專利視域下全球電動船舶領(lǐng)域格局分析

摘 要：【目的】基于專利視角，探索了解全球電動船舶產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)主體的布局情況，為相關(guān)決策主體提供參考?！痉椒ā繉θ蚣爸袊妱哟邦I(lǐng)域進行申請趨勢、專利流向和專利技術(shù)等專利信息統(tǒng)計分析。【結(jié)果】中國在電動船舶領(lǐng)域發(fā)展迅猛，占據(jù)主導(dǎo)地位，但不注重海外市場的專利布局；美日韓等國在該領(lǐng)域仍具有一定的實力，并且注重全球布局；電動推進技術(shù)是全球電動船舶的研發(fā)重點；由于行業(yè)進入壁壘較高，目前中國的電動船舶領(lǐng)域主要由高等院校和中國船舶集團有限公司主導(dǎo)。【結(jié)論】中國在電動船舶領(lǐng)域具有較強的科研實力，未來需注重在海外市場的專利布局，以提升該領(lǐng)域的話語權(quán)。同時也需利用現(xiàn)有的汽車電池技術(shù)優(yōu)勢，盡早布局電動船舶用電池技術(shù)專利。

關(guān)鍵詞：電動船舶；專利分析；布局

中圖分類號：U66" " " 文獻標(biāo)志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2024）11-0128-07

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.11.024

Analysis of the Global Pattern of Electric Ship Industry from the PerSpective of Patents

LI Rong" TANG Qingqing" CHEN Jinping

（Guangxi Zhuang Autonomous Region Science and Technology Information Research Institute， Nanning 530022， China）

Abstract：[Purposes] Through the perspective of patent， this study explores and understands the current status of the development of the global electric ship industry technology field and the layout of the industry entities， and provides reference for relevant decision-makers. [Methods] The patent pattern information such as the application trend， patent flow， and patent technology of the electric ship field in the world and China in the past 20 years are statistically analyzed. [Findings] China has developed rapidly in the field of electric ships and occupies a dominant position， but does not pay attention to the patent layout of overseas markets; countries such as the United States， Japan， and the republic of Korea still have certain strengths in this field and pay attention to the global layout; electric propulsion technology is the global electric ship research and development focus; due to the high barriers to entry in the industry， the current electric ship field in China is mainly dominated by universities and China State Shipbuilding Corporation Limited. [Conclusions] China has strong scientific research strength in the field of electric ships， but it needs to pay attention to the patent layout in overseas markets in the future to enhance the voice in this field. At the same time， it is also necessary to layout the battery technology patents for electric ships as soon as possible by taking advantage of the existing automobile battery technology advantages.

Keywords：electric ship；patent analysis；layout

0 引言

國際海事組織（IMO）研究表明，全球航運船舶排放的CO2約占全球總排放量的2.8%，排放的NOx、SOx分別占全球總排放量的約15%和13%［1］。國際能源署也發(fā)出警告，若不采取積極管控措施，航運船舶CO2排放總量占比將于2050年飆升至18%［2］。隨著日趨嚴峻的能源危機與環(huán)境問題出現(xiàn)，遏制航運排放迫在眉睫。為此，國際各大組織及各國紛紛出臺嚴格的船舶排放標(biāo)準(zhǔn)，倒逼船舶制造綠色轉(zhuǎn)型。電動船舶是指動力系統(tǒng)部分或完全采用電能代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油動力的船舶。相對于傳統(tǒng)柴油引擎推動的船舶，電動船舶具有技術(shù)成熟度高、降碳排污效果明顯和能源多樣化等優(yōu)點。這些優(yōu)點使得船舶電動化成為船舶行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑，同時也是航運業(yè)實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的重點方向，展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景［3］。

