生物质复合成型燃料专利分析

1　生物质成型燃料简述

在农业、林业生产过程以及城市生活中，会产生大量的剩余物。如农作物秸秆、稻壳、蔗渣、畜禽粪便等，林业生产过程中的树枝、树叶和木材加工的木屑、边角料等，城市中的有机废弃物等。这些可利用的资源因分散、堆积密度低等原因给收集、运输和应用带来了一定的困难，即使利用了效率也比较低。由此，人们提出了生物质固体成型燃料技术，即在一定温度和压力作用下，将这些松散的、没有一定形状的、密度低的农林生物质压缩成棒状、块状或颗粒状等各种形状的固体燃料。它不仅可以用于家庭提供炊事、取暖，也可以作为工业锅炉和电厂的燃料，替代煤、天然气、燃料油等石化能源，是一种很有发展前景的可再生能源。

早在20世纪30年代，美国就开始研究压缩固体成型燃料技术，并研制了螺旋式挤压成型机。我国在这方面的研发和生产起步较晚，1998年中国林业科学研究院林产化学工业研究所也成功研制了生物质颗粒燃料成型制造机，同年江苏正昌粮机集团公司开发了内压环模式颗粒成型机，其生产能力为250～300kg/h，生产的颗粒成型燃料可用于家庭或暖房取暖。2000年以后，一些科研院所和大专院校等从降低生物质成型技术能耗的目的出发，开展了生物质常温成型技术研究，如河南省科学院能源研究所研制了一种在常温下生产颗粒燃料的环模式成型机(专利号：200520030243.6，法律状态：未缴年费专利权终止，法律状态公告日：2008.05.14)，颗粒燃料的生产效率可达到300～500kg/h。

2　专利分析

2.1　生物质成型燃料专利申请整体状况及发展趋势分析

2.1.1　专利申请的整体状况

截至本次检索截止时间2009年10月21日，涉及生物质复合成型燃料生产技术与设备的中国专利申请共194件。其中国内专利申请184件，占全部申请总量的94.8％，国外来华专利申请10件，占全部申请总量的5.2％。生物质复合成型燃料的专利总体申请量不多，国外来华专利申请量也较少，一方面说明国内相关研究人员对于生物质成型燃料这种技术领域的研究及知识产权的保护还不够重视，对该领域的研究起步较晚，同时国外的研究人员及企业尚未看重中国这个潜在的市场；另一方面也说明我国政府部门对生物质成型燃料产业扶持的力度不够，相应的政策法规还不够完善。

2.1.2　专利法律状态总体分析

专利的法律状态主要分为授权、公开和失效三种类型。截至检索截止时间，授权、公开和失效状态的专利分布比较平均，分别为62、67、65件，失效专利达1/3之多，授权专利不到1/3。其中，国外来华授权专利3件，处于公开状态2件，失效5件(未缴年费)。另外，实用新型专利在授权专利中占了绝大部分，发明专利只有8件，所占比例相当低，其中国内发明专利占授权专利的8.1％，占专利申请总量的2.6％，这说明目前国内生物质成型燃料的技术水平还相对比较低。

2.1.3　申请(公开)年度总体趋势分析

从图2-1上看，我国生物质成型燃料的发展大致经历了以下两个主要阶段：第一阶段从1986年至2003年，生物质成型燃料专利技术处于技术引入期，发展缓慢，年申请量总量停留在一个较低水平，低于6件，且增长规律呈现不规则波动状态；第二阶段，进入2004年之后，申请量出现较快速度的增长，增长率基本保持稳定，到2007年时，年申请量已达到45件。2008年后申请量呈现降低态势，这与专利申请公开时间滞后有关，2008年部分专利申请还处于未国内公开状态，同时国外来华的国际专利申请也尚未进入中国国家阶段，故越靠近检索截止日的年份，其统计数据受上述公开因素的影响程度越大，因此，为更清晰、准确地显示该领域专利申请的相关趋势，保证数据分析的有效性，本报告中涉及与年份相关的统计图，其数据均截止至2008年。

2.2　专利申请地域分析

2.2.1　中国专利申请国内各省市分布情况

从图2-2可以看出，辽宁、河南、山东、黑龙江、北京、河北、湖南、江苏、广东、广西分列1至10位。而前5位地区的申请量与其他地区相比相对较多，这也反映了国内生物质成型燃料技术领域的研发分布状况，主要是北方采暖地区。同时，这些专利中存在大量的个人申请，也说明了国内生物质成型燃料产业化发展程度及技术水平还有待提高。

