基于專利分析的海水淡化產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究＊

郁金澳，閆 文，裴佳欣

（1.河北科技師范學院海洋經(jīng)濟與沿海經(jīng)濟帶研究中心，河北 秦皇島 066004；2.遼寧工程技術大學，遼寧 葫蘆島 125105）

隨著經(jīng)濟社會的高速發(fā)展和人口的急速增加，水資源危機已成為僅次于全球氣候變暖的世界第二大環(huán)境問題[2]。海水淡化是解決水資源危機、開拓新安全水源的必然選擇。2021年6月，國家發(fā)改委和自然資源部印發(fā)《海水淡化發(fā)展利用行動計劃（2021—2025年）》指出，要促進海水淡化產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展，推進海水淡化規(guī)模化應用，實現(xiàn)海水淡化關鍵核心技術裝備自主可控。由此可見，海水淡化產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展已進入窗口期。為了解海水淡化產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展現(xiàn)狀，本文運用專利分析法對海水淡化產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新現(xiàn)狀進行分析。

1 海水淡化發(fā)明專利申請分析

在Incopat專利檢索網(wǎng)站采集了2001—2020年期間海水淡化領域申請的中國發(fā)明專利共3 895項。本文對專利文獻按照年度趨勢、IPC、區(qū)域、申請人、技術構(gòu)成等進行分析，分析中國海水淡化領域創(chuàng)新活動的特點及發(fā)展規(guī)律。

1.1 專利申請趨勢分析

通過對國內(nèi)海水淡化技術領域公開專利中的發(fā)明申請按照年份進行統(tǒng)計和分析，結(jié)果表明，中國自2001年以來在海水淡化領域的發(fā)明申請有3 895項專利，近20年海水淡化領域的發(fā)展速度加快，如圖1所示，總體可分為3個階段。第一階段為緩慢上升階段（2001—2009年），這一時期中國對海水淡化領域的發(fā)展尚處于起步時期，此階段的申請數(shù)量只占總申請數(shù)量的12.52%，海水淡化技術成熟性和適用性還不高，重視程度也在較低水平。第二階段為快速增長階段（2010—2016年），這得益于國家出臺的相關鼓勵政策，2012年國家頒布《關于加快海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》，沿海各省市積極落實，圍繞海水淡化、海水直接利用等方面展開工作，海水淡化規(guī)模穩(wěn)步增長、技術裝備能力大幅提升。2015年《水污染防治行動計劃》強調(diào)要在有條件的城市，加快推進海水淡化作為生活用水補充水源。第三階段為穩(wěn)步發(fā)展階段（2017—2020年），年均專利申請量穩(wěn)定在400項以上，研發(fā)活動相對平穩(wěn)。

圖1 發(fā)明申請公開趨勢圖

1.2 專利申請人分析

不同創(chuàng)新主體在研發(fā)資源、技術能力、知識整合和創(chuàng)造方面存在差異。申請人分析有助于判斷創(chuàng)新主體的類型，不同類型申請人的名次代表該項技術處于不同的研究階段[3]。表1列出了全國海洋裝備領域?qū)＠暾埲祟悇e，可以看出，申請人主要包括企業(yè)、個人、大專院校、科研院所等，其中企業(yè)是專業(yè)申請的主體。這說明目前海水淡化領域的研發(fā)目的更偏向于商業(yè)應用。

表1 海水淡化專利申請人類型及其申請專利占比

在全部申請人中，前十大申請人專利申請數(shù)量（496）占全部3 895件專利的13.71%，如表2所示。

表2 海水淡化發(fā)明專利申請前十大申請人

其中，第一、第七均分布在天津，可見目前國內(nèi)海水淡化領域的領頭省份是天津，位居第一的國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所為二十世紀末成立的國家級公益類非營利性科研機構(gòu)，其專利設計的技術領域較為全面，主要有能量回收裝置、膜法、低溫多效等關鍵設備。第二至第七名以及第十名均為大專院校，并且均為開設在沿海城市的高校，可見因其對沿海地區(qū)的重要性；而其他內(nèi)陸地區(qū)高校在海水淡化領域的專利申請不夠活躍。在前十大申請人中作為企業(yè)出現(xiàn)的只有主要專利涉及技術為低溫多效關鍵設備的第九名中國神華能源股份有限公司，但縱觀海水淡化專利申請人主要類型及申請專利占比企業(yè)仍以38.05%位居榜首。研究主力軍以企業(yè)為主、大專院校的活躍度相對較低說明研究以盈利為主，在基礎研究投入方面活躍度相對較低。

1.3 專利申請區(qū)域分析

從專利申請分布區(qū)域看，中國海水淡化專利申請區(qū)域主要分布在沿海省份，如表3所示，其中天津以507項專利申請位居榜首，其后是浙江、江蘇分別以447項和444項專利申請?zhí)幵诘诙偷谌奈淮?。前十五個沿海地區(qū)專利申請占到總體的68.96%。

