專利視域下新型儲能領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)識別及競爭優(yōu)勢測度研究

摘 要：新型儲能技術(shù)是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐，分析該領(lǐng)域的技術(shù)競爭優(yōu)勢對中國未來在該領(lǐng)域獲取持續(xù)性競爭優(yōu)勢具有重要意義?；陉P(guān)鍵核心技術(shù)的特征，從技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)影響、技術(shù)經(jīng)濟和技術(shù)安全4個維度，構(gòu)建關(guān)鍵核心專利指標(biāo)評價體系篩選關(guān)鍵核心專利，并在此基礎(chǔ)上從技術(shù)數(shù)量和技術(shù)質(zhì)量兩個維度研判主要研發(fā)國家的技術(shù)競爭優(yōu)勢。以全球新型儲能領(lǐng)域為樣本，識別出12項關(guān)鍵核心技術(shù)，發(fā)現(xiàn)主要聚焦于鋰電儲能、儲熱、儲氫、液流電池儲能、超級電容儲能以及壓縮空氣儲能等領(lǐng)域。中國在新型儲能技術(shù)，特別是鋰電儲能領(lǐng)域已取得顯著技術(shù)競爭優(yōu)勢，僅次于美國，并與日本技術(shù)實力相近；在電極技術(shù)等關(guān)鍵領(lǐng)域，中國與美、日仍存技術(shù)差距?；谘芯拷Y(jié)論提出了政策建議。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵核心技術(shù)；技術(shù)識別；競爭優(yōu)勢；新型儲能技術(shù)

中圖分類號：G353.1文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-2272.202405222

Research on Identification of Key Core Technologies and Measurement of Competitive Advantages in the New Energy Storage Field from the Perspective of Patents

Abstract：New energy storage technology is a key technology for building an innovative power system. Analyzing the technological competitive advantage in this field is of great significance for China to obtain sustainable competitive advantage in the future. Based on the characteristics of key core technologies， this paper constructs a key core patent index evaluation system from four dimensions： technological innovation， technological impact， technological economy， and technological safety， to select key core technologies. On this basis， the paper assesses the technological competitive advantage of major R&D countries from the perspectives of technological quantity and technological quality. Using global patent data in the new energy storage field over the past 20 years as a sample， 12 key core technology areas are identified. The United States holds a leading position in technological competition， while Japan and China closely follow， occupying significant positions in the global new energy storage field. Electrodes， as a key technology， show significant advantages for the United States and Japan， while China needs to increase research and development investment to enhance competitiveness and ensure national autonomy in the field of energy storage and conversion. The research conclusions provide a grasp of the current technological development competition and key directions， while also providing decision-making references for the cultivation and development of key core technologies in the new energy storage field.

Key Words：Key Core Technologies; Technological Identification; Competitive Advantage; New Energy Storage Technology

0 引言

在全球氣候變化和環(huán)境問題日益加劇的背景下，碳中和已成為全球共同努力的目標(biāo)。為實現(xiàn)“2030碳達峰、2060碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)，中國正積極深化能源結(jié)構(gòu)改革，逐步提升風(fēng)電、光伏等新能源在電力系統(tǒng)中的比重。然而，風(fēng)電和光伏的出力在很大程度上依賴于環(huán)境氣候條件，導(dǎo)致其出力存在較大的不確定性，而新型儲能技術(shù)能夠有效地存儲多余的電力，并在需要時釋放，從而平抑新能源的出力波動，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，因此新型儲能技術(shù)成為新能源規(guī)模利用的關(guān)鍵。此外，新型儲能技術(shù)也是推動能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、占領(lǐng)國際戰(zhàn)略制高點的重要領(lǐng)域，具有國家層面的戰(zhàn)略意義[1]。

近年來，隨著全球技術(shù)創(chuàng)新的不斷加速，新型儲能技術(shù)憑借其獨特的優(yōu)勢，在各細分領(lǐng)域均取得顯著進展，其應(yīng)用需求也在不斷擴大[2]，不僅滿足了日益增長的可再生能源存儲需求，也為智能電網(wǎng)、電動汽車等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強有力的支撐。中國在新型儲能領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著進展，無論是在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化進程還是市場應(yīng)用方面都展現(xiàn)出強大的實力。然而，要實現(xiàn)全球技術(shù)領(lǐng)先地位并建立科技創(chuàng)新優(yōu)勢，仍需不斷深化對新型儲能技術(shù)的理解，加強對關(guān)鍵核心技術(shù)的識別與研發(fā)，同時準(zhǔn)確評估中國在全球市場上的競爭優(yōu)勢，以確保在激烈的國際競爭中保持競爭力。

