我国生物质能源技术开发状况与专利分析

&nbsp 作者：张雪清 穆楠 鲁楠 张岩 丛媛媛
人口增加带来的问题首先表现在消费环节。我国农村人口比重很大，能源消耗问题首当其冲。近些年来，关于农村能源的软、硬课题研究比较普遍、也很充分，并在农村应用实践中取得了成效。本文采用文献调研和专利分析的方法，对近期和今后这个研究领域的技术创新状况作了初步的探索。

&nbsp 1 文献调研结果与分析

&nbsp 利用中文科技期刊数据库，检索到2000～2006年生物质能源研究方面的相关文献2 358篇，进一步筛选后，选出紧密相关文献121篇。现将文献综述如下：

&nbsp 1．1 概念

&nbsp 所谓生物质能，是蕴藏在生物质内的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物体内的能量。通常包括：木材及森林工业废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市生活垃圾和工业有机废弃物、动物粪便。生物质能的优点：数量多、可再生；无污染；利用成本低。

&nbsp 1．2 生物质能利用技术

&nbsp ①热化学转换法，获得木炭、焦油、可燃气体等高品位能源产品。再细分为：高温干馏、热解、生物质液化等方法。

&nbsp ②生物化学转换法，生物质在微生物作用下生成沼气、酒精等能源产品。

&nbsp ③利用油料植物所产生的生物油。

&nbsp ④生物质压制成型以便集中利用并提高热效率。

&nbsp 1．3 生物质能利用技术状况

&nbsp 第1阶段技术：已经普及的节能灶、小沼气等。

&nbsp 第2阶段技术：处于示范、推广阶段，如厌氧处理粪便和秸秆气化集中供气技术。

&nbsp 第3阶段技术：处于中试阶段的生物质能压制成型及其配套技术。

&nbsp 第4阶段技术：研究中的纤维素原料制取酒精、热化学液化技术、燃气催化制取氢气。

&nbsp 1．4 发展预测

&nbsp 据对国内外生物质能利用技术研究与开发现状分析，结合我国现有技术和实际情况，今后我国生物质能利用技术将在以下方面发展：

&nbsp ①高效直接燃烧技术与设备。

&nbsp ②集约化综合开发利用。

&nbsp ③新技术开发。

&nbsp ④城市生活垃圾的开发利用。

&nbsp ⑤能源植物的开发。

&nbsp 2 专利检索与分析

&nbsp 利用国家知识产权局“专利数据库”(光盘)，对1985～2006年间有关农村能源方面的专利做了全面检索，结果是：围绕生物质能主题，检出相关专利195项，以沼气为主题的专利774项，以秸秆利用为主题的专利128项。

&nbsp 2．1 “生物质能”专利分析

&nbsp 2．1．1 类型、发明人和区域分布情况

&nbsp 从“专利光盘数据库”中检索到生物质能方面的专利196项。其中，发明专利41项、实用新型15项；196项专利的68%为南方发明人所有，属于北方发明人的专利占32%(东北地区占其中的32%，又以辽宁申请量的60%为首)；职务发明112项、非职务发明84项。

&nbsp 2．1．2 具体技术领域分析

&nbsp 生物质能源开发利用技术专利的主要方向包括生物质能源炭化、气化、液化的方法与设备。具体技术如下：

&nbsp ①生物质能源气化转换为热能。

&nbsp ②生物质能源提取特异性能的生物质。

&nbsp ③生物质能源转换为电能。

&nbsp 进一步分析上述196项专利，有两个趋势应引起注意：首先，2000年之后申请的专利有190项，这表明学科发展动向；第二，职务发明占59%；第三，失效专利为28%，生效专利比例高达72%，且其中多为近3年的专利。

&nbsp 为了详细了解生物质能源开发利用具体技术领域的状况，我们设计以沼气生产及其利用和秸秆利用两个主题线索做深度分析。

&nbsp 2．2 沼气生产及其利用专利分析

&nbsp 鉴于目前农村能源开发技术热点为沼气生产及其利用，我们对774项关于沼气的专利技术进一步筛选，对人选的302项专利进行详细的分析，结果如下：

&nbsp 2．2．1 类型、发明人和区域分布情况

&nbsp 在沼气生产与利用的302项专利技术中，实用新型占80%，发明专利仅为20%。

&nbsp 在302项沼气生产与利用专利中，非职务发明占71%，职务发明为29%。

&nbsp 在302项沼气生产与利用专利中，南方地区(黄河以南)的省份合计申请量占66%，北方地区(黄河以北)的沼气生产与利用专利在128项中占34%；北方地区所占有的34%的沼气专利中，东北与内蒙古合计申请量占32件（占北方地区的34．78%)，其中，辽宁省申请量占50%(均为非职务发明)、吉林省申请量占21．9%(均为非职务发明)、黑龙江省申请量占18．7%(其中非职务发明占88%)、内蒙古申请量占9．4%(均为非职务发明)。

&nbsp 2．2．2 沼气研究与开发的区域优势分析

&nbsp 在302项沼气生产与利用专利中，沼气生产与利用专利量国内前10位的省(市)依次是：江苏、四川、云南、广西、北京、河北、湖北、辽宁、湖南、河南；吉林省排位第15。

&nbsp 值得注意的是：北京的沼气生产与利用专利中，职务发明42．9%，在所有省份中，这一比例是最高的，并且均为2003年以后的有效专利。

&nbsp 吉林省的沼气生产与利用专利中，85．7%为2002年之后的有效专利；辽宁省的沼气生产与利用专利中，38%已经失效(因费用终止或视为撤回)；黑龙江省的沼气生产与利用专利全部有效。

&nbsp 2．2．3 具体技术领域分析

&nbsp 东北地区的沼气开发专利技术领域主要包括：

&nbsp ①沼气池建造材料：具体选材如钢塑、橡胶、玻璃钢。

&nbsp ②生产沼气的材料类型；液体或固体的有机废料。

&nbsp ③沼气池进料方法：主要是连续进、排料。

&nbsp ④沼气生产规模：单户型和集中型。

&nbsp ⑤沼气应用技术：如防止泄漏、防止挥发、净化处理、加热。

&nbsp ⑥沼气生产装置的配件设计与生产。

&nbsp 2．3 秸秆利用专利

&nbsp 2．3．1 类型、发明人和区域分布情况

&nbsp 128项秸秆利用专利中，发明专利15．6%、实用新型85．4%；16．4%为职务发明，83．6%为非职务发明；59%为北方地区(黄河以北)的省(市)所有，其中东北地区申请量占44．6%。

&nbsp 为避免重复统计，将秸秆利用专利与沼气生产与利用专利进行详细比对，仅检出2项秸秆利用专利在沼气生产与利用专利中有重复。

&nbsp 2．3．2 具体技术领域分析

&nbsp 秸秆利用研究的主要方向包括以下方面：

&nbsp ①秸秆燃料：如植物型煤、秸秆炭化的方法及设备(或装置)。

&nbsp ②气化燃料：以秸秆为原料生产气体燃料的方法、工艺和设备。

&nbsp ③液化燃料：以秸秆为原料生产液体燃料的方法、工艺和设备，如酒精、汽油等。其中，以玉米秸秆、高梁秸秆为原料生产乙醇的方法与产品专利技术是2005年的非职务发明。

&nbsp ④制氢及氢能发电：以秸秆为原料制氢及氢能发电的方法、工艺和设备。

&nbsp ⑤饲料：方法、工艺和设备。