顾震宇.上海科学技术情报研究所

2018-6

专利地图报告制作实战

--以氢燃料电池为例

一、讲座内容

氢燃料电池专利分析报告的研究方法

文献调研：技术、市场、政策

技术拆解，检索策略制作

数据清洁、技术标引

专利分析：趋势、区域、机构、发明人、引证、技术演进等

企业分析

对策建议

2

二、研究方法

3

• 产业链构成 • 主流及未来技术发展

• 领军企业

产业链分析

• 美、加、欧、日、韩、中

产业政策 • 市场现状 • 竞争格局 • 市场预测

市场研究

• 规模趋势 • 重点热点 • 区域分析 • 竞争机构

专利分析 • SWOT分析

• 对策建议

对策建议

专利分析步骤

4

三、文献调研-论著检索

5

6

三、文献调研- 互联网

7

三、文献调研-期刊论文

•中国知网

•维普

国内期刊论文全文

• Springer

• Science Direct

•Ebsco

国外期刊论文全文

8

三、文献调研-学位论文

•知网博士、硕士学位论文全文数据库

•万方学位论文全文数据库

•中科院学位论文库

•……

学位论文

9

10

三、文献调研-行业、市场研究

•MarketResearch (www.marketresearch.com)

•Gartner

•ISI EM新兴市场

•互联网免费资源，如中国燃料电池网、

Fuelcelltoday、美国能源部、E4tech等

行业、市场研究数据库

11

12

三、文献调研- 专利报告 参考：特許出願技術動向調査等報告

13

四、产业链分析（1）

14

四、产业链分析（2）

15

四、产业链分析（3）

16

科技诞生的触动期

过高期望的峰值期

泡沫化低谷期

稳步爬升的光明期

实质生产的高峰期

四、产业链分析（4）

17

氢燃料电池产业链

上游材料

电池组件

空压机

电堆

加湿器

氢能

制氢

储氢

加氢站

中游集成

燃料电池系统

下游应用

交通运输

乘用车

叉车

商用车

固定发电

电站

家用

便携式 特殊领域

军事

航天

1、上游材料

质子交换膜--全氟磺酸型膜为目前主流，复合膜、高温膜、碱性膜是未来发展方向。

催化剂--Pt/C是目前主流，超低铂、无铂是未来方向。

气体扩散层--容易实现降低成本，规模化生产是发展重点。

双极板--石墨双极板最为成熟，金属双极板是未来方向。

空压机--涡旋和双螺杆空压机是目前主流技术路线。

9

2、中游集成

燃料

电池

系统

燃料电池电堆

双极板

膜电极组件

催化剂

膜材料

扩散层 其他

辅助子系统

供氢子系统 氢循环装置

供气子系统 空压机等

水管理系统 增湿器等

热管理系统 散热器等

其他

膜电极--有序化膜电极是发展方向。

成本--规模效应与技术进步驱动成本下降。DOE最终目标$30/KW。低铂和无铂催化剂是未来技术发展方向。

产业链中游是将上游的材料和部件进行组装，集成到燃料电池系统。

10

3、下游应用

固定式领域--下游应用最大的一块，产业相对成熟。

1）日本家用热电联供分布式燃料电池系统已商业化应用

2）燃料电池通讯基站备用电源得到验证

交通运输领域--各国大力布局，市场起飞在即。

1）燃料电池叉车率先得到发展

2）燃料电池乘用车将触发爆发式发展

11

五、政策研究

美国

加拿大

欧盟

日本

韩国

中国

政策法案

战略规划

计划项目

示范项目

财税激励

12

美、日对氢能燃料电池发展的政策支持起步较早，各类相关法案的制定完善与计划项目的推进实施并重。

加拿大注重燃料电池研究和开发的分工协作，形成了一个产、学、研体系，政府积极推动产品的市场化应用。

中国不断出台完善氢能燃料电池的扶持政策，包括战略规划、产业政策、财税激励、标准制定、准入规则等。

六、氢燃料电池市场—现状

近3年全球产能、产量、产值高速增长

2012年-2017年全球氢燃料电池产能、产量和增长率

2012年-2017年全球氢燃料电池产值和增长率

2012 2013 2014 2015 2016 2017 (E)