專利是技術(shù)創(chuàng)新、創(chuàng)新成果的重要載體[3]，記錄了90% 以上的技術(shù)信息[4]，是技術(shù)評價的的重要依據(jù)。因此，從專利數(shù)據(jù)出發(fā)具有可行性。目前已有學(xué)者從專利視角對新型儲能現(xiàn)狀進行了分析研究，并取得了一定研究成果。但技術(shù)競爭優(yōu)勢研究中，往往缺乏針對高質(zhì)量專利的細致篩選和劃分，可能導(dǎo)致評估結(jié)果出現(xiàn)偏差。因此，本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，從技術(shù)創(chuàng)新性、技術(shù)影響性、技術(shù)經(jīng)濟性和技術(shù)安全性4個維度篩選新型儲能領(lǐng)域的關(guān)鍵核心專利，并結(jié)合技術(shù)數(shù)量和技術(shù)質(zhì)量兩個維度測度技術(shù)競爭優(yōu)勢，進而對該領(lǐng)域中主要創(chuàng)新國家的技術(shù)競爭優(yōu)勢指數(shù)進行比較與分析，以期增強對當(dāng)前技術(shù)發(fā)展競爭態(tài)勢和重點方向的把握，同時為新型儲能領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)培育和發(fā)展提供決策參考，對于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新、確定國家戰(zhàn)略方向具有重要意義。

1 文獻綜述

自2018年美國對中興通訊實施制裁以來，中國高科技領(lǐng)域面臨了前所未有的技術(shù)封鎖和打壓，在此背景下中國政府提出了“關(guān)鍵核心技術(shù)”的概念。然而，目前學(xué)術(shù)界尚未在關(guān)鍵核心技術(shù)的定義上達成共識。一部分學(xué)者從語義學(xué)的角度出發(fā)，基于關(guān)鍵技術(shù)與核心技術(shù)之間的關(guān)系對其進行詮釋。江瑤等[5]認為關(guān)鍵核心技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)與核心技術(shù)的交集，而王可達[6]認為關(guān)鍵核心技術(shù)是由關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)構(gòu)成的復(fù)合型概念，同時具有關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)的特征。另一部分學(xué)者則強調(diào)核心技術(shù)的主導(dǎo)地位，認為 “關(guān)鍵”是對其重要程度的描述[7]，唐恒等[8]認為關(guān)鍵核心技術(shù)是核心技術(shù)中的關(guān)鍵部分，與核心技術(shù)相比，關(guān)鍵核心技術(shù)在關(guān)鍵性上更為突出，處于核心技術(shù)鏈中的關(guān)鍵位置[9]，技術(shù)的難度大、水平高[10]，對整個產(chǎn)業(yè)鏈具有至關(guān)重要的影響。綜上，本文認為關(guān)鍵核心技術(shù)是指在特定歷史時期和特定行業(yè)或領(lǐng)域中占據(jù)核心地位，并發(fā)揮關(guān)鍵作用的技術(shù)。其擁有創(chuàng)新程度高、占據(jù)行業(yè)核心地位、對行業(yè)發(fā)展具有重要作用、并且對市場具有戰(zhàn)略性影響的特征。

上述對關(guān)鍵核心技術(shù)的定義雖然不盡相同，但基本體現(xiàn)了關(guān)鍵核心技術(shù)與其他技術(shù)的區(qū)別主要在以下4個方面：①技術(shù)創(chuàng)新性：關(guān)鍵核心技術(shù)是在特定行業(yè)中處于技術(shù)制高點的技術(shù)，其技術(shù)創(chuàng)新程度較高，代表了行業(yè)內(nèi)最高的技術(shù)創(chuàng)新水平；②技術(shù)影響性：關(guān)鍵核心技術(shù)在特定行業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈或技術(shù)領(lǐng)域中占據(jù)核心地位，具有重要影響力，能夠決定行業(yè)的發(fā)展方向和格局；③技術(shù)經(jīng)濟性：關(guān)鍵核心技術(shù)與市場有著密切關(guān)系，依賴于商業(yè)應(yīng)用環(huán)境，并且能夠?qū)Ξa(chǎn)業(yè)、市場起到戰(zhàn)略性影響，因此具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟性；④技術(shù)安全性：關(guān)鍵核心技術(shù)作為行業(yè)內(nèi)最高技術(shù)創(chuàng)新水平的代表，其安全性對國家安全具有極其重要的戰(zhàn)略意義。

