我国绿色专利的演化特征分析_刘晓燕.pdf

科技中国 2023年1月 第1期54我国绿色专利的演化特征分析文/刘晓燕 何杭霖 滕宇博 罗宏著 陈泽禹（北京工业大学经济与管理学院）经济的飞速发展导致全球环境恶化与资源消耗速率加快，各国对环境保护问题的重视程度日益提升，绿色创新逐渐成为世界范围内的热门话题，绿色专利的数量迅速增加。中国在第75届联合国大会上正式提出2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标，我国企业开始加大绿色专利的研发投入，专利数量迅速增长，但与欧美等国家的绿色专利相比存在质量不高、转化率低等问题。绿色专利的质量和转化率的提升离不开协同创新，而绿色专利创新网络将成为实现协同创新的主要组织模式。绿色创新的主体有谁？谁是绿色创新中的领军者？创新的领域聚焦在哪里？目前对这些问题缺乏清晰的认识，导致绿色创新扶持政策缺乏针对性，绿色创新方向选择与创新伙伴选择存在盲目性。因此有必要对我国绿色专利的技术布局与创新主体的现状进行全面梳理，为后续企业制定绿色创新战略、国家制定绿色创新引导政策提供参考。一、我国绿色专利发展现状本 文 的 研 究 数 据 来 源 于incopa专利检索数据库，检索CPC分类号“Y02”和“Y04S”，公开（公告）日选取20102021年共12年专利数据，专利分类选择“中国发明授权”，得到有效专利306 421件。其中，“Y02”是EPO（欧洲专利局）在2010年6月扩展Espacene全球专利数据库时引入的新分类代码，专门对应绿色专利的数据。EPO逐步扩展和完善“Y02”，已使其涵盖减少温室气体排放的绿色技术，应对气候变化的技术，与建筑物、信息与通信技术、生产加工、运输、废水废物处理等方面有关的气候变化缓解技术。“Y04S”是EPO后期引入的新分类，专门代表智能电网。为了便于对绿色专利创新网络的演化过程及特征进行分析，本文选择3年时间窗，将所有专利数据划分为四个阶段：第一阶段，20102012年；第二阶段，20132015年；第三阶段，20162018年；第四阶段，20192021年。专利数据的公开量直接反映某一领域的技术创新活动是否活跃。近年来绿色专利的公开量总体上呈现正增长趋势，如图1所示。科技中国 2023年1月 第1期55从图1可以看出：2010年绿色创新兴起，绿色专利数量较少；自2014年开始，绿色创新活动经过一段时间的技术沉淀，专利数量增速较快；2016年至2018年，在经历高速发展之后，绿色创新活动进入平台期，专利量年变化幅度平缓；2019年绿色创新活动进入升级阶段，产业内外迸发出强有力的发展动力，绿色专利数量呈现指数级增长趋势。专利技术的被引证体现技术创新活动中的知识流动以及不同领域之间的技术融合，专利被引证次数多，则代表该专利技术价值高，具有强扩散性。通过分析我国绿色专利被引证次数可以发现，我国专利存在“多而不精”的现象，专利被引证次数为0的占比高达97.324%，达到15次的仅占2.632%，超过10次的更是寥寥无几，如表1所示。虽然分析指标受专利发表年限及学科差异等影响，难以全面反映绿色专利的实际价值，但也反映出我国已经授权的绿色专利中存在大量的“低价值专利”。二、我国绿色专利技术主题演化技术主题是某一领域内专利发明产物的本质体现，可以观测未来技术发展演化趋势，并发现新兴技术。为了观测绿色专利创新活动在不同时间段的技术主题交叉融合态势，本文借助IPC分类号中的小类作为技术主题的分类标准，以IPC分类号作为节点，如果两个IPC分类号同属于一个专利，则定义一条连边，以此构建技术主题网络。在此网络中节点的大小与节点的度的大小成正比，节点越大表示其在网络中占据的位置越重要，边的粗细与两两节点之间共现频率有关，如图2所示。通过技术主题网络图谱可以看出，我国绿色创新技术主题网络经历了从“双核驱动”到“多核协同”再到“一主多辅”的演化过程。