海上风能 ： 专利洞察报告

海岸风能 专利洞察报告 2023年11月 Contents 执行摘要03 1.Introduction06 1.1陆上风能在能源转型中的作用06 1.2关于研究08 2.Methodology09 2.1使用专利信息09 2.2专利检索09 3.Results14 3.1陆上风能技术的专利趋势14 3.1.1专利filings14 3.1.2申请最多的国家17 3.1.3Toppatentoces19 3.1.4顶尖申请人20 3.1.5成熟度图25 3.1.6引文27 3.2技术概念分组30 3.2.1固定基础和Flating基础(QA&QB)31 3.2.2塔（QH）35 3.2.3机械动力传动(QC)38 3.2.4叶片和转子(QI)42 3.2.5混合动力系统：太阳能和海洋能（QE）46 3.2.6储能（QD）50 3.2.7电网、海底电缆和保护(QJ&QL)52 4.Conclusion54 词汇表和注释56 执行摘要 海上风能是一种清洁和可再生能源发电。它有助于应对气候变化 （联合国可持续发展目标13）温室气体排放、空气污染和依赖 用于电力生产的化石燃料，从而有助于更可持续的能源组合。 海上风能在以下方面发挥着重要作用： 支持联合国可持续发展目标7（SDG7），它旨在确保获得可靠、可靠和 政策见解 专利数据显示全球专利激增 fi从2006年到2012年，随后是停滞直到2017年专利活动出现复苏。 浮动基础、运输和机械变速器专利数量最多：一些关键的政策见解从专利数据总结如下： 到2030年人人享有可持续能源。1.增加了对海岸风的发明 在欧罗巴、亚洲和美国的主导地位 在欧洲专利组织的合作中 EPO与国际可再生能源署 (IRENA)，这份专利洞察报告审查了全球2002年至2002年之间公布的fi专利的演变 2022年在海岸风能领域。 专利filing统计数据为以下方面提供了有见地的指标衡量和检查创新、商业化 和国际知识转移趋势 市场。他们还提供有意义的信息 关于技术趋势的变化，并使其更容易识别新的参与者或合并。总而言之，这份报告旨在阐明关键技术 挑战正在通过创新来解决。 使用经过验证的EPO数据分析方法，此报告的fi代码大致考虑了来自 17000项专利（来自EPO的专利数据库）。这些专利涵盖与海岸风能相关的发明， 包括关键技术概念分组，例如： fix和flo基础、塔、机械动力 变速器,叶片和转子,混合动力系统,能源存储、网格和海底电缆。 未来市场。在排名前十的国家 在fi领导的国际专利家族(IPF)中，七个国家是欧洲，德国和丹麦 领先。美国排名第三，而中国和日本分别排名第四和第五(共和国 韩国排名第11）。至于非IPF专利，主要用于国内市场(即不受国际保护)， 中国领先，这反映了它对一个大地方的依赖岸风市场。 2.浮基、物流、绿氢 吸引发明活动。海岸的大多数发明风能专注于三个领域：flating基础，运输设备，以及安装和 安装涡轮机。值得注意的是第四个区域正在迅速扩大创新活动，即结合岸风和电解槽，表明 对大型绿色氢经济的巨大期望作为价值创造机会。 3.浮动基础构成扩大海岸风市场。市场趋势表明对 考虑到它们的潜力，开发fi基础 用于在丰富的更深水域中安置涡轮机风的潜力。这是由专利数据确定的，这表明行业参与者正在创新 这个技术领域。 4.塔和叶片设计，以减少钢材需求增强可持续性。在海岸的球员风能部门也在研究替代设计 对于塔(即混凝土和格子结构)， 这可能会减少对钢铁的需求。他们是还探索模块化刀片装配选项， 以及可持续和可回收的刀片，以促进循环性，解决制造和 交通挑战。 5.稀土材料在传动系统中的使用增加。 在这里，趋势显示出对直接的持续兴趣- 驱动系统由于其有效的成本权重-功率密度比；然而，这一趋势将意味着增加永久性的利用率 同步磁铁发电机。增加 反过来，使用永磁体会导致对稀土材料的更高需求 制造它们。 