基于专利视角的甘肃省风电产业创新路径研究

摘要：实现“碳达峰、碳中和”是国家重大战略决策，发展新能源产业是实现“双碳”目标的重要路径之一。以风电产业为研究对象，基于专利视角，采用incoPat专利数据库，检索2013—2023年甘肃省风电产业技术相关专利，系统分析甘肃省风电产业专利技术整体发展状态、主要申请人、技术领域、法律状态、专利技术功效等，研究制定风电产业专利技术布局策略，并提出加快风电产业技术创新与研发、推动甘肃省大型风电基地建设、加大风电产业政策支持与引导等创新发展路径。

关键词：风电产业；专利；知识产权；甘肃省

中图分类号：G306；TM614文献标志码：A

0引言

风能作为一种可再生清洁能源，因其储量大、分布广、可持续性和环保性等优势特点，成为世界上增长速度最快、发展前景广阔的能源类型之一。风电产业是指由风力发电产生效益并形成系统的产业链，发展风电产业是电力行业实现“碳达峰、碳中和”目标的有效路径之一[1]。中国风力资源丰富，目前已经成为全球风力发电规模最大、增长最快的市场。截至2023年底，中国风电装机容量累计达4.41×108kW，占全球风电总装机的43%，风电新增装机7 566×104kW，创历史新高。风电产业链包括上游关键原材料，主要有树脂材料、增强纤维、夹芯材料、结构胶等；中游发电机组及零部件，主要有风电机身部件、风机传动部件、发电控制系统、风电整机制造；下游风电场建设及运维，主要包括陆地风电驱动、海洋风电驱动、漂浮式海上风电、固定式海上风电等的运维及服务。根据风电产业链发展现状，风电产业关键技术主要包含核心零部件、风电机组、智能化运维三大方向[2]。

近年来，风电产业受到学术界广泛关注和研究，研究主题围绕风电产业政策环境演进评价、关键产业技术专利分析、市场结构与市场绩效关系评价、风电产业高质量发展策略等展开，重点采用反熵法和复合系统协同模型评价区域协同度[3]，利用技术共现分析方法绘制专利技术共现图谱[4]，基于ISCP理论分析中国风电产业在市场结构、制度政策、市场行为和市场绩效层面的发展现状[5]，研究基于COPA模式的最优风电产业政策匹配模式[6]，采用文献计量法分析全球储能专利技术发展态势[7]，基于改进的LDA模型解析全球尺度可再生能源演进态势[8]，采用incoPat专利数据库跟踪风电技术领域动态[9]，为明晰全球及中国风电产业整体发展态势、专利技术热点布局、专利技术申请趋势及竞争态势等提供了有益的探索。

甘肃省风光资源丰富，处于西北地区风能资源的重要位置，是全球首个实施大规模集中式风电基地开发的地区，风能资源总储量约2.37×108kW，主要集中于河西走廊及省内部分山口地区，风能资源丰富区、可利用和季节可利用区面积17.66×104km2，占全省总面积的39%[10]。甘肃风电产业发展起步较早，风电制造基础良好，“十四五”时期，风电产业步入蓬勃发展阶段，重点在风电装备制造、风电场建设运营、风电并网运行控制和消纳等技术领域取得了显著成效，基本建设形成风力发电配套设施完善、产业链价值高、具备一定竞争力的风电产业集群。综上所述，围绕甘肃省风电产业专利技术竞争态势研究相对较少，文章通过对2013—2023年甘肃省风电产业相关专利进行检索，研判分析专利总体现状、申请人、技术领域、专利技术功效等状况，可为甘肃省相关创新主体开展专利及风电产业前瞻性布局提供参考。

1数据来源

以incoPat专利数据库为基础，通过限定分类号结合各细分领域关键词，限制申请人地址为甘肃省，合并分类号，设置检索对象申请日为2013年1月1日—2023年12月31日等步骤，分别检索得到风电产业中相关树脂材料、增强纤维、夹芯材料、结构胶、风电机身部件、风机传动部件、发电控制系统、风电整机制造、海上及陆上风电场建设、海上及陆上风电场运维的专利信息，检索涉及技术改进、创新的发明专利、实用新型专利、外观设计专利。为保证专利数据分析的准确性，在进行数据分析前，利用Excel软件对检索结果进行数据标引，将与技术主题关联度低的数据进行剔除。