表3 中國海水淡化專利申請前五省市排名及占比

2 海水淡化發(fā)明專利技術構(gòu)成分析

2.1 部類分析

海水淡化領域在各技術方向的數(shù)量分布情況如表4所示。通過該分析可以了解分析對象覆蓋的技術類別以及個技術分支的創(chuàng)新熱度[4]。通過對海水淡化發(fā)明申請的主分類號進行統(tǒng)計分析，得到國內(nèi)海水淡化領域發(fā)明申請的IPC部類分布情況。由表4可知，國內(nèi)海水淡化技術領域發(fā)明申請屬于C部類最多，占到總申請量的95.87%，其次是B部和F部，分別占專利申請總量的21.57%和13.38%（一項專利通常設計多IPC，因此統(tǒng)計占比結(jié)果總量大于100%）。

表4 海水淡化專利申請數(shù)量——IPC部類分布情況

2.2 小類分析

專利小類分析有助于了解特定時期的重要技術分布，并對研發(fā)熱點和研發(fā)路線進行適應性的調(diào)整[5]。對比技術方向的發(fā)展趨勢，可以識別哪些技術發(fā)展更早、更快、更強。經(jīng)統(tǒng)計海水淡化專利分類號涉及IPC的44個小類，數(shù)量由高到低排序后占前幾位的有C02F（水、廢水、污水或污泥的處理）、B01D（分離）、C01D（堿金屬）、C01B（非金屬元素）等。其中C02F占比達到了93.94%，排名第二的B01D占比為17.41%，排名第三的C01D占比為3.01%。將主要IPC分類按年份進行申請量的梳理可以看出在中國最先展開的是對C02F分支的研究，其對應水、廢水、污水、污泥處理等，自2009年開始該領域申請量開始爆發(fā)性增長。2009年后開始增加在B01D（分離）這一分支的布局，這2個技術領域如今仍是中國海水淡化專利研發(fā)的熱點。

3 海水淡化發(fā)明專利技術功效分析

海水淡化領域每年技術功效的分布情況和變化趨勢如圖2所示，有助于了解各個時期的技術特征，從而掌握技術在實際應用中功效的變化，對研發(fā)路線進行適宜性的調(diào)整[6]。由圖可知，海水淡化技術降低成本與復雜性方面的研究占比始終很高，有較好的基礎和發(fā)展前景，但在海水淡化裝置的精度、速度以及海水淡化所需能源消耗的研究上仍有較大壁壘。從而看出，想要突破海水淡化領域技術難點，首先需要從解決核心技術開始。

圖2 主要技術功效面積圖

4 結(jié)論與建議

4.1 研究結(jié)論

本文基于Incopat數(shù)據(jù)庫專利檢索基礎上，對國內(nèi)海水淡化領域的專利申請趨勢、地域分布、主要申請人、專利技術構(gòu)成、專利技術功效5方面作出具體分析。分析結(jié)果表明：①從專利申請趨勢來看，中國海水淡化創(chuàng)新發(fā)展整體呈良好趨勢，發(fā)展速度較快。②從專利申請人構(gòu)成來看，中國海水淡化創(chuàng)新研究主力軍以企業(yè)為主，大專院校的活躍度相對較低。一定程度說明當前的創(chuàng)新活動更加基于商業(yè)化導向，基礎研究領域還有待深入。③從專利申請區(qū)域來看，中國海水淡化創(chuàng)新研究大多分布在沿海省市，南方沿海省市的申請量遠高于北方。說明中國南部沿海城市有較好的海水淡化創(chuàng)新研究基礎，而北方沿海城市在基礎設施、研究規(guī)模等方面有待發(fā)展。④從海水淡化發(fā)明專利技術構(gòu)成來看，中國海水淡化領域的創(chuàng)新發(fā)展中，對“水、污水、廢水或污泥處理”的研究是最早同時也最被重視。⑤從專利技術功效來看，當前中國海水淡化領域創(chuàng)新研究重心在降低成本、提高效率、降低復雜性等方面，而在精度速度、資源消耗等方面的研究薄弱。說明中國現(xiàn)階段需要盡快完成轉(zhuǎn)型，突破海水淡化領域技術難點，探索掌握核心技術。

4.2 對策建議

海水淡化領域的發(fā)展關鍵在于激發(fā)各個研究合作主體之間的活躍度以及各個合作主體之間的融合與交流，對中國海水淡化發(fā)展提出的建議如下。首先，加強跨省際間研究合作。要促進海水淡化領域發(fā)展較早、發(fā)展速度較快、發(fā)展較完備省市（天津、山東、浙江等）與海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展較薄弱省市（河北、黑龍江等）之間的溝通交流。激發(fā)跨省合作中核心節(jié)點的領先帶動作用，推動創(chuàng)新要素在省際間整合。其次，加強基礎研究投入力度。繼續(xù)加大對企業(yè)創(chuàng)新活動支持力度的同時，通過增設海水淡化領域科技計劃項目等形式提高科研院所創(chuàng)新積極性。通過建設產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、產(chǎn)業(yè)技術研究院等創(chuàng)新平臺促進政產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新。最后，加強“卡脖子”技術攻關力度，積極打造利于海水淡化領域深度融合共同攻克關鍵核心技術的政策環(huán)境，圍繞關鍵核心技術加快技術成果轉(zhuǎn)化。