水力发电工业领域专利保护状况和热点技术分析

1、水力发电工业领域专利保护状况和热点技术分析机械发明审查部 左凤茹加入世贸组织（WTO）之后，中国的企 业正在饱尝没有自主知识产权之痛。最近发生的几起知识产权和专利纠纷案表明，外国企业正在加紧实施针对中国企业的专利战 略，专利正成为他们遏止中国企业及其产品 拓展国内外市场的利器，而国内一些企业也 因为缺乏专利意识，缺乏有效的专利战略而 成为外国企业的刀下鱼肉。水力发电工业、特别是设备制造业对整 个国民经济持续、健康、高速发展起着重要 作用。近年来，我国发电设备制造业在技术 水平和生产能力上都有很大的提高。目前， 我国发电设备装机容量和年发电量均已跃 居世界第2位，其中80%以上的机组是由国 内生

2、产供应的。去年，我国发电设备制造业 已为三峡工程生产出 70万KW的混流式机 组。然而，成绩的背后也有许多令人担忧的 问题。我国在水力发电设备的核心技术上根 本无法和世界先进水平相比，对于核心技术 只是依赖进口，对于最占市场份额的水力发 电设备的核心部件，我国只是作为国内加工 基地。面对如此困境，我国企业一方面要不 断地提高技术水平，另一方面，要加强知识产权保护意识、特别是积极主动地制订和实 施专利战略是摆在中国水力发电企业面前 的当务之急。本案例的重点在于通过分析国 内外水力发电工业领域专利申请的情况，探讨国内外研究的技术热点问题，为我国水力发电工业提供有效的信息，促使我国水力发电企业认清自

3、己在世界上同行业的位置，根据企业的实际情况建立自己的专利保护体 制、制定专利战略，以扭转我国水力发电行 业面对世界上有强大竞争力的企业，没有任何还手之力、只能听从别人调遣的尴尬局 面。一、我国水电领域的专利申请量及研究 方向1. 数量分布研究水力发电技术的国际专利分类主要集 中在F03B小类，在分析中，统计数据是通 过中国专利文献检索系统（CPRS）、欧洲专 利局提供的EPOQUE检索系统，采集了 2007年4月之前有关水电领域的相关专利 申请列出表1至5,旨在了解水电领域专利 技术的分布状况。表1水电领域中国申请量统计表分类统计世界各国在中本国总申请（发明+实用新型）国外总申请（发明）国的总

4、申请量数量占百分比数量占百分比F03B125724896.5%93.5%F03B328622679.0%6021.0%F03B59777.8%222.2%F03B7403485.0%615.0%F03B9464189.1%510.9%F03B1113010379.2%2720.8%F03B1369660286.5%9413.5%F03B1512810985.2%1914.8%F03B1727724287.4%3512.6%总计1869161286.2%25713.8%注：F03B1 冲击式发动机；F03B3 反作用式机械或发电机及专用部件或零件；F03B5 以无叶片转子，利用摩擦力为特点的机械

5、或发动机；F03B7 水轮；F03B9 循环链型机械或发动机；F03B11 未列入或与以前各组无关的部件或零件；F03B13 -特殊用途的机械或发动机；机械或发动机或从动装置组合站或机组;F03B15 控制；F03B17 其它机械或发动机。各国专利申请分为本国申请和外国申 请两部分。一个国家的外国专利申请量可以 说明两方面情况，一是该国受外国专利控制 的情况，二是该国市场对其他国家的吸引 力。本国专利申请量能够说明该国拥有自主 专利的情况。从表1可以看出，在相关领域的专利申 请中，我国公民或企业在本国提交的申请量 所占总申请量的比例为 86.2%，这一比例值 很高。其中，在两个分类号F03B1

6、、F03B9中，中国专利申请的比例分别为96.5%和89.1%，这一比例是相当高的。表1中我国占比例较大的领域都是水力发电设备的基 础领域，如F03B1涉及的是冲击式发电机， 利用高速液体冲击装有叶片或者类似物的 转子上的涡轮机，例如皮尔顿式水轮机及其 专用部件或零件，主要指水斗、喷嘴等构件， 这一分类号中的水轮机装置主要用于较小 型水力发电站，其发电效率较低；F03B9/涉及循环链型机械或发电机，其设备主要是通过链条、重物等利用水的流动性发电，主 要用在例如河流等地方，无需较大落差就可 实现发电，但是这种结构将外部能力转化成 机械能、再转化为电能的效率相当低，在实践中的应用率也很低。国外申请

