生物质能专利技术现状分析及发展对策研究

刘怀涛

一、引言

生物质能是指蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物体内的能量。生物质能通常包括：木材及森林工业废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市生活垃圾和工业有机废弃物、动物粪便等。生物质能的优点主要包括： 数量多、可再生、无污染、利用成本低等①。近年来，为应对国际能源供需矛盾、全球气候变化等挑战，越来越多的国家将发展生物质能作为替代化石能源、保障能源安全的重要战略措施，积极推进生物质能开发利用，生物质能在许多国家能源供应中的作用正在不断增强。

我国生物质资源丰富，能源利用潜力很大。我国的生物质能资源主要有农作物秸秆及农产品加工剩余物、林木采伐及森林抚育剩余物、木材加工剩余物、畜禽养殖剩余物、城市生活垃圾和生活污水、工业有机废弃物和高浓度有机废水等。生物质发电主要是利用农业、林业、工业废弃物以及城市固体废物、动物粪便等生物质能为燃料，通过将生物质能直接燃烧或转化为可燃气体后燃烧，产生热量进行发电的技术。

按照生产技术的不同，生物质发电主要包括燃烧发电、沼气发电和气化发电。其中燃烧发电又包括直接燃烧发电和混合燃烧发电。生物质直接燃烧发电是由生物质锅炉利用生物质直接燃烧后的热能产生蒸汽，再利用蒸汽推动汽轮机发电系统进行发电，在原理上与燃煤锅炉火力发电十分相似。沼气发电是采用燃气装置利用沼气燃烧进行发电。气化发电是把生物质转化为可燃气，再利用可燃气燃烧发电。

为了促进我国生物质能产业的健康发展，为我国生物质能发展政策的制定和企业的发展方向提供依据，有必要对生物质能专利技术现状进行分析并研究相应的发展对策。

二、生物质能技术专利申请布局状况

（一）全球生物质发电技术专利申请布局状况

从1966年开始就有生物质发电技术相关的专利申请出现，在1966年至1995年这将近30年的漫长时间里，生物质发电技术相关的专利申请量都处于缓慢的增长阶段。从1996年开始，申请量突破10件，随后申请量增速开始加快，仅用了4年时间，在1999年申请量突破了20件。从2001年开始，全球生物质发电技术专利申请量迅速增加，2007年单年申请量一举突破100件，并在随后逐年递增。

在2000-2008年期间日本一直处于全球申请量最高的地区，从2009年开始中国和美国的申请量逐步超越日本，其中尤其是中国的申请量增幅最为明显，从2010年以后每年均有超过100件以上的申请涉及生物质发电技术，并且体现出逐年增加的增长趋势，在申请量上中国已经取得了超越美国和日本的优势地位。中国、美国和日本三个国家的申请量占了全球总申请量的绝大多数，是生物质发电技术主要的专利产出国，占到了总产出量的80%。

全球专利申请产出量排名靠前的国家都在燃烧发电和沼气发电方面投入了较大的研发力量，日本在气化发电方面的申请量比其他主要产出国的要多，表明日本比其他主要产出国更为关注气化发电技术。日本拥有较多的实力较为雄厚的创新主体，对专利的保护力度较大，在世界范围内处于领先地位。中国申请人对生物质发电技术申请专利的时间晚于日本申请人，但是近年来也出现了一些拥有较多申请量的申请人。

（二）中国生物质发电技术专利申请布局状况

从2001年开始生物质发电技术相关的专利申请在我国的申请量总体上呈现逐年增加的趋势，尤其是2009年以后增长的势头非常迅猛，表明我国从2007-2008年以后就已经在生物质发电技术方面有了较大的研究投入。

我国的生物质发电技术领域的合作申请呈现的态势是双边合作占大多数，多方合作的情况比较少见，其中江苏朝阳液压机械集团有限公司与国能生物发电集团有限公司、山东电力工程咨询院有限公司以及扬州大学之间形成了多方合作的网络态势，体现出较强的合作研发能力。