第 一 阶 段（2 0 1 0 2 0 1 2年）：我国绿色创新活动处于起步阶段，对于绿色技术多样性程度较低，各主题之间联系稀疏。网络呈现出以H01L（半导体器被引证次数（次）专利数量（件）占比（%）0298 22297.3241580652.632610880.0291150420.0145110030.001101以上10.000表1 绿色专利被引证次数（20102021年）图1 绿色专利数据公开量（20102021年）专利数量（件）科技中国 2023年1月 第1期56件）和H01M（转换化学能为电能）为主的双核心驱动格局，网络中的大量技术与这两大核心技术形成技术关联。其中以H01L（半导体器件）为主，C07C（无环或碳环化合物）、G06F（电数字数据处理）、H04B（传输）等为辅形成一个囊括多达26个IPC分类号的小团体。在这一时期，我国已经形成以电能为核心的绿色技术主题网络雏形。第 二 阶 段（2 0 1 3 2 0 1 5年）：技术主题网络节点数量增多，新兴技术开始涌现，网络规模扩大，网络由双核驱动格局向多核协同格局过渡，B01D（分离）、C02F（废弃物处理）以及F03D（风力发动机）等技术主题增强了自身跟其他技术领域的联动，在网络图中呈现出节点变大、边变粗的态势。这一时期的绿色技术发展在以电能为基础的同时，也侧重于对废水、废气、污染物等环境危害物的治理以及风能等新能源的探索。第 三 阶 段（2 0 1 6 2 0 1 8年）：技术主题网络节点数量进一步增长，绿色技术创新产生更多新兴技术领域，网络呈现出多核协同的格局。在前一阶段的基础上，H01M（转换化学能为电能）、B01D（分离）、H01L（半导体器件）、C02F（废弃物处理）、F03D（风力发动机）等技术主题日趋成熟，形成了中心效应，带动了其他领域的技术主题的发展。B60K（车辆相关装置）、B60L（电动车辆动力装置）、B60W（车辆控制）等车辆技术在技术主题网络中迅速成长，再加之与H02J（供配电的装置以及储电系统）等技术主题的交叉，形成了新能源车辆的技术集群，新能源领域进入高速发展时期。第 四 阶 段（2 0 1 9 2 0 2 1年）：技术主题节点数量急剧增长，网络规模达到峰值，各个技术主题之间的相互联系更加紧密，共现频率高，形成了以H01M（转换化学能为电能）为核心的一主多辅的网络格局。至此技术主题网络大致形成了以下五大核心技术群：以H01M（转换化学能为电能）、F03D（风力发动机）、H02S（红外线辐射，光能转化为电能）为主的能源转换领域；以B01D（分离）和C02F（废水、污泥等处理）为主的废弃物治理领域；以B60L（电动车辆动力装置）为主的新能源车领域；以H02J（供配电的装置以及储电系统）为主的电能运用领域；以C08L（高分子化合物的组合物）和C07C（无机或碳环化合物）为主的化合物合成领域。这五大核心技术集群辐射至其他技术领域，实现多领域间的技术融合，促进绿色创新的发展。三、我国绿色专利组织合作演化合作创新是不同主体以适应创新复杂性，进行异质性资源的交流和扩散、降低技术创新风第三阶段第四阶段图2 绿色专利技术主题演化（20102021年）第二阶段第一阶段科技中国 2023年1月 第1期57险、提高技术创新能力的跨时空跨领域的有效行动。在专利权人类型分布中，企业占比高达71%，高等院校和科研单位的占比则较少，仅分别占据16%和6%，如图3所示。由此可以得出，我国绿色专利创新的主要组织类型是企业。为了进一步研究绿色专利的创新合作，选择节点代表绿色专利申请人主体，连边代表主体之间在相同绿色专利上的合作关系，构建了专利合作网络，如图4所示。第 一 阶 段（2 0 1 0 2 0 1 2年）：在2008年联合国气候大会呼吁各国发展绿色经济后，我国各创新主体开始对绿色技术展开初步探索，但由于起步较晚，该时期节点和边的数量都较少，网络结构简单，核心创新主体不突出，节点间的合作以二元和三元合作为主，缺乏多元的深度合作。日韩两国的通信以及电力企业在合作网络中占据一席之地，为中国企业的专利研发提供技术支持。