〔摘 要〕 電力系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展關(guān)乎社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整和國家安全的戰(zhàn)略。目前我國電力行業(yè)正在快速發(fā)展, 但在關(guān)鍵領(lǐng)域依然存在技術(shù)短板, 亟需突破。為進(jìn)一步識別、評價電力系統(tǒng)關(guān)鍵領(lǐng)域存在的“卡脖子” 技術(shù)問題, 本文基于電力系統(tǒng)的特征, 構(gòu)建關(guān)鍵領(lǐng)域“卡脖子” 技術(shù)評價體系, 并采用相關(guān)二手?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)一步識別和分析具體的“卡脖子” 技術(shù), 為該系統(tǒng)未來技術(shù)突破提供方向性指導(dǎo)。
〔關(guān)鍵詞〕 電力系統(tǒng) 技術(shù)創(chuàng)新 技術(shù)突破 技術(shù)評價 關(guān)鍵領(lǐng)域 “卡脖子” 技術(shù) 專利 技術(shù)甄別
DOI:10.3969 / j.issn.1004-910X.2024.11.017
〔中圖分類號〕F407. 6; F062. 4 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A
引 言
電力系統(tǒng)是國家基礎(chǔ)設(shè)施的基石, 它的穩(wěn)定性和效率對國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長和社會平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。在全球化和技術(shù)創(chuàng)新的浪潮中, 電力系統(tǒng)正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。特別是在“十四五” 規(guī)劃期間, 中國正處于實現(xiàn)全面小康社會向全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期, 能源電力行業(yè)的結(jié)構(gòu)性改革也步入了重要階段。這一時期, 電力系統(tǒng)不僅要滿足日益增長的能源需求, 還要應(yīng)對新能源的融合、智能化管理、環(huán)境保護(hù)等多重挑戰(zhàn), 以實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展和綠色轉(zhuǎn)型。能源電力企業(yè)既是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵角色, 更是落實“雙碳目標(biāo)” 的引領(lǐng)者與踐行者。伴隨著我國經(jīng)濟(jì)邁入新常態(tài), 能源電力企業(yè)的轉(zhuǎn)型任務(wù)變得更為艱巨, 對于高質(zhì)量發(fā)展的要求也更為凸顯, 其技術(shù)創(chuàng)新與核心技術(shù)突破迫在眉睫。特別是在新冠肺炎疫情與中美貿(mào)易沖突不斷加劇的影響下, 國際經(jīng)濟(jì)環(huán)境日益復(fù)雜, 電力行業(yè)企業(yè)面臨著諸多不確定性。其中一個重大挑戰(zhàn)便是電力系統(tǒng)領(lǐng)域核心技術(shù)被“卡脖子” 的風(fēng)險極大加劇, 這也限制了中國電力系統(tǒng)的高質(zhì)量發(fā)展。
盡管近些年來我國電力行業(yè)正在高速發(fā)展, 但某些領(lǐng)域的核心技術(shù)仍存在受制于人的局面, 具有較高的安全風(fēng)險?!翱ú弊印?技術(shù)的識別與分析對于促進(jìn)電力系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)自主化、推動經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展、提高國際競爭力都具有十分重要的意義?!翱ú弊印?技術(shù)與一般核心技術(shù)有所不同,其具有戰(zhàn)略性意義, 關(guān)系到整個產(chǎn)業(yè)鏈的安全以及國家科技安全與民生社會穩(wěn)定[11] 。因此突破“卡脖子” 技術(shù)問題刻不容緩。如何識別電力系統(tǒng)的核心技術(shù), 實現(xiàn)對自身技術(shù)短板的精準(zhǔn)認(rèn)知, 避免在相關(guān)領(lǐng)域受到外部制約, 確保產(chǎn)業(yè)鏈自主、安全、可控, 已成為我國電力行業(yè)現(xiàn)階段實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要任務(wù)。因此, 開展新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵核心技術(shù)和“卡脖子” 技術(shù)評價, 建立相應(yīng)的指標(biāo)體系并進(jìn)行精準(zhǔn)量化識別十分必要。
