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    基于專利分析全球氫能發展趨勢與我國面臨的挑戰

    轉載 :  zaoche168.com   2022年10月21日

    隨著氫能在全球減排戰略布局中的地位日益凸顯,日本、美國、歐洲等發達國家和地區紛紛制定氫能發展政策,積極探索氫氣制備、儲運、加注及應用的全產業鏈技術路線。氫能也成為我國“雙碳”戰略的重要抓手,各地圍繞氫能發展,積極推動氫能技術創新和應用。賽迪研究院規劃研究所對全球氫能專利申請情況分析后發現,我國專利數量雖處于全球領先地位,但仍然存在三個問題,即產業上下游專利布局不均衡、企業創新主體地位不顯著、海外專利布局不足,并基于此提出了相應的對策建議。


    我國成全球氫能產業發展“新勢力”

    發達國家氫能專利申請整體呈“先升后降”趨勢,我國成為全球專利申請的主要增長點。20世紀70年代,美國提出了“氫經濟”概念,是最早將氫能納入能源戰略的國家。同期,日本也開始了氫燃料電池技術探索,并在1978年取代美國成為專利申請量最多的國家。上世紀70年代末,韓國和歐洲逐漸注重氫能發展,專利申請數量不斷增加。到了80年代中期,我國開始出現氫能專利申請,并保持低速增長。從2000年開始,全球氫能產業進入快速發展期,各國陸續發布氫能相關戰略和計劃:日本開展氫能源及燃料電池示范項目,美國出臺國家氫能發展戰略等。其間,我國的專利申請量始終保持整體上漲態勢,從2016年起,呈現爆發式增長,年均增速超過20%。至2020年,我國氫能專利年申請量已達到全球專利總量的62.3%,現已成為美、日、韓等國氫能領域主要的目標市場,現有專利中有22.1%來自海外申請人。


    燃料電池系統是全球氫能專利申請的主導領域,我國氫能上游技術專利布局較多。氫能產業鏈上游技術主要包含氫氣制備、儲運、加注;中游技術主要是燃料電池系統,包含電堆系統和控制系統;下游技術涉及具體應用,比如交通運輸、發電、便攜式電池、航天領域等。從全球氫能技術分支專利申請情況看,氫氣制備、儲運、加注三項上游技術,分別占比15%、5%1%,總計占比21%,電堆系統和控制系統技術總計占比73%,下游應用技術占比6%,氫燃料電池及其在交通運輸中的應用已成為全球關注的重點。我國的氫能技術專利分布和全球結構類似,中游燃料電池系統專利申請量最高,總計占比59%,低于全球水平。上游技術專利申請量高于全球水平,總計占比35%,其中氫氣制備單項技術的占比可達25%。強大的制氫能力為我國氫能發展提供了堅實保障,傳統能源企業紛紛轉型布局氫能產業。

    企業是全球專利申請的主力軍,我國高校院所已擁有一定的技術積累。從全球專利申請人排名看,日本企業占據絕對領導地位,排名前十的申請人中有5家日本企業。豐田自動車株式會社排名第一,專利超過24000件;其后依次為本田技研工業株式會社、日產自動車株式會社、松下電器產業株式會社。美、韓兩國企業在氫能領域也具備世界領先水平,各有兩家企業進入前十。我國專利申請量最大的中科院大連化物所,僅排名第19位,還存在較大差距。在我國申請專利的申請人中,豐田自動車株式會社排名第一,美國通用汽車環球科技運作有限公司、韓國現代自動車株式會社進入前五名。我國中科院大連化物所、清華大學進入前十名,分別排名第二、第七,已形成了一定的氫能技術積累。



    我國氫能發展面臨的挑戰

    氫能產業上下游專利布局不均衡,綠色制氫不足、應用場景單一情況凸顯。我國上游氫能專利申請量占比明顯高于全球水平,其中氫氣制備領域占比最高,但我國以化石能源制氫、工業副產氫等技術為主,專利總計占比49.5%。其中,電解水制氫、可再生能源制氫等綠色制氫技術專利數量占比分別為39.9%、10.6%。我國年制氫產量約3300萬噸,已成為世界上最大的制氫國,但受技術條件限制,“綠氫”占比較低。中國煤炭工業協會數據顯示,2020年我國電解水制氫產量僅占1%左右。目前大規模推動氫能產業發展,將導致“灰氫”規??焖贁U張,不利于我國“雙碳”目標的實現。此外,氫能應用場景單一也無法實現大量氫能的充分利用。