7、量较大、所 占比例也较大的三个分类号分别为F03B3、F03B5、F03B11，上述三个领域是目前水力 发电行业最活跃、在发电设备中最为关键技 术的部分，其涉及的主要技术内容有： F03B11是有关国内普遍应用的法兰西斯水 轮机（该水轮机在三峡工程中采用）、卡普兰水轮机以及水轮机 /交替地起泵或具有涡 轮机功能的机械、水轮机的叶片和定子等水 轮机结构中的关键部分的技术。我国在比较热点的领域上的申请量相对较小，说明我国在高精尖技术的研究和开发还有一定的差 距。因此，通过分析表1的数据所隐含的问 题，可以看出，我国水力发电行业的状况并 不乐观。这一点从下面的表 2中更能深刻地 体会出来。表2本国发

8、明、实用新型申请分布表分类本国 申请 量发明申请量实用新型申请量数量百分比职务发明非职务 发明数量百分比总数研究所高校企业F03B12489437.9%81348615462.1%F03B32267935.0%2441195514765.0%F03B57457.1%00004342.9%F03B7341235.3%2002102264.7%F03B9412458.5%0000241741.5%F03B111033635.0%151410216765.0%F03B1360232453.8%321017529227846.2%F03B151092724.82%F03B17

9、24217070.2%20201687229.8%总计161277047.8%9820403867284252.2%从表2中可以看出，我国的发明专利申 请所占的比例47.8%低于实用新型专利申请 的比例52.2%，其中实用新型专利申请的技 术含量低、保护周期短， 说明我国专利申请 的技术水平比较低、质量相对差。其次，单位申请的职务发明申请量仅为98件，占本国发明申请量的12.7%，个人申 请的非职务发明申请量为 672件，占本国发 明申请量的87.3%，两者的比例相差悬殊。 此外，表1表示出的外国在中国的申请中， 全部为企业（或公司）的职务发明申请，其 比例占相关领域世界各国在华申请总量的 1

10、3.8%，而我国在本领域的职务发明申请量 仅占世界各国在华申请总量的5.2%，其差距很大。由于在发明创造条件和资金方面的 限制，个人申请的质量较低，并且对市场的控制力也不会很大，而单位申请，由于专业化研究队伍和资金的保证，质量要高得多。 在我国98件职务发明申请中，研究所和高 校的申请量为60件，占整个职务发明申请的61.2%，企业为38件，仅占38.8%。由于 研究所和高校在将其专利技术实施时，其专利受益人（或且说专利实施人）是企业，研 究所和高校需将其专利权转让给企业，企业才能实施，这样专利的转让和实施就需要大 量的时间，同时企业还要支付大笔专利费， 其实施需要成熟的条件。有时高校申请的专

11、 利是为了发明人申报职称或者单位评奖等， 在拿到专利权（凭证）之后，真正实施的专 利数量更是相当有限，能维持其专利有效性 的很少，因此，这种专利已失去专利制度所 弘扬的精神。一般来说，企业申请专利的目的是为了 控制市场，因此企业的专利数量较高，作用较大。但是，如表2所示，我国仅有的少量 职务发明中，企业的申请也只有38件，其数量甚微。由此可以清楚地看到我国水力发 电企业在进入WTO之后，需要面临怎样严 峻的挑战。2. 质量比较研究表3 F03B领域本国、国外发明专利状况对比表本国发明已结案国外发明已结案申请量数量有效专利无效 专利申请量数量有效专利无效 专利数量百分比数量百分比77040278

12、19.4%3242571358462.2%51专利申请量只能说明一方面的问题，最能反映出专利申请质量的应从授权质量上 看。表3清楚地反映出，尽管本国发明专利 申请的数量比外国在国内的申请量大，但 是，我国发明专利在经过实质审查程序结案 后，能够获得专利权且能够维持专利权有效 的比例仅为19.4%，无效专利（经过实质审 查被驳回、视撤和获得专利权后不交年费维持专利权有效的专利）的比例竟占到80.6% ； 而外国在我国申请的发明专利中，经过实质审查程序结案后，能够获得专利权且能够维 持专利权有效的比例为 62.2%，无效专利的 比例仅为37.8% ;上面两组数据直观地反映 出我国发明专利申请的现状