專利文獻是全球技術(shù)前沿信息最主要的載體之一，代表著當(dāng)前行業(yè)的發(fā)展水平和方向［4］。通過專利信息分析，可以深入且全面了解某產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)主體的布局情況［5-7］。目前，已有許多專家學(xué)者采用專利信息分析方法對船舶相關(guān)技術(shù)進行研究分析，并取得了一定的成果。盛永祥等［8］使用專利計量分析方法深入研究FPSO船型結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢和技術(shù)演化路徑，得到了該領(lǐng)域全球主要國家的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢情況。戚湧等［9］基于專利信息分析了全球船用推進設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)競爭態(tài)勢，揭示了船用推進設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀和競爭對手。鐘麗丹［10］通過專利數(shù)據(jù)，采用定量和定性相結(jié)合的方法分析了我國船舶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程和發(fā)展趨勢。然而，鮮有學(xué)者從專利視角對全球電動船舶領(lǐng)域格局進行分析。鑒于此，本文以incoPat專利數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，檢索全球2003年8月1日至2023年8月31日公開的涉及電動船舶領(lǐng)域的專利數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和有效性，對檢索結(jié)果進行去噪、清洗等處理，最終確定5 842件專利數(shù)據(jù)樣本作為分析對象?；诖耍瑢θ螂妱哟邦I(lǐng)域進行專利信息統(tǒng)計分析，旨在更好地了解全球電動船舶專利的布局情況和技術(shù)水平。

1 全球電動船舶領(lǐng)域?qū)＠窬址治?/p>

1.1 專利申請趨勢

專利申請量的變化情況可以反映技術(shù)發(fā)展的形勢和趨勢，為制定相應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)新策略提供參考依據(jù)。圖1顯示，在全球范圍內(nèi)，電動船舶領(lǐng)域的專利申請量從2003年的62件增長到2022年的558件，增長了8倍，年均增長率為13.8%。其中，2010—2014年，專利申請量出現(xiàn)了較大幅度的增長，年均增長率達到17.6%，遠高于其他時期。表明該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新活躍度較高，具有較大的發(fā)展?jié)摿褪袌鲂枨蟆ｋS著全球能源危機和環(huán)境污染問題的加劇，電動船舶領(lǐng)域受到了越來越多的關(guān)注和重視。圖1也顯示了2003—2022年間，中國范圍內(nèi)電動船舶領(lǐng)域的專利申請量變化情況。從圖中可以看出，中國在電動船舶領(lǐng)域的專利申請量呈現(xiàn)出更加顯著的上升趨勢，從2003年的7件增長到2022年的454件，增長了64倍，年均增長率為25.5%。其中，2014—2016年，專利申請量出現(xiàn)了爆發(fā)式增長，年均增長率達到38.9%。說明中國在電動船舶技術(shù)方面具有強烈的技術(shù)創(chuàng)新意識。從全球和中國的專利申請量對比情況可以看出，中國在電動船舶領(lǐng)域的專利申請量占全球的比重逐年升高，從2003年的11.3%增長到2022年的81.4%，這在一定程度上反映了中國在電動船舶技術(shù)方面具有一定的影響力。由于專利公開相對于專利申請具有滯后性，因此2022—2023年的專利數(shù)據(jù)不完整，但可以預(yù)期這段時期專利申請量仍在迅猛增長，中國在電動船舶領(lǐng)域仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。

