全球风电机组专利分析

1、风电机组概述

风力发电机组包括风轮、发电机；风轮主要由叶片、轮毂、加固件等组成；它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成。[1]随着全球对于环境保护、节能减排和可持续发展的日益重视，各国政府对于新能源产业的支持力度不断加大，纷纷通过补贴、税收优惠、研发投入等措施促进产业的发展，并且由于技术的进步和成本的降低，新能源正在逐步从替代能源转变为主流能源，新能源产业迎来了前所未有的发展机遇。风电产业作为新能源产业重要组成部分，已成为全球能源结构转型的重要力量之一，全球在新能源产业领域的发展机遇同样有力地促进全球风电产业的发展；根据全球风能理事会（GWEC）的数据，2024 年全球风电新增装机容量再创历史新高，达到 121.6GW（吉瓦），较2019 年翻番。陆上风电、海上风电新增装机容量分别为 109.9GW（占比 90.4% ）、11.7GW（占比 9.6% ）。2024 年，中国、美国、巴西、印度和德国是全球风电新增装机容量排名前五的市场，其中中国风电新增装机容量占全球新增装机容量的近 70% 。与 2023 年相比，2024年，亚太地区风电新增装机容量增长 7% ，非洲和中东地区则增长 107% ，这主要来自埃及和沙特阿拉伯新增装机容量的显著增长，北美、拉丁美洲和欧洲的新增装机容量有所下降。[2]

2、检索说明

本文以风电技术领域的发电机组为主要分支进行技术分解结合 F03D 等关键 ipc 分类构建专利检索式，依托 Himmpat 黑马专利检索系统为数据来源，进行检索分析。针对国内外历年申请的发明和实用新型专利进行检索，检索截止日期为2024 年 11 月 25 日。

3、全球风电机组专利情况

3.1 专利申请趋势

对全球风电机组相关专利按照年申请量进行统计，如图 1 所示。

从图 1 中可以看出，截至检索日期，全球风电机组相关专利，按照专利年申请量进行统计，从 1866 年开始出现相关专利申请，随后至1973 年，专利申请量在 100 件以下，从 1974 年后专利申请量出现增长，随后在2000 年后专利申请量出现明显增长，并 2011 年出现高峰后回落，随后再次上升，在2021 年出现申请量最高峰值，2021 年已公开申请专利11748 件，近年来专利申请数量保持在较高水平，由此可见，近年来全球风电机组的技术创新能力较强。

3.2 重点申请人

对全球风电机组主要申请人（专利申请量 ）专利申请量进行统计，其结果如图 2 所示：

从图 2 中可以看出，全球风电机组相关专利重点申请人中，拥有相关专利最多的申请人是维斯塔斯风力系统有限公司，有 9076 件相关专利，其后依次为西门子歌美飒可再生能源公司（8637 件）、通用电气公司（7777件）、乌本产权有限公司（4941 件）、三菱重工业株式会社（3034 件）、北京金风科创风电设备有限公司（2562件）、阿洛伊斯²沃本（2036 件）、金风科技股份有限公司（2016 件）、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司（1230 件）、明阳智慧能源集团股份公司（1223 件）。

3.3 专利技术分类

通过对全球风电机组相关专利技术的分析，可以了解全球风电机组专利技术的布局重点和布局强弱；同时通过对全球风电机组相关专利涉及IPC 大组的情况分析，可以了解全球风电机组产业所涉及的重点技术方向。

图 3 为全球风电机组相关技术专利主要IPC 大组分布图，从图中可以看出，涉及最多的技术方向为F03D7（风力发动机的控制），共涉及45910 件相关专利，是全球风电机组产业最重要的技术研发方向；其后的 F03D9（特殊用途的风力发动机；风力发动机与受它驱动的装置的组合；安装于特定场所的风力发动机）（44445 件）、F03D1（具有基本上与进入发动机的气流平行的旋转轴线的风力发动机）（42938 件）、F03D80（不包含在组F03D1/00-F03D17/00 中的零件、组件或附件）（34206 件）方向的专利申请量均在 30000 件以上，此三大技术方向也可视为全球风电机组技术的重要研发方向。

