无量纲处理，然后代入评价指标体系，进而计算专利价值指数。无量纲处理可以多种方式来实施，例如极值化、标准化、均值化和标准差化等。

经过无量纲处理，结合权重配置，具体地，专利价值指数计算公式如下：

式中Ncited——被引次数；Nclaims——权利要求数量；Ninventors——发明人数量。

从专利价值指数构建过程的角度观察可以发现，当前的专利价值指数能够在超导电缆技术领域中，针对不同时间获得发明授权的专利，以及不同技术分支的单件专利进行评估，为单件专利客观地进行“打分”；也能够对需要关注的主要竞争者整体专利布局情况进行“打分”。由此，既可以在以件为维度的专利之间进行横向评价，也能够在以创新主体为维度的专利价值之间进行横向评价，甚至可以将范围扩大至整个国家或者地区之间进行横向评价。

3 高温超导电缆专利布局情况分析

3.1 整体态势分析

近20 年来，高温超导技术领域的专利数量整体上呈现上升趋势。我国在超导电缆技术领域的专利整体态势如图1 所示。从近期发展趋势来看，高温超导电缆技术领域整体上处于活跃状态。2020 年和2021 年专利申请数量最多，结合我国超导电缆工程应用进程来看，这两年正值国家电网和南方电网两个超导电缆工程团队开展超导电缆在电网中应用的研发、建设阶段，成果产出较多。从2015 年起，在排除专利审查周期影响因素后，仍能看出专利授权占比有明显下降趋势，表明高温超导电缆领域发明专利的壁垒正在逐渐形成。

图1 我国在超导电缆技术领域的专利态势

从超导电缆领域的申请人来看，现有专利主要由超导带材及电缆制造厂家、科研院所和用户申请，且均承担/参与过国内外超导电缆工程。从申请领域分析，现有专利主要集中在超导电缆的制造和测试方面。

3.2 超导电缆领域专利价值分析

根据超导电缆在电网中应用的过程，将超导电缆技术拆分为高温超导电缆设计与制造、线路工程设计与施工、超导电缆继电保护配置方案、超导电缆线路试验与评价技术、超导电缆接入系统评价技术等5 个技术分支，利用专利价值测度体系进行评价，结果见表3。超导电缆继电保护配置领域专利价值指数最高，主要得益于其权利要求数量和发明人数量较多，即在专利文本以及专利技术的投入方面表现优异。因为线路工程设计与施工、继电保护配置方案、超导电缆接入系统评价领域的专利多为最近几年申请，且与工程建设息息相关，所以随着超导电缆线路的推广应用，其被引次数将会进一步增加，专利价值指数可能进一步提升。

表3 超导电缆各分支技术领域的专利价值指数

为更加准确地反映超导电缆专利技术布局热点与技术功效，进行人工数据清洗和手工标引，结果显示专利申请的主要功能效益一般包括降低成本、降低难度、性能与效率、精确度、可靠性和安全性，将高温超导电缆领域专利按照技术分支和功能效益维度进行拆分的统计结果如图2 所示。在图2 中，纵轴为高温超导电缆技术分支，横轴为主要改进方向；气泡大小为技术分支下改进方向上的专利申请总数。