在關(guān)鍵核心技術(shù)的識別方面，當(dāng)前學(xué)者們通常使用定量分析法，包括專利指標(biāo)評價法、專利網(wǎng)絡(luò)分析法和文本挖掘法定量分析法。其中，基于專利數(shù)據(jù)的指標(biāo)評價法被廣泛使用，且隨著研究的不斷深入，從最初的單一指標(biāo)評價[11]到多指標(biāo)組合評價[12]，再到多維度的指標(biāo)體系評價，識別的精準(zhǔn)度和可信度得到提升。關(guān)于多維度的指標(biāo)體系評價，學(xué)者們從不同維度出發(fā)，構(gòu)建了多樣化的指標(biāo)體系，如江瑤等[5]從前沿技術(shù)性、復(fù)雜創(chuàng)新性以及國家戰(zhàn)略性3個維度構(gòu)建指標(biāo)體系，利用熵權(quán)法對各指標(biāo)賦予權(quán)重，識別人工智能產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵核心技術(shù)。楊武等[13]則從技術(shù)、經(jīng)濟和法律角度構(gòu)建指標(biāo)評價體系，結(jié)合熵權(quán)法和Topsis法識別鋰電池汽車行業(yè)的關(guān)鍵核心技術(shù)。而專利網(wǎng)絡(luò)分析法則側(cè)重于專利文獻之間的關(guān)系，如Mariani等[14]考慮了引文網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和時間信息，通過引文網(wǎng)絡(luò)分析識別潛在核心專利；劉志迎[15]則通過計算專利共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點中心度來識別關(guān)鍵核心技術(shù)。此外，還有學(xué)者開始嘗試使用文本挖掘技術(shù)進行關(guān)鍵核心技術(shù)識別，如楊恒等[16]利用LDA模型和Word2Vec模型，對專利文獻的內(nèi)容進行深入分析，以識別技術(shù)主題。以上方法各有優(yōu)勢，如專利指標(biāo)評價法可以考量多維度特征、可操作性和實用性強，專利網(wǎng)絡(luò)分析法對結(jié)果的可解釋性較強，以及文本挖掘法的自動化程度高，能夠?qū)Υ罅繉＠谋具M行處理。但在使用這些方法時也會面臨挑戰(zhàn)，如專利指標(biāo)評價法的指標(biāo)設(shè)置具有較強主觀性，專利網(wǎng)絡(luò)分析法對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性要求較高，以及文本挖掘法對專利文本質(zhì)量和語義理解能力要求較高，這些挑戰(zhàn)會影響到識別結(jié)果的準(zhǔn)確性。

關(guān)于技術(shù)競爭態(tài)勢的分析研究，學(xué)者們通常利用專利數(shù)據(jù)作為分析工具，將各指標(biāo)進行量化處理并測度技術(shù)競爭優(yōu)勢，并比較不同主體在特定產(chǎn)業(yè)的技術(shù)競爭優(yōu)勢。李林等[17]利用專利數(shù)據(jù)，分析了美、德、日、中在先進制造技術(shù)子領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢演化周期。鄭思佳等[18]通過t-SNE算法繪制了關(guān)鍵核心技術(shù)原創(chuàng)國的競爭態(tài)勢圖譜，并通過構(gòu)建技術(shù)差距指數(shù)定量評估關(guān)鍵核心技術(shù)競爭態(tài)勢。張貝貝等[19]采用專利 IPC 分類號和文本內(nèi)容篩選的方法對芯片制造領(lǐng)域的專利進行篩選，并通過專利數(shù)量的對比分析了各國的競爭強度。于貴芳等[20]運用文獻計量和專利分析的方法，對中美兩國腦機接口領(lǐng)域的技術(shù)競爭態(tài)勢進行了比較分析。楊武等[13]則構(gòu)建了“技術(shù)-經(jīng)濟-法律”三維模型來識別鋰電池汽車領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)，并進一步應(yīng)用景氣綜合指數(shù)法計算美、日、中、韓四國在該領(lǐng)域的競爭優(yōu)勢指數(shù)。這些研究通過多元化的角度和方法，為技術(shù)競爭優(yōu)勢的探究提供了深刻的見解和獨特的視角。

綜上所述，現(xiàn)有研究在關(guān)鍵核心技術(shù)識別及競爭優(yōu)勢評估上存在局限。首先，目前對于關(guān)鍵核心技術(shù)的定量識別尚未形成標(biāo)準(zhǔn)模式，單純采用指標(biāo)體系法、專利網(wǎng)絡(luò)分析法或文本挖掘的方法都存在不足，需要進一步完善。其次，技術(shù)競爭優(yōu)勢研究中普遍沒有針對高質(zhì)量專利進行細致的篩選和劃分，可能導(dǎo)致評估結(jié)果出現(xiàn)偏差，這是由于并非所有專利都具有相同的價值或影響力，高質(zhì)量專利往往代表著更為先進的技術(shù)創(chuàng)新、更大的市場潛力和更強的法律保護，對于評估一個產(chǎn)業(yè)或技術(shù)的競爭優(yōu)勢具有更為重要的意義。因此，本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，從技術(shù)創(chuàng)新性、技術(shù)影響性、技術(shù)經(jīng)濟性和技術(shù)安全性4個維度篩選新型儲能領(lǐng)域的關(guān)鍵核心專利，并結(jié)合技術(shù)數(shù)量和技術(shù)質(zhì)量兩個維度測度技術(shù)競爭優(yōu)勢，進而對該領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位國家的技術(shù)競爭優(yōu)勢指數(shù)進行比較與分析。

