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作者:李雪 天津市企興知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理咨詢有限公司
來源:IPRdaily
太陽能光熱發(fā)電是太陽能利用的重要新技術(shù)領(lǐng)域,同等裝機(jī)規(guī)模下,無論是發(fā)電效率還是電源的穩(wěn)定性都比較高。太陽能光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能,通過換熱裝置提供蒸汽,結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)的工藝,從而達(dá)到發(fā)電的目的。采用太陽能光熱發(fā)電技術(shù),避免了昂貴的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝,可以大大降低太陽能發(fā)電的成本。
一、行業(yè)背景
太陽能光熱發(fā)電是太陽能利用的重要新技術(shù)領(lǐng)域,同等裝機(jī)規(guī)模下,無論是發(fā)電效率還是電源的穩(wěn)定性都比較高。太陽能光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能,通過換熱裝置提供蒸汽,結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)的工藝,從而達(dá)到發(fā)電的目的。采用太陽能光熱發(fā)電技術(shù),避免了昂貴的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝,可以大大降低太陽能發(fā)電的成本。
1950年,原蘇聯(lián)設(shè)計(jì)了世界上第一座太陽能塔式電站,建造了一個(gè)小型試驗(yàn)裝置。70年代,太陽電池價(jià)格昂貴,效率較低,相對(duì)而言,太陽熱發(fā)電與光伏發(fā)電相比,效率較高,技術(shù)比較成熟,因此當(dāng)時(shí)許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家都將太陽熱發(fā)電作為重點(diǎn),投資興建了一批試驗(yàn)性太陽能熱發(fā)電站。從1981~1991年,全世界建造的太陽能熱發(fā)電站(500kw以上)約有20余座,發(fā)電功率最大達(dá)80MW。按太陽能采集方式劃分,太陽能熱發(fā)電站主要有塔式、槽式、蝶式和菲涅爾式四類。這些電站基本上都是試驗(yàn)性的,例如,日本按照陽光計(jì)劃建造的一座1MW塔式電站,一座1MW槽式電站,完成了試驗(yàn)工作后即停止運(yùn)行。 美國10MW太陽1號(hào)塔式電站,進(jìn)行一段時(shí)間試驗(yàn)運(yùn)行后及時(shí)進(jìn)行技術(shù)總結(jié),很快將它改建為太陽1號(hào)電站,并于1996年1月投入運(yùn)行。80年代中期,人們對(duì)建成的太陽能熱發(fā)電站進(jìn)行技術(shù)總結(jié)后認(rèn)為,雖然太陽能熱發(fā)電在技術(shù)上可行,但投資過大(美國太陽1號(hào)電站投資為1.42億美元),且降低造價(jià)十分困難,所以各國都改變了原來的計(jì)劃,使太陽能熱發(fā)電站的建設(shè)逐漸冷落下來。正當(dāng)人們懷疑太陽能熱發(fā)電的時(shí)候,美國和以色列聯(lián)合組成的路茲太陽能熱發(fā)電國際有限公司,自1980年開始進(jìn)行太陽熱發(fā)電技術(shù)研究,主要開發(fā)槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng),5年后奇跡般地進(jìn)入商品化階段。該公司滿懷信心,計(jì)劃到2000年,在加州建成裝機(jī)容量達(dá)800MW槽式太陽能熱發(fā)電站,發(fā)電成本降到5~6分/kwh。遺憾的是,1991年因路茲公司破產(chǎn)而使計(jì)劃中斷。路茲熱電站的成功實(shí)踐表明,不能簡(jiǎn)單地否定太陽能熱發(fā)電技術(shù),而應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行研究開發(fā),不斷完善,使其早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
我國前期在太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域受經(jīng)費(fèi)和技術(shù)條件的限制,開展的工作比較少。在"六五"期間建立了一套功率為lkw的太陽能塔式熱發(fā)電模擬裝置和一套功率為lkw的平板式太陽能低熱發(fā)電模擬裝置。此外,我國還與美國合作設(shè)計(jì)并試制成功率為5kw的盤式太陽能發(fā)電裝置樣機(jī)。
