基于专利视角的电力储能领域发展态势与对策研究

王莹

摘要：在电力储能被纳入国家发展规划的情况下，还应加强电网领域储能技术发展态势把握。基于此，本文从专利视角对电力储能领域的全面化、成熟化和全球化发展态势展开了分析，然后从竞争壁垒形成、明确发展路径、加强市场布局三个方面提出了发展对策，为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：专利视角;电力储能领域;发展态势

储能可以对合理介质或设备进行利用，对当前不需要的能量进行存储，并在需要时进行能量释放，在电网领域的应用事关国计民生。在2050年电网功能形态中，储能技术作为关键技术将取得突发发展。因此还应从专利视角加强电力储能领域发展态势分析，以便加强电力储能技术发展管理，为我国电力事业发展提供保障。

一、基于专利视角研究电力储能领域发展

作为自主创新成果的重要载体，专利信息能够使某项技术领域创新发展情况得到反映[1]。所以在竞争情报开展中，需要将专利当成是重要信息源，通过专利分析掌握技术领域发展趋势和潜在市场，为技术战略布局制定提供依据。研究电力储能领域发展问题时，对领域专利文献展开分析，能够掌握技术发展态势，帮助科研院所、企业加强知识产权预警和产品攻关，同时辅助政府部门完成产业布局和战略调整。实际对电力储能领域发展进行研究时，可以采用incoPat科技创新情报平台对世界117个国家、地区和国际知识产权组织公开专利文献进行分析。在平台上，包含超过1万亿份的专利的中英文文献信息、权利归属信息等，能够以关键词+国际专利分类号形式进行多维度检索。由于专利从申请到公开需要18个月的滞后期，使得大量专利未公开，因此将1985-2018数据当成是参考，检索时间为2018年12月，经过人工去燥后可以得到与电力储能相关的专利。针对获得的数据信息，需要利用VOSviewer数据分析工具进行聚类分析和处理，确保数据能够得到可视化展示。

二、基于专利视角的电力储能领域发展态势

（一）全面化发展态势

结合专利分析结果可知，如图1所示，通过对近两年专利关键词累积出现频次展开计量分析，能够确定电力储能领域技术热点分布情况。图中颜色从深到浅到深的变化，能够体现出频次高低。出现频次越高，颜色越接近深色。从整体来看，热点贯穿于储能技术应用方面，上游热点集中在相变材料研制上，中游集中在电化学储能领域，下游集中在电网储能应用方面。电力储能领域高影响力的专利研究主题可以划分为三大类，分别为电化学储能、可再生能源微电网储能、相变储能，呈现出全面化发展态势。在相变储能研究方面，由于相变材料能够在温度不变时发生从固体到液体的转变，从而提供能够用于热量贮存和温度控制的潜热物质，因此在能源结构改善和利用率提高方面能够发挥作用。从专利发展情况来看，无机相变材料研制得到了关注，内容涉及材料、组件、系统、开发应用等各个方面。在电化学储能研究方面，由于该种技术可以直接进行电能存储和释放，满足城市和乡村电网建设要求，因此引起了广泛关注。有关研究已经延伸至发电侧、用电侧、配电侧等方面的能源可控调度上，以完成高效、经济、安全能源体系建立。在储能技术应用方面，专利研究更多集中在可再生能源微电网储能等方面，能够在接入可再生能源时增强电网灵活性，加强调度和输出控制，促使电网能源消纳能力得到提高，同时降低电网建设成本，因此在电力储能产业发展中能够得到较好应用。（见图1）

（二）成熟化发展态势

随着时间和投入增加，技术将沿着轨道得到改进，经历萌发、成长、成熟、衰退的过程，在不同阶段将显现出不同的产业影响力，在成长期可以逐步突显影响力，成熟期达到最大影响力，衰退期将逐步被替代。結合电力储能领域专利信息可知，电力储能专利申请数量变化可以划分为三个阶段，从1985年到2006年，电力储能专利申请数从0增长为64，处于缓慢发展阶段;从2007年开始，专利申请数量开始呈爆发性增长态势，发展至2016年，数量从108增至1959，可以反映出电力储能技术处于成长期;从2017年开始，相关专利数量随之减少，2018年降低至900左右，呈现出从成长期向成熟期过渡的趋势。从专利申请机构的申请量上来看，不同于过去科研机构占据主体地位，近年来国家电网遥遥领先，申请量能够达到1700以上，其次则为南方电网，申请量达到了300以上[2]。相比较而，清华大学、中国科学院等科研机构申请量在200左右，与电网公司之间存在一定差距。出现这种情况，主要是由于电力储能技术逐步进入到应用推广研究阶段，电网公司在技术应用研究方面拥有人力、物力和财力优势。结合技术创新规律和专利申请量走势可知，从2017年开始，电力储能进入到成熟技术应用阶段，开始进行系统研发和产品研制，因此能够说明电力储能领域开始取得成熟化发展。

