壓縮空氣儲(chǔ)能（Compressed Air Energy Storage, CAES）是指在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期將電能用于壓縮空氣，將空氣高壓密封在地上儲(chǔ)氣裝置或報(bào)廢礦井、沉降的海底儲(chǔ)氣罐、山洞、過(guò)期油氣井、新建儲(chǔ)氣井中，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期將壓縮空氣的物理能轉(zhuǎn)化成電能的儲(chǔ)能方式。壓縮空氣儲(chǔ)能具有規(guī)模大、成本低、儲(chǔ)能周期不受限制、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠在實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷、促進(jìn)新能源高效消納、提升電力系統(tǒng)安全性和靈活性等方面發(fā)揮重要作用。
國(guó)外市場(chǎng)方面，自1949年科學(xué)家提出利用壓縮空氣儲(chǔ)能以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。世界上已有兩座大型傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能電站投入運(yùn)營(yíng)，這兩座儲(chǔ)能電站的壓縮機(jī)組功率可達(dá)50MW以上規(guī)模。1978年，第一臺(tái)商業(yè)運(yùn)行的壓縮空氣儲(chǔ)能機(jī)組Huntorf在德國(guó)誕生，1991年5月第二座電站McIntosh在美國(guó)阿拉巴馬州投入運(yùn)行。
國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面，2017年發(fā)改委辦公廳等四部門(mén)聯(lián)合制定了《貫徹落實(shí)<關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)>2019-2020年行動(dòng)計(jì)劃》，全文于7月1日正式發(fā)布，提出了六大部分共16項(xiàng)具體措施。在先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)方面，要求重點(diǎn)推進(jìn)大容量壓縮空氣儲(chǔ)能等重大先進(jìn)技術(shù)項(xiàng)目建設(shè)，推動(dòng)百兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證示范。關(guān)于國(guó)內(nèi)壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目的初步檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所于2011年在北京中關(guān)村建成國(guó)際首套15kW超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能示范系統(tǒng)；于2013年在河北廊坊建成國(guó)際首套1.5MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能示范系統(tǒng)，系統(tǒng)效率為52.1%；于2016年在貴州畢節(jié)建成國(guó)際首套10MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能示范系統(tǒng)，效率達(dá)60.2%，為全球壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)最高效率。清華大學(xué)于2014年11月建成500kW的非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電示范電站，系統(tǒng)效率與國(guó)外大型補(bǔ)燃式儲(chǔ)能電站相當(dāng)。葛洲壩中科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司和中儲(chǔ)國(guó)能（北京）技術(shù)有限公司是目前國(guó)內(nèi)最具實(shí)力的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)供應(yīng)商。
由此可見(jiàn)，壓縮空氣儲(chǔ)能作為一種規(guī)模化物理儲(chǔ)能，由于其突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在國(guó)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(kāi)展了壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域全球?qū)＠麢z索，希望通過(guò)專(zhuān)利角度幫助能源領(lǐng)域的從業(yè)者、管理者和決策者更好地了解壓縮空氣儲(chǔ)能的專(zhuān)利布局和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)將報(bào)告主要內(nèi)容摘錄如下：
一、檢索范圍及邊界條件
圍繞壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域主要技術(shù)主題對(duì)全球?qū)＠M(jìn)行檢索。截止至2020年6月29日，按該檢索條件檢索并進(jìn)行申請(qǐng)?zhí)柡喜⒑髾z出專(zhuān)利15680件。本報(bào)告對(duì)這15680件專(zhuān)利進(jìn)行發(fā)明人與申請(qǐng)/權(quán)利歸屬機(jī)構(gòu)的相關(guān)分析。
二、檢索結(jié)果分析
1、重要相關(guān)專(zhuān)利信息
根據(jù)檢索結(jié)果，按照檢索相關(guān)度及專(zhuān)利價(jià)值度綜合排序，列出壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域前10件重要相關(guān)度的專(zhuān)利著錄信息。
2、壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域申請(qǐng)人分析
壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域排名前20位的申請(qǐng)人如下所示。其中，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所申請(qǐng)量最高，以170件專(zhuān)利位居排名榜首，為壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域的申請(qǐng)主力；國(guó)家電網(wǎng)有限公司以143件專(zhuān)利位居第二。排名前兩位的申請(qǐng)人為第一梯隊(duì)，專(zhuān)利數(shù)量明顯超過(guò)排名并列第三位的華北電力大學(xué)及西安交通大學(xué)（96件）。
