摘要：储能技术是实现“双碳”目标的关键性支撑技术。专利是保护技术创新成果的重要方式，可以客观反映技术研发和市场竞争情况。将储能技术分为机械储能、热储能与电化学储能3个二级技术分支和7个三级技术分支，重点从专利申请量、专利公开量、申请国家（地区）分布、申请人、专利技术构成及专利价值度等方面进行研究，并对全球主要国家的储能技术专利进行综合对比。结果表明，我国储能技术专利申请量跃居全球第一，是全球首要保护目标市场国。中国在机械储能领域、日本在电化学储能领域分别具有明显规模优势，中国与日本在热储能领域相比其他国家具有一定的比较优势，电化学储能是当前的研究重点和热点。虽然我国储能技术专利申请量多，但专利平均被引次数、专利有效率及平均专利价值度均不具有优势，专利质量和价值与美国相比还有差距。我国可以通过提高储能技术国际化战略思维，加大储能技术政策性帮扶支持力度，深化产学研协同合作，助力抢抓以电化学储能为重点、以机械储能与热储能为补充的专利战略高地，培育更多具有自主知识产权且具备核心竞争力的企业。

关键词：储能技术，机械储能，热储能，电化学储能，专利申请量，专利价值度

1　前言

储能技术是实现碳达峰、碳中和目标的基础和关键，也是催生国内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域。美国发布《储能大挑战路线图》，拨付专项资金用于储能技术路线研发及全产业链建设。欧盟发布电池研究计划和战略部署，引导多技术路线的价值链共同发展。目前，我国储能行业处在从商业化初期向规模化发展的过渡阶段，在政策体系、技术研发、示范项目及商业模式等方面均呈现快速发展趋势^[1-3]。专利可以客观反映技术研发和市场竞争的情况，通过对储能技术相关专利进行统计分析和深入研究，有助于了解储能技术领域创新状况和竞争态势，清晰认识技术发展中的重点难点，有效应对日益激烈的国际竞争。

国家知识产权局于2022年12月公开发布了《绿色低碳技术专利分类体系》，将储能技术与化石能源降碳技术、节能与能量回收利用、清洁能源以及温室气体捕集利用封存等列为5个一级技术分支，下设19个二级技术分支、56个三级技术分支、62个四级技术分支，涉及国际专利分类表（IPC）8个部、47个大类、108个小类、1090个大组、9934个小组^[4]。按照上述分类体系可以将储能技术分为机械储能、热储能与电化学储能3个二级技术分支以及压缩空气、动能储能、热储设备、热储材料、二次电池、电容器、车用电池或电容器7个三级技术分支，见表1。

2　研究方法

为了便于理解储能技术相关概念，引入机械储能、热储能和电化学储能的定义。其中，机械储能是将电能以各种形式的机械能存储起来，在需要时释放出来，实现时间维度上能源转移的技术，常见形式包括抽水储能、压缩空气储能及飞轮储能等。热储能是通过热能的存储，实现热能的直接利用或热能向电能的转化利用，常见形式包括超级电容器储能、超导储能、熔盐储热储能。电化学储能主要指二次电池储能，利用化学元素作储能介质，在充放电过程中伴随储能介质的化学反应或者变化，常见形式包括铅酸电池、锂电池、钠硫电池、液流电池、氢燃料电池等^{[2，3，5-7]}。本文通过专利数据统计、文献分析等手段，对机械储能、热储能和电化学储能等储能技术相关专利进行分析，重点从申请量、公开量、申请国家、申请人、技术主题及专利价值度等方面进行研究，获取储能技术最新研究热点和难点，进一步提升储能技术研究对绿色低碳产业的应用价值，为相关部门和机构在绿色低碳产业发展决策及技术创新方向上提供借鉴参考。

以《国际专利分类表（IPC 2022）》为参照基础，全面梳理每个技术分支所涉及的IPC分类号，从而构建出机械储能、热储能、电化学储能的专利检索式。因专利数据始终处于动态更新中，将专利检索日期设为 2023年 7月 20日 ，确保检索分析的专利数据相对稳定。以IncoPat数据库作为专利检索研究数据库，并对专利进行去重和简单合并同族后得到163648项储能技术专利族，分别包括机械储能38622项、热储能34566项、电化学储能91390项，以上专利技术共在82个国家和地区公开。