2 研究設(shè)計

2.1 關(guān)鍵核心技術(shù)識別

2.1.1 識別指標(biāo)體系設(shè)計

本文基于關(guān)鍵核心技術(shù)的主要特征，進一步豐富現(xiàn)有的指標(biāo)測度體系，從技術(shù)創(chuàng)新性、技術(shù)影響性、技術(shù)經(jīng)濟性和技術(shù)安全性4個維度出發(fā)構(gòu)建相關(guān)評價指標(biāo)，進而篩選新型儲能領(lǐng)域關(guān)鍵核心專利。其中技術(shù)創(chuàng)新性是指某項專利技術(shù)基于大量前期研究成果，經(jīng)過高水平技術(shù)團隊長期研發(fā)，并最終形成具備原創(chuàng)性和高質(zhì)量特性的技術(shù)[23]。技術(shù)影響性是指某項專利技術(shù)對后續(xù)相關(guān)專利的發(fā)明創(chuàng)造產(chǎn)生的影響程度，表現(xiàn)為對產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系發(fā)展方向的縱向控制和對其他國家發(fā)展類似技術(shù)的橫向控制。技術(shù)經(jīng)濟性是指某項專利技術(shù)在商業(yè)上的可行性和經(jīng)濟性，反映了專利技術(shù)的市場開發(fā)和應(yīng)用水平和運營前景，如果一項專利技術(shù)受到多個國家或地區(qū)的保護和認可，可以體現(xiàn)該專利技術(shù)在未來商業(yè)應(yīng)用市場空間前景廣闊。技術(shù)安全性是指某項專利技術(shù)在法律上得到了明確定義和保護，反映了專利技術(shù)在法律效力上的穩(wěn)定性，具有穩(wěn)定法律狀態(tài)的專利不會輕易被競爭對手提出無效[21]。這4個維度相輔相成，只有綜合考量才能體現(xiàn)專利價值。鑒于此，本文在綜合技術(shù)創(chuàng)新性、技術(shù)影響性、技術(shù)經(jīng)濟性和技術(shù)安全性4個維度的基礎(chǔ)上，借鑒陳旭等[6]、楊大飛等[9]、鄭思佳等[18]、Noh等[22]、郭亮等[24]以及Grimaldi等[25]的做法，進一步細分出10項測度指標(biāo)，包括引證次數(shù)、自引率、發(fā)明人數(shù)、被引證次數(shù)、被引證國別數(shù)、同族專利數(shù)、布局國家數(shù)、申請人數(shù)、權(quán)利要求數(shù)和技術(shù)覆蓋范圍，如表1所示。

2.1.2 指標(biāo)權(quán)重確定及篩選標(biāo)準(zhǔn)

指標(biāo)權(quán)重的確定對于評價體系的準(zhǔn)確性和可靠性起著重要作用。考慮到關(guān)鍵核心技術(shù)具有多維特征，且更多地反映在專利信息上，僅依靠專家意見確定權(quán)重的方法會使賦權(quán)結(jié)果主觀性過強，從而影響評價結(jié)果，故引入熵權(quán)法這一客觀賦權(quán)法。AHP與熵權(quán)法結(jié)合的方法能夠避免單一賦權(quán)法帶來的偏差，保證識別結(jié)果兼顧客觀信息和主觀意見。具體賦權(quán)方法如下：

基于AHP確定指標(biāo)權(quán)重。

AHP（Analytic Hierarchy Process）即層次分析法，是復(fù)雜問題決策分析中常用的一種定性和定量相結(jié)合的方法，該方法的核心在于將復(fù)雜問題分解為多個組成部分，并根據(jù)其支配關(guān)系形成層次結(jié)構(gòu)，進而通過層次間各元素的相互比較與評估，確定各指標(biāo)的相對權(quán)重，從而此輔助決策。利用層次分析法計算指標(biāo)權(quán)重的步驟如下：

步驟一：構(gòu)建判斷矩陣。構(gòu)建判斷矩陣時需要針對同一個層次下的評價指標(biāo)進行相對重要性的比較，并據(jù)此構(gòu)造出各層次的判斷矩陣。需要邀請多位相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，匯總專家意見，得到各層級指標(biāo)間的相對重要性，采用1-9比例標(biāo)度法建立判斷矩陣，標(biāo)度的打分標(biāo)準(zhǔn)與含義如表2所示。判斷矩陣為X=（xij）n×n，其中xij表示指標(biāo)i比指標(biāo)j的重要程度。

步驟二：計算指標(biāo)權(quán)重值ωi。首先將判斷矩陣的數(shù)據(jù)進行歸一化處理，獲得初步權(quán)重向量wi。

并進一步求出指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)ωi。

步驟三：一致性檢驗。判斷矩陣要求具有一致性和傳遞性，對判斷矩陣進行一致性檢驗以保證判斷矩陣在邏輯上的合理性。首先計算出一致性指標(biāo)CI，計算公式如下：

根據(jù)CI進一步計算出一致性比例CR，從而對判斷矩陣進行一致性檢驗，計算公式如下：

其中RI為平均隨機一致性指標(biāo)，且當(dāng)CR＜0.1時，說明判斷矩陣X滿足一致性要求。

基于熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重。

熵權(quán)法來自信息論的基本原理，其核心在于通過評估具體數(shù)據(jù)之間的差異性來賦予權(quán)重。指標(biāo)的離散程度由熵值大小決定，某項指標(biāo)熵值越小，該指標(biāo)的離散程度越大，表明該指標(biāo)的信息量越大，因此在評價體系中的權(quán)重就越高；反之，熵值越大，則指標(biāo)間差異越小、權(quán)重越低。具體賦權(quán)方法如下：