根據(jù)現(xiàn)有研究的總結(jié)來看, 學(xué)者們大多運(yùn)用定性和定量兩種方法對核心技術(shù)或者“卡脖子” 技術(shù)進(jìn)行識別分析。由于定量分析具備更強(qiáng)的可操作性, 因此定量分析法更受學(xué)者們的關(guān)注, 其中最為常用的方法是基于專利數(shù)據(jù)的指標(biāo)評價法。專利水平能夠在一定程度上代表一個國家或地區(qū)的技術(shù)研發(fā)及創(chuàng)新能力, 因此本文基于IncoPat 全球?qū)@麛?shù)據(jù)庫, 以電力行業(yè)數(shù)據(jù)為研究樣本, 從知識產(chǎn)權(quán)的視角分析電力行業(yè)的“卡脖子” 水平, 衡量電力行業(yè)的產(chǎn)業(yè)自主化。本文通過調(diào)研整理出電力行業(yè)各個領(lǐng)域的關(guān)鍵詞表, 據(jù)此制定檢索式,再依照卡脖子定量識別模型甄別卡脖子技術(shù), 分析得出中國電力行業(yè)的“卡脖子” 技術(shù)清單, 并提出相應(yīng)的對策建議。
1 文獻(xiàn)回顧
學(xué)術(shù)界對電力系統(tǒng)各方面的評價貫穿了該領(lǐng)域發(fā)展的整個歷程, 從早期的電力系統(tǒng)建設(shè)到現(xiàn)代的智能化、綠色化轉(zhuǎn)型, 學(xué)術(shù)界始終對其進(jìn)行著持續(xù)的關(guān)注和深入的分析。在電力系統(tǒng)運(yùn)營人員的安全職業(yè)適應(yīng)性評估方面, 李森和宋守信(2010)[30]采用一套綜合的評價方法, 這有利于運(yùn)營人員提升事故預(yù)防和應(yīng)急響應(yīng)能力, 并顯著增強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。鄧英芝(2015)[29] 基于環(huán)境效率層面, 利用松弛變量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法(SBM-NDEA)來評價中國電力系統(tǒng), 對電力系統(tǒng)的環(huán)境效率層面進(jìn)行了深入分析, 為政策制定提供了參考依據(jù)。冷亞軍等(2019)[28] 基于改進(jìn)熵權(quán)法和灰關(guān)聯(lián)法的黑啟動方案評估模型, 提出了評價電力系統(tǒng)的黑啟動方案, 為電力系統(tǒng)在遇到大規(guī)模停電時的安全運(yùn)行提供了技術(shù)支持。李廣凱等(2019)[27] 使用了G2 法與灰色關(guān)聯(lián)度分析方法(G2-GRA)來評價電力企業(yè)的創(chuàng)新競爭力, 為電力企業(yè)的科技創(chuàng)新和市場競爭力提供了定量分析。譚雪等(2021)[26] 通過模糊綜合評價方法來評估電力系統(tǒng)的多維效益, 構(gòu)建了一套綜合效益評價指標(biāo)體系, 為電力系統(tǒng)規(guī)劃和決策提供了有效的模型工具和分析方法。邱麗君等(2023)[25]基于新型電力系統(tǒng)采用了規(guī)劃政策研究、項目歸納分析、調(diào)研研討、專家論證等方法研究特定領(lǐng)域科技績效評估的適應(yīng)性和完備性, 有助于提高科研項目的實施效果和科技創(chuàng)新的整體效益。Grimaldi和Cricell (2020)[17] 對過去20 年間文獻(xiàn)中提出的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了徹底的梳理, 并將它們按照專利的內(nèi)在屬性和外在屬性進(jìn)行了實證分類。然而從以往的文獻(xiàn)來看, 學(xué)者們對電力系統(tǒng)中“卡脖子” 技術(shù)評價與甄選的研究相對較少。
所謂“卡脖子” 技術(shù), 指的是那些對國家安全和發(fā)展至關(guān)重要, 但當(dāng)前尚未被國內(nèi)所掌握或難以通過正常渠道獲得的核心技術(shù)。這些技術(shù)不僅具有顯著的戰(zhàn)略意義, 而且在技術(shù)供應(yīng)鏈中占據(jù)著舉足輕重的地位。它們往往具有壟斷性, 技術(shù)復(fù)雜度高, 一旦遭遇國際市場的限制或禁運(yùn), 不僅會威脅到相關(guān)企業(yè)的運(yùn)營和發(fā)展, 更可能對整個國家的經(jīng)濟(jì)安全和產(chǎn)業(yè)自主性帶來深遠(yuǎn)的影響[12] 。技術(shù)的擁有方會通過“斷供” 行為以在激烈的市場競爭環(huán)境中獲取競爭優(yōu)勢[16] 。