专利数据趋势总结 归档统计信息: 从2002年到2022年，大约有17000个专利家族与海上风能相关的信息被发表， 再fi平均每年增长18%。在 2014年和2017年的filings停滞不前，但随之而来的是急剧增加。 6.现场储能和制氢 平衡电力系统，创造额外价值。 有越来越多的人关注于可扩展能源系统以应对可再生技术的可变性。 海上风能技术的专利数据也 对储能选择表现出越来越大的兴趣，特别是在结合了o<unk>海岸风场和氢气生产，其中增加了 有利于帮助脱碳活动的fit。 7.潜艇电气基础设施的占用。 对传输基础设施的需求也是推动创新活动和专利数据揭示有许多相应的创新 海底布线连接供需成本效益。 8.适度的兴趣在混合作用的岸风与其他能源发电。展开 那里的OF海岸风能解决方案的潜力正在增加e夫orts以结合o夫岸能源使用其他技术发电，如光伏或 海洋能源。专利的见解表明 创新活动自2013年以来保持稳定。这可能归因于成本的下降 鉴于 与杂交相关的复杂性 使用其他海洋技术的岸风操作和维护条款。 -申请最多的国家是中国(52%的 专利家族总数)，其次是共和国 韩国（6%）、德国（5%）、日本（5%）、美国（4%）和 丹麦（4%）。 -所有海上风能的27％ 专利家族是国际专利家族(IPFs) 即不包括单个国内filings。更具体的fi79%的专利家族开发 欧洲国家是IPF，美国是64% 美国。中国专利的4% 家庭是国际性的。 -所有岸上风能IPF的67% 包括至少一个授权的专利申请。 -对于所有授权的EP申请，68％仍然有效在至少1个成员国中。(比 平均)。主要演员： -维斯塔斯，西门子，通用电气，三菱重型工业和日立是IPF的顶级申请人。 在过去的5年里，RWERenewables和Itrec 进入顶级five，取代三菱重型工业和日立。 法国拥有最多的专利家族与国际合作。美国 美国有最多样化的合作图景，与24个国家配对共81项专利 家庭。德国与15个国家/地区合作共有79个专利家族。 -从2017年起，中文申请 越来越多的引用。大多数引用来自其他中国申请（和申请人），但也来自德国、丹麦和美国的申请， 这表明专利质量的进步。 -直到2012年，自然的专利申请人 过去使用fi50%的专利申请的人，与公司相当。从那时起，这一份额连续下降到目前的6%。 -从2013年起，跨专利合并 申请人可以看到，合并和收购导致更少的申请人，更少的自然申请人，但总数相似 专利申请以相同的授权由fi主导费率，这表明没有降低 应用。主要技术： -浮动基础在IPF中领先（49％），其次是运输、安装和安装(26%)。 -结合o夫岸风力涡轮机和电解槽 是一种新兴趋势：IPF的数量翻了一番 在2020年至2021年之间，有这种趋势的迹象2022年继续。 1.Introduction 1.1陆上风能在能源中的作用过渡 然而，岸风的部署伴随着它 自己的挑战。即使技术本身具有 经历了大幅的成本下降-今年下降了59% 气候变化已经影响到世界2010-2022年之间的平均电力成本（LCO4E）， 最大的经济体以及新兴经济体，敦促决策者和利益相关者通过应对全球气候的紧急纠正措施 紧急。IRENA的世界能源转型展望2023年版再次表明，可再生能源基于能源转型的解决方案是fi 应对气候变化和转型的步伐是目前正在跟踪。1 将全球变暖限制在1.5°C将需要削减二氧化碳(CO2)排放量约为37千兆吨(Gt)从2022年的水平开始实现净零情景 到2050年能源部门。这将需要一个深刻的能源系统的转型，包括大规模的 部署可再生发电能力。2022年，IRENA的统计数据显示，可再生能源占83%的新增年发电量， 当前的商品价格和更高的利息 利率被证明是一个具有挑战性的环境。此外，诸如将这项技术集成到 能源系统通过新的互连，供应链瓶颈和后勤挑战，需求 关键材料和回收或需要更大的 涡轮机和更坚固的基础，以及其他 因素，需要进一步的努力，如果我们要加速部门向能源转型。