步驟一：數(shù)據(jù)無量綱化處理。信息熵是一個無量綱值，計算指標(biāo)權(quán)重時應(yīng)對指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。采用極差標(biāo)準(zhǔn)化方法，因為所選取的指標(biāo)均為正向指標(biāo)。具體公式如下：

其中χn為初始值，γn為各指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的值。

步驟二：計算第j項指標(biāo)的熵值Ej，計算公式如下：

式（7）中，pij代表矩陣歸一化的概率矩陣。若pij=0，則定義pijlnpij=0。

步驟三：確定各指標(biāo)的權(quán)重，計算公式如下：

（3）確定組合權(quán)重?；谟嬎愕玫降腁HP法權(quán)重ωi和熵權(quán)法wj權(quán)重，進一步使用相乘的方式組合權(quán)重W*j，計算公式如下：

2.1.3 關(guān)鍵核心技術(shù)篩選標(biāo)準(zhǔn)

通過AHP-熵權(quán)法對構(gòu)建的關(guān)鍵核心專利的維度及指標(biāo)進行賦權(quán)后，使用經(jīng)過歸一化后的專利指標(biāo)數(shù)據(jù)與得到的組合權(quán)重相乘，得到了每個指標(biāo)的具體評分，進而將各項指標(biāo)的評分進行累加得到各項專利的總得分。在此基礎(chǔ)上借鑒Noh等[22]的做法，將總得分排序前5%的專利數(shù)據(jù)作為新型儲能領(lǐng)域中的關(guān)鍵核心專利。

2.2 技術(shù)競爭優(yōu)勢測度

本文借鑒了董坤對于關(guān)鍵核心技術(shù)比較優(yōu)勢的測量方法[26]，從技術(shù)數(shù)量和技術(shù)質(zhì)量兩個維度對技術(shù)競爭優(yōu)勢（Technological Competitive Advantage）進行綜合測度。其中技術(shù)數(shù)量優(yōu)勢是評估一個國家或地區(qū)技術(shù)實力的重要指標(biāo)之一，專利儲備量不僅反映了技術(shù)產(chǎn)出的數(shù)量，還能體現(xiàn)技術(shù)研發(fā)的活躍度，因此本文從專利儲備的角度對技術(shù)數(shù)量優(yōu)勢進行了定量評估。而技術(shù)質(zhì)量優(yōu)勢是衡量一個國家或地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新質(zhì)量的關(guān)鍵，專利質(zhì)量作為技術(shù)創(chuàng)新質(zhì)量的重要體現(xiàn)，能夠直觀地反映一個國家或地區(qū)在特定技術(shù)方向上的創(chuàng)新水平，因此本文從專利質(zhì)量的角度測度一個國家或地區(qū)在特定技術(shù)方向的技術(shù)質(zhì)量優(yōu)勢。基于此，本文結(jié)合技術(shù)數(shù)量優(yōu)勢和技術(shù)質(zhì)量優(yōu)勢兩個維度構(gòu)建了技術(shù)競爭優(yōu)勢指標(biāo)，旨在測度和比較新型儲能領(lǐng)域中主要國家或地區(qū)的關(guān)鍵核心技術(shù)的競爭優(yōu)勢。計算方式如下：

其中，設(shè)定α代表特定的技術(shù)領(lǐng)域，Nα表示某一國家或地區(qū)在領(lǐng)域α的技術(shù)數(shù)量優(yōu)勢指數(shù)，nTOP表示在領(lǐng)域α中擁有最多關(guān)鍵核心專利國家的核心專利數(shù)量，nα表示某一國家或地區(qū)在領(lǐng)域α的關(guān)鍵核心專利數(shù)量；Mα表示某一國家或地區(qū)在領(lǐng)域α的技術(shù)質(zhì)量優(yōu)勢指數(shù)，mTOP表示在領(lǐng)域α中擁有最大關(guān)鍵核心專利質(zhì)量國家的核心專利質(zhì)量，mα表示某一國家或地區(qū)在領(lǐng)域α中的關(guān)鍵核心專利質(zhì)量。在衡量某個國家或地區(qū)在特定技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵核心專利數(shù)量時，采用該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所有關(guān)鍵核心專利數(shù)量的總和作為計算依據(jù)；而在評估專利質(zhì)量時，則依據(jù)前文測算出的該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所有關(guān)鍵核心專利的總得分之和來進行。TCA則代表各個國家在特定技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)競爭優(yōu)勢，其數(shù)值的高低反映了該國在該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的競爭優(yōu)勢大小，當(dāng)TCA=1時表示該國在特定技術(shù)領(lǐng)域中處于絕對的領(lǐng)先地位，而當(dāng)TCA=0時則表示該國在特定技術(shù)領(lǐng)域中尚未形成關(guān)鍵核心專利的布局。