2专利结构分析

2.1专利总体概况

2.1.1专利申请年度趋势分析

从专利申请授权态势看，2013—2023年，甘肃省风电产业技术领域专利申请量和授权量逐年上升，专利总申请量1180件，年均增长率17.93%；专利总授权量916件，年均增长率17.64%，2022年，甘肃省风电产业迎来研发热潮，专利申请量达210件，为历史最高值。但在2023年，甘肃省风电产业年度专利申请和授权量出现下滑趋势，可能原因与部分专利申请未公开有关。从专利授权占比看，2013—2020年，甘肃省专利授权占比整体保持稳定增长态势，由于专利申请到授权存在一定的时效滞后性，2020年之后授权占比稍有下降。总体而言，甘肃省风电产业技术创新处于持续活跃时期，风电装备制造产业发展迅速，为全省新能源产业高质量提供了技术支撑，如图1所示。

2.1.2专利申请类型分析

从专利申请类型看，发明专利技术价值最高，兼具新颖、创造、实用性等特点，其授权代表着国家对专利申请人科技成果的认可和保护。甘肃省风电产业技术领域以实用新型专利为主，申请量778件，占全部申请类型的65.93%；发明专利393件，占比33.31%；外观设计专利9件。表明甘肃省企业、大专院校和科研院所等各类创新主体申请的专利

技术含量不高，整体在风电技术领域具备技术领先水平、技术先进性和技术竞争优势的发明专利数量少，主要集中在产品形状、构造的更新迭代，对技术方法的关注度不够。

2.1.3专利法律状态分布

甘肃省风电产业技术领域有效专利697件，占比59.07%，是所有法律状态下比例最大的。失效专利299件、审中专利168件、PCT-有效期满专利15件、PCT-有效期内专利1件。综合来看，有效专利数量占比不高，一定程度上制约了省内风电产业的技术创新能力，同时各类创新主体因3年内未按规定缴纳年费、期限届满或者权力终止等多重原因，导致失效专利数量较多。

2.2申请人分析

2.2.1申请人类型分析

对专利申请人按企业、大专院校、科研单位、机关团体、个人等类型进行统计分析，由表1可知，2013—2023年，甘肃风电产业技术领域存在不同类型申请人合作申请专利的情况，企业专利申请量最多，为1 012件，占全省总申请量的85.76%，远高于大专院校（209件）、个人（143件）、科研单位（26件）、机关团体（1件）等。企业作为技术创新、专利申请的市场主体和创新主体，通过加大研发投入，开展技术创新，产出了系列高效、有价值的专利成果，有力推动了甘肃省风电产业产学研一体化进程，但作为区域创新主力军及科技成果转化的源头，企业成果转化能力及专利产出能力有待加强。同时，大专院校和科研单位创新主体作用发挥不足，两者专利申请数量仅为19.92%，侧面反映出甘肃省大专院校和科研单位成果产出以论文、专著等基础理论成果和研究报告、决策咨询报告等软科学成果为主，可实现转移转化的新产品、新品种、新技术、新工艺、新标准等应用技术成果数量极少，支撑产业和经济发展的能力弱。

2.2.2主要申请主体

对排名前10位的专利申请人分析可知，如图2所示，2013—2023年，甘肃省风电领域专利申请排名靠前的企业分别为华能酒泉风电有限责任公司、国网甘肃省电力公司、中国水电四局（酒泉）新能源装备有限公司、国家电网公司、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、华能陇东能源有限责任公司、中材科技（酒泉）风电叶片有限公司、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、华能通渭风电有限责任公司等，排名靠前的大专院校有兰州理工大学。其中，华能酒泉风电有限责任公司作为以风电、储能、光伏为主的多元化新能源企业，重点开展风力发电场的建设、经营管理及相关工程开发，专利申请量最多，专利申请量占前10位申请主体总申请量的15.08%，表明甘肃省风电产业专利申请存在较高的集聚特征。