近期來看,自2009年底全球投運(yùn)的光熱電站裝機(jī)容量為668.15MW,截至2010年,全球已投入運(yùn)行的光熱裝機(jī)容量達(dá)988.65MW,其中,槽式占94.57%,塔式次之,占4.37%。從國內(nèi)光熱發(fā)電來看:近年來,光熱發(fā)電在中國太陽能發(fā)電政策規(guī)劃中的地位開始顯著提升。伴隨光熱發(fā)電在中國能源結(jié)構(gòu)中的戰(zhàn)略地位的提升,光熱發(fā)電行業(yè)有望獲得更多政策傾斜,隨之而來的是光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快。
二、光熱發(fā)電領(lǐng)域?qū)@畔⒎治?/strong>
1、在華專利申請(qǐng)趨勢(shì)
從圖1中可以看出,本領(lǐng)域的技術(shù)在中國經(jīng)歷了起步階段(1997至2005)、穩(wěn)定發(fā)展階段(2006-2008年)和快速發(fā)展階段(2009年至今),由于技術(shù)限制,我國光熱技術(shù)起步雖然很早,但是技術(shù)進(jìn)展非常緩慢,直至2006年我國公布了《中華人民共和國可再生能源法》,對(duì)可再生能源做了詳細(xì)的發(fā)展規(guī)劃,從而刺激了相應(yīng)領(lǐng)域的參與者進(jìn)行技術(shù)研發(fā)或改進(jìn),專利申請(qǐng)量穩(wěn)步上升。
進(jìn)入十二五后,我國推出的中國《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》和《太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中均對(duì)光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展做出了部署,要求加大技術(shù)開發(fā)和裝備制造力度,并在具備較好資源和條件的地區(qū)積極推動(dòng)光熱發(fā)電示范項(xiàng)目建設(shè),《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》也已將光熱發(fā)電系統(tǒng)制造列人鼓勵(lì)類范疇,從而進(jìn)一步刺激了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展與專利申請(qǐng),連帶國內(nèi)很多光熱發(fā)電項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2011年開始實(shí)施,但由于資金及場(chǎng)地等原因,很多項(xiàng)目2013年才正式動(dòng)工,直至2015年才完成建設(shè)。導(dǎo)致本領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)?jiān)谀骋浑A段(2013年左右)熱度下降。如原計(jì)劃應(yīng)于2012年8月動(dòng)工,2014年10月完工的德令哈光熱發(fā)電項(xiàng)目,終于在2014年7月1日正式動(dòng)工,預(yù)計(jì)到2016年9月實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行。這比原計(jì)劃將近晚了兩年。2015年9月30日,《國家能源局關(guān)于組織太陽能熱發(fā)電示范建設(shè)的通知》又引爆了光熱產(chǎn)業(yè)。一時(shí)間業(yè)內(nèi)呈現(xiàn)出一種熱火朝天又兵荒馬亂的情境。由此可見,本領(lǐng)域技術(shù)、資金、建設(shè)場(chǎng)地等軟硬件要求均很高,同時(shí)受國家政策影響波動(dòng)較大,是典型的政策導(dǎo)向型技術(shù)領(lǐng)域,在國家政策持續(xù)推進(jìn)的情況下,本領(lǐng)域仍會(huì)在未來一段時(shí)間內(nèi)處于快速發(fā)展階段(2015年專利公開不全,數(shù)量?jī)H供參考)
2、專利申請(qǐng)類型
在華專利類型介紹:
發(fā)明專利:對(duì)產(chǎn)品、方法或者其改進(jìn)進(jìn)行保護(hù),經(jīng)過初步審查和實(shí)質(zhì)審查。一般來說授權(quán)時(shí)間為3年左右,具有較高的技術(shù)價(jià)值。(申請(qǐng)?zhí)栔袠?biāo)示為“1”)
實(shí)用新型專利:對(duì)產(chǎn)品的形狀、構(gòu)造或者其結(jié)合進(jìn)行保護(hù),只經(jīng)過初步審查。一般來說授權(quán)時(shí)間為半年至1年,技術(shù)價(jià)值一般。(申請(qǐng)?zhí)栔袠?biāo)示為“2”)