3 實證分析

3.1 數(shù)據(jù)來源及檢索策略

本文以新型儲能技術(shù)作為研究對象，選擇全球發(fā)明專利作為數(shù)據(jù)來源。在專利數(shù)據(jù)庫的選擇上，鑒于Incopat數(shù)據(jù)庫廣泛覆蓋了全球170個國家/地區(qū)超過1.7億件專利信息，其數(shù)據(jù)全面且更新頻率高，因此本文選擇Incopat數(shù)據(jù)庫收集全球新型儲能領(lǐng)域的專利數(shù)據(jù)。在專利檢索式的構(gòu)建上，本文基于《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》以及儲能領(lǐng)域的相關(guān)文獻構(gòu)建了新型儲能技術(shù)的專利檢索式，構(gòu)建的部分檢索式如下：（TI=（（鋰離子電池 OR 鈉離子電池 OR 鈉硫電池 OR 鉛蓄電池 OR 液流電池 OR 金屬-空氣電池 OR 氫儲能 OR 儲氫 OR 飛輪儲能 OR 重力儲能 OR 壓縮空氣儲能 OR 儲熱 OR 超導(dǎo)磁儲能 OR 超級電容）） OR （（（"lithium*" OR "Li" OR "Li-ion" OR "sodium-ion" OR "Na-ion" OR "sodium" OR "Na"） OR …而數(shù)據(jù)檢索的日期設(shè)定為2004年1月1日至2023年12月31日，選取近20年的專利數(shù)據(jù)為關(guān)鍵核心技術(shù)研究提供充足的數(shù)據(jù)集。

本文共檢索到全球范圍內(nèi)新型儲能技術(shù)領(lǐng)域39 068條發(fā)明專利數(shù)據(jù)，并進一步對檢索獲得的專利數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，具體步驟有檢查與補充，去除噪音和缺少關(guān)鍵指標(biāo)的專利數(shù)據(jù)，最終獲得37 802條新型儲能技術(shù)的有效專利數(shù)據(jù)。

3.2 新型儲能領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)識別及結(jié)果分析

3.2.1 基于AHP-熵權(quán)法的評價指標(biāo)權(quán)重確定

根據(jù)上文關(guān)鍵核心專利的價值評價指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)，邀請6位分別來自企業(yè)、研究所、高校的技術(shù)專家對各層次指標(biāo)的重要性進行打分，并綜合專家意見，構(gòu)建出目標(biāo)層判斷矩陣為表3。并根據(jù)式（1）-（4），對關(guān)鍵核心專利的維度進行賦權(quán)。

專家打分環(huán)節(jié)借鑒許振亮等［27］的做法，具體流程如下：在構(gòu)建關(guān)鍵核心專利評價指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，邀請3位在知識產(chǎn)權(quán)領(lǐng)域具有較深造詣的和3位分別從事儲能材料、儲能系統(tǒng)集成和儲能用電側(cè)領(lǐng)域的專家組成專家小組，以電話或微信的方式將成對比較矩陣問卷放發(fā)，經(jīng)過3輪調(diào)查、反饋和修改，專家意見達成了一致，最終確定判斷矩陣。由于篇幅有限僅呈現(xiàn)判斷矩陣比較結(jié)果，如表3所示。

同時為了進一步提高權(quán)重的客觀性和準(zhǔn)確性，根據(jù)式（5）-（8），使用熵權(quán)法對各維度相關(guān)的評價指標(biāo)進行權(quán)重確定?；贏HP和熵權(quán)法，分別計算得到關(guān)鍵核心專利的維度權(quán)重以及各維度下的具體指標(biāo)權(quán)重，最后根據(jù)式（9）將維度權(quán)重與相應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重相乘確定光刻技術(shù)領(lǐng)域的專利指標(biāo)組合權(quán)重，結(jié)果如表4所示。

3.2.2 關(guān)鍵核心專利篩選結(jié)果分析

得到各指標(biāo)的組合權(quán)重后，將新型儲能領(lǐng)域各專利的歸一化專利指標(biāo)數(shù)據(jù)值與這些組合權(quán)重逐一相乘，獲得每個專利在各指標(biāo)上的具體評價得分，隨后將各指標(biāo)得分進行累加，從而得到各專利的總得分。根據(jù)總得分從高到低的順序進行排序，并將總得分排名前5%的專利確定為關(guān)鍵核心專利，共篩選出1 890條新型儲能領(lǐng)域關(guān)鍵核心專利，如表5所示。