13、。从授权的专利质量上看，授权后能够维 持较长时间专利权的是质量较高的专利，授权的统计数字比专利申请量更能说明我国 的专利情况。我国进入 WTO后，承诺将1993 年以前申请的发明专利保护期限由原来的 15年延长到20年。笔者在做上述统计当中， 发现维持较长时间的专利收益人，大部分是外国申请人。我国企业由于科技创新能力相 对较差，加上不太重视知识产权，所以收益不大。那些能够延长保护期的专利权至少维 持了 9年，因此都是高质量的发明专利，其分布情况大致是：总体上看国内专利占19%，远远小于外国专利 81%。这说明我国 在专利质量方面与外国相比有较大差距。这些数据表明：外国公司的专利质量较高，生 命

14、周期较长，而我国的专利质量较低，生命周期较短，也就是说，在专利质量方面我国 与国外公司相比差距很大。在统计当中，笔者发现自1997以来，国外的PCT申请呈逐渐增多的趋势，见表4。表4国外的PCT申请量表分类统计PCT数量国外申请量比例F03B16967%F03B3256042%F03B51250%F03B74667%F03B955100%F03B11122744.4%F03B13569459.6%F03B1571936.8%F03B17273577.1%合计14325755.6%表4中的F03B13/是特殊用途的机械或 发动机；机械或发电机与驱动或从动装置的 组合；电站或机组，其中主要涉及利用

15、波能 或潮汐能等方面的装置，不是本文研究的重 点。从表中可以看出，F03B3/、F03B11/等技术领域的PCT申请量比较大。PCT申请 是国际申请，在我国的PCT申请是申请人指定的，希望在中国获得专利保护。一般来 说，PCT申请的技术含量较高， 因而获得专 利权的比例很高。在上述143项PCT申请中，全部获得了在我国的专利权，到目前为止也都维持有效。而我国在水利发电设备方 面（F03B领域）竟没有一项PCT国际申请。也就是说，我国水力发电企业还没有意识 到，专利战略是占领国际市场的一个重要武 器。我国改革开放后，经济迅速发展，电力 需求不断提高，而且建设和规划的水利建设 项目采用的国际投标方

16、式， 大大吸引了外国 公司，因此他们在计划进入中国市场前，将 核心技术先在中国申请专利，以期在日后中国水利工程竞标中占据主动。3. 我国主要企业专利申请状况研究 从国内主要企业（东电、哈电）的专利 申请现状，看国内龙头企业的技术发展状 况。表5东电、哈电本国专利申请情况东电哈电发明专利实用新型合计发明专利实用新型合计数 量有 效无 效数 量有 效无 效数 量有 效无 效数 量有 效无 效10180898621651124东电和哈电两个企业申请量的总和只 占本国申请量的 2%,发明申请量所占比例 更小，仅为 0.6%。在统计中感觉到，作为 我国水利发电行业的龙头企业，在水利发电设备的研究、开发方

17、面更是欠缺。 在哈电的 24项申请中，有5项关于F03B （即水利发 电设备）的，其中3项发明，2项实用新型； 在东电的9项申请中，只有 2项关于F03B 方面的，而且都是实用新型专利申请，哈电的3项发明申请是关于冲床和焊接材料，不是对水力发电设备的改进。我国龙头企业在 水利发电设备方面的专利申请量太少，面对中国即将招标的若干水利工程，我们的龙头企业恐怕只能依靠国家政策扶持，以分包商身份利用外国企业的技术，作为水利工程项 目的设备制造基地。但是，这样的身份能一 直保持得住吗？这是值得我们认真思考的 问题。更值得关注的是，东电和哈电两大企业 不仅是在国内的专利申请量小，其在国外竟没有申请一个专利

18、。从这一点也可以看出， 我国水力发电设备制造企业除了知识产权 保护意识差外，技术水平也无法与世界上的 技术先进公司相比。尽管从80年代开始，我国已经过了 20年的开放。哈尔滨、东电两个大的水电设备制造基地已经具备了年 生产400万KW的能力，他们结合三峡机组 的制造，进行了制造厂房的改造，引进了现 代的数字机床等重大设备， 同时与国际上一 些先进制造厂进行技术合作，并结合三峡工 程的技术转让，引进了大量先进技术软件及 三峡工程的技术转让，同时已经向国外输出 了水电设备，可以说国内制造厂已具备了生 产21世纪我国各种水电设备的能力。但是,我们应该看到自己的差距， 抓住现在我国改 革开放的大好时机

