智能电网专利技术分析

智能电网专利技术分析

胡永志

国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心  天津  300304

摘要：从智能电网产业发展现状、技术发展概况、中国专利技术分析三个方面对智能电网进行阐述和分析，智能电网产业在全球具有广阔的市场前景，而中国在该领域已经走在了世界的前列，并将引领全球智能电网领域的发展。

1、引言

智能电网是在传统电力系统基础上，通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术，形成的新一代电力系统，具有高度信息化、自动化、互动化等特征，可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行。发展智能电网，有利于进一步提高电网接纳和优化配置多种能源的能力，能够支撑新型工业化和新型城镇化建设，可以有效带动上下游产业转型升级，实现我国能源科技和装备水平的全面提升。

近年来，我国电网规模不断提升，2003-2008年，我国发电装机量从3.91亿千瓦时上升至7.93亿千瓦，装机总量翻了一倍，至2021年，我国发电总装机量已达到23.77亿千瓦。电网规模的提升以及线路复杂度的迅速增加，给我国电网发展带来了巨大的挑战，提高电网的信息化、自动化、智能化成为了重要任务。

2、智能电网产业发展现状

自18世纪英国工业革命以来，世界人口持续增长，众多行业飞速发展，随之而来的是全球范围内能源需求的显著增长。一方面，二氧化碳排放量的增加已经严重威胁到了全球环境。另一方面，传统化石能源的开发已趋于其使用极限。在当前全球气候变化和能源安全问题日益严峻的背景之下，能源科技是影响现代社会经济发展的主要因素，智能电网成为能源科技创新发展的主要承载平台，这也是现代电网发展的必然趋势。

由于各国和地区经济发展状况不同，对建立智能电网的目标也存在差异，因此到目前为止在世界范围内智能电网尚无统一定义。中国国家电网公司在2009年5月“2009特高压输电技术国际会议”上首次公布了智能电网定义——以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现电力流、信息流、业务流的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。

1985年到2003年，智能电网技术处于技术积累期，专利申请数量增速相对平稳，2003年专利申请数量首次突破500件，达到了532件，年均增长速率近为4%左右。2004年到2008年，智能电网技术处于波动增长期，专利申请数量增速较为明显，2007年专利申请数量首次突破1000件，达到了1237件，年均增长速率超20%。2009年，随着中国国家电网提出对外公布“坚强智能电网”计划，全球智能电网技术的发展进入了一个快速发展期，专利申请数量快速增加，2021年到达顶峰，申请数量到达了13094件，其中85%以上的申请均为中国专利申请。

在智能电网领域，中国申请人的专利申请超过7万项，占比为64%，排名第一。美国申请人的专利申请超过1.5万项，占比13%，排名第二。日本申请人的专利申请超过1.2万项，占比10%，排名第三。而韩国申请人的专利申请超过5000项，占比5%，排名第四。德国、瑞士、英国、法国、加拿大、印度申请的专利申请均低于3000项。

图1智能电网专利技术申请人国别

3、技术发展概况

智能电网产业链由上游发电、中游输变配电、下游用电及调度系统三部分组成，共涉及发电、变电、输电、配电、用电及调度六个环节。其中，上游发电主要是各类发电能源，可以分为传统能源和新能源两大类。其中新能源包括风电、核电、光伏，传统能源包括火电、水电等。中游输变配电指的是输电、变电、配电三个层面，是产业的核心环节。下游包括用电与智能调度系统。根据行业用电性质可划分为工业用电、商业服务用电、居民用电和其他类用电等。通过电网智能调度系统监测电网状态，保证电力系统运作稳定。

图2 智能电网全球专利技术分支发展趋势和占比

全球智能电网技术中，各主要技术分支整体均处于增长态势，发电相关技术的总量占31%，为最多，配电技术、输电技术分列2、3位，用电技术专利申请量为最少。

2008年以前，各个领域专利申请发展速度相近，均缓慢增长。2008年以后发电技术申请量增长明显超过其他领域，在2020年首次突破4000件专利申请，在2021年达到顶峰，申请数量到达了4093件。2008年以后配电技术申请量的增长速度仅次于发电技术，在2020年首次突破3000件专利申请，在2021年达到顶峰，申请数量到达了3658件。而从2008年至今，变电、用电技术的专利申请量呈现稳定缓慢增长，波动较小。

4、中国专利技术分析

中国本土专利申请主要源于北京、江苏、广东、浙江、山东、上海、湖北。北京智能电网专利申请量占全国17.54%，位列第一；江苏智能电网专利申请量占全国14.60%，位列第二；广东、浙江、山东、上海、湖北分列第3-7名，分别占比约为3%-13%之间。天津智能电网专利申请量占全国2.84%，位列全国第12名。

在前十位中国智能电网专利申请排名中，国家电网公司、中国电力科学研究院、国网上海电力有限公司前三，国网江苏省电力有限公司、华北电力大学、国电南瑞科技股份有限公司、广东电网有限责任公司、南方电网科学研究院有限责任公司、国网浙江省电力有限公司、国网天津市电力公司分列第4-10名，其中中国电力科学研究院、国网上海电力有限公司、国网江苏省电力有限公司、国电南瑞科技股份有限公司、国网浙江省电力有限公司、国网天津市电力公司均隶属于于国家电网公司，广东电网有限责任公司、南方电网科学研究院有限责任公司隶属于于南方电网公司，华北电力大学、东南大学和天津大学均为中国老牌工科院校，在智能电网技术方面有很深的技术积累。

1985年到2008年各领域专利申请量稳步增长。到2008年，输电技术专利申请量明显高于其他领域，但是在随后的十年时间内，输电技术专利申请放缓，发电技术、配电技术和调度技术增长速度明显加快，并很快超过了输电技术专利申请数量，因为这些都是与清洁能源接入和消纳密切相关的技术。

整体来看，配电技术专利申请量最多，占全部专利申请量的26%；发电技术专利申请量第二，占全部专利申请量的22%；其次是输电技术、调度技术、变电技术，分别占全部专利申请量的16%、15%和13%；用电技术占全部专利申请量最少，仅为8%。

5、结语

本文主要针对智能电网专利技术进行分析，具体从智能电网产业发展现状、技术发展概况、中国专利技术分析三个方面对智能电网进行分析，通过智能电网产业发展现状反映智能电网在全球的发展趋势，着重说明智能电网产业的重要性以及中国在智能电网产业遥遥领先的技术积累，通过技术发展概况阐述了智能电网产业的主要技术构成以及各项技术所占比重，通过中国专利技术分析主要体现在中国具有智能电网技术优势的地区和申请人。

总体来说，智能电网产业在全球具有广阔的市场前景，而中国在该领域已经走在了世界的前列，并将引领全球智能电网领域的发展。