今天，海岸 风能市场仍然小于陆上风能 市场，总装机容量达到63GW 到2022年。考虑到当前的计划和目标设定根据IRENA的计划能源方案 (PES)，全球累积岸风容量为 预计到2030年将达到275吉瓦，接近1200吉瓦分别到2050年。这仍然落后于494GW 到2030年和2050年分别达到2465GW的目标 额外的295千兆瓦(GW)，达到总量的40%IRENA的1.5°C情景。5 全球装机容量 2。在IRENA的1.5°C情景下， 可再生发电能力将需要达到以上到2050年33000GW。3 到2050年，风(陆上和海岸)将显著fi 从目前的900GW增加到超过 10000GW，几乎占总数的三分之一可再生能源的装机容量。就 若是岸风，全球装机容量将达到 到2050年将近2500GW。这需要40倍的增长从今天的水平(到2022年为63吉瓦)，并使海岸wind在竞标中实现的领先技术之一 未来三十年的全球气候目标。 1IRENA（2023），2023年世界能源转型展望： 1.5°C途径，第1卷，国际可再生 能源署，阿布扎比。https://www.irena.org/ 出版物/2023/6月/世界-能源-转型-展望-2023 2https://www.irena.org/Publications/2023/7月/可再生能源统计-2023年 3IRENA（2023），2023年世界能源转型展望： 4IRENA(2023)，2022年可再生能源发电成本， 国际可再生能源机构，阿布扎比。https://www.Irena。org/Publications/2023/8月/2022年可再生能源发电成本 1.5°C途径，第1卷，国际可再生能源 Agency,AbuDhabi.https://www.irena.org/Publications/2023/6月/世界能源转型展望-2023 5IRENA(2023)，世界能源转型展望：1.5°C路径， 国际可再生能源机构，阿布扎比。https://www.Irena。org/Publications/2023/Jun/世界-能源-转型-展望-2023 方框1：岸风的成本竞争力 由于其海岸位置，其高能量输出平方米及其快速建立的能力 吉瓦规模的海上风电是一个有价值的选择为人口稠密的沿海地区供电 一种成本有效的方式。鉴于其6潜力，海岸 这些趋势强调了显著fi不能通过学习过程的进步 研究和开发，导致技术 增强功能。最初，海岸风电场是位于更靠近海岸和较浅的深度(参见 预计wind将在下面的能源过渡气泡图中发挥关键作用)。然而，由于更强和8 到2050年。更加一致的风资源、研究、开发 2010年至2022年期间见证了大规模岸风装机容量的部署，从 2010年为3.1吉瓦，2022年为63.2吉瓦-二十倍 增加。在同一时期，全球加权平均可在以下水域实现的技术潜力 和示范(RD&D)举措促使 将风电场转移到离海岸更远的地方进入更深的水域。 总安装成本下降了34%，从50米以上的5217美元/千瓦(kW)深度下降，主要是通过利用 toUSD3461/kW.atitspeakin2011,globalweighted- 平均总安装成本为5975美元/千瓦-1.7倍高于其2022年值。7 此外，技术改进与更大的 叶片较长、轮毂高度较高的涡轮机，以及远离海岸线的新地点 资源增加导致更高的估计 生命周期容量系数(对于新委托 项目)从2010年的38%增加到2017年的45% 然后在2022年下降到42%。 在岸上平台上运行，代表着一个机会有大量海底滴落的国家和地区，如作为日本、中国、美国和欧洲的立场风力发电场明显远离海岸线。然而，海风项目的地理分布 保持一致，由欧洲领导(包括美国王国、丹麦和德国)和亚洲(代表中国和日本)。 海上风电机组发展趋势均衡的电力成本 水深 a. >40 160 140 5