    企業創新主體地位不顯著,創新成果主要停留在高校。在全球氫能專利申請人排名中,企業申請人占據主導地位。國外大都是由企業產出氫能專利,并將其轉化為創新研發成果。比如,日本豐田擁有的專利超過24000項,且能生產出單次加氫行駛里程超過1000公里的氫能源汽車Mira。從我國專利受理情況看,我國前10名申請人中有8家是高校院所,占比80%,包括中科院大連化物所、清華大學、浙江大學、華南理工大學等??梢?,我國氫能技術創新成果還主要停留在高校,企業沒能充分發揮創新主體作用。入榜的兩家企業分別為上海神力科技、新源動力,均聚焦燃料電池系統領域,具備一定的技術積累,但專利申請量與日本龍頭企業仍有很大差距。我國企業有較強的生產能力,但技術創新有待加強,比如廣東國鴻氫能擁有全球產能最大的燃料電池電堆生產線,但專利申請量僅為200件左右。

    海外專利布局不足,本土市場面臨內外雙重壓力。日本是全球氫能專利最大申請國,專利量超過60000件,并十分重視海外市場布局,在海外申請的專利量位居全球榜首。美國、韓國、歐洲等均十分重視海外專利布局,海外專利申請量占比分別為43.5%、41.3%、59.7%。我國雖然是氫能專利申請量第二大國,但專利布局主要集中在國內,海外布局嚴重不足,海外申請的專利量僅755件,占比1.63%。這樣的情形很可能致使我國企業拓展國際市場時卷入侵權糾紛并承受巨大損失。目前,我國氫能產業已進入高速發展期,部分地區知識產權保護機制建立不及時,可能導致專利相關的不正當競爭出現,不利于氫能市場的良好發展。同時,各國積極在我國氫能市場進行專利布局,日本、美國、韓國、歐洲在我國布局的專利量分別占到各自海外專利總量的26.5%、27.0%、25.0%。發達國家和地區通過專利提前布局來鞏固行業壟斷地位,意在壓制我國氫能產業發展并瓜分市場。


    啟示及建議

    推動應用導向的氫能產業布局。目前,各地方政府發展氫能產業熱情高漲,紛紛出臺支持政策,但大多都集中在交通領域,存在重復建設和無序競爭的風險。為此,一是推動各地方政府依托知識產權保護中心、信息中心,圍繞氫能應用場景,結合本地資源稟賦,開展專利導航分析,收集和統計氫能專利、市場信息,明確氫能產業與傳統行業的協同互補關系,精準匹配有發展前景的氫能應用場景,確定配套的上下游技術環節。二是加快建立和完善氫能制、存、運方面的設備技術、檢測和安全標準等,促進發電、建筑、工業等領域氫能多元應用的市場機制形成,發掘氫能的“補充”價值。

    強化氫能產業知識產權的國際保護。我國創新主體基本集中在高校院所,與企業相比缺乏專利保護與明確的國際專利戰略布局意識。為此,一是鼓勵高校院所、企業和行業協會建立氫能產業技術聯盟,引入市場化的知識產權服務機構,提升創新主體對專利可行性、侵權風險等評估能力,促進創新主體間的專利許可、轉讓等。二是鼓勵企業對國外氫能重要技術方向進行持續跟蹤和監測,了解海外專利國際布局與技術創新方向,有效規避知識產權壁壘。三是依托各地知識產權中心,協助企業與國外專利中介服務資源建立對接渠道,支持企業申請并獲取國外專利授權。

    充分發揮企業創新主體作用。我國氫能產業企業創新主體作用發揮不充分,部分關鍵零部件、材料依靠進口,關鍵組件制備工藝與國外相比還存在較大差距。為此,一是圍繞氫能產業綠色制氫技術、催化劑、雙極板和密封件等短板領域,設立國家重點技術研發科技專項,鼓勵企業加大國際科技合作力度,著力開展核心關鍵技術攻關,加速實現氫能關鍵技術與產品部件的國產化。二是依托龍頭企業整合行業優質創新資源,加快建立氫能創新平臺,促進高校及科研院所的創新研究成果產權化和產業化。三是大力推進“專精特新”中小企業參與氫能產業關鍵共性技術研發,促進大中小企業協同創新融通發展。

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