三、生物质能的发展对策

生物质燃烧发电技术领域中，涉及生物质锅炉的专利申请量较多，而在这一部分申请中，大量的申请涉及如何提高生物质锅炉的燃烧发电效率和保证设备的稳定运行，如何解决这一问题，将会成为未来生物质燃烧发电行业发展的关键问题。目前，研究热点主要集中在生物质燃料的预处理、生物质锅炉炉排、炉膛、受热面、上料系统和炉内气流组织等方面。

对于沼气发电来说，目前研究的大方向主要包括如何提高厌氧发酵效率和维持产气稳定，如何加快沼气发动机的燃烧速率，如何减少沼气发动机的有害排放物，如何减少沼气对内燃机内部结构的腐蚀等方面。

对于气化发电，研究热点主要包括如何减少生物质气化过程中产生的焦油、灰分和其他污染物，如何降低生物质原料中的碱金属含量对气化效果的不良影响，以及如何提高热能转换效率和燃气热值。

我国的生物质能企业应该要有长期有效的发展对策，科学健康发展。

1、深入利用专利情报、准确选取突破点促进产业快速发展

专利信息包含全球90%以上的最新技术，专利制度的信息功能，能够实现全球范围内技术信息的互通，可以避免重复研发，有效克服技术创新资源的浪费。专利信息的利用对企业的发展方向起到重要的指导作用，通过对专利情报的深入分析，可以准确获得各项技术的发展路线、趋势，确定研发空间。因此，对企业所掌握的生物质能的不同技术优势领域开展固定的、有周期地专利信息分析活动，了解产业内和竞争对手的专利申请情况、专利申请重点领域、申请技术研究热点的变化趋势。通过这些研究，寻找本企业在市场中的发展空间，重点研发方向，获取竞争优势与市场控制力，从而增强企业的市场竞争力。

2、对技术成果进行科学有效地专利保护

当前国内的一些生物质能相关企业申请的专利拥有量仍然不多，专利运营的能力不高，大部分企业仍然处在技术追赶者的位置。技术追赶者要提升自身的知识产权保护强度，增加专利拥有量，可以采取以下两个策略：

（1）寻求产业联盟：与特定企业、研究院所、高校建立伙伴关系，包括专利许可、技术转移与合资企业等；

（2）構建专利组合：通过购买专利、企业并购等手段获得专利；通过自行研发或合作研发，挖掘企业自身的技术和产品，了解产业现状，构建和强化企业自身的专利组合。

3、强化区域产学研合作，推动新技术的有效转化

产学研合作是研究机构技术产业化和企业提升自身技术实力的重要方式。大学和研究机构的研究能力和技术优势恰好可以对企业的技术提升形成良好的补充，企业现有的生产制造活动也能够实现大学和研究机构专利技术的产业化，可以有效的实现大学和研究机构专利技术的产业价值，创造经济效益。

4、坚持政府引导、市场运作的总体模式

生物质能的发展需要坚持不与人争粮，不与粮争地的基本原则，发展生物质能不应该威胁国家的粮食安全政策。未来生物质能产业发展的总体模式可以设定为“政府引导，市场运作”，政府可以将工作重点放在编制发展规划，明确产业发展方向和规模上，逐渐强制开放市场，消除市场壁垒，制定市场运行规则，营造公平竞争的市场环境，同时加强市场监管，促进生物质能产业健康稳定地发展。另外，政府可以建立健全反映化石能源资源稀缺及环境外部损害的价格形成机制，充分体现生物质能源的社会环境价值，提高生物质能产品的市场竞争力，并按照有利于可再生能源发展和经济合理的原则，完善生物质能源产品的政策补贴机制。在发展初期采取直接补贴的政策，支持力度随生物质能利用技术的成熟而逐步减弱，最终实现生物质能产业的市场化发展。

注释：

①张雪清.我国生物质能源技术开发状况与专利分析[J].吉林农业科学，2008，33（5）.