从所占比重来看，前5位地区的申请量占总量的60％，但并没有哪一个地区或省份的申请量明显超出其它地区或省份，呈“散而不专”的态势，这些地区的平均申请量在20件左右，这一方面反应了我国生物质成型燃料领域的研究起步较晚，取得的成功不显著，从而专利申请量普遍不足，没有哪一个省份或地区能走在研发的前列；另一方面也反映出在政策的鼓励和扶持下，各地区均逐渐开始重视生物质成型燃料的研究，从而各个地区均有一定数量的关于生物质成型燃料的专利申请。

2.2.2　国外来华专利情况分析

在194件与生物质成型燃料生产技术与设备相关的中国专利申请中，国外来华专利申请量为10件，占比5.2％。所占比例较低，分别为日本6件、德国2件、法国和韩国各1件。从数量上看，生物质成型燃料领域日本的来华专利申请较明显高于其他国家，这与日本在该领域的技术水平有关，也与日本看重中国市场的发展战略有关。从专利类型来看，该领域国外来华专利申请均为发明专利，其中日本、德国、法国的发明PCT申请各1件，这说明该领域国外来华专利申请的技术水平相对较高。从国外来华专利申请所在的技术领域、申请人类型和法律状态等来看。生产技术方面：德国(个人、PCT授权)、法国(个人、PCT授权)、韩国(企业、公开)各1件，日本6件(企业，授权1件，失效4件)；生产设备方面：德国(企业、失效)1件；国外来华专利申请覆盖了生物质成型燃料生产技术和设备领域，且基本为企业申请，但在企业申请中只有日本国际成套设备株式会社的来华专利处于授权状态。尽管如此，仍不容忽视国外来华较高水平的专利技术。

2.3　主要技术领域分析

专利主要技术领域的研究主要针对专利IPC分类号进行分析，通过IPC可以直接掌握目前相关技术的分布。IPC分成部、大类、小类、大组和小组等5级结构，涉及与发明专利有关的全部技术领域。

生物质复合成型燃料生产技术及设备涉及A、B、C、F等部，主要集中于B30811(专门适用于细粒或塑料状态的材料成型的压力机)、B3089(专门适用于特殊用途的压力机)、C10L5(固体燃料)大组。更进一步细分，设备技术领域主要分布于B3089/28(用于成型物品成型用的压力机)、B30811/22(挤压机；所用的模具)等小组，其中B30811/22小组主要包括B30811/24(使用螺杆的)、B30811/28(使用带孔的辊或盘)等；生产技术领域主要分布于C10L5/40(基 于非矿物来源为主的物质)和C10L5，04(以含碳的矿物质为主所组成的煤砖所用的原料、预处理)等小组，其中基于非矿物来源为主的物质主要为C10L5/44(基于植物物质)和C10L5/46(基于污物、家庭的或城市的垃圾)等。

2.4　专利申请人分析

在检索到的生物质成型燃料中国专利申请中，涉及各类申请人共191人，其中国内申请人181人，占申请人总数的94.8％，人均申请0.98件；国外申请人10人，占申请人总数的5.2％。人均申请量为1件。由此可见，国内申请人较为分散，人均申请量不足1件，呈现参与度过大的局面。

目前在生物质成型燃料领域的中国专利申请中，国内个人的申请量最大，占到全部中国专利申请总数的57％，国内企业、国内高校、国内科研单位、国外企业、国外个人分别占22％、11％、5％、4％、1％。这表明目前国内生物质成型燃料技术非职务发明比重过高，其技术含量及市场价值仍有待进一步提高；另外，国外的专利技术尚未充分进入中国市场，因此国内申请人，特别是国内企业应更注重专利自身的实际价值与作用，通过专利制度更好的保护自己的创新成果，占据国内市场，更有利地抵抗国外专利技术的侵入。

2.5　授权发明专利状况分析

在检索到的62件授权专利中，绝大部分是实用新型专利，只有8件是发明专利，其具体信息如表2-1所示。

在这8件授权发明专利中。有5件是国内专利申请，其申请地区分别为黑龙江、北京、辽宁、河南和湖南，申请人类型包括个人和高校，技术领域包括了生物质成型燃料的成型设备及生产技术。在国外来华的3件授权发明专利分属德国、法国和日本，其中德国和法国的专利为PCT发明专利，均为个人申请，通过国际申请进入我国，日本的专利为企业来华申请。

