2024年12月10日，欧洲专利局（EPO）和国际能源署（IEA）发布《增强型电网专利》（Patents for Enhanced Electricity Grids）[1]洞察报告。该报告揭示了脱碳和能源转型相关的电网技术增长迅速，并且确定了三组技术挑战（物理电网、固定存储器、智能电网），这三项挑战均只能通过硬件和软件的混合改进来克服。智能电网和物理电网技术的专利申请量都增长迅速，在未来几十年中，保持这一领域的创新至关重要。
1. 2009—2013年，与电网相关的专利申请急剧增加。除中国外，大多数主要国家/地区的专利申请都趋于稳定。
2009—2013年，电网相关技术领域的专利申请活动增速惊人，与电网相关的国际专利家族（IPFs）数量以年均30%的速度增长，远高于低碳能源技术的平均增长率（12%）和所有技术的平均增长率（4%）。激增阶段反映了工业界对新型智能电网技术的浓厚兴趣，其驱动力是政策推动下标准的制定、智能电表和电动汽车市场的发展以及可再生能源快速部署的前景。
在此期间，软件创新作为企业战略的核心，推动了智能电网专利的增长。2010—2022年间，包含智能电网元素的物理电网专利量比前十年增加了50%。这一快速的增长主要发生在欧洲、日本和美国，之后这些地区的专利活动一直保持在较高水平。
与此同时，中国的稳步发展使其逐渐成为全球电网专利增长的新引擎，2022年占全球相关专利申请总量的25%，较2013年的7%显著上升。2022年，中国在该领域的专利申请量首次超过欧盟，成为全球最大的专利申请来源国。
2. 过去十年间，欧盟27国和日本在电网专利申请方面处于领先地位
2011—2022年，欧盟27国和日本分别创造了超过五分之一与电网相关的IPFs；与非电网技术领域相比，它们在这些技术领域拥有相对技术优势（RTA）。欧盟主要贡献于物理电网技术，仅瑞士就贡献了5%的相关IPFs。日本则在智能电网技术上展现出更强的专业性。美国虽贡献了20%的电网相关专利活动，但未展示出在该领域的专业优势。同期，中国在电网相关IPFs中所占的份额明显较低，但在物理电网和智能电网技术方面的专业化程度与欧盟不相上下。
3. 西门子、阿西布朗勃法瑞公司（ABB）和通用电气具有物理电网技术优势，但在智能电网创新方面面临强大的亚洲竞争对手。
2011—2022年，排名TOP 15的企业申请人贡献了近三分之一（31%）的电网相关技术IPFs。物理电网技术领域的IPFs累计份额为35%，而智能电网领域的累计份额为31%。德国西门子、瑞士ABB和美国通用电气均位列前茅。此外，有七家日本企业申请人在智能电网领域具有专业优势；其余领先企业包括韩国三星电子、法国施耐德电气和中国华为。丰田、本田和福特汽车因其在智能电动汽车充电创新方面的突出贡献而跻身TOP 15。
4. 智能电网创新推动了电网专利申请的热潮。
全球目前正在开发智能技术，以解决电网各个方面的问题。自2010年起，电网规模控制领域的专利申请稳步增长。日本申请人在预测、决策、远程控制逆变器和电力储存资产等领域遥遥领先，而中国申请人则主要推动了故障检测领域的专利申请。
智能电表是第一个以客户为导向的领域，该领域初期的专利增长主要集中在美国和欧洲，但随后市场规模便大幅萎缩。智能电网相关的专利趋势波动大，原因是产品开发周期短以及并网设备协议和接口的标准化。因此，对于创新者来说，在开发新的智能电网技术领域时应尽早获得知识产权，以免错失长期改进机会。
电动汽车充电领域的专利申请也呈现出类似的态势。自2015年起，随着新聚合和远程控制技术的出现，专利申请量已显著回升。总体而言，2011—2022年，仅日本申请人就占据该领域约三分之一的IPFs份额，其后依次是美国和欧洲，各占约20%。
5. 2018—2022年，电网相关的人工智能（AI）专利增长超500%，成为赋能数字技术中最活跃的专利领域，美国和中国名列前茅。
AI相关的IPFs主要集中在支持预测和决策的领域，占AI相关IPFs的39%，推动了2000—2022年AI相关电网专利的快速增长。AI还被应用于智能电网的其他领域中，如微电网和停电管理。美国和中国是该技术领域的主要专利申请国，分别占24%和23%，欧盟紧随其后，占18%。
[1] 这是EPO和IEA的第四次联合研究，聚焦于气候变化驱动的全球能源转型的各个方面。这项特别研究还包括来自13个国家专利局的专家们的贡献，由EPO的专利和技术观察站协调。有贡献的专利局包括：奥地利、波斯尼亚和黑塞哥维那、捷克、芬兰、意大利、立陶宛、拉脱维亚、摩纳哥、荷兰、西班牙、瑞典、土耳其和英国。
王锦林 检索，赵颖会 编译
来源：https://www.epo.org/en/news-events/news/surge-inventions-electricity-grids
原文标题：Surge in Inventions for Electricity Grids
检索日期：2024年12月11日