1.2 專利公開地分布情況

專利申請地區(qū)反映了專利權(quán)保護的區(qū)域，也是該專利產(chǎn)品的潛在市場和產(chǎn)業(yè)基地。為了了解全球電動船舶技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和競爭格局，對各國或地區(qū)的電動船舶專利申請進行了分析。圖2顯示了全球電動船舶專利申請的公開地分布情況。從圖中可以看出，中國、韓國、美國和日本等國是全球電動船舶技術(shù)領(lǐng)域的主要目標(biāo)市場。①中國是電動船舶領(lǐng)域的最大專利申請國，其專利數(shù)量高達3 606件，占總專利數(shù)量的約62%，遠遠超過其他國家和地區(qū)。這說明中國在電動船舶技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新方面具有很強的實力和競爭力，居主導(dǎo)地位，是最主要的電動船舶產(chǎn)品市場和產(chǎn)業(yè)基地。②韓國是電動船舶領(lǐng)域的第二大專利申請國，其專利數(shù)量為633件，占總專利數(shù)量的約11%，是美國的近兩倍，是日本的兩倍多。表明韓國在電動船舶技術(shù)領(lǐng)域也有較高的水平和優(yōu)勢。③美國和日本分別是電動船舶領(lǐng)域的第三和第四大專利申請國，其專利數(shù)量分別為331件和301件，分別占總專利數(shù)量的約6%和5%。說明美國和日本在電動船舶技術(shù)創(chuàng)新上也有很強的競爭力。④世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）是電動船舶領(lǐng)域重要的專利申請機構(gòu)，其專利數(shù)量為194件，占總專利數(shù)量的約3%。這說明電動船舶技術(shù)具有較高的國際影響力和價值，也反映了各國對通過世界知識產(chǎn)權(quán)組織布局電動船舶技術(shù)的重視程度和合作意愿。

1.3 主要國家/地區(qū)專利流向

全球各地區(qū)間的專利交流分析，能反映各國家或地區(qū)的實力和投資價值，也能了解電動船舶領(lǐng)域的專利現(xiàn)狀和布局情況。合理的海外專利布局不僅能夠提升企業(yè)在國際市場中的競爭力和防御能力，還能促進企業(yè)進行理性的研發(fā)投入，從而在保障電動船舶產(chǎn)品市場價值的同時，擴大利益鏈并增加研發(fā)附加值。圖3顯示了全球主要電動船舶領(lǐng)域國家或地區(qū)專利的流入流出情況。①WIPO是一個重要的電動船舶專利申請（流向）機構(gòu)，共有144件專利申請通過該機構(gòu)進行全球布局，其中來自中國、韓國、日本、德國和美國的分別是29件、21件、31件、32件和31件。②中國是電動船舶專利申請的重要流入國，共有91件專利申請流入，其中來自韓國、日本、德國和美國的分別是16件、26件、31件和18件，這也表明中國在電動船舶領(lǐng)域有著巨大的市場需求和發(fā)展?jié)摿Γ侨蚋鞯貙＠暾埲说闹匾暾埖?。然而，中國以本土專利為主，不注重海外專利布局，只?3件專利申請流出。③美國也是電動船舶專利申請的重要流入國，共有90件專利申請流入，其中來自中國、韓國、日本和德國的分別是2件、6件、53件和29件。這也表明美國在電動船舶領(lǐng)域有著巨大的市場需求和發(fā)展?jié)摿?，是全球各地專利申請人的重要申請地。同時，美國也非常注重海外專利布局，在中國、韓國、日本和世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）都有專利申請。

