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专利与能源转型,需要加快清洁能源技术的创新以实现气候目标

日期:2021-07-16    来源:IPRdaily中文网  作者:殷骏

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2021
07/16
09:13
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关键词: IEA 清洁能源技术 太阳能光伏

欧洲专利局(EPO)和国际能源机构(IEA)于4月27日发布了一个最新联合研究报告《专利与能源转型:全球清洁能源技术创新趋势》。

该报告显示2017-2019年期间,全球与低碳能源技术相关的发明专利数量以平均每年3.3%的速度增长。

自2012年以来,与能源供应技术(包括可再生能源)相关的专利一直在下降;与终端用途方面有关的技术近年来保持相对稳定,在过去五年中占所有低碳能源发明的大多数;自2017年以来,综合支持技术(电池、氢气、智能电网、碳捕获)总体增长最为强劲。

过去十年中,创新的主要驱动力是电动汽车相关技术的激增,这在很大程度上得益于可充电锂离子电池的进步。

欧洲、日本、美国、韩国和中国在低碳能源技术创新领域上各有不同的侧重。

低碳能源技术发明专利持续增长

除了2014年至2016年间的低迷,全球低碳能源技术专利数量在过去20年中持续上涨。这与2015年以来化石燃料专利的下降形成鲜明对比。然而,近年来低碳能源专利的平均年增长率仅为十年前的四分之一(2000-2013年为12.5%)。

IEA认为,目前的气候目标只能通过大力加快清洁能源创新来实现,因为未来几十年减少二氧化碳排放所需的许多技术目前还处于雏形或示范阶段。这意味着,在从能源生产到传输、储存和最终应用的宽范围低碳能源技术方面需要伴有协调一致的政策进行进一步创新,以加快技术的可得性和多样性,并降低成本。

EPO主席安托尼奥·坎皮诺斯说:“减缓气候变化所需的能源转型是一项大规模、充满复杂性的挑战。该报告明确呼吁采取行动,以加强对新型低碳能源技术的研究和创新,并改进现有技术。虽然该报告揭示了各国和工业部门的一些令人鼓舞的趋势,包括关键综合技术,但也突出了进一步加快清洁能源技术创新的必要性,其中一些技术仍然只是新兴的。”

IEA执行主任法蒂赫·比罗尔(Fatih Birol)表示:“到2050年,大约一半的减排量可能需要来自尚未上市的技术。这需要创新的巨大飞跃,但到目前为止,有关正在取得的进展的信息有限。通过结合IEA和EPO的互补优势,该报告为我们确定和跟踪低碳能源专利的优缺点奠定了更牢固的基础,从而更好地了解能源转型的现状。”

图表标题:2000-2019年国际专利族的全球增长率(低碳能源技术领域对比所有技术领域,以2000为100作为基础)

图中末行标注:低碳能源、化石燃料、所有技术

不断变化的能源创新格局

该报告介绍了2000年至2019年以国际专利族(IPFs)衡量的低碳能源创新的主要趋势,每个族都代表着一项高价值发明,其专利申请已在全球两个或两个以上的专利局提出。由于专利申请在产品上市前已提交数月甚至数年,因此通常被视为未来技术趋势的早期指标。

自2000年以来,全球企业在低碳能源领域的专利申请了超过42万个IPF。其中包括三类发明:低碳能源供应技术(包括太阳能、风能、地热能或水力发电等可再生能源);促进在运输、建筑或工业生产等终端用途应用中更有效地使用能源或燃料转换(如低碳电力)的技术;和“启用”技术,即综合供应和终端用途或加强基础设施以适应更高水平的清洁能源的技术(包括电池、氢气、智能电网以及碳捕获、利用和存储)。

研究发现,自2012年以来,与能源供应技术(包括可再生能源)相关的专利一直在下降,反映出包括太阳能光伏在内的一系列技术近来的市场成熟度,而其他可再生能源(如生物燃料或海洋能源)尚未出现新一轮的改进。2019年,能源供应技术仅占全球所有低碳发明的17%。

另一方面,与终端用途方面有关的技术近年来保持相对稳定,在过去五年中占所有低碳能源发明的大多数(60%),反映了主导整个经济能源需求的主要挑战。2000-2019年全球清洁能源专利的最大终端用途方面是运输(2000-2019年共有11.6万个IPF),其次是工业生产的能效技术(8.6万个IPF),其后近年来冶金(如钢铁生产)等一些“难以消减”的领域尤为活跃。

报告还发现,自2017年以来,综合支持技术(电池、氢气、智能电网、碳捕获)总体增长最为强劲。其份额从2000年占所有低碳能源IPF的27%增加到2019年的34%。这些交叉技术在能源转型中发挥着越来越重要的作用,其通过结合多样的清洁能源解决方案使能源领域更为灵活。

电动汽车的兴起促进了创新

过去十年中,创新的主要驱动力是电动汽车相关技术的激增,这在很大程度上得益于可充电锂离子电池的进步(见EPO-IEA 关于电力存储创新的联合研究(2020 年 9 月))。这一趋势也反映在自2000年以来低碳能源技术的顶级公司排名中,其中包括6家汽车公司和6家主要电池供应商。此外,在终端用途技术方面,自2011年电动汽车的IPF数量超过了道路车辆的其他清洁能源技术(包括旨在提高内燃机效率的技术,以及改进的空气动力学、重量减轻或更节能的部件和子系统)。

图表标题:2000-2019年,低碳能源技术专利申请前15名

低碳能源技术创新的地区来源

从主要的地区创新趋势来看,自2000年以来,欧洲企业和研究机构在低碳能源发明专利方面一直处于领先地位。在过去十年(2010-2019年)中,这些技术的所有国际专利族中,欧洲申请人占28%(仅德国就占12%),其次是日本(25%)、美国(20%)、韩国(10%)和中国 (8%)。

图表标题:2000-2019年,清洁能源技术国际专利族的国家来源

虽然欧洲在大多数可再生能源领域排名第一,在铁路和航空等一些终端用途领域尤为强劲,但日本在电动汽车技术、电池和氢气方面处于领先地位,而美国在航空、生物燃料和碳捕获方面拥有技术优势。韩国的主要优势在于电池、太阳能光伏技术以及工业生产和信息通信技术领域的能源效率,而中国也专门从事信息通信技术。

该报告还证实,各国(特别是美国和欧洲国家)正在跨国界合作开发低碳技术,强调国际合作和知识共享的潜力,以进一步加快研发努力。

总体而言,研究机构(大学和公共研究机构)产生的清洁能源技术IPF份额有所增加(从2000年至2009年的6.6%增加到2010年至2019年的8.5%)。研究机构特别活跃于低碳能源供应技术(替代燃料、核能和一些可再生能源)以及碳捕获和氢气等新兴支持技术。

作者:殷骏 中国贸促会专利商标事务所


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