这一时期，我国本土企业、高校以及科研单位等机构绿色创新能力不足，我国的绿色专利合作创新尚为雏形。第 二 阶 段（2 0 1 3 2 0 1 5年）：随着2012年国务院先后发布关于节能与新能源汽车产 业 发 展 规 划 的 通 知 以 及“十二五”节能减排规划的通知，网络中的节点数量迅速增长，大量新兴创新主体加入绿色创新的队伍中，国家电网公司在网络中迅速崛起，成为核心创新主体并作为焦点向外扩散，与其诸多地方子公司形成星型合作结构，带动绿色专利的数量快速增长。科研院所中，中国电力科学研究院有限公司也迅速崛起，成为次核心节点，为部分企业提供新能源等覆盖电力科学的相关理论研究成果。但这一时期各大高校仅与极少数创新机构展开合作。第 三 阶 段（2 0 1 6 2 0 1 8年）：创新合作进入平台期，节点数量与绿色专利数量的增幅都较之前有所放缓。一方面由于企企业业71%高高等等院院校校16%科科研研单单位位6%个个人人5%其其他他2%图3 专利权人类型分布（20102021年）图4 绿色专利组织合作演化（20102021年）科技中国 2023年1月 第1期58创新主体已形成规模，发展新兴创新主体难度增加；另一方面国务院于2016年发布实施的“十三五”国家知识产权保护和运用规划，强调要协调专利技术的质量与数量，优化绿色专利布局，推动绿色专利由数量向质量上的转变，这对创新网络的扩张同样产生了一定的影响。而这一时期，企业、高校以及科研院所之间的产学研合作关系初步形成，高校中以清华大学，华中科技大学，华北电力大学等高校为代表与较多企业形成相互信任的合作关系，促进绿色技术创新在理论研究、产品生产以及实际运用三方面的对接和耦合。网络呈现“多节点多边辐射”形态，更多元、更深入的合作推动着绿色技术创新由数量向质量上的转变。第 四 阶 段（2 0 1 9 2 0 2 1年）：网络内部的核心主体趋于稳定，形成了以国家电网公司、国网浙江省电力公司、国网江苏省电力公司以及南瑞集团有限公司等主导创新群体，该群体与其他机构形成复杂的协同合作关系，致力于电力、能源方面的科学研究、技术开发，高效助力低碳清洁的能源体系建设，推动了我国绿色技术专利在能源方面的发展。四、建议当前我国绿色专利数据公开总量大，年增长速度快，体现出绿色技术创新活动在我国活跃程度高，但存在绿色专利“多而不精”的现象，大部分绿色专利实际价值低，质量有待进一步提高。政府在制定绿色技术创新政策时，应倡导绿色专利由“数量导向”向“质量导向”发展，围绕现阶段及未来的绿色技术发展方向，激励创新主体拓宽研究领域，积极探索高精尖领域的绿色环保问题以攻克技术疑难，提高绿色专利总体质量。还要着重完善创新成果的保护机制，以此激发创新主体的创新动力。随着相关政策的推动，合作创新网络形态逐渐趋于稳定。以国家电网公司为首的核心创新群体形成，其助力构建了低碳清洁的高效能源体系。基于此，政府应积极发挥核心创新主体在网络中的牵头作用，制定宽松的企业合作政策，利用核心创新群体的前沿创新资源，鼓励更多企业与之开展合作，在现有研究成果上开拓创新；政府可以将不同类型的核心节点联合起来，扶持他们开展协同合作，开发具有自主知识产权的先进绿色技术，解决当前的“卡脖子”技术难题；政府应该进一步完善产学研合作机制，协助更多具备理论研究优势的大学和研究机构与企业开展上下游合作，实现理论成果转化，助推绿色专利朝着高质量的目标迈进。我国绿色专利技术主题网络不断演化发展，由稀疏到密集，核心技术集群在网络中不断壮大。政府在制定不同领域的绿色技术政策时，应关注当前领域内技术主题的演化情况。一方面，继续着重发展核心技术群，鼓励多学科交叉的技术创新模式，发挥核心节点的中介作用，以此促进不同技术集群间相互交叉融合，使绿色技术创新成果涉及更多现实应用场景，具备更高实际价值。另一方面，要协同发展目前比较薄弱的技术领域，统筹全局，推动我国绿色技术创新活动全面发展，使节能减排落实到每一个领域之中。