19、，积极引进国外先进技 术，对其进行消化和吸收，使之变成自己的 技术和实力，同时注重提高知识产权保护意 识，对于技术创新应该力求尽快申请专利， 加强技术创新的法律保护力度，使我国的水电企业从各个方面追上国际水平。4. 水力发电领域学术论文与专利申请 数量对比研究在前面的分析中，通过检索中国专利数 据库，得出中国水力发电行业的专利申请状 况后，笔者利用“中国期刊网专题全文数据 库”对2007年4月前水力发电方面的非专 利科技文献也进行了检索，旨在了解相关技 术领域研发与专利保护现状和技术发展状 况，参见表6和表7。表6科技文献中技术和知识产权、专利结合的情况统计一次检索关键词数量二次检索关键词数量

20、水力15729发电2261知识产权2专利15水利50251r发电921 :知识产权25专利29发电31550知识产权31专利35从表6可以看出，在水力发电行业中有 较丰富经验的技术人员或者管理者发表的 文章中，还没有人对水力发电与专利 （或知 识产权）的关系进行研究，而且没有水力发电行业的专利战略等方面的研究。上述统计数据中有关水电领域技术的论文数量和对 于相关技术的知识产权（专利）保护方面的 文章数量之间的反差， 显示出水电领域的科技人员对知识产权的了解和运用远远不够， 还没有意识到技术的不断发展需要知识产 权（专利）保护，才能顺利充分地进入国内 外市场，创造更大的经济价值。但上表 6显 示

21、有一篇关水力发电专利方面的文章，该文章题目为“中国水力水电基础工程局专利介 绍”，主要内容是对该局的 7项实用新型专利进行简单介绍，只占了半页纸。但是，应 该说这半页纸也是本领域对于知识产权保 护问题的突破，是一个新的起点。在我国入世后，本领域的技术人员虽然已经意识到专 利战略的重要性，但是意识和行动还应跟上 市场的需要，步子迈得更大更快些。表7科技文献中涉及水力发电技术的重点问题统计一次检索关键词数量二次检索关键词数量水力20685发电3200水轮机939控制765振动242水轮349叶片328泥沙213气蚀39水利59965发电1220水轮机372控制1902振动146水轮325叶片42泥

22、沙845气蚀24从表7可以看出，我国在水力发电设备 的一些重要问题上都已经有一些研究，例 如：泥沙治理、水轮机控制以及减少机组振 动等方面的研究是很深入的。但是，这些研究成果中申请专利量较少， 在进行很多的研 究之后，对于有价值的科技成果应该积极申 请专利，这样科技成果就可以得到逐步健全 的法律的保护。从表6和表7可以看出，科技人员仍然 有“重成果，轻专利”的现象，同时表现出 强化的专利法制与淡漠的专利意识之间不 协调的意识问题。目前，企业和科技人员中 还是存在获得科技成果奖多，发表论文多， 但申请专利却较少的“两多一少”的结构， 这种现象也反映出企业在对待科技成果上 的计划经济色彩依然较浓，

23、而市场经济观念 淡薄。时至今日，企业和科技人员必需清楚， 没有申请专利的科研成果是不受法律保护 的，甚至国外企业都可以无偿使用，造成无 形资产的流失。从上面大量统计和分析可以看出，我国水力发电企业在技术水平方面与国外企业 相比有较大差距，同时，相关企业应增强知 识产权保护意识，充分了解国外发达国家和 企业的技术研发和知识产权状况，及时调整技术研发方向，发展适合企业自身的专利战 略，真正做到有的放矢地发展自己。二、外国专利申请量及热点问题在知识经济时代，世界各国都清楚地认 识到产品的质量和技术含量是经济发展的 根本动力。国外大型企业现在进入市场的策 略是“先质量和技术后产品”，因此，从专 利申请

24、量能够看出发达国家在相关技术领域的发展方向以及国际上相关领域的著名 企业（主要竞争对手）的研究热点问题。1. 发达国家专利申请状况下面的统计数据是通过中国专利文献检索系统 （CPRS ）、欧洲专利局提 供的 EPOQUE检索系统，采集了 2007年4月之 前有关水电领域的相关专利申请，旨在通过对各国专利申请量的统计，了解本领域专利的分布状况。参见表 8、表9和表10。分类号JP日本US 美国DE 德国EP 欧洲SU 前苏 联CN 中国FR 法国GB 英国AU澳大利亚CA 加拿 大NO 挪威F03B1186270167145721288252665633F03B37206854543613672