將得到的1 890項關(guān)鍵核心專利按照專利的申請人國家/地區(qū)進行統(tǒng)計，并計算了各國家/地區(qū)在關(guān)鍵核心專利數(shù)量上的占比，結(jié)果如表6所示。表6展示了全球新型儲能領(lǐng)域關(guān)鍵核心專利地域前10名的分布情況，發(fā)現(xiàn)1890項關(guān)鍵核心專利主要分布在美國、日本、中國和韓國4個國家，分別擁有540項、498項、329項和159項，共計占比80.74%，表明這4個國家在新型儲能領(lǐng)域中具有卓越的技術(shù)實力。同時發(fā)現(xiàn)中國大陸地區(qū)雖然以329項關(guān)鍵核心專利排名第三，但其關(guān)鍵核心專利在專利總數(shù)的占比僅為1.23%，這一比例相較于其他國家或地區(qū)呈現(xiàn)出明顯偏低的水平。這一現(xiàn)象表現(xiàn)出盡管中國的專利申請總量上展現(xiàn)了其在科技發(fā)展上的積極努力和成果，但關(guān)鍵核心專利相對較低的比例卻揭示了國內(nèi)企業(yè)仍需加強在深度創(chuàng)新和高端技術(shù)研發(fā)方面的努力。

3.2.3 關(guān)鍵核心技術(shù)方向分析

上述研究中篩選出的新型儲能領(lǐng)域1 890項關(guān)鍵核心專利共涉及272個IPC大組。由于只有擁有足夠數(shù)量的專利數(shù)據(jù)的技術(shù)類別才具備進行深入分析的基礎(chǔ)，同時這些類別更有可能代表了該技術(shù)領(lǐng)域的主流研究方向，因此本研究剔除在關(guān)鍵核心專利數(shù)量上少于20項的技術(shù)類別，從而確保在識別關(guān)鍵核心技術(shù)方向時的準(zhǔn)確性和可靠性。在剔除了關(guān)鍵核心專利數(shù)量上不足20項的技術(shù)類別之后，確定剩余12項技術(shù)分類作為光刻技術(shù)中的主流技術(shù)分部，如表7所示。

3.3 關(guān)鍵核心技術(shù)競爭優(yōu)勢測度

上文識別了新型儲能領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域后，本文采用公式（10）-（12）對美國、日本、中國、韓國、德國和法國這6個在新型儲能領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位的國家/地區(qū)進行技術(shù)競爭優(yōu)勢的測度，這6個國家/地區(qū)的關(guān)鍵核心專利總量占據(jù)了近90%的比重，足以體現(xiàn)并比較新型儲能領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)競爭優(yōu)勢，鑒于其余國家/地區(qū)在新型儲能領(lǐng)域的專利占比相對較小，本文在統(tǒng)計中未納入考量范圍。結(jié)果如表8所示。

根據(jù)表8，美國在新型儲能領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢幾乎覆蓋了所有關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，尤其在H01M4（電極）、H01M2（非活性部件的結(jié)構(gòu)零件）、H01G9（電解電容器）、C01B3（氫）、H01M6（一次電池）和H01B1（按導(dǎo)電材料特性區(qū)分的導(dǎo)體或?qū)щ娢矬w）六項技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，反映了美國在新型儲能技術(shù)研究和市場應(yīng)用方面的領(lǐng)先地位。日本和中國在部分技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出技術(shù)領(lǐng)先地位，分別在H01M8（燃料電池）、C09K5（蓄熱組合物）以及H01M10（二次電池）和H02J3（交流干線或交流配電網(wǎng)絡(luò)的電路裝置）技術(shù)領(lǐng)域取得了顯著的技術(shù)優(yōu)勢。而韓國僅在H01G11（混合電容器；雙電層電容器）技術(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)出色，但在其它技術(shù)領(lǐng)域中的競爭優(yōu)勢相對較弱。相對而言，德國和法國在各項新型儲能領(lǐng)域的競爭優(yōu)勢指數(shù)都較低，甚至在一些技術(shù)領(lǐng)域中尚未有關(guān)鍵核心專利的布局。

在此基礎(chǔ)上，進一步計算美、日、中、韓、德、法六國在新型儲能領(lǐng)域全部關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域上的平均技術(shù)競爭優(yōu)勢，以此展示各國在新型儲能領(lǐng)域中的技術(shù)競爭地位，結(jié)果如圖1所示。根據(jù)圖1，美國擁有最高的平均競爭優(yōu)勢指數(shù)，為0.842 6。隨后是日本和中國，平均競爭優(yōu)勢指數(shù)分別為0.670 8和0.619 4，盡管這兩個國家的競爭優(yōu)勢指數(shù)低于美國，但其數(shù)值依然處于較高水平，說明在新型儲能技術(shù)方面也具有顯著的優(yōu)勢。韓國、德國和法國的平均技術(shù)競爭優(yōu)勢指數(shù)則相對較低，分別為0.280 9、0.125 5和0.134 3，表明在新型儲能領(lǐng)域的技術(shù)實力與美國、日本和中國相比較弱。而本文未納入計算的其他非主要國家在新型儲能領(lǐng)域的競爭力相較于上述6個國家則更顯不足。

