壓縮空氣儲能（Compressed Air Energy Storage, CAES）是指在電網負荷低谷期將電能用于壓縮空氣，將空氣高壓密封在地上儲氣裝置或報廢礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞、過期油氣井、新建儲氣井中，在電網負荷高峰期將壓縮空氣的物理能轉化成電能的儲能方式。壓縮空氣儲能具有規(guī)模大、成本低、儲能周期不受限制、壽命長等優(yōu)點，能夠在實現電網削峰填谷、促進新能源高效消納、提升電力系統安全性和靈活性等方面發(fā)揮重要作用。
國外市場方面，自1949年科學家提出利用壓縮空氣儲能以來，國內外學者進行了大量的研究。世界上已有兩座大型傳統的壓縮空氣儲能電站投入運營，這兩座儲能電站的壓縮機組功率可達50MW以上規(guī)模。1978年，第一臺商業(yè)運行的壓縮空氣儲能機組Huntorf在德國誕生，1991年5月第二座電站McIntosh在美國阿拉巴馬州投入運行。
國內市場方面，2017年發(fā)改委辦公廳等四部門聯合制定了《貫徹落實<關于促進儲能技術與產業(yè)發(fā)展的指導意見>2019-2020年行動計劃》，全文于7月1日正式發(fā)布，提出了六大部分共16項具體措施。在先進儲能技術研發(fā)方面，要求重點推進大容量壓縮空氣儲能等重大先進技術項目建設，推動百兆瓦級壓縮空氣儲能項目實現驗證示范。關于國內壓縮空氣儲能項目的初步檢索發(fā)現，中國科學院工程熱物理研究所于2011年在北京中關村建成國際首套15kW超臨界壓縮空氣儲能示范系統；于2013年在河北廊坊建成國際首套1.5MW先進壓縮空氣儲能示范系統，系統效率為52.1%；于2016年在貴州畢節(jié)建成國際首套10MW先進壓縮空氣儲能示范系統，效率達60.2%，為全球壓縮空氣儲能系統最高效率。清華大學于2014年11月建成500kW的非補燃式壓縮空氣儲能發(fā)電示范電站，系統效率與國外大型補燃式儲能電站相當。葛洲壩中科儲能技術有限公司和中儲國能（北京）技術有限公司是目前國內最具實力的壓縮空氣儲能系統供應商。
由此可見，壓縮空氣儲能作為一種規(guī)?；锢韮δ?，由于其突出的技術優(yōu)勢，在國家政策指引和支持下正處于蓬勃發(fā)展階段，前景廣闊。近期，北京合享智慧科技有限公司開展了壓縮空氣儲能領域全球專利檢索，希望通過專利角度幫助能源領域的從業(yè)者、管理者和決策者更好地了解壓縮空氣儲能的專利布局和技術發(fā)展趨勢?，F將報告主要內容摘錄如下：
一、檢索范圍及邊界條件
圍繞壓縮空氣儲能領域主要技術主題對全球專利進行檢索。截止至2020年6月29日，按該檢索條件檢索并進行申請?zhí)柡喜⒑髾z出專利15680件。本報告對這15680件專利進行發(fā)明人與申請/權利歸屬機構的相關分析。
二、檢索結果分析
1、重要相關專利信息
根據檢索結果，按照檢索相關度及專利價值度綜合排序，列出壓縮空氣儲能領域前10件重要相關度的專利著錄信息。
2、壓縮空氣儲能領域申請人分析
壓縮空氣儲能領域排名前20位的申請人如下所示。其中，中國科學院工程熱物理研究所申請量最高，以170件專利位居排名榜首，為壓縮空氣儲能領域的申請主力；國家電網有限公司以143件專利位居第二。排名前兩位的申請人為第一梯隊，專利數量明顯超過排名并列第三位的華北電力大學及西安交通大學（96件）。
圖1 壓縮空氣儲能領域主要申請人（前20）
3、壓縮空氣儲能領域發(fā)明人分析
壓縮空氣儲能領域排名前20位的發(fā)明人如下所示。其中陳海生以150件專利量位居發(fā)明人榜首，并且顯著高于第二位發(fā)明人MATSUKUMA MASAKI（發(fā)明專利77件）及第三位發(fā)明人TROY O MCBRIDE（發(fā)明專利70件）的專利數量。
圖2 壓縮空氣儲能領域主要發(fā)明人（前20）
4、杰出發(fā)明人分析
基于統計出的壓縮空氣儲能領域排名前三位的發(fā)明人，對其在所屬機構的專利申請類型及技術組成做介紹。
統計分析得出，排名第一的發(fā)明人陳海生在中國科學院工程熱物理研究所發(fā)明的專利137件，其中實用新型專利52件（有效44件，失效8件），發(fā)明專利85件（有效34件，審中46件，失效5件），陳海生職務發(fā)明中的發(fā)明專利占比較高。排名第二的發(fā)明人MATSUKUMA MASAKI發(fā)明的全部77件專利均為發(fā)明專利，且均在KOBE STEEL LTD公司完成。排名第三位的發(fā)明人TROY O MCBRIDE在SUSTAINX INC完成48件專利，全部是發(fā)明專利，其中有38件為失效狀態(tài)，5件為有效狀態(tài)，5件為審中狀態(tài)。
統計排名前三位發(fā)明人的技術組成情況：陳海生在F01K（蒸汽機裝置、貯汽器、不包含在其他類目中的發(fā)動機裝置、應用特殊工作流體或循環(huán)的發(fā)動機）技術分支上的發(fā)明專利量相對于其他分支最高，為50件；在F01D（非變容式機器或發(fā)動機，如汽輪機）及F04B（液體變容式機械；泵）技術分支上申請量相對較高，分別為29件及26件。陳海生在F01K、F01D及F04B等技術分支上均有一定的研究，研究范圍較廣。MATSUKUMA MASAKI在F02C（燃氣輪機裝置；噴氣推進裝置的空氣進氣道；空氣助燃的噴氣推進裝置燃料供給的控制）技術分支上發(fā)明量較高，為89件，說明在此技術分支上研究的較深入。TROY O MCBRIDE在F01K（蒸汽機裝置；貯汽器；不包含在其他類目中的發(fā)動機裝置；應用特殊工作流體或循環(huán)的發(fā)動機）上發(fā)明量較高，為17件。
三、結論
在壓縮空氣儲能領域，中國科學院工程熱物理研究所以170件專利位居排名榜首，具有明顯的知識產權優(yōu)勢，為壓縮空氣儲能領域的申請主力。陳海生以150件專利量位居發(fā)明人榜首，其在中國科學院工程熱物理研究所完成的職務發(fā)明專利為137件。
壓縮空氣儲能領域的重要核心專利“超臨界空氣儲能系統”（CN2009102252523）是該領域的重要基礎專利和高價值專利。以該專利為核心的專利集群，保護范圍涉及超臨界壓縮空氣儲能系統工藝流程、多級寬負荷壓縮機、大容量緊湊式蓄冷（熱）/換熱器、多級高負荷膨脹機等關鍵領域，建立了系統的專利保護體系。以該專利為優(yōu)先權（CN2009102370290）的PCT國際申請，已進入美國、歐洲、日本等國家和地區(qū)，并獲得專利權，基本完成了對世界主要發(fā)達國家和地區(qū)的覆蓋，在全球范圍內形成了有效的保護。發(fā)明人陳海生在壓縮空氣儲能基礎研究和技術研發(fā)方面均體現出極佳的優(yōu)勢，是國際上壓縮空氣儲能領域的杰出發(fā)明人和技術引領者。