上图涉及的IPC 具体含义如下：

针对全球重点企业维斯塔斯集团、阿尔斯通集团、金风科技股份有限公司（以下简称：‚金风科技‛）、远景能源有限公司（以下简称：‚远景能源‛）以及国电联合动力技术有限公司（以下简称：‚联合动力‛）在风电机组技术领域的专利情况进行统计分析，了解当前重点企业技术水平和发展趋势。

4.1 申请趋势分析

从图 4 中可以看出，维斯塔斯集团自 1994 年开启风电机组相关专利申请，是重点企业中申请最早企业，专利申请数量相对企业重点企业属于领先位置，技术水平具有一定优势。

总体来看，国外重点企业专利申请相对国内重点企业申请较早，总量上维斯塔斯集团属于领先位置，但近几年国外重点企业专利申请下降明显，国内重点企业申请持续上升，特别是金风科技在该领域专利申请已开始与维斯塔斯集团相互持平，由此可见，近年来国外技术创新能力已趋于稳定，国内技术创新水平不断提高。

4.2 全球重点国家/地区专利布局分析

从图 5 中可以看出，维斯塔斯实施全球化战略，以 WIPO 国际局（1605 项）和欧洲专利局（1480 项）为枢纽，重点突破中美德等核心市场，其中美国专利储备达 1301 项，中国市场布局1090 项，德国市场部署1084项。阿尔斯通过度依赖传统欧美市场，欧洲专利局（152 项）和美国（149 项）合计占比近 50% ，而对中国（45项）、印度（10 项）等新兴市场的技术输出严重不足。金风科技和远景能源均重视中国市场的专利布局分别在中国布局 1490 件和 288 件，同时也在国际上进行了广泛的专利布局，如欧洲、美国、澳大利亚、印度等风电行业发展较好的区域，这有助于它们拓展国际市场，提升国际竞争力。联合动力国内布局 847 件，而国外布局区域和专利数量相对较少，仅在美国、印度和德国有少量专利布局。

5、结论

从全球专利申请情况来看，2000 年后专利申请量出现明显增长，近年来专利申请数量保持在较高水平，全球风电机组的技术创新能力较强。全球风电机组相关专利重点申请人中，拥有相关专利最多的申请人是维斯塔斯风力系统有限公司，其后依次为西门子歌美飒可再生能源公司、通用电气公司、乌本产权有限公司、三菱重工业株式会社，中国的金风科创风电、金风科技、华能集团以及明阳智慧目前也属于全球申请前十企业。而在重点技术发展方向上，F03D7（风力发动机的控制）是全球风电机组产业最重要的技术研发方向，其后的 F03D9（特殊用途的风力发动机；风力发动机与受它驱动的装置的组合；安装于特定场所的风力发动机）、F03D1（具有基本上与进入发动机的气流平行的旋转轴线的风力发动机）以及 F03D80（零件、组件或附件）也是全球风电机组技术的重要研发方向。

从重点企业专利情况对比分析来看，当前全球风电机组专利申请仍保持较高水平，技术竞争激烈，维斯塔斯集团不仅专利申请时间最早也是申请量最多企业，相对于其他重点企业属于领先位置；区域布局上欧洲、中国、美国以及德国是各重点企业主要竞争市场。同时，近几年国内企业技术创新能力不断加强，在海外积极开展专利布局，市场竞争力逐渐具备一定优势。

参考文献

[1]唐建平， 王立鹏. 风力发电机组[J]. 大功率变流技术， 2010（3）：33-37.

[2] 风 能 专 委 会 CWEA.GWEC.2024 全 球 风 电 装 机 容 量 创 下 历 史 新 高 [EB/OL]. 2025-04-24.https：//www.ne21.com/news/show-211901.html