圖1 壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域主要申請(qǐng)人（前20）
3、壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)明人分析
壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域排名前20位的發(fā)明人如下所示。其中陳海生以150件專(zhuān)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(zhuān)利77件）及第三位發(fā)明人TROY O MCBRIDE（發(fā)明專(zhuān)利70件）的專(zhuān)利數(shù)量。
圖2 壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域主要發(fā)明人（前20）
4、杰出發(fā)明人分析
基于統(tǒng)計(jì)出的壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域排名前三位的發(fā)明人，對(duì)其在所屬機(jī)構(gòu)的專(zhuān)利申請(qǐng)類(lèi)型及技術(shù)組成做介紹。
統(tǒng)計(jì)分析得出，排名第一的發(fā)明人陳海生在中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所發(fā)明的專(zhuān)利137件，其中實(shí)用新型專(zhuān)利52件（有效44件，失效8件），發(fā)明專(zhuān)利85件（有效34件，審中46件，失效5件），陳海生職務(wù)發(fā)明中的發(fā)明專(zhuān)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(zhuān)利均為發(fā)明專(zhuān)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(zhuān)利，全部是發(fā)明專(zhuān)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(tǒng)計(jì)排名前三位發(fā)明人的技術(shù)組成情況：陳海生在F01K（蒸汽機(jī)裝置、貯汽器、不包含在其他類(lèi)目中的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置、應(yīng)用特殊工作流體或循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)）技術(shù)分支上的發(fā)明專(zhuān)利量相對(duì)于其他分支最高，為50件；在F01D（非變?nèi)菔綑C(jī)器或發(fā)動(dòng)機(jī)，如汽輪機(jī)）及F04B（液體變?nèi)菔綑C(jī)械；泵）技術(shù)分支上申請(qǐng)量相對(duì)較高，分別為29件及26件。陳海生在F01K、F01D及F04B等技術(shù)分支上均有一定的研究，研究范圍較廣。MATSUKUMA MASAKI在F02C（燃?xì)廨啓C(jī)裝置；噴氣推進(jìn)裝置的空氣進(jìn)氣道；空氣助燃的噴氣推進(jìn)裝置燃料供給的控制）技術(shù)分支上發(fā)明量較高，為89件，說(shuō)明在此技術(shù)分支上研究的較深入。TROY O MCBRIDE在F01K（蒸汽機(jī)裝置；貯汽器；不包含在其他類(lèi)目中的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置；應(yīng)用特殊工作流體或循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)）上發(fā)明量較高，為17件。
三、結(jié)論
在壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所以170件專(zhuān)利位居排名榜首，具有明顯的知識(shí)產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢(shì)，為壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域的申請(qǐng)主力。陳海生以150件專(zhuān)利量位居發(fā)明人榜首，其在中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所完成的職務(wù)發(fā)明專(zhuān)利為137件。
壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域的重要核心專(zhuān)利“超臨界空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)”（CN2009102252523）是該領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)專(zhuān)利和高價(jià)值專(zhuān)利。以該專(zhuān)利為核心的專(zhuān)利集群，保護(hù)范圍涉及超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)工藝流程、多級(jí)寬負(fù)荷壓縮機(jī)、大容量緊湊式蓄冷（熱）/換熱器、多級(jí)高負(fù)荷膨脹機(jī)等關(guān)鍵領(lǐng)域，建立了系統(tǒng)的專(zhuān)利保護(hù)體系。以該專(zhuān)利為優(yōu)先權(quán)（CN2009102370290）的PCT國(guó)際申請(qǐng)，已進(jìn)入美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家和地區(qū)，并獲得專(zhuān)利權(quán)，基本完成了對(duì)世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的覆蓋，在全球范圍內(nèi)形成了有效的保護(hù)。發(fā)明人陳海生在壓縮空氣儲(chǔ)能基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)方面均體現(xiàn)出極佳的優(yōu)勢(shì)，是國(guó)際上壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域的杰出發(fā)明人和技術(shù)引領(lǐng)者。