25、0219316218421090F03B5 1225532 :28r 87101316134 :F03B7144116196463524403140353F03B931424917192719229106F03B114683612361642478898816011643F03B13 713998766：438452407458517415299229F03B15 1484224195109I 159529957466424F03B174982003991976222217413022810641合计326629512494150514211157117310651064909473表8是世界

26、各国在世界上主要国家或地 区在水力发电领域中专利申请数量统计表。 从表8中可以看出，在水电领域专利申请总 量前3位的国家是日本、美国、德国，也就 是说，这些国家这一领域的发展对于发明人 或专利权来讲认为是最有市场，最有吸引力的。但是，在统计中，笔者看到这些申请的 申请时间都比较早，而近五年来申请量并不 是很高。这说明上述国家的近年来在水电方 面的投资有下降趋势。 而中国近五年来的申 请量较大，明显受到国外企业的高度关注。表8世界各国在主要国家（地区）的申请量表表9主要国家（地区）在世界范围的申请量统计分类号JP日本US 美国DE 德国SU 前苏 联CN 中国GB 英国FR 法国EP 欧洲CA

27、加拿 大AU澳大利亚NO 挪威F03B1127154903088274219457F03B362239624018787825349383325F03B5 :143216 15r 3441420 :F03B7128831754513101371391F03B928344423211491313F03B11416186122130283328251437F03B13 :598682489 454:28228414753646973 :F03B1549193867725253517841F03B17444102312791631098135372813合计286817621574 10307105

28、88412207185154130表9是世界上主要国家或地区在世界范界首位，说明日本在能源利用、再生等方面围内水力发电领域中专利申请数量统计表。的开发和研究投入的精力和资金是非常大该表9显示出，日本在本领域的申请量居世的。此外，美国、德国等国家在水力发电方面也给予了高度的重视。由于美国的电力需 求能够得到充分的满足， 因此，可以看出美 国已经基本停止了这方面的发展。 我国在世 界的申请量处于世界第五位， 就中国的国情 和对电力的需求情况而言， 这一地位是不能 让人乐观。特别是，近年来中国要投资建设 几个大型水电站，这对中国水电企业来说是 绝好的实战机会。但是从上面的统计看出， 我国企业在水力发

29、电系统的技术水平与世 界先进水平相比还存在较大的差距。表10主要国家（地区）各时期的申请量统计时期1980.121981.1-11985.1-11990.1-1995.1-2003.1-合计刖984.12989.121994.122002.12至今JP日本1 T321221139736531894US美国31412221873005821435DE德国491192P 264367235P 1153SU前苏联2125392412560987CN中国0 -040P 90209299P 638EP欧洲27711414223343611GB英国180756285161P 464AU澳大利亚061371

30、25436380FR法国02972334477255CA加拿大0416706758215NO挪威001296143134从表10中可以看出，大部分国家的申 请量近年来都有增长的趋势，其中日本自际靠拢。1995年以来申请量有了最大幅度的增长。中国自1985年建立专利制度以来，申请量（在 此反映的只是发明专利申请量）连年上升， 可以看出国内的专利保护意识不断提高，同时对水力发电的研究的水平也在不断向国2. 国外著名企业专利申请量及研究热占八、对国外著名企业的申请量进行统计，有助于了解竞争对手的发展方向和研发能力 以及其专利战略。参见表11。表11水电行业中世界著名企业的申请量表企业 分类、东 芝日

31、 立富 士西沃 门依 子特西门子有涡 限轮 公系 司统阿尔斯通通用克韦尔纳:三 重 工F03B1 1166124832100 1F03B320912154444273774F03B50101000000F03B7 108r 41010r 100 ；F03B90010000r 000F03B111667436281773331F03B131923r 2010589r 123 1F03B151781101 321418001 002F03B1778130021001合计595351172102902818131211从表11可以看出，世界上各大水电机 械公司，在传统的水轮机及其部件等方面都有较多的研究和开发，例如冲击式发动机（F03B1/00八反击式机械或发动机( F03B3/00 )、涉及减少气蚀或振动和去除 杂物例如泥沙的部件或零件( F03B11/00 ) 以及液力机械或液力发动机的控制 (F03B15/00 )等方面的研究是比较多的， 也就是说，各大公司特别注重根据现有技 术，优化其结构性能，从而提高水轮机的效 率，减少损耗和加强计算机管理。其中，最 值得一提的是， 关于减少气蚀或振动和去除 杂物例如泥沙的部件或零件( F03B11/00 ) 的研究， 现在越来越受到各