也有學(xué)者指出“卡脖子” 技術(shù)具有戰(zhàn)略性、壟斷性以及復(fù)雜性, 即“卡脖子” 技術(shù)屬于關(guān)鍵核心技術(shù)的范疇, 在技術(shù)價值鏈上占有極高的位置, 同時在國際上技術(shù)來源少, 形成技術(shù)壟斷的局面, 一旦被技術(shù)供給方制裁, 技術(shù)的需求方將難以在短期內(nèi)取得技術(shù)上的突破, 這將會對企業(yè)存亡和國家經(jīng)濟(jì)安全產(chǎn)生直接威脅[2] 。江瑤等(2023)[6] 通過建立關(guān)鍵核心技術(shù)評價體系, 構(gòu)建出技術(shù)數(shù)量與技術(shù)質(zhì)量區(qū)位熵指數(shù), 主要從前沿技術(shù)性、復(fù)雜創(chuàng)新性以及國家戰(zhàn)略性這3 個方面展開評價進(jìn)而篩選出“卡脖子” 技術(shù)。羅天雨(2012)[22] 同樣利用核心專利判別方法, 聚焦于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域, 通過層次分析法構(gòu)建指標(biāo)體系, 識別出風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的核心技術(shù)。Kim 等(2011)[14] 的研究通過結(jié)合關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘(ARM)和分析網(wǎng)絡(luò)過程(ANP), 提出了一種通過分析技術(shù)之間的交叉影響來識別核心技術(shù)的方法。而Freeman (2004)[15] 側(cè)重于技術(shù)管理和戰(zhàn)略規(guī)劃的應(yīng)用, 從社會學(xué)的角度出發(fā), 分析關(guān)鍵技術(shù)。楊武和王爽(2021)[19] 在其研究中, 從特征分析的視角出發(fā), 探討了如何識別核心技術(shù)的動態(tài)趨勢。他們以光刻技術(shù)為例, 通過分析技術(shù)特征的演變, 揭示了核心技術(shù)的發(fā)展路徑和趨勢。黃魯成等(2020)[21] 的研究則提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)物理因果影響分析(NPCIA)的核心技術(shù)識別模型, 并將其應(yīng)用于實際研究中。他們的模型通過分析技術(shù)之間的因果關(guān)系, 識別了關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn), 為技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新決策提供了支持。
總體來看, “卡脖子” 技術(shù)的研究主要聚焦于國內(nèi)。學(xué)者們從多個維度, 包括技術(shù)差距、技術(shù)軌道、創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)、高科技競爭態(tài)勢以及國家戰(zhàn)略等視角, 探討“卡脖子” 技術(shù)的相關(guān)概念、形成機(jī)制、內(nèi)涵與特性以及解決路徑等方面。
在研究識別卡脖子問題的領(lǐng)域中, 學(xué)者們廣泛采用定性分析和定量分析兩種方法。定性分析注重利用專家知識和經(jīng)驗, 通過問卷調(diào)查、德爾菲法等方式來辨識特定領(lǐng)域中存在的“卡脖子”技術(shù)。陳勁等(2020)[3] 針對“金字塔” 模型, 構(gòu)建了一個用于識別“卡脖子” 技術(shù)的分析框架。湯志偉等(2021)[2] 基于技術(shù)壟斷、攻克難度、價值鏈位置3 個方面, 并運(yùn)用問卷調(diào)查法進(jìn)行調(diào)查,識別出35 項關(guān)鍵核心技術(shù)。但專家評價的方法在數(shù)據(jù)收集和分析時會面臨部分指標(biāo)難以獲取和量化的問題, 使其可操作性受限, 并且可能存在主觀偏差。戚筠等(2020)[20] 采用了世界網(wǎng)絡(luò)理論來分析技術(shù)領(lǐng)域中的核心技術(shù), 以石墨烯技術(shù)為例, 通過構(gòu)建技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)專利的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 利用小世界網(wǎng)絡(luò)的特性來識別關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)。Song 等(2018)[23] 采用了專利分析的方法來識別有前景的技術(shù), 通過回顧性特征分析和前瞻性需求分析, 特別關(guān)注了異常專利。Guo 等(2019)[24] 建立了次要任務(wù)駕駛的特征評價指標(biāo)體系, 并通過分析其重要性, 探討了這些指標(biāo)對駕駛行為的影響。同時, 部分學(xué)者開始將機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等新方法引入到“卡脖子” 技術(shù)的識別研究中, 為此領(lǐng)域的研究帶來了新的視角和工具。