1.4 主要國家/地區(qū)專利技術(shù)分布

通過統(tǒng)計電動船舶領(lǐng)域?qū)＠膰H專利分類（International Patent Classification，IPC）信息，可以了解電動船舶技術(shù)的類別分布和研發(fā)熱點。圖4顯示了不同國家/地區(qū)在電動船舶領(lǐng)域主要IPC分類的專利數(shù)量。①中國電動船舶領(lǐng)域主要IPC分類的專利數(shù)量總和最多，達到2 127件，遠超其他國家/地區(qū)/組織。在B63H21（電動推進裝置）和H02J3（電力供應(yīng)系統(tǒng)）兩個技術(shù)領(lǐng)域的專利數(shù)量分別為783件和396件，均為全球最高，說明中國在這兩個技術(shù)領(lǐng)域有較強的研究投入和創(chuàng)新能力。同時，中國的電動船舶技術(shù)布局比較均衡，涵蓋了多個方面。②韓國電動船舶領(lǐng)域主要IPC分類的專利數(shù)量總和為762件，排名全球第2。在B63J3（船舶發(fā)動機控制裝置）技術(shù)領(lǐng)域的專利數(shù)量為229件，為全球最高，反映出韓國在船舶發(fā)動機控制裝置技術(shù)領(lǐng)域有明顯優(yōu)勢。③美國的電動船舶領(lǐng)域主要IPC分類的專利數(shù)量總和為401件，排名全球第3。在B63H20（其他未分類的推進裝置）技術(shù)領(lǐng)域的專利數(shù)量為80件，為全球最高，表明美國在這個技術(shù)領(lǐng)域有領(lǐng)先的研究水平和創(chuàng)新能力。④日本的電動船舶領(lǐng)域主要IPC分類的專利數(shù)量總和為485件，排名全球第4。在B63J99（其他未分類的船舶輔助機械）技術(shù)領(lǐng)域的專利數(shù)量為106件，為全球最高；在其他技術(shù)領(lǐng)域的專利數(shù)量都比較少，技術(shù)布局比較窄，主要關(guān)注船舶輔助機械等方面的技術(shù)。

1.5 專利主要申請人

對電動船舶領(lǐng)域全球?qū)＠暾埩颗琶笆坏牡谝簧暾埲思捌渖暾埩窟M行統(tǒng)計分析，可進一步獲悉該領(lǐng)域的主要專利申請人及其整體競爭態(tài)勢（見圖5）。

全球電動船舶領(lǐng)域的專利申請人中，中國、韓國和德國占據(jù)了前十名的6個、3個和1個名額。從專利數(shù)量上看，前十名申請人之間的專利數(shù)量差距不大，平均值為71.4件，最高的是104件，最低的是29件。說明電動船舶技術(shù)還處于發(fā)展階段，沒有形成明顯的領(lǐng)導(dǎo)者或壟斷者。同時，這也反映了該領(lǐng)域的技術(shù)多樣性和競爭激烈性。在前十名申請人中，排名第1的西門子股份公司是一家全球領(lǐng)先的電氣工程和電子公司，其在船舶電氣和自動化設(shè)備與系統(tǒng)方面擁有100多年的經(jīng)驗和技術(shù)服務(wù)，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各類商用船、水面艦船和水下艦船，如潛水艇。中國很多船舶項目都由西門子歐洲業(yè)務(wù)部門完成設(shè)計、設(shè)備供貨、項目執(zhí)行與管理。排名第2、第4和第7的大宇造船和海洋工程、韓國現(xiàn)代重工、三星重工都是韓國的造船企業(yè)，主要從事商用船、海上平臺和特種船等的設(shè)計和制造。其中，大宇造船和海洋工程在液化天然氣運輸船（LNGCs）、液化石油氣運輸船（LPGCs）、油輪和集裝箱船等方面有較強的競爭力。三星重工則在液化天然氣（LNG）運輸船、油輪、集裝箱船、鉆井船和破冰船等方面有較高的市場占有率。

來自中國的6家單位中，有5家是高等院校。其中，哈爾濱工程大學(xué)在電動船舶方面有很強的創(chuàng)新能力。2022年，該校聯(lián)合哈電集團、黑龍江省航運集團北方船舶有限公司，成功研發(fā)設(shè)計了國內(nèi)首艘寒地電推綠色智能內(nèi)河船“領(lǐng)航之星”，并在松花江某支流下水。這是全國首條入級中國船級社的綠色智能內(nèi)河船，其動力系統(tǒng)設(shè)計各項指標(biāo)走在國內(nèi)前沿。奧動新能源汽車科技有限公司憑借電動汽車領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢也開始在電動船舶領(lǐng)域進行布局。