外觀設(shè)計(jì)專利:對(duì)產(chǎn)品的形狀、圖案或者其結(jié)合以及色彩與形狀、圖案的結(jié)合所作出的富有美感并適于工業(yè)應(yīng)用的新設(shè)計(jì)。一般來說授權(quán)時(shí)間為3個(gè)月至半年。(申請(qǐng)?zhí)栔袠?biāo)示為“3”)
PCT專利:是《專利合作條約》(Patent Cooperation Treaty)的英文縮寫,是有關(guān)專利的國際條約。根據(jù)PCT的規(guī)定,專利申請(qǐng)人可以通過PCT途徑遞交國際專利申請(qǐng),向多個(gè)國家申請(qǐng)專利。由于PCT途徑申請(qǐng)專利時(shí)間和資金耗費(fèi)較多,因此一般認(rèn)為PCT專利具有極高的技術(shù)價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)值。(申請(qǐng)?zhí)栔袠?biāo)示為“8”或“9”)
從圖2中我們可以看出,本領(lǐng)域?qū)@愋桶l(fā)明專利居多,表明本領(lǐng)域技術(shù)門檻較高,同時(shí)還看出PCT發(fā)明專利占1%左右,可見本領(lǐng)域的國內(nèi)市場(chǎng)并未引起國外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的興趣,一個(gè)原因可能是考慮到跨地域投入與產(chǎn)出比的因素,另一個(gè)原因涉及民生用電,目前處于國家管控階段,對(duì)其他發(fā)電模式并未給出明確的定論,因此國外企業(yè)一般不敢輕易試水,很多是以技術(shù)支持的方式與國內(nèi)企業(yè)進(jìn)行合作??梢娋湍壳暗膰鴥?nèi)光熱發(fā)電市場(chǎng)來說,主要還是國內(nèi)企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng),但值得注意的是,隨著國家政策對(duì)光熱發(fā)電的逐步開放,不排除某一時(shí)間點(diǎn)大量國外企業(yè)爆發(fā)進(jìn)入中國市場(chǎng)的可能。
3、專利申請(qǐng)省市分布
圖3
從圖3中我們可以看出,本領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)集中在經(jīng)濟(jì)與教育較為發(fā)達(dá)的地區(qū),這也符合前面提到的本領(lǐng)域技術(shù)與資金要求高這一行業(yè)特點(diǎn)。專利申請(qǐng)量最多的是北京,主要依賴于各高校的技術(shù)研究與中海陽集團(tuán)的專利申請(qǐng)。第二名是江蘇,江蘇是中國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)聚集地,主要研究CSP太陽能聚光發(fā)電技術(shù),2011年中國首家光熱發(fā)電儲(chǔ)能技術(shù)研究所就成立在江蘇南京,江蘇開發(fā)性的創(chuàng)業(yè)思想也推進(jìn)了一批企業(yè)的發(fā)展,如江蘇太陽寶新能源公司等。其他優(yōu)勢(shì)地區(qū)還包括廣東、陜西、上海。技術(shù)較為集中的地區(qū)更容易形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟化協(xié)同發(fā)展,從而有利于地區(qū)整體的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)。
4、國內(nèi)專利申請(qǐng)重要申請(qǐng)人
這部分我們把專利申請(qǐng)排名靠前的專利申請(qǐng)人進(jìn)行排序,從中我們可以看出,本領(lǐng)域的行業(yè)參與者較多,同時(shí)單一參與者擁有的專利數(shù)量也很多,如江蘇龍頭企業(yè)-江蘇太陽寶新能源有限公司、積極進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)的中海陽能源集團(tuán)股份有限公司等。在結(jié)構(gòu)中,聚光、集熱和儲(chǔ)熱是光熱發(fā)電的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是技術(shù)核心和難點(diǎn)所在,這三部分約占總成本的60%。而國內(nèi)企業(yè)從零部件開始切入光熱產(chǎn)業(yè)鏈,聚光和集熱雖有實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品,需要進(jìn)一步研發(fā)突破。
5、國外重點(diǎn)國家專利申請(qǐng)趨勢(shì)
