風力發電產業在未來將成為重要的市場之一，各國政府或廠商近年也大舉投入，其中，中國的進步最為快速，至2016年已成為全球第一的風力發電國家，除了擁有眾多建設以外，產業中也有許多廠商來自中國，如金風科技及華銳風電等；而就台灣而言，光是風力發電產生的電量，平均年增率即達14%。因此，本文透過關鍵字「wind、power、generation」，初探風力發電於全球的專利技術佈局概況。
一、全球風力發電市場概況
近年全球風力發電之技術生命週期(一年為期)概況顯示，該技術生命週期分析出依據專利申請數量與專利申請權人數隨時間之消長，觀察風力發電技術產業所處之技術生命週期階段，如為：技術萌芽期、成長期、成熟期或是衰退期等。如圖一顯示，專利申請件數及人數皆於2011年最為活絡，分別為900餘人及1,300餘件，惟至此之後，件數及人數皆有明顯的減量1，顯示相關產業的技術研發目前正遇瓶頸，因此推論風力發電之專利技術佈局目前呈現一技術成熟邁向衰退期。
近年全球風力發電之專利概況如圖二顯示，相關技術的專利申請量自2008年始突破600件，並於2011年達最高點，約為1,600餘件；專利公開/公告數量整體呈現正成長，惟2012至2014年數量減少，2015年才回升並創下新高，高達1,800餘件2。
(一)風力發電近年專利申請與獲證資訊
全球風力發電之專利申請與獲證數量如圖三所示，專利申請中數量約為8,000餘件，專利已獲證的數量約為6,100餘件，其中有2,600餘件為新型專利，兩者差異約1.30倍，顯示多數的專利仍未通過審核階段。
資料來源：各國專利局資料庫，華淵公司整理
(二)全球前五大風力發電之專利佈局國家或屬地
全球前五大風力發電之專利佈局國家或屬地如圖四所示，其中以CN(中國)為最大屬地，在前五大國家或屬地中占據該技術55.22%的專利，其餘依序為KR(韓國)、JP(日本)、US (美國)及WO(世界智慧財產局)。
二、風力發電之專利技術分佈概況
風力發電之專利技術與應用分佈如下圖五所示，自環狀圖由右至左的色塊比例得知，該技術主要涉及Energy(能源)、Rotary(旋轉/轉動)、Gear(齒輪)、Fan(風扇)、Pipe(管道)、Speed(速度)、Converter(轉換器)、Rotor blade(旋轉葉片)、Wind turbine(風力發電機組)及Module(模組)等。由此分析顯示，該些技術亦為風力發電之核心佈局的前十大技術與應用主軸，並於圖六顯示TOP 1 技術領域中之TOP 5申請權人。
資料來源：各國專利局資料庫，華淵公司整理
圖六 於TOP1技術領域中TOP 5申請權人
上述之風力發電主要技術涉及領域，可配合下圖七之等高線圖相互比對，分析更細節之技術應用發展，並以高峰表示技術佈局之多寡。探勘近年專利技術的發展主要落在交換器、壓縮空氣、太陽能、轉換器、旋轉、渦輪軸、速度、轉矩控制及風力路徑計算等。
三、全球風力發電之相關所屬競爭者分析
(一)相關所屬競爭者之技術佈局
根據圖八及圖九顯示投入該產業技術之標的公司，如MITSUBISHI HEAVY IND LTD以綠色圓點標註，HITACHI LTD以藍色圓點標註，GEN ELECTRIC以紅色圓點標註，可看出相關標的公司於風力發電相關技術之分佈概況。
資料來源：各國專利局資料庫，華淵公司整理
圖九 相關標的公司佈局風力發電之技術領域
(二)相關所屬競爭者之引證分析
下表顯示風力發電相關競爭者之TOP 5平均引證分析，其中包含被引證數(Forward Citation)與引證數(Backward Citation)。不論是以次數或平均引證次數為基準，被引證數及引證他人最多者皆為GENERAL ELECTRIC CO，次數分別達2,773次及2,881次。
| 表一 產業競爭者之TOP 5平均被引證/引證分析 | |||
| Forward Citation | |||
| Assignee/Applicant | Patent | Cited | Average citation |
| GEN ELECTRIC | 293 | 2,773 | 9.46 |
| MITSUBISHI JUKOGYO KK | 507 | 1,809 | 3.57 |
| HITACHI LTD | 312 | 1,613 | 5.17 |
| MITSUBISHI HEAVY IND CO LTD | 483 | 1,087 | 2.25 |
| VESTAS WIND SYSTEMS AS | 169 | 528 | 3.12 |
| 表一 產業競爭者之TOP 5平均被引證/引證分析 | |||
| Backward Citation | |||
| Assignee/Applicant | Patent | Cited | Average citation |
| GEN ELECTRIC | 293 | 2,881 | 9.83 |
| MITSUBISHI HEAVY IND CO LTD | 483 | 2,531 | 5.24 |
| HITACHI LTD | 312 | 2,503 | 8.02 |
| MITSUBISHI JUKOGYO KK | 507 | 2,357 | 4.65 |
| VESTAS WIND SYSTEMS AS | 169 | 1,156 | 6.84 |
四、合作專利分類(CPC)與國際分類號(IPC)分析
(一)全球前五大之風力發電之CPC3技術分類號分佈