2 中國電動船舶領(lǐng)域?qū)＠窬址治?/p>

2.1 外國來華專利布局情況

了解其他國家在中國的專利布局策略，對規(guī)劃中國技術(shù)研究方向、制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略具有重要參考價值。由圖6可以看出，電動船舶領(lǐng)域來華專利總計125件。其中，德國、日本、美國和韓國來華專利申請量共計達到91件，占全部來華申請量的72.8%，說明這4個國家在電動船舶領(lǐng)域?qū)χ袊袌鲇休^高的關(guān)注度和期望值。

圖7是電動船舶領(lǐng)域來華專利申請量排名前十位申請人的排名情況。從中可以看出，西門子股份公司在電動船舶領(lǐng)域擁有最多的來華專利，共有17項，遠高于其他公司。三菱重工業(yè)株式會社和布倫斯威克公司分別排在第2位和第3位，各有6項和5項來華專利。

2.2 國內(nèi)專利申請統(tǒng)計

從專利申請全國占比來看（見圖8），江蘇、上海、廣東、湖北和浙江是電動船舶專利申請量最多的5個省市，分別占全國申請量的20.44%、15.75%、10.98%、8.96%和7.18%，合計占全國申請總量的63.31%。說明這些省市在電動船舶領(lǐng)域有較強的創(chuàng)新能力和競爭優(yōu)勢。從專利數(shù)量來看，江蘇以737件位居第1位，是上海（568件）的1.3倍、廣東（396件）的1.86倍、湖北（323件）的2.28倍、浙江（259件）的2.84倍。廣西以28件位居第18位，僅占全國的0.78%，說明廣西在電動船舶領(lǐng)域有較大的發(fā)展空間和潛力。廣西應(yīng)加強電動船舶相關(guān)技術(shù)的研究和推廣，提高專利申請數(shù)量和質(zhì)量，增強自主創(chuàng)新能力和核心競爭力。還應(yīng)加強與其他地區(qū)的合作交流，借鑒其在電動船舶領(lǐng)域的經(jīng)驗和做法，提升自身的技術(shù)水平和市場競爭力。

2.3 國內(nèi)專利主要技術(shù)分析

圖9展示了中國電動船舶領(lǐng)域?qū)＠暾埩孔疃嗟?個省市在不同IPC技術(shù)領(lǐng)域的專利分布情況。B63H21（電動推進裝置）類型的專利數(shù)量最多，表明這些省市對電動船舶的推進技術(shù)非常重視。特別是上海和江蘇，其分別擁有137和107項專利，遠遠領(lǐng)先于其他地區(qū)。此外，H02J3（電力供應(yīng)系統(tǒng)或裝置）和H02J7（用于充電、放電或供電的裝置或系統(tǒng)）也是相對較多的IPC技術(shù)領(lǐng)域，上海和江蘇在這兩個領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位，分別擁有96項和80項專利以及43項和62項專利。廣東在B60L53（電動車輛的控制系統(tǒng)）技術(shù)領(lǐng)域中，排名第1，擁有48項專利，超過了上海和江蘇，說明廣東在電動船舶的控制方面具有強大的研究能力。

2.4 國內(nèi)專利主要申請人分析

圖10展示了中國電動船舶領(lǐng)域?qū)＠暾埖腡OP10申請人及其專利類別情況。哈爾濱工程大學(xué)的專利申請數(shù)量最多，達到了91件，其中發(fā)明專利的授權(quán)數(shù)量最多，為51件。這表明該單位在專利質(zhì)量和專利保護方面表現(xiàn)出較高水平。武漢理工大學(xué)和上海海事大學(xué)分別申請了81件和77件專利，排名第2和第3，發(fā)明專利的授權(quán)數(shù)量分別為30件和26件。此外，申請量前十位的申請人中高等院校占據(jù)5個；中國船舶集團有限公司（全球最大的造船集團）旗下機構(gòu)也占據(jù)了4個，分別為中國船舶重工集團公司第七〇四研究所、武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）、中國艦船研究設(shè)計中心（原武漢船舶設(shè)計研究所、中國船舶重工集團公司第七〇一研究所）、中國船舶集團汾西重工有限責(zé)任公司。可以看出，中國電動船舶領(lǐng)域主要由高等院校和中國船舶集團有限公司主導(dǎo)。