全球光熱市場(chǎng)經(jīng)過了上世紀(jì)70年代的研發(fā)興起,80年代的第一批建站建立之后,長(zhǎng)期處于停滯階段。直到2007年,市場(chǎng)開始逐漸復(fù)蘇。2010~2012年,全球光熱發(fā)電的裝機(jī)量快速增長(zhǎng)。
在圖5中我們選取了美國、歐洲、日本作為國外專利申請(qǐng)重點(diǎn)國家。從圖5中我們可以看出,美國和歐洲是本領(lǐng)域的技術(shù)密集國家和地區(qū),兩個(gè)地區(qū)的技術(shù)快速發(fā)展期在2010年之前,因此對(duì)于上述兩地區(qū)來說目前技術(shù)已經(jīng)較為成熟。日本在本領(lǐng)域技術(shù)并不發(fā)達(dá)。截止2014年4月底,全球已投入運(yùn)行的光熱電站約4000MW,大多集中于西班牙(歐洲)與美國;在建約1600MW,主要分布在美國、西班牙、印度、伊朗、中國等國家??梢娒绹蜌W洲在未來一段時(shí)間內(nèi)仍將是本領(lǐng)域技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要地區(qū)。
6、光熱發(fā)電的專利市場(chǎng)布局
從圖6中我們可以看出,目前本領(lǐng)域的專利市場(chǎng)密集地區(qū)是美國和歐洲,這也與前面提到的上述地區(qū)專利技術(shù)密集有一定關(guān)系,這些雙密集地區(qū)不利于其他國家企業(yè)的產(chǎn)品出口,一方面是市場(chǎng)相對(duì)飽和,另一個(gè)原因是有很大的侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。從產(chǎn)品角度來說聚光、集熱和儲(chǔ)熱是光熱發(fā)電的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是技術(shù)核心和難點(diǎn)所在,這三部分約占總成本的60%。根據(jù)測(cè)算,在2011~2020年,集熱器潛在規(guī)模為174億美元,供應(yīng)商有以色列Solel和美國SCHOTT;聚光鏡的規(guī)模為174億美元,德國Alanod和美國3M技術(shù)較為領(lǐng)先;儲(chǔ)熱系統(tǒng)規(guī)模達(dá)到306億美元,由美國Radco壟斷,可見美國和歐洲的企業(yè)具有非常強(qiáng)的行業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì),
7、國內(nèi)專利技術(shù)熱點(diǎn)分布圖
在這里我們具體看一下目前國內(nèi)企業(yè)的專利技術(shù)研發(fā)方向,從圖7中可以看出,集熱器,真空管,儲(chǔ)能裝置,鏡面反射裝置是我國企業(yè)的熱門研究方向,這也是前面提到了本領(lǐng)域的核心技術(shù)點(diǎn),一方面說明我國企業(yè)技術(shù)呈現(xiàn)百花齊放的研究熱態(tài),而另一個(gè)角度也說明我國企業(yè)目前仍未掌握核心技術(shù)點(diǎn),還以技術(shù)攻堅(jiān)為主,與國外企業(yè)相比還有較大的技術(shù)差距。
三、總結(jié)
1)目前我國的光熱發(fā)電技術(shù)處于快速發(fā)展階段,前景較為樂觀。
2)我國的光熱發(fā)電技術(shù)政策導(dǎo)向性較強(qiáng),因此發(fā)展中受政策影響會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)較大的現(xiàn)象。
3)目前國內(nèi)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)海外參與者較少,目前競(jìng)爭(zhēng)并不激烈,但不排除政策變化導(dǎo)致的海外參與者爆發(fā)式涌入的可能性。
4)海外市場(chǎng)以美國和歐洲為主,同時(shí)上述兩個(gè)地區(qū)的專利市場(chǎng)和專利技術(shù)布局都較為密集,不利于我國企業(yè)的產(chǎn)品出口,會(huì)有較大的侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。
5)目前核心技術(shù)大多掌握在國外企業(yè)的手中,國內(nèi)企業(yè)研究熱情較高,研究方向較多,但是仍處于技術(shù)攻堅(jiān)階段,與國外企業(yè)技術(shù)差距較大。
來源:IPRdaily
作者:李雪 天津市企興知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理咨詢有限公司
編輯:IPRdaily 王夢(mèng)婷
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