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リニアフレネル型太陽熱発電技術の特許分析

太陽発電は光起発電と光熱発電との2つに分かれ、光熱発電は更にタワー式、トラフ式、デッシュ式、リニアフレネル式の4つに分かれる。リニアフレネル型太陽熱発電技術は低コストであり、通常火力発電と組み合せやすいという利点から、国内外の企業がパテントポートフォリオの形成を争う注目分野となっている。この技術は目下商業化のモデル段階にあるが、特許出願データ上は活気がある。

本稿はリニアフレネル型太陽熱発電企業が中国で出願した特許データをサンプルとして、太陽熱発電技術の中国における特許出願の現状、出願人分布状況、及び従来技術の出願の焦点を説明及び分析して、中国の関係分野の研究のために参考及び提案として提供したい。

中国の特許出願状況分析

中国国内の特許データベース(CPRSABS、CNABS、CNTXT)において全面的に検索した。収集された特許出願の優先権は1990年1月1日以降のものであり、検索日は2015年6月30日までとし、検索したキーワードには太陽エネルギー、光熱、熱発電、フレネル、反射鏡、吸熱器、追従制御、運転制御、メンテナンス等が含まれる。IPC分類番号にキーワードを加える方法で検索し、後に人の手で篩分けしてから関連する特許出願を得た。2015年6月30日現在、検索されたリニアフレネル型太陽熱発電分野に関する特許出願は合計127件である。説明しておくと、特許は出願と公開とにずれがあるので、2015年のサンプルデータは完全でない。したがって、下記の分析図における2015年の出願件数に関する下降曲線はおそらくサンプルデータの不完整さによるものである。

図1 中国のリニアフレネル型太陽熱発電産業の年間特許出願件数の推移(省略)

特許文献検索によって次の点がわかった。中国はリニアフレネル型太陽熱発電技術の着手が遅く、2009年より前の特許出願件数が非常に少なく、2006年及び2007年はそれぞれ1件であった。2009年~2012年は特許出願件数が年々増加してピークに達し、2013年から下降し始めた。全体的には、図1に示すように、リニアフレネル型太陽熱発電技術は起伏のある増加傾向を示している。説明しておくと、特許は出願と公開とのずれがあるので、図1の2014年のデータが降下した一因はその年の統計データが完全でなく、その年の実際の出願データを反映することができないからである。中国のリニアフレネル型太陽エネルギー産業の発展は世界全体の発展と適合しており、2011年以降に高度成長期に入る。しかし、直近2年の国の関連政策の影響を受けて、中国のその特許出願件数はやや反落している。

中国における各国出願人の特許出願分析によってわかったのは、中国はリニアフレネル型太陽熱発電技術が相対的には熟達しており、この技術が比較的速く発展した国の一つになっていることである。リニアフレネル技術は光熱発電技術のうち新しい技術であるので、外国企業がそれを研究開発の重点とはしておらず、企業秘密の形で保護されているものもあり、開示されている技術が少なく、中国におけるパテントポートフォリオはまだ完全でない。近年、中国は光起産業が貿易の影響を多く受けているので、関係官庁が光熱産業の開発を非常に重視して、リニアフレネル型太陽熱発電の市場の拡張と産業の発展が牽引された。

中国の出願人の種別からみると、企業がこの分野のイノベーションの主体である。中国企業によるリニアフレネル型太陽熱発電技術の特許出願件数は102件であり、中国の出願件数全体の約80%を占めている。個人の出願人による特許出願件数は14件であり、約11%を占めている。中国の大学及び科学研究機関による関連の特許出願件数は11件しかなく、約9%である。企業の出願件数の多さから、一方では、この業界が研究開発を拠り所として最終的には商業化と普及に向かっており、経済的価値の考慮と知的財産権の保護とをともに重視することがこの技術の主な研究開発の戦略であることがわかる。他方では、中国政府が近年関係企業を大いにサポートして、この方面における企業の技術革新を奨励していることがわかる。この技術の研究開発には多くの資金が投入されており、機械製造の方面の内容にも多く係わり、おそらく大学及び科学研究期間の研究の重点ではない。