3 結(jié)論

在電動船舶領(lǐng)域?qū)＠矫?，作為熱門市場的中國發(fā)展迅猛，占據(jù)主導(dǎo)地位，但美國、日本和韓國等傳統(tǒng)造船強國在該領(lǐng)域仍然具有一定的實力。美日韓等國在專利輸出布局方面位居前列，反映了這些國家重視海外專利布局的戰(zhàn)略意識。另外，各國家/地區(qū)對電動船舶領(lǐng)域的專利技術(shù)關(guān)注存在一定的差異，但普遍將重點放在電動船舶的電動推進技術(shù)上。中國在該領(lǐng)域擁有最多的專利數(shù)量，并且技術(shù)布局相對均衡，研究重點也主要集中在電動船舶的電動推進領(lǐng)域上?？梢钥闯?，我國雖然在電動船舶領(lǐng)域的專利總量上占據(jù)絕對優(yōu)勢，但專利輸出量和范圍都較低和較窄，在海外市場缺乏有效的專利布局。因此，中國應(yīng)加強與專利強國的競爭和合作，努力實現(xiàn)在世界重要國家/地區(qū)的均衡專利布局。另外，由于電動推進領(lǐng)域競爭激烈，中國可以利用汽車電池技術(shù)的積累和功底，重點攻關(guān)電動船舶用電池。

參考文獻：

［1］馮龍祥，湯旭晶，袁成清，等. 新能源船舶復(fù)合儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望［J］. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報，2023，44（9）：1453-1464.

［2］東亞，王森. “雙碳”背景下綠色船舶減排路徑探索［J］. 航海，2023（2）：2-4.

［3］余天亮，潘登，余詩語. 中國電動新能源船舶相關(guān)政策研究［J］. 中國船檢，2023（6）：10-20.

［4］晏宇杭，周蘭玉，周永峰，等. 基于incoPat專利數(shù)據(jù)庫的白芷專利格局分析［J］. 中草藥，2021，52（24）：7728-7738.

［5］劉亮. 大宇造船關(guān)鍵技術(shù)專利布局的啟示［J］. 企業(yè)管理，2020（10）：78-80.

［6］丁禮謙. 面向智能船舶技術(shù)的專利布局研究［D］. 天津：河北工業(yè)大學(xué)，2020.

［7］陳建勇，何新，晁越. 國際高技術(shù)船舶核心技術(shù)路線專利情報與我國專利布局策略綜合研究：以大型郵輪為例［J］. 中國發(fā)明與專利，2023，20（5）：25-30.

［8］盛永祥，仲麗蘭，吳潔. 基于專利分析的FPSO船型結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展態(tài)勢研究［J］. 艦船科學(xué)技術(shù)，2023，45（3）：1-5.

［9］戚湧，郭青，李朝翠，等. 專利視角下船用推進設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)全球競爭態(tài)勢研究［J］. 中國發(fā)明與專利，2022，19（3）：53-59.

［10］鐘麗丹. 基于專利文獻的我國船舶產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢研究［J］. 科技通報，2015（5）：255-260.

收稿日期：2023-10-30

基金項目：廣西壯族自治區(qū)知識產(chǎn)權(quán)軟科學(xué)研究項目“基于專利轉(zhuǎn)讓的兩廣地區(qū)技術(shù)轉(zhuǎn)移特征研究”（桂知RY2022011）。

作者簡介：李榮（1990—），男，碩士，助理研究員，研究方向：產(chǎn)業(yè)情報、科技管理；唐青青（1985—），女，碩士，副研究員，研究方向：科技政策、產(chǎn)業(yè)情報。