如圖十和表二所示，風力發電主要CPC技術分類號主要以Y02E組群為主，包含Y02E 10/725、Y02E 10/723、Y02E 10/74、Y02E 10/72及Y02E 10/721。該些技術涉及發電機、渦輪控制及葉片等。再者，透過CPC技術分類號的分析，提供給相關技術領域研發者，可利用此分類號更有效率地縮短前案的檢索搜尋，或比較相關前案技術特徵的時間。
| 表二 CPC技術分類號之詳細說明 | |
| CPC | Definition |
| Y02E 10/725 | Generator or configuration |
| Y02E 10/723 | Control of turbines |
| Y02E 10/74 | Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction |
| Y02E 10/72 | Wind turbines with rotation axis in wind direction |
| Y02E 10/721 | Blades or rotors |
| 資料來源：各國專利局資料庫，華淵公司整理 | |
圖十一顯示TOP 5國家/屬地及Top 5 IPC之關係，在全球風力發電相關技術中可看出CN(中國)以F03D0009技術佈局為主，數量達4,717件，其餘依序為F03D0007、F03D0003、F03D0001及H02P0009。
| 表三 IPC技術分類號之詳細說明 | |
| IPC | Definition |
| F03D0009 | Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations |
| F03D0007 | Controlling wind motors |
| F03D0003 | Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor |
| F03D0001 | Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor |
| H02P0009 | Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output |
(一)近5年相關文獻主要涉及議題
下圖十二顯示近5年相關文獻(期刊/會議錄)主要研究之Top 5議題為Generator(發電機)、Converter(轉換)、Energy system(能源系統)、Control(控制)及Network(網絡)。
(二)近5年發佈相關期刊之TOP 5國家/屬地
針對近5年發佈相關期刊之TOP 5國家/屬地中，主要以CN(中國)為主。
(三)近5年文獻議題分佈概況
全球近5年風力發電之相關文獻(期刊/會議錄)探討之議題分佈如圖十四，主要研究關於感應發電機、翼型葉片、轉換器、風速預測、計算方法及市價等。
(四)相關期刊之資訊
以下由近5年發佈之期刊中，搜尋出TOP 3引用數之期刊資料，詳如下表。
| 表四 風力發電文獻一部分期刊資訊 | |
| 欄 位 | 文獻一 |
| 文獻來源 | APPLIED ENERGY,137: 545-553 JAN 1 2015 |
| 標 題 | Review of energy storage system for wind power integration support |
| 作 者 | Zhao, HR |
| 被引用數 | 191 |
| 國 家 | ENGLAND |
| 表五 風力發電文獻二部分期刊資訊 | |
| 欄 位 | 文獻二 |
| 文獻來源 | INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY,40 (12): 4285-4294 APR 6 2015 |
| 標 題 | Power to gas: Technological overview, systems analysis and economic assessment for a case study in Germany |
| 作 者 | Schiebahn, S |
| 被引用數 | 109 |
| 國 家 | ENGLAND |
| 表六 風力發電文獻三部分期刊資訊 | |
| 欄 位 | 文獻三 |
| 文獻來源 | IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS,30 (2): 590-602 FEB 2015 |
| 標 題 | Thermal Loading and Lifetime Estimation for Power Device Considering Mission Profiles in Wind Power Converter |
| 作 者 | Ma, K |
| 被引用數 | 98 |
| 國 家 | USA |
| 註1 | 2017年因各國專利資料庫部分未公告，該數字僅供參考。 |
| 註2 | 2017年因各國專利資料庫部分未公告，該數字僅供參考。 |
| 註3 | CPC: Cooperative Patent Classification |
| 註4 | IPC: International Patent Classification |
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