4 結(jié)論與建議

4.1 研究結(jié)論

本文基于全球新型儲能領(lǐng)域的專利數(shù)據(jù)，從技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)影響、技術(shù)經(jīng)濟和技術(shù)安全4個維度，構(gòu)建關(guān)鍵核心專利指標(biāo)評價體系，運用AHP-熵權(quán)法對評價維度及指標(biāo)進行賦權(quán)，從而對關(guān)鍵核心技術(shù)進行識別研究，并在此基礎(chǔ)上從技術(shù)數(shù)量和技術(shù)質(zhì)量兩個維度構(gòu)建技術(shù)競爭優(yōu)勢指數(shù)。對新型儲能領(lǐng)域主要國家的技術(shù)競爭優(yōu)勢進行測度與分析，得到以下主要結(jié)論：

新型儲能技術(shù)主要聚焦于鋰電儲能、儲熱、儲氫、液流電池儲能、超級電容儲能以及壓縮空氣儲能等領(lǐng)域。其中以鋰電儲能技術(shù)為主，各國在鋰電儲能領(lǐng)域都有不同程度的研發(fā)，是新型儲能領(lǐng)域的主要研究方向，尤其以美國、日本和中國在該領(lǐng)域的競爭力最為突出。中國在鋰電儲能細分的二次電池技術(shù)方向上，憑借在新能源汽車行業(yè)的持續(xù)推動和深度投入，已處于全球領(lǐng)先地位，為全球綠色出行作出貢獻。此外，儲熱、儲氫等其他技術(shù)也展現(xiàn)出巨大潛力，為儲能領(lǐng)域的多元化和高效利用提供了強有力的支持。在儲熱領(lǐng)域，美國、日本和中國都取得了顯著技術(shù)競爭力。在儲氫領(lǐng)域和液流電池領(lǐng)域，美國和日本分別展現(xiàn)出顯著競爭優(yōu)勢。而在超級電容儲能領(lǐng)域，美國和韓國憑借其在電池技術(shù)和材料科學(xué)領(lǐng)域的卓越實力，具有較高競爭力。

基于實證部分的結(jié)果分析，中國在新型儲能領(lǐng)域展現(xiàn)出了顯著的技術(shù)競爭優(yōu)勢，僅次于美國的領(lǐng)先地位，與日本的技術(shù)實力相近，并與其他國家相比在這一領(lǐng)域擁有顯著競爭優(yōu)勢。這一成果表明中國在新型儲能領(lǐng)域的研發(fā)和應(yīng)用方面取得了令人矚目的進展，體現(xiàn)了中國在綠色能源技術(shù)領(lǐng)域的國際地位。

電極技術(shù)（H01M4）在新型儲能領(lǐng)域中占據(jù)舉足輕重的地位，不僅是電能儲存與釋放的媒介，更是決定儲能設(shè)備整體性能和效率的關(guān)鍵因素，研究結(jié)果顯示美國、日本在這一領(lǐng)域中占據(jù)顯著優(yōu)勢，中國作為世界上最大的能源消費國，在電極這一關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域與美、日之間顯現(xiàn)出一定技術(shù)差距。為了確保我國在能源儲存與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域擁有更多自主權(quán)，防止因技術(shù)依賴而可能引發(fā)的產(chǎn)業(yè)鏈安全風(fēng)險，必須加大在未來電極技術(shù)研發(fā)上的投入與努力，以期在全球儲能技術(shù)競爭中占據(jù)更有利位置。

4.2 對策建議

基于上述研究分析和結(jié)論，提出以下政策建議：

第一，加強技術(shù)多元化發(fā)展。中國已在鋰電儲能領(lǐng)域取得顯著的技術(shù)優(yōu)勢，為我國在全球新型儲能技術(shù)競爭中贏得了重要地位。然而在儲氫、液流電池儲能等其他關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)競爭力仍有不足。雖然鋰電儲能以其高能量密度、長壽命等優(yōu)勢成為當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的新型儲能方式，但不能忽視其他儲能方式所蘊含的潛力。儲氫、液流電池等儲能技術(shù)各有其獨特的優(yōu)勢，只是目前受限于成本、技術(shù)成熟度等因素，尚未得到廣泛應(yīng)用。如果中國不能在其他技術(shù)領(lǐng)域上取得突破，那么未來可能會面臨一系列不可預(yù)見的問題和挑戰(zhàn)。因此，中國有必要加強在其他儲能技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)力度，突破技術(shù)瓶頸，降低成本，推動這些技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。

第二，加強國際合作與交流。針對新型儲能領(lǐng)域中的關(guān)鍵核心技術(shù)，建議中國企業(yè)加強與其他國家的合作與交流，促進技術(shù)共享與互惠。通過國際合作，可以更快地借鑒外國先進經(jīng)驗，加快技術(shù)創(chuàng)新步伐，提升中國在新型儲能領(lǐng)域的競爭力。

第三，加大對電極技術(shù)（H01M4）的支持。鑒于電極在新型儲能領(lǐng)域的重要性，建議中國增加對電極技術(shù)研發(fā)的資金支持，并鼓勵企業(yè)加大研發(fā)投入，建立健全政策支持體系。通過加強電極技術(shù)研發(fā)，可以提升中國在新型儲能領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力，縮小與美國、日本之間的技術(shù)差距，保證未來中國新型儲能領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)安全性。

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