イノベーションの強化による業界の発展の推進

特許文献検索によってわかるように、中国華能集団清潔能源技術研究院有限公司、蘭州大成科技股份有限公司(傘下企業も含む)、金華金大光能科技有限公司、北京兆陽能源技術有限公司、皇明太陽能股份有限公司が中国でリニアフレネル型太陽熱発電技術を発展させている重点企業であり、中国で出願されたこの5社の特許出願件数はそれぞれ40件、36件、26件、14件、12件である。

現在、中国におけるこの技術のパテントポートフォリオの重点は反射鏡及び反射鏡システムと、吸熱集熱構造と、追従制御と、システム及びシステムメンテナンスとの4つの点に集中している。なお、吸熱集熱構造の特許出願件数が最多の45件であり、これは主にこの分野の特許出願人が集熱管の開発、生産に早くから従事して、一定の技術の蓄積があるからである。また、集熱技術は汎用性が高く、クリーンエネルギーが研究開発の主流となっている今日、必然的に、新技術と組み合わせる注目分野となっている。反射鏡及び反射鏡システムの特許出願は37件である。反射鏡はリニアフレネル型太陽熱発電技術の重点であり、さらには、技術の難点でもあり、中国企業はこの分野においてパテントポートフォリオの形成を争って、コア技術の上位の勝者になろうと努力している。追従制御技術の点では、リニアフレネル型太陽熱発電技術はトラフ式太陽熱発電技術と似たところが多く、そのまま利用できる技術が多いので、この分野における中国企業の特許は少ない。

リニアフレネル型太陽熱発電システムは、他の太陽熱発電システムと比べて、コンパクトな構造であり、太陽エネルギーの集光集熱装置の土地に占める面積が少なく、集光集熱装置の加工製造に必要な部材の形式が少なく、標準化しやすく、ロット生産に適している。また、太陽光を集める放物面型集光器又は平面反射鏡の加工が簡単であり、消耗品が少なく、製造コストが低い。現在、世界的にリニアフレネル型太陽熱発電システムはモデル運転が完了しており、商業化、普及が行われつつある。したがって、中国の関係企業にとって、リニアフレネル型太陽熱発電技術は現在の技術条件において良好な実用性及び事業可能性を持っている。リニアフレネル型太陽熱発電技術は既に外国の研究の重点ではなくなっているが、中国ではなおも一定の市場と発展の余地がある。

以上の特許分析によってわかるように、中国の研究開発企業のこの技術分野における特許出願は多いが、関連特許の市場転換率が低い。したがって、中国国内企業はなおも技術革新のレベルを上げ、特許出願の質を向上させ、技術革新と産官学との組合せから活路を求める必要がある。中国国内企業は絶えざる技術改良及び経験の蓄積によって、自社のコア競争力を形成し、特許の意識を高め、知的財産権の運用及び管理を強化し、それによって、中国のリニアフレネル型太陽熱発電技術の更なる発展を推進することができる。(知識産権報 彭志萍)

2015-09-30

线性菲涅尔式太阳能热发电技术专利状况分析

太阳能发电分为光伏发电和光热发电两类,其中,光热发电分为塔式、槽式、碟式和线性菲涅尔式4种。线性菲涅尔式太阳能热发电技术以其成本低、与常规火电结合容易的优势,成为国内外企业争相进行专利布局的热点领域。该技术虽然目前仍处于商业示范阶段,但专利申请数据较为活跃。

本文以线性菲涅尔式太阳能热发电企业在中国提交的专利申请数据为样本,阐述和分析太阳能热发电技术在中国的专利申请现状、申请人分布情况,以及现有技术申请热点,以期为我国相关领域的研究提供参考和建议。

我国专利申请状况分析

笔者在国内专利数据库(CPRSABS,CNABS,CNTXT)中进行全面检索,采集到的专利申请优先权晚于1990年1月1日,检索日期截至2015年6月30日,检索涉及的关键词包括太阳能、光热、热发电、菲涅尔、反射镜、吸热器、跟踪控制、运行控制、维护等。笔者利用IPC分类号加关键词的方式进行检索,后期通过人工筛选后获得相关专利申请。截至2015年6月30日,笔者共检索到涉及线性菲涅尔式太阳能热发电领域的专利申请127件。需要说明的是,由于专利申请公开的滞后性,2015年的样本数据不完整。因此以下分析图表中有关2015年申请量的下降曲线可能是由于样本数据不完整所造成。