2.2.3申请人合作关系分析

选取合作申请量排名前10的第一申请人与第二申请人，采用社会网络分析法，对甘肃省风电产业申请人合作紧密程度进行分析，以期揭示甘肃省专利成果产出主体的网络合作效应。图3中节点的大小代表专利申请量的多少，连线表示2个申请人之间产生合作关系，线型粗细表明合作关系的密切程度。经统计，甘肃省风电产业专利申请形成了以国网甘肃省电力公司、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、中国科学院兰州化学物理研究所等创新主体为主要节点的合作网络，国网甘肃省电力公司与国家电网公司、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、甘肃省电力公司风电技术中心合作关系最为密切，合作申请专利量分别为15件、12件、10件。整体而言，甘肃省主要创新主体与省内外大专院校、科研院所及私营企业联合开展技术攻关，交流合作关系较为广泛，产出了一定数量的高质量专利技术，但整体合作对象较为固定，专利申请数量有待增加，企业技术研发对外部合作产生了一定程度的依赖性。

2.3技术领域分析

2.3.1研发热点分析

按IPC小类进行检索，选取甘肃省风电产业申请量排名前10的IPC分类结果进行分析，由表2可知，2013—2023年，甘肃省风电产业专利申请重点集中在F部（机械工程；照明；加热；武器；爆破），占前10位IPC分类号的52.21%，其余聚焦在B部（作业、运输）、H部（电学）、G部（物理）、E部（固定建筑物）等，其中F03D、H02J、B29C、B29L、G06Q、G06F、B66C、B23K、B25B、E02D等小类是风力发电专利申请的热点领域。

2.3.2市州研发热点分析

从专利研发热点地域分布看，风力发电技术领域相关专利申请主要集中在酒泉和兰州，专利数量分别为399件和394件，2市专利申请量占全省总申请量的67.20%；白银、定西、庆阳3市总体申请数量处于57～87件，占全省的18.05%；而武威、天水、张掖、嘉峪关、临夏5个市（州）申请量仅为67件（表3）。说明酒泉是甘肃省河西“风电走廊”创新主体及重要组成部分，酒泉风电基地及配套电网工程建设带动了企业自主知识产权体系建设及高价值专利挖掘，知识产权公共服务供给能力不断增强。

2.4专利技术功效分析

从专利技术用途分布看，将专利技术构成分为3级用途，由表4可知，甘肃省风电产业相关专利技术构成用途1级主要集中在电力动力（252件）、核心部件（41件）、计算控制（161件）、方法过程（113件）、材料制品（33件）等层面。用途2级主要集中于电机组（65件）、发电机（61件）、动力设备（32件）、发电设备（28件）、控制方法（40件）。用途3级重点聚焦在风力发电机组（31件）、风力发电机（22件）、风力发电（12件）、叶片（10件）等控制和安装方面。

3结论与建议

3.1主要结论

通过对2013—2023年甘肃省风电产业专利技术研发概况进行检索分析，主要结论如下。

（1）甘肃省风电产业专利申请量和授权量近十年呈现稳定增长态势，专利申请量和授权量年均增长率分别为17.93%、17.64%，且专利授权占比均高于66%，甘肃省在风电产业技术创新和专利布局方面取得显著进步。专利申请类型以实用新型为主，体现原始性技术创新能力的发明专利占比明显不足。同时，有效专利占比仅59.07%，有效专利占比较低对产业发展产生了一定程度的制约。

（2）甘肃省风电产业专利申请人以省内大中型企业为主，占总申请量的85.76%，大专院校和科研单位的创新能力明显不强。华能酒泉风电有限责任公司是申请量最多的企业，企业、大专院校和科研单位的产学研合作频次增大，整体形成以国网甘肃省电力公司、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、中国科学院兰州化学物理研究所等创新主体为主要节点的合作网络。

（3）甘肃省风电产业研发热点主要集中在F部，占前10位IPC分类号的52.21%，风力发电机研发制造是甘肃省风电产业的优势领域。甘肃省风力发电技术领域相关专利申请主要集中在酒泉、兰州，两市专利申请量占全省总申请量的73.90%。

（4）甘肃省风电产业专利技术功效，重点应用于电力动力、生物（体）、计算控制、方法过程、化学品、材料制品等1级技术用途层面；用途3级重点聚焦在风力发电机组、塔筒、叶片、发电系统、涡轮机、发电装置、发电测风塔架等控制和安装等技术领域，为实现风电产业的大型化和集约化提供了技术支撑。3.2对策建议