3　储能技术专利发展态势

专利产出情况是创新主体在技术研发创新方面的具体体现。本节选取储能技术领域专利数据，重点从专利产出态势、专利申请分布、专利申请人、专利技术构成及专利价值度等维度进行系统分析，从专利的角度客观反映储能技术创新发展状况。

3.1　储能技术专利产出态势

图1给出了2013～2022年储能技术的专利申请数量、专利公开数量及专利公开数量增长率。就整体趋势而言，储能技术专利公开数量保持增长态势，但专利公开数量增长率差异较大，专利申请数量则从2018年达到峰值后开始回落，近几年保持相对平稳的发展趋势。由此可见，储能技术专利公开数量进入缓慢发展的阶段，这与储能技术已由示范应用转向商业化应用阶段有着密不可分的关系。

表2为储能技术及对应二级技术分支专利申请时间分布。机械储能、热储能及电化学储能领域专利申请人数量和专利申请数量均呈现增长趋势，其中机械储能领域专利申请人数量和专利申请数量一直处于明显发展态势，热储能和电化学储能的专利申请人数量和专利申请数量在2020年和2018年分别达到峰值后处于平稳发展态势，电化学储能相比于机械储能和热储能，无论是专利申请人数量还是专利申请数量都具有一定的比较优势。由此可见，机械储能技术一直处于更新迭代的发展阶段，而热储能和电化学储能技术已进入相对成熟阶段，且电化学储能是目前储能技术开发的重点。

3.2　储能技术专利国家（地区）分布

储能技术领域专利申请共163648项，主要分布在82个国家和地区。其中，公开数量排名前五位的国家是中国56419项、日本45802项、美国22151项、韩国10851项、德国7842项；申请数量排名前五位的国家是日本58039项、中国48599项、美国16311项、韩国12398项、德国11092项（见图2）。专利公开数量多表明该国或地区是主要知识产权保护目标市场，专利申请数量多则表明该国或地区是主要的知识产权技术来源市场。由此可见，中国是储能技术领域的首要保护目标市场国，日本是储能技术领域的首要技术来源国。

我国储能技术起步相对较晚，但是随着储能技术研发投入的不断加大，专利申请量也随之保持稳定增长趋势，2007年专利申请量超越日本跃居全球第一，2015年以后专利申请量远超日本、美国、韩国、德国（见表3）。上述四国储能技术领域专利申请经过技术萌芽、技术储备及快速发展等阶段，目前已进入相对缓慢发展阶段。

3.3　储能技术专利申请人

专利申请量排名前十位的申请人为丰田公司、松下集团、三菱公司、日立公司、本田公司、现代公司、日产公司、乐金集团、三星集团与国家电网（见表4），分别来自日本（6家）、韩国（3家）、中国（1家）。储能技术作为全球绿色低碳产业中的核心关键技术，各个国家申请人都在凭借其优势技术，积极开展专利布局与保护。从专利申请人角度看，日本和韩国的企业优势比较明显，我国在储能领域的创新主体与日本、韩国相比还有一定差距。

表5展示了储能技术专利主要国家重要申请人情况。可以看出，储能领域主要国家的重要申请人均为企业，而且主要集中在汽车制造、能源供应以及技术服务等领域。具体而言，国外公司专利技术以新能源汽车为主，在我国专利申请人中，国家电网的专利技术主要涉及电能存储装置及系统，比亚迪和北汽集团则更多集中在新能源汽车生产制造方面。

3.4　储能技术领域专利技术构成

储能技术领域主要国家专利申请量达146439项，占全球总量的89.5%。中国在机械储能领域、日本在电化学储能领域分别具有明显规模优势，中国与日本在热储能领域相比于其他国家具有一定的比较优势（见图3）。电化学储能具有较高的能量密度和功率密度，应用场景较为灵活，其中锂离子电池储能同时具有高功率密度与高能量密度、循环性能好、响应速度快、系统综合效率高等特点，是市场上推广应用最多的储能技术^[8]。