笔者经过专利文献检索发现,我国线性菲涅尔式太阳能热发电技术起步较晚,2009年以前的专利申请数量非常少,2006年和2007年各有1件相关专利申请。2009年至2012年,专利申请数量逐年增加并达到顶峰,从2013年开始下降。总体上看,线性菲涅尔式太阳能热发电技术呈现跌宕式增长态势,如图1所示。需要说明的是,由于专利申请公开的滞后性,图1中2014年数据下滑的部分原因是由于当年统计数据不完整,并不能真实反映这一年的实际申请数据。我国线性菲涅尔式太阳能产业发展与世界整体发展相适应,在2011年之后进入高速发展时期。但是受到最近两年国家相关政策导向的影响,我国相关专利申请数量有所回落。

笔者通过分析各国申请人在中国提交的专利申请发现,中国线性菲涅尔式太阳能热发电技术发展相对成熟,已成为该技术发展较快的国家之一。线性菲涅尔技术是光热发电技术中相对较新的技术,因此国外企业并没有将其作为研发重点,有的还以商业秘密的形式进行保护,公开的技术很少,在中国的专利布局还不完善。近年来,我国光伏产业受到很多贸易冲击,因此相关部门非常重视光热产业的开发,从而带动了线性菲涅尔式太阳能热发电的市场推广和产业发展。

从国内申请人的类型分布来看,企业是该领域创新的主体。我国企业提交的线性菲涅尔式太阳能热发电技术的专利申请量为102件,约占我国总申请量的80%,个人申请人提交的专利申请量为14件,约占11%,我国高等院校及科研院所提交的相关专利申请数量仅为11件,约占9%。企业申请量较多,一方面说明该行业依托研发最终走向了商业化推广,经济价值考量和知识产权保护并重是该技术主要的研发策略;另一方面,我国政府近年来对相关企业进行大力扶持,不断激励企业在这方面的技术创新。该技术研发的资金投入较大,其中又涉及很多机械制造方面的内容,可能并不是高等院校和科研机构的研究重点。

加强创新推进行业发展

笔者根据专利文献检索发现,中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、兰州大成科技股份有限公司(含下属公司)、金华金大光能科技有限公司、北京兆阳能源技术有限公司、皇明太阳能股份有限公司是我国发展线性菲涅尔式太阳能热发电技术的重点企业,这5家公司在国内提交的专利申请数量分别为40件、36件、26件、14件、12件。

目前,该技术在国内的专利布局重点集中在反射镜及反射镜系统、吸热集热结构、跟踪控制、系统及系统维护4个方面。其中,吸热集热结构方面的专利申请量最多,为45件,主要是由于该领域的专利申请人很早就从事集热管的开发、生产,具备一定的技术积累。同时,集热技术的通用性较强,在清洁能源日益成为研发主流的今天,其必然成为与新技术结合的热点领域。反射镜及反射镜系统方面的专利申请为37件,反射镜是线性菲涅尔式太阳能热发电技术的重点,更是技术难点,我国企业争相在此领域进行专利布局,力争成为核心技术的上游赢家。在跟踪控制技术方面,由于线性菲涅尔式太阳能热发电技术与槽式热发电技术有很多相似之处,可以直接借鉴的技术较多,因此我国企业在该领域的专利布局较少。

与其他太阳能热发电系统相比,线性菲涅尔式太阳能热发电系统结构紧凑,其太阳能聚光集热装置占地面积小,加工制造聚光集热装置所需的构件形式不多,容易实现标准化,适合批量生产;用于聚焦太阳光的抛物面聚光器或平面反射镜的加工简单、耗材少、制造成本较低。目前,世界上线性菲涅尔式太阳能热发电系统已完成了示范运行,正在逐步进行商业化推广。因此,对我国相关企业来说,线性菲涅尔式太阳能热发电技术在目前的技术条件下具有很好的实用性和可行性。虽然线性菲涅尔式太阳能热发电技术已经不是国外的研究重点,但是在我国还具有一定的市场和发展空间。

通过以上专利分析可知,我国研发性的企业在该技术领域提交的专利申请较多,但相关专利的市场转化率不高。因此,国内企业仍需加大技术创新力度,提高专利申请的质量,从技术创新和产学研结合上找出路。国内企业可通过不断的技术改进和经验积累,形成自己的核心竞争力,提高专利意识,加强知识产权运用和管理,以推进我国线性菲涅尔式太阳能热发电技术的进一步发展。 (知识产权报 作者 彭志萍)

2015-09-30

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