3.2.1制定风电产业专利技术布局策略

依据甘肃省风电产业专利技术现状及发展动态，结合行业动向、市场格局及专利情报分析，强化风电产业核心关键技术领域专利布局，加强对研发热点领域细分专利技术保护力度，建立有效的风电产业技术领域专利预警机制，支持创新主体通过占据风电产业核心技术领域专利主导权形成显著竞争优势[11]。基于产业发展需求及竞争态势，开展相关专利技术储备，注重专利质量、市场应用与推广及产业化价值，以专利产业化促进产业链强链增效，提升风电技术创新效率，通过风电产业链升级、供应链重构等方式，构建风电产业链协同发展专利布局体系，打造专利全链条生态体系，助力推动甘肃省风电强省建设[12]。

3.2.2加快风电产业技术创新与研发

强化甘肃省内各类企业、高校及科研院所等创新主体产学研用协同联动，按照《甘肃省新能源关键共性技术攻坚行动实施方案（2022—2024年）》，锚定风电产业基础研究、风电装备制造、大规模并网运行控制、交直流外送消纳、退役风电设备循环再利用、数字化智能化等开展关键核心技术攻关，重点开展低风速风力发电机组关键性能优化，主控系统、变桨系统等关键零部件研发与创制，风机轴承、变流器、偏航装置等核心设备技术研发，促进新一代数字信息技术与风电行业深度融合，构建源网荷储多向联结、协调控制的智能电力系统，推动甘肃省风电产业链从短链向全链循环迭代发展，提升甘肃省风电产业技术核心竞争力。

3.2.3推动甘肃省大型风电基地建设

充分发挥河西走廊地区资源禀赋优势，合理规划甘肃省风电场选址与布局，重点发展分散式风电，避免产生过度集中态势，构建分散式与集中式高度耦合协调的风电基地分布格局。加大风电项目对生态环境影响的评估监测研究，制定科学有效保护措施，减少风电项目对生态环境负面影响，协同建立高效的风电机组退役技术标准体系，实现风电产业可持续发展[13]。强化河西新能源富集区输电网的建设和提档升级，提高新能源电力外送能力，加快已建成的西北至华中特高压外送通道在甘肃省的落点建设，同步规划、协调建设、积极开辟新的特高压直流输电走廊，提高输电比例，提升风电消纳能力，解决弃风限电问题，支持建设酒泉特大型风电基地，扩大甘肃省风电装机整体规模[14]。

3.2.4加大风电产业政策支持与引导

政府层面制定出台引导支持风电产业发展的相关配套政策，破解制约产业发展的体制性及机制性障碍，营造优良的营商环境。加大对风电产业投资力度，保障风电项目实施用地，落实税收优惠、财政补贴等政策，鼓励省内风电龙头企业加大科技创新投入，积极推进本地企业研发生产运输难度较大的核心大部件，降低风电产业生产成本。健全风电产业基础设施配套，重点开展能源生产基地、产业园区配套等服务，积极实施风光储、多能互补项目，构建风电产业长效发展机制[15]。健全风电产业监管机制，建立定期会商、专题研究工作机制，构建政府主导、各方协同工作体系，为风电产业持续健康发展提供政策支持与制度保障。

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Research on the Innovation Path of Wind Power Industry in Gansu Provincefrom a Patent Perspective

ZHOU Wenxia，FU Ying

（Institute of Science and Technical Information of Gansu，Lanzhou Gansu 730000，China）

Abstract：Achieving "Carbon peaking and carbon neutrality" is a major strategic decision in China， and devel⁃oping the new energy industry is the main path to achieve the“duqDU83cDBvlijHLImYDXi0g==al carbon”goals. This article focuses on the windpower industry as its research object， employing a patent-based perspective and using the incopat patent databaseto search for patents related to wind power technology in Gansu Province from 2013 to 2023. It conducts a systemat⁃ic analysis of the overall development status， key applicants， technical fields， legal statuses， and technological ef⁃fects of wind power patents in Gansu. Based on the findings， the study proposes strategies for patent technology lay⁃out， accelerates technology innovation and R&D in the wind power sector， promotes the construction of large-scalewind power bases in Gansu， and enhances policy support and guidance for the wind power industry. These recom⁃mendations aim to contribute to the sustainable and innovative development of Gansu’s wind power industry in linewith the national strategic objectives of "Carbon peaking and carbon neutrality".

Key words：wind power industry; patent; intellectual property; Gansu Province