定量分析方法主要通過指標(biāo)體系和模型構(gòu)建等方法, 其中學(xué)者們廣泛采用基于專利數(shù)據(jù)構(gòu)建指標(biāo)體系, 以便識別出存在“卡脖子” 問題的技術(shù)從而對技術(shù)信息進(jìn)行深度分析。如董坤等(2021)[8]選取山東省區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù), 構(gòu)建以專利數(shù)量和專利價值度為關(guān)鍵指標(biāo)的技術(shù)優(yōu)勢指數(shù)評價體系, 成功識別出32 項“卡脖子” 技術(shù)。但此方法的識別結(jié)果不夠全面。后續(xù)學(xué)者們?nèi)缃幍龋ǎ玻埃玻常郏叮?開始嘗試將識別過程分為兩個階段。首先建立關(guān)鍵核心技術(shù)評價體系, 接著為篩選出“卡脖子” 技術(shù), 構(gòu)建技術(shù)數(shù)量與技術(shù)質(zhì)量區(qū)位熵指數(shù)?,F(xiàn)階段, 學(xué)者們對于“卡脖子” 技術(shù)的甄別方法愈加豐富。如曹琨等(2023)[13] 的研究中, 從技術(shù)競爭優(yōu)勢、技術(shù)價值優(yōu)勢、技術(shù)壟斷地位以及自主創(chuàng)新能力4 個維度, 設(shè)計了“卡脖子” 技術(shù)識別指標(biāo)體系, 并運(yùn)用CRITIC-TOPSIS 方法進(jìn)行賦權(quán),以此構(gòu)建一套系統(tǒng)的“卡脖子” 技術(shù)識別模型,最終識別出數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域34 項“卡脖子” 技術(shù)。而專利作為科技創(chuàng)新成果的重要表現(xiàn), 其對“卡脖子” 技術(shù)短板識別工作的重要性不言而喻, 因此通過專利視角對“卡脖子” 技術(shù)短板進(jìn)行甄選具有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義。
2 電力行業(yè)“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)評價與甄選
2. 1 數(shù)據(jù)來源與分析
本文利用IncoPat 專利數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源, 針對全球范圍內(nèi)的電力技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行專利數(shù)據(jù)的搜集工作。IncoPat 是一款集成了專利檢索、分析、管理及應(yīng)用的全面型專利信息平臺, 被學(xué)者們廣泛應(yīng)用。它涵蓋了全球100 多個國家和地區(qū)的專利數(shù)據(jù), 為用戶提供了一個廣泛的專利信息資源庫。本文從“電工材料” “電網(wǎng)” “自主可控” “儲能技術(shù)” “工控” 等方面設(shè)計檢索關(guān)鍵詞。為了確保研究的針對性和有效性, 本文選擇了發(fā)明申請類型的專利, 并限定申請時間為2019~2023。此外,參考沙銳等[25] 的研究方法, 將國際專利分類(IPC)號G、H 和C 部作為篩選的重點(diǎn)(占比94 79%)。并選擇專利總數(shù)大于100 的國家或地區(qū), 最終收集到了51724 項專利數(shù)據(jù)。
2. 2 全球電力行業(yè)技術(shù)布局態(tài)勢
在對電力行業(yè)進(jìn)行全球布局態(tài)勢的分析時, 本文采用了多維度的視角, 深入探討了技術(shù)流動的各個方面, 包括技術(shù)流出、流入以及它們之間的交互作用。全球范圍內(nèi), 專利申請人主要來自61個不同的國家(地區(qū))或組織。然而, 在這61 個國家(地區(qū))或組織中, 只有5 個在發(fā)明申請專利數(shù)量上超過了1000 件, 分別是中國、美國、日本、韓國和歐洲專利局。具體占比情況如表1 所示。
表1 的結(jié)果顯示, 在全球范圍內(nèi), 中國在電力行業(yè)的發(fā)明申請專利數(shù)量占據(jù)了壓倒性的領(lǐng)先地位, 其占比高達(dá)61 4%。這一比例不僅顯示了中國在電力技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)實力, 也凸顯了中國在全球電力技術(shù)創(chuàng)新中的中心地位。美國的發(fā)明申請專利數(shù)量占比為20 0%, 位列第二。盡管美國的占比遠(yuǎn)低于中國, 但其在全球電力技術(shù)發(fā)展中仍然扮演著重要角色。日本以6 3%的占比位居第三, 韓國的發(fā)明申請專利數(shù)量占比與日本相近。