（三）全球化发展态势

新兴技术给产业发展带来的影响，除了考虑先进性问题，同时也需要市场因素，确认技术进入市场后能够对产业布局带来怎样的影响。在专利布局方面，国家制定了全球化战略，督促各专利申请人进行国际化发展战略布局。从国内专利申请人的国际分类布局情况来看，在H02J等领域，国家电网提出的电力储能技术拥有较高产业影响力，在H01M领域中国科学院的影响力较高，如表1所示。受国家储能发展政策等因素的影响，国家电网专利申请态势逐步放缓。与此同时，南方电网、华北电力大学等单位开始结合发展战略参与电力储能领域，增加技术研究投入，促使市场竞争日渐加剧。从全球范围来看，在中国加快世界布局的同时，包含美国在内的其他国家或地区也在加快国际市场竞争。在18个国家或地区，我国布局了329项专利，占同族11%左右。在美国布局包含79项，占21%左右。在我国布局的国家或地区包含24个，布局专利共329项，占比3%左右。其中，美国在我国布局共119项，站36%左右。实际从1993年开始，美国就在我国电力储能领域进行技术布局，发展至2013年专利申请量开始减少。从2014年开始，我国在美国布局专利申请量开始超出美国在我国的布局量，呈现出高速发展态势。而在电力储能专利布局进入高峰阶段的情况下，全球竞争态势已经逐步形成，促使中美在储能领域加速竞争。

三、基于专利视角的电力储能领域发展对策

（一）结合优势形成竞争壁垒

从电力储能领域发展态势来看，近年来电力领域的储能技术取得了快速发展，以便在储能材料、机理和技术应用等各领域寻求新的突破。按照常规技术发展路线，还应对先进储能技术进行全面掌握，实现对储能材料制备、化学储能装置制造等技术的重点攻关，使储能系统应用管理取得关键技术突破，在不同场景加强应用推广，形成完善产业链结构[3]。然而对于各研究机构来讲，难以实现技术的全面掌握，想要在市场上占据一席之地，形成技术竞争壁垒和掌握市场话语权，还要结合各自技术优势进行关键技术攻关，减少对劣势领域的投资，增加对优势领域的投入，以便通过集中突破占据技术研究制高点。针对基础技术和核心技术，还应加强测试和维护，提前进行侵权风险规避和应对，使成果得到较好保护，继而顺利应对未来专利布局竞争加剧的局面。

（二）明确技术战略发展路径

把握电力储能技术成熟化发展趋势，我国在电力储能领域发展方面还应明确技术战略发展路径，通过发挥战略作用对薄弱环节进行补充，并对优势环节进行强化，以便技术水平与巨大需求间的差距得到逐渐缩小。为达成这一目标，需要加强电力储能技术发展战略的顶层设计，将需求当成是产业驱动力量，以理论为指导，将先进储能材料和技术创新当成是根本，将关键装备技术和系统研究当成是抓手，能够提出技术发展的全新模式，建立完善领域创新研究体系。而将大规模储能技术局限突破当成是发展目标，结合电网新能源大比例接纳和消纳调峰需求进行电网运行管理模式的创新，加快各能源网络的互联互通，能够以电为中心促进能源网络的联合调控，实现电能的网络化存储和多形态消纳管理[4]。使技术发展与应用需求紧密结合在一起，能够推动技术科学发展，促使技术未来产业影响力得到提高。

（三）把握市场加强战略布局

面对国际在国内市场布局较少的市场发展时机，还应及时把握电力储能发展机遇，通过加强市场战略布局占据市场有利位置，为海外市场开拓奠定扎实基础。结合这一目标，还应加强美国专利信息利用，通过加强竞争对手专利布局研究加强技术预警和挖掘，结合能源战略和储能市场在其他国家或地区进行专利布局。现阶段，全球专利数据已经超出上亿条，能够对各方面进行覆盖。为避免研发资源浪费在技术重复研究中，需要聚焦研发方向和重点加强布局，对具有潜在转化可能的专利技术进行研究。从技术应用角度进行战略布局，还应加强专利分析与资源挖掘，结合经济和政策等因素制定研发战略，在热点领域进行布局，采取引进人才、合作研发等措施加快技术研发与布局，成功掌握市场主导权。

四、结论

综上所述，结合专利信息对电力储能领域发展态势展开分析可以发现，有关储能技术的专利主题具有全面化发展态势，同时向着技术应用推广方向发展，意味着电力储能将日渐成熟。而伴随着国内外电力储能专利的日渐增加，全球化竞争也将加剧。因此在电力储能发展方面，还应结合优势尽快建立竞争壁垒，根据国情明确技术战略发展路径，确保市场战略布局合理，继而在电力储能领域获得强有力的发展优势。

参考文献：

[1]陈启梅，郑春晓，李海英.基于文献计量的储能技术国际发展态势分析[J].储能科学与技术，2019 （10）：1-12.

[2]龙俊.浅析混合储能系统在分布式电源并网中的应用[J].广东职业技术教育与研究，2019 （04）：183-186.

[3]薛金花，叶季蕾，许庆强，等.客户侧储能技术应用现状及经济可行性分析研究[J].电器与能效管理技术，2019 （14）：34-39+45.

[4]胡静，李瓊慧，黄碧斌，等.适应中国应用场景需求和政策环境的电网侧储能商业模式研究[J].全球能源互联网，2019，2 （04）：367-375.