2.6　广西生物质成型燃料专利申请状况分析

目前，广西在生物质成型燃料技术领域专利的申请量为5件。占申请总数的2.6％，虽然在全国省市地区排名中位列第10，但相对于前五名地区的二十多件专利申请来说还较低，具体信息如表2-2所示。

从表2-2中可以看出。广西的5件专利申请均为个人申请，只有一件生物质成型设备的实用新型专利获得授权，属于使用螺杆的用于细粒或塑性状态材料成型的压力机技术领域，主要特征是在常温下即可挤压成型；而在生物质成型燃料生产技术领域的4件发明专利申请中，3件仍处于为公开状态，1件失效，都属于以非矿物来源为主的物质的技术领域(C10L5/40)。包括基于污物、家庭的或城市的垃圾(C10L5/46)和基于植物物质(C10L5/44)的领域。

3　综合评述

3.1　生物质复合成型燃料专利分析总结

我国生物质成型燃料技术的研究起步较晚，在发展初期一直未得到重视，发展缓慢。直到2004年后，该技术才逐渐受到重视，经过几年的探索和深入，目前这项技术已进入一个快速发展期，局面已在全国范围内铺开，竞争格局也将逐渐形成。其中辽宁、河南、山东、黑龙江、北京等北方主要采暖地区的发展较为突出。同时这也说明了生物质成型燃料目前主要作为家庭炊事、取暖用燃料。在从事生物质成型燃料技术研究的主体中，企业相对较少，个人居多。且分布都比较分散，行业领军者也尚未形成，导致在全国范围内生物质成型燃料行业的主要竞争者还不明显。虽然涉及的技术基本覆盖了生物质成型燃料的所有领域，但从专利申请类型及授权情况看，获得授权的发明专利的数量却少之又少，这些都说明了我国生物质成型燃料的技术水平还较低。在国外来华的专利中，目前只有3件专利处于授权状态，分属德国(个人)、法国(个人)和日本国际成套设备株式会社，均为生物质成型燃料生产技术领域。国内生物质成型燃料的主要竞争者体现在成型设备领域，如辽宁鑫能机械设备制造有限公司、阜新市颗粒饲料机械厂、珠海慧生能源技术发展有限公司等。

3.2　广西生物质成型燃料发展建议

广西地处热带、亚热带，热带作物种植区面积达11.40万平方公里，占全国的38.42％，非粮生物质能源非常丰富，木薯、甘蔗产量非别占全国的70％和63％以上。据此，为广西生物质成型燃料的发展，提出以下参考建议：

一、加大对科技创新的投入力度，并注重知识产权的保护，这是发展的基础。

二、充分利用木薯、甘蔗等具有广西特色的生物质资源，开发具有高燃烧值的工业锅炉、生物质发电等专用的成型燃料及其相应成型设备。目前生物质成型燃料主要作为家庭炊事、取暖用燃料，由于其对燃料的要求较低，所以技术含量也比较低。那么，广西的生物质成型燃料研发企业应根据木薯秸秆、木薯渣、甘蔗渣等的结构、性质等，从助剂、预处理及成型工艺进行研究及创新，开发出适合工业锅炉、生物质发电等专用的成型燃料。此外。要根据市场条件、地方经济发展政策导向来优化生物质成型燃料的原料种类结构、生产规模。例如，目前广西的甘蔗渣除用于锅炉燃烧外，主要用于制浆造纸，那么就要对甘蔗的种植情况及甘蔗渣的利用率进行分析，确定能用于成型燃料的总量。

三、在成型设备方面，由于国内目前已存在较多专利，覆盖的技术领域也比较广，要产生创造性的发明不易。因此，可在充分调研国内主要生产设备的基础上，根据所采用的原料特点，找出该领域的技术空白点或者存在的弊端，进行创造或者改进，特别是要注重节能及流水线方面的创新。

参考文献：

[1]田宜水.中国生物质固体成型燃料产业发展分析[J].农业工程技术：新能源产业，2009，(2)：13―17

[2]俞国胜，侯孟.生物质成型燃料加工装备发展现状及趋势[J].农业机械与加工设备，2009，37(2)：4―8