相比之下, 剩余56 個國家或地區(qū)的發(fā)明申請專利數(shù)量則顯得較為分散, 總和占比僅為4 5%。這一數(shù)據(jù)反映出全球電力技術(shù)專利申請的分布極不均衡, 少數(shù)國家或地區(qū)集中了大部分的專利申請, 而大部分國家或地區(qū)則在這一領(lǐng)域的影響力相對較小。從技術(shù)流入的角度來看, 全球電力行業(yè)的專利公開主要集中在美國、歐洲專利局、中國和日本等幾個關(guān)鍵國家(地區(qū))或組織, 其專利公開數(shù)量均超過了1000 件, 顯示出它們在全球電力技術(shù)發(fā)展中的核心地位。這些國家(地區(qū))或組織不僅擁有強(qiáng)大的研發(fā)實力, 而且在技術(shù)傳播和推廣方面也發(fā)揮著重要作用。然而, 除了這6 個主要國家(地區(qū))或組織外, 其他國家和地區(qū)的專利公開數(shù)量則相對較少。
2. 3 電力系統(tǒng)關(guān)鍵核心技術(shù)評價
本文遵循綜合性、戰(zhàn)略性、前瞻性的原則,構(gòu)建電力系統(tǒng)關(guān)鍵核心技術(shù)的評價指標(biāo)。借鑒江瑤等(2023)[6] 、Park 和Yoon (2014)[7] 、董坤等(2021)[8] 、楊大飛等(2021)[9] 、李乾瑞等(2021)[10] 、陳旭等(2023)[18] 的做法, 本文通過應(yīng)用指標(biāo)評估方法, 識別具備戰(zhàn)略安全性、技術(shù)先進(jìn)性以及經(jīng)濟(jì)價值的關(guān)鍵核心技術(shù)。針對戰(zhàn)略安全性, 選取合享價值度、權(quán)利要求數(shù)、技術(shù)先進(jìn)性3 項指標(biāo), 反映出該專利處于整個技術(shù)體系的核心地位, 能夠促進(jìn)本國相關(guān)技術(shù)的全球引領(lǐng)性地位形成。為了衡量技術(shù)前沿性, 本文采用了發(fā)明人數(shù)、引證次數(shù)和被引次數(shù)3 個關(guān)鍵指標(biāo)。這些指標(biāo)能夠顯示電力行業(yè)專利技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)的程度。評估這些指標(biāo)有助于確保專利在該行業(yè)中的領(lǐng)先地位和影響力。在經(jīng)濟(jì)價值方面, 技術(shù)穩(wěn)定性和同族專利數(shù)量體現(xiàn)了專利技術(shù)的可靠性和市場接受度, 顯示出其良好的經(jīng)濟(jì)價值。核心技術(shù)識別的指標(biāo)體系具體參見表2。
為了更為科學(xué)地對一級指標(biāo), 戰(zhàn)略安全性、前沿技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)價值性, 以及二級指標(biāo)賦予權(quán)重,本文采用經(jīng)典的層次分析法(AHP)。層次分析法能夠有效地將定性和定量相結(jié)合, 是一種較多地運(yùn)用于各類指標(biāo)評價的決策分析方法。為此, 本文根據(jù)3 位相關(guān)領(lǐng)域?qū)<裔槍Ω髦笜?biāo)間的相對重要性進(jìn)行的打分, 建立判斷矩陣。隨后, 根據(jù)采集的數(shù)據(jù)采用AHP 相關(guān)方法計算出各指標(biāo)的權(quán)重(參見表2), 其中一級指標(biāo)權(quán)重分配為, 戰(zhàn)略安全性占比0 54、技術(shù)前沿性占比0 30、經(jīng)濟(jì)價值性占比0 16。從這一指標(biāo)權(quán)重的分配也能看出, 電力系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的戰(zhàn)略安全性極為關(guān)鍵, 這也與此領(lǐng)域在國民經(jīng)濟(jì)和地區(qū)安全中的地位密切相關(guān)。
進(jìn)一步, 本文根據(jù)以上指標(biāo)權(quán)重, 并結(jié)合In?coPat 專利數(shù)據(jù)庫中各項指標(biāo)的數(shù)據(jù), 加總求和得到每項專利最后的總得分。根據(jù)總得分排序, 選取前5%為關(guān)鍵核心技術(shù)。最終本文篩選出2586項關(guān)鍵核心技術(shù)。在關(guān)鍵核心技術(shù)中各國家(地區(qū))或組織所占比例如表3 所示。
在電力行業(yè)中, 美國擁有1366 條關(guān)鍵核心技術(shù)專利, 共占據(jù)了全球一半以上的關(guān)鍵核心技術(shù),位居全球第一。緊隨其后的是中國和日本, 但數(shù)量大幅度落后于美國, 關(guān)鍵核心技術(shù)專利數(shù)量分別為358 和325, 分別占到全球的13. 84%、12. 57%。而后, 韓國和澳大利亞的關(guān)鍵核心技術(shù)數(shù)量也均在100 以上。由此可初步判斷, 中國在電力行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新方面存在較大的進(jìn)步空間。