隨著全球氣候問題的日益嚴(yán)峻，地?zé)?/a>作為一種清潔能源越來越受到關(guān)注。地?zé)崮茉?/a>是現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，地殼內(nèi)可供開發(fā)利用的地?zé)崮?/a>、地?zé)崃黧w及其有用組分，是一種十分寶貴的綜合性礦產(chǎn)資源。本文通過對(duì)地?zé)岚l(fā)電技術(shù)進(jìn)行專利檢索與分析，探析該領(lǐng)域的專利布局情況，以期為行業(yè)發(fā)展提供參考。

  隨著全球氣候問題的日益嚴(yán)峻，地?zé)?/a>作為一種清潔能源越來越受到關(guān)注。地?zé)崮茉?/a>是現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，地殼內(nèi)可供開發(fā)利用的地?zé)崮?/a>、地?zé)崃黧w及其有用組分，是一種十分寶貴的綜合性礦產(chǎn)資源。從利用溫度范圍的不同，產(chǎn)業(yè)上利用地?zé)?/a>的方式主要有兩種，一種是中低溫地?zé)?/a>利用，另一種是高溫地?zé)崂?/a>，即地?zé)岚l(fā)電。

  地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的常見類型為熱水型地?zé)岚l(fā)電，就是將從蒸汽井里抽出的水氣混合液中分離出的蒸汽引入汽輪發(fā)電機(jī)組驅(qū)動(dòng)發(fā)電，剩下的熱水可通過還原井送回地下。本文通過對(duì)地?zé)岚l(fā)電技術(shù)進(jìn)行專利檢索與分析，探析該領(lǐng)域的專利布局情況，以期為行業(yè)發(fā)展提供參考。

  專利技術(shù)快速發(fā)展

  從全球范圍來看，上世紀(jì)七八十年代，地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域的專利申請(qǐng)人主要以美國(guó)為主，其他申請(qǐng)量較多的國(guó)家有德國(guó)、日本和法國(guó)。進(jìn)入21世紀(jì)后，地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量快速增長(zhǎng)，特別是近10年，全球專利申請(qǐng)活動(dòng)一直處于活躍期。

  筆者對(duì)全球地?zé)岚l(fā)電技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)按區(qū)域進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其中，美國(guó)、中國(guó)、日本、德國(guó)的專利申請(qǐng)數(shù)量較多，申請(qǐng)較為活躍，美國(guó)相關(guān)專利申請(qǐng)量為729件，占全球申請(qǐng)總量的29.3%，中國(guó)緊隨其后，專利申請(qǐng)量為703件，占全球申請(qǐng)總量的28.3%。日本、德國(guó)的相關(guān)專利申請(qǐng)量分別為626件、213件。

  中國(guó)申請(qǐng)人有關(guān)地?zé)?/a>發(fā)電技術(shù)的專利申請(qǐng)?jiān)?000年以后增長(zhǎng)較為明顯，特別在2005年以后，該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，這也與我國(guó)逐步淘汰高能耗技術(shù)、不斷鼓勵(lì)發(fā)展新能源技術(shù)、提倡節(jié)能環(huán)保的政策相一致。

  筆者統(tǒng)計(jì)了地?zé)?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/發(fā)電.html" >發(fā)電領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量排名靠前的申請(qǐng)人，排名前幾位的分別是東芝株式會(huì)社、三菱重工業(yè)株式會(huì)社、谷川浩保和谷川和永、奧馬特公司、加利福尼亞聯(lián)合石油公司、富士電機(jī)株式會(huì)社、斯佩里公司、通用電氣，以及我國(guó)的天津大學(xué)等?？傮w來看，在地?zé)?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/發(fā)電.html" >發(fā)電領(lǐng)域，排名靠前的申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)量占該領(lǐng)域申請(qǐng)總量的比例都不大，均不超過3%。此外，該領(lǐng)域排名靠前的申請(qǐng)人中，有4個(gè)為日本的企業(yè)或個(gè)人，其申請(qǐng)量之和占總申請(qǐng)量的9.2%，還有3個(gè)申請(qǐng)人為美國(guó)企業(yè)，其申請(qǐng)量之和占申請(qǐng)總量的4.2%。

  技術(shù)研發(fā)推陳出新

  筆者對(duì)地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的IPC分類號(hào)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，申請(qǐng)量排在前8位的IPC分類號(hào)下的申請(qǐng)量之和占申請(qǐng)總量的約60%。例如，地源熱泵領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的主要IPC分類號(hào)有3個(gè)，分別為F03G、F01K、F01D。這3個(gè)分類號(hào)下的地?zé)?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/發(fā)電技術(shù).html" >發(fā)電技術(shù)集中在發(fā)電系統(tǒng)、蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)3個(gè)方面。

  下面，筆者對(duì)該領(lǐng)域中具有代表性的專利申請(qǐng)進(jìn)行分析，以便更好地介紹地?zé)岚l(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r。例如，奧馬特公司的一件專利申請(qǐng)，涉及一種用地熱流體發(fā)電的動(dòng)力裝置，可以將地熱流體分離成含不冷凝氣體的地?zé)嵴羝偷責(zé)嵋后w，其包括有許多組合的動(dòng)力裝置組合單元，每個(gè)單元具有一個(gè)用蒸汽驅(qū)動(dòng)的并產(chǎn)生廢熱蒸汽的蒸汽透平，最終驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。東芝株式會(huì)社的一件專利申請(qǐng)，涉及地?zé)岚l(fā)電材料領(lǐng)域，是保護(hù)一種適合用于更大型的地?zé)岚l(fā)電用渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的材料，其為了改善耐偏析性以抑制在鋼錠冒口側(cè)的碳富集，由此可以制造均質(zhì)的大型鋼錠，且改善了淬透性并同時(shí)確保了韌性、耐腐蝕性和耐應(yīng)力腐蝕開裂性，這些性能都是地?zé)岚l(fā)電用渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子所需要的。

  隨著新能源利用技術(shù)的不斷發(fā)展，可再生能源發(fā)電占比越來越高。2017年，我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)6.5億千瓦，發(fā)電量1.7萬億千瓦時(shí)，占我國(guó)全部發(fā)電量的26.4%。可再生能源替代傳統(tǒng)能源的作用越發(fā)明顯，提高各種能源的綜合利用率也是未來的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)天津大學(xué)在2018年提交的一件專利申請(qǐng)就涉及一種基于風(fēng)力、光伏發(fā)電消納的超低溫蓄冷高效地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，光伏電池板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)均與逆變系統(tǒng)連接，逆變系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)與制冷系統(tǒng)連接，制冷系統(tǒng)連接蓄冷裝置，蓄冷裝置冷量輸出分為兩路：一路傳輸冷量至建筑空調(diào)系統(tǒng)；另一路傳輸冷量至地?zé)岚l(fā)電模塊。該系統(tǒng)利用廢棄的風(fēng)力、光伏發(fā)電進(jìn)行超低溫蓄冷，由此作為地?zé)岚l(fā)電的超低溫的冷源，大幅度地提高地?zé)岚l(fā)電的效率。

  地?zé)岚l(fā)電不僅符合環(huán)境保護(hù)的要求，而且隨著勘探和利用技術(shù)的不斷提高，已經(jīng)形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性，其開發(fā)利用前景廣闊。我國(guó)地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加大科研力度，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，讓自主創(chuàng)新的技術(shù)更好地得到保護(hù)，為降低污染物和溫室氣體排放、保護(hù)環(huán)境做出更大貢獻(xiàn)。