表6主要从专利平均被引次数、专利有效率及平均专利价值度等方面，统计了主要国家在三个二级技术分支中的专利价值情况。在机械储能领域，美国专利的平均被引次数明显高于其他国家，且专利有效率和平均专利价值度均高于其他国家；中国专利的平均被引次数、专利有效率和平均专利价值度均处于中游水平。在热储能领域，美国专利的平均被引次数和平均价值度最高；中国专利有效率最高。在电化学储能领域，美国专利的平均被引次数、专利有效率和平均专利价值度均高于其他国家；中国专利有效率仅次于美国，专利平均被引次数和平均专利价值度均处于中游水平。

4　结论

①在储能技术专利产出态势方面，全球储能技术专利公开数量不断增长，但增长率存在波动，专利申请数量保持相对平稳的发展趋势。在未来一段时间内，随着储能技术由示范应用转向商业化应用，相关专利将进入缓慢发展的阶段。在一系列重要政策的支持下，在广大科研人员的不懈努力下，机械储能一直处于更新迭代的发展阶段，电化学储能作为当前储能技术开发的重点已进入相对平稳的发展阶段。

②在储能技术专利国家分布方面，我国是储能技术的首要保护目标市场国，储能技术研究起步相对较晚，但随着储能技术研发投入的不断加大，专利申请量超越日本跃居全球第一。日本是储能技术的首要技术来源国，储能技术研究起步较早，专利也具有一定的规模优势。美国、韩国、德国储能技术领域的专利经过技术萌芽、技术储备及快速发展等阶段，目前进入相对缓慢发展阶段。

③在储能技术专利申请人方面，我国企业国家电网在储能技术专利申请人排名中位列全球第十，其他前十名的企业主要集中在日本和韩国，与日本和韩国相比，我国企业头部效应优势不明显。我国储能技术的主要专利申请人中，国家电网的专利技术主要涉及电能存储装置及系统，比亚迪和北汽集团集中在新能源汽车生产制造方面。国外公司的专利技术以新能源汽车和技术供应服务为主。

④在专利技术构成方面，我国在机械储能领域具有明显规模优势，日本在电化学储能领域具有明显规模优势，我国与日本在热储能领域相比于其他国家具有一定的比较优势。电化学储能具有明显的技术优势，是当前储能技术领域研究的重点和热点。我国储能技术专利申请量多，但专利平均被引次数、专利有效率以及平均专利价值度均不具有优势，专利质量与美国相比还存在差距。

5　建议

储能技术将对我国实现“双碳”目标发挥至关重要的作用。针对我国储能产业发展现状、市场环境等，并结合上述分析结论，提出如下发展建议：

①加大储能技术政策性帮扶支持力度。我国储能技术研究起步较晚，但技术研发活跃度较高，专利申请量保持良好增长势头。我国可以继续发挥政策的支持和帮扶作用，完善科技成果转化体制机制，加大对高校与科研院所高水平科研成果产出的扶持，挖掘各类主体创新潜力，以电化学储能为研发重点，以机械储能与热储能为补充，抢抓储能技术研究重点领域，鼓励更多高水平、高质量的专利成果产出。

②深化储能技术产学研协同合作。我国在储能技术专利储备方面与美日等发达国家有所差异，大多集中在传统的机械储能领域，如国网新源集团作为国家电网全资子公司，主要以抽水蓄能储能为主，中国华电是我国最大的抽水蓄能电站建设者和运营者。再如天津大学和重庆大学等高校拥有国家储能技术产教融合创新平台，且具有良好的储能人才积累和技术储备优势。可以充分发挥高校及科研院所的科研优势，积极搭建校企“握手”通道，加快建设储能技术专利转让交易平台，坚持以企业、高校及科研机构为联合技术研发者，以市场为导向，产学研协同，助力高质量科研成果转化实施，培育更多具有自主知识产权且具备核心竞争力的企业。

③提高储能技术国际化战略思维。我国是全球热度最高的储能技术保护目标市场国，但专利平均被引次数、专利有效率及平均专利价值度均不具有优势，专利质量与美国相比还存在差距。我们应当保持全球视野，积极引导企业和高校科研院所加强国际合作与竞争，持续加强机械储能的专利保护力度，适时补足电化学储能的技术与专利短缺，重点关注日、美、韩、德等重要申请人技术和专利发展动向，建立海外专利风险预警及应对机制。

参考文献：

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作者简介：李凯锋，助理研究员，硕士，2015年毕业于中国农业机械化科学研究院农业机械化工程专业，目前主要从事知识产权政策研究与情报分析工作。E-mail:likaifeng_2022@qq.com。