专利视角下的区域供冷能源站蓄冷技术.pdf
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1、-27-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024中国科技信息 2024 年第 9 期专利分析区域供冷是指对一定区域内的建筑物群,由一个或多个能源站集中制取冷媒,通过区域管网提供给最终用户,实现用户制冷要求。区域供冷由于其高效、清洁、绿色的特点,近年来受到广泛关注。区域供冷通常包括四个基本组成部分:能源站、输配管网、用户端接口和末端设备。本文将以国内外 19512022 年期间申请公开的区域供冷专利技术为研究对象,对区域供冷能源站的冷源配置进行分析,以期为相关行业提供参考。区域供冷国内外区域供冷技术专利申请趋势图 1 是 19512022
2、 年期间国内外区域供冷专利申请情况以及 19512022 年期间国内沿海城市和非沿海城市区域供冷专利申请情况。图 1 显示,国外对区域供冷技术的研究应用起步较早,且区域供冷技术在国外已处于较为成熟的阶段;我国对区域供冷技术的研究应用起步较晚,且区域供冷技术在我国处于发展阶段;因此,国外区域供冷技术对我国区域供冷技术的研究应用具有一定的参考价值。从图 1 可以看出,在 19512022 年这段时间内,国外区域供冷技术经历过三次发展高峰期,且于 1998 年、2015年、2018 年左右达到顶峰,结合 19512022 年这段时间内国际环保事件来看,也即 1997 年京都议定书签订,碳中和概念首次
3、出现、2015 年巴黎协定签订,直接催生了全球及国家层面的碳中和目标、2017 年 12 月碳中和联盟声明的签订,多个国家做出了 21 世纪中叶实现净零碳排放的承诺,区域供冷技术符合节能减排的环保要求,且行业曲线开放度创新度生态度检索量持续度可替代度影响力行业关联度图 1 区域供冷技术的国内外专利申请趋势专利视角下的区域供冷能源站蓄冷技术高丽慧 张曼曼高丽慧1 张曼曼2(等同第一作者)1.国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心2.国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心高丽慧(1990),女,湖南邵阳,硕士,知识产权师,专利审查员,主要从事暖通空调领域的专利审查工作。张曼曼(1990),女,
4、河南驻马店,硕士,助理研究员,专利审查员,主要从事制冷领域的专利审查工作。中国科技信息 2024 年第 9 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024-28-专利分析目前我国正处于区域供冷技术发展的第二次高峰期内;因此,区域供冷技术在我国具有一定的发展空间,且区域供冷技术有助于我国实现碳达峰、碳中和。从图 1 中还可以看出,区域供冷技术无论是在我国沿海城市还是非沿海城市均有研究应用,但是沿海城市区域供冷技术的研究应用早于且多于非沿海城市;这可能是由于沿海地区天然水资源丰富,而利用天然水资源作为冷量源,不仅价格低廉而且碳排放量较少;图 2
5、 是区域供冷技术在全球以及在我国的地域分布情况,结合该图 2 可知,我国的上述非沿海城市均属于用电量较为紧张的城市,因此,区域供冷技术对缓解用电紧张有一定作用。区域供冷能源站的冷源配置区域供冷的冷源来源主要包括常规冷源、蓄冷、余热以及清洁能源,其中,常规冷源包括空气能、水能。图 3 是19512022 年这段时间国内外区域供冷专利申请中这四类冷源来源的占比情况,从图 3 可知,国内外对常规冷源的应用研究较少,究其原因,可能是常规冷源的应用研究已较为成熟,因此较难发掘其创新点,同时,由于蓄冷技术、余热利用技术以及清洁能源利用技术这三个技术所涉及的技术分支均较多,为了厘清每个技术所涉及的技术分支,
6、本文仅对蓄冷技术进行详细阐述。区域供冷能源站的蓄冷技术技术方向、技术点分析梳理 19512022 年的国内外区域供冷专利申请可知,区域供冷能源站蓄冷技术,其专利申请的主要方向可归纳为介质种类、蓄冷的能量来源这两个方向,其中介质种类指的是蓄冷时所采用的介质类型,蓄冷的能量来源指的是驱动蓄冷的能量类型;本文从这两个主要的专利申请方向出发,对各申请方向所涉及的技术方向、技术点进行梳理总结,形成表 1 和表 2。注:1)下文用年均增长率 a 来表示 19512022 年这段时间内的年均增长率,用年均增长率 b 来表示20202022 年这段时间内的年均增长率,也即我国提出碳中和概念后至 2022 年这
7、段时间内的年均增长率;2)有些技术点,比如跨临界 CO2制冰,专利申请公开量太少,且这些技术点在很多年份的专利申请量为 0,因此这些技术点对应的年均增长率用-表示。分析表 1 和表 2 可知,1)动态制冰技术、冰浆蓄冷技术、回收管网回水余热进行蓄冷、利用可再生能源进行蓄冷这四个技术点的专利申请年均增长率a和年均增长率b均为正值,且年均增长率 b 远大于 a,这表明这四个技术点的专利申请量存在多个增长期,且 2020 年后增长最快,这也说明这四个技术点的创新指数高,发展潜力大。2)利用低谷电蓄冷技术的年均增长率 a 为负值,但是其年均增长率 b 却是正值,这说明低谷电蓄冷技术前期的专利申请量增长
8、低,2020 年后快速增长。结合上述图 1 可知,前期国外专利申请量占主导地位,2020 年后国内专利申请量占主导地位,因此这也从侧面说明,我国对低谷电蓄冷技术的研究应用较大,也即低谷电蓄冷技术在我国具有一定的发展潜力;结合图 2 不难发现,其原因可能在于,国外研究应用区域供冷技术的主要是沿海地区,且我国沿海城市的专利申请早于且多于非沿海城市,沿海地区天然水资源丰富,他们关注点可能更在于对海洋冷量等这类清洁能源的利用这方面,而我国非沿海城市区域供冷的关注点可能更多是在电力资源的利用这方面,因此,随着我国非沿海城市区域供冷专利申请量的增多,低谷电蓄冷技术自然也越来越受关注。3)外融冰技术、蓄冷水
9、罐进行水蓄冷技术、回收废热蓄冷技术年均增长率 a 和年均增长率 b 均为负值,且年均增长率 b 的绝对值大于年均增长率 a 的绝对值,这说明外融冰技术、蓄冷水罐进行水蓄冷技术、回收废热蓄冷技术在2020 年之前已经较为成熟和饱和。4)对于上述表格中涉及的专利申请量较少的技术点,结合这些技术点的专利申请日可知,跨临界 CO2制冰技术、分区融冰技术、利用消防水池进行水蓄冷技术是 20202023 年这三年来才出现的技术,加盐/静态制冰技术、CO2作为相变材料技术、微胶囊相变材料技术、共晶盐相图 3 19512022 年期间国内外区域供冷专利申请中四类冷源来源的占比情况(b)区域供冷技术在我国的地域
10、分布情况图 2 区域供冷技术在全球以及在我国的地域分布情况(a)区域供冷技术在全球的地域分布情况-29-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024中国科技信息 2024 年第 9 期专利分析变材料技术在 1990 年之前就已经出现,这也从侧面说明,跨临界 CO2制冰技术、分区融冰技术、利用消防水池进行水蓄冷技术较为新颖,加盐/静态制冰技术、CO2作为相变材料技术、微胶囊相变材料技术、共晶盐相变材料技术创新空间有限。接着,本文梳理上述各技术点在 19512022 年期间的专利申请量,并分析表 1 和表 2 中申请量 10 件的各技术点在 1
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