产能（兆瓦） 287 287 479 659 878 1,533

产量（兆瓦） 77.50 76.02 97.66 226.11 474.71 763.93

产能增长率 0.00% 66.90% 37.58% 33.23% 74.60%

产量增长率 -1.91% 28.47% 131.53% 109.95% 60.93%

-20.0%

0.0%

20.0%

40.0%

60.0%

80.0%

100.0%

120.0%

140.0%

160.0%

0

200

400

600

800

1,000

1,200

1,400

1,600

1,800

2012 2013 2014 2015 2016 2017

产值（百万美元） 189.75 164.16 186.45 414.57 887.14 1,391.56

产值增长率 -13.48% 13.57% 122.36% 113.99% 56.86%

-40.0%

-20.0%

0.0%

20.0%

40.0%

60.0%

80.0%

100.0%

120.0%

140.0%

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1,000.00

1,200.00

1,400.00

1,600.00

13

六、氢燃料电池市场—趋势

未来5年全球产能、产量高速增长，其中产能增长率趋缓。产值经高速增长至阶段性高点。

2017年-2022年全球氢燃料电池产能、产量和增长率预测

2017年-2022年全球氢燃料电池产值和增长率预测

2017 2018 2019 2020 2021 2022

产能（兆瓦） 1,533 2,620 4,380 7,180 11,540 18,200

产量（兆瓦） 763.93 1,311.06 2,357.03 4,386.67 8,417.14 16,544.55

产能增长率 74.60% 70.91% 67.18% 63.93% 60.72% 57.71%

产量增长率 60.93% 71.62% 79.78% 86.11% 91.88% 96.56%

0.0%

20.0%

40.0%

60.0%

80.0%

100.0%

120.0%

0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

20,000

2017 2018 2019 2020 2021 2022

产值（百万美元） 1,391.56 2,269.44 3,827.82 6,658.97 11,885.0011,680.45

产值增长率 56.86% 63.09% 68.67% 73.96% 78.48% -1.72%

-10.0%

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

0.00

2,000.00

4,000.00

6,000.00

8,000.00

10,000.00

12,000.00

14,000.00

15

六、氢燃料电池市场—竞争格局

日本全球产能份额快速增长，产量份额已实现超越。

固定式燃料电池仍占据过半，但份额逐年下降，有被车辆应用超越的趋势。

Toyota、Plug Power、Ballard为行业优势企业。

24

六、氢燃料电池市场—全球制氢与运氢现状及预测

25

制氢市场CAGR约在5%，以自用制氢为主（85%）

未来5年，自用制氢各区域发展平稳，商用制氢将在亚太、中东及非洲较快发展

未来5年，小型现场商用制氢将发展迅速

未来5年，几种主流制氢方式增速较为接近

六、氢燃料电池市场—全球储氢市场现状及预测

物理储氢为主流方式。

未来10年物理储氢市场增长将略高于储氢材料储氢。

各区域储氢市场（略）。

26

储氢方式 2014 2015 2016 2021 2026 CAGR

(2016-2021) CAGR

(2016-2026)

物理储氢 387.8 415.8 446.4 642.7 969.6 7.6% 8.1%

储氢材料储氢 18.5 19.6 20.8 28.5 41.6 6.5% 7.2%

总计 406.3 435.4 467.2 671.2 1,011.2 7.5% 8.0%

2014年-2026年不同储氢方式市场规模（百万美元）

六、氢燃料电池市场—全球加氢站

全球正在运营的加氢站数量为274座。

其中，欧洲最多，为106

座。

亚洲101座，其中日本70

余座，中国6座。

北美64座。

南美2座。

澳大利亚1座。

27

名称 地点 运营状态

北京氢能示范园加氢站 北京市 运营中

宇通加氢站 河南省郑州市 运营中

Bio-H2加氢站 台湾省台中市 运营中

云浮加氢站 广东省云浮市 运营中

安亭加氢站 上海市 运营中

同济-新源加氢站 辽宁省大连市 运营中

南海瑞晖加氢站 广东省佛山市 计划中

嘉定区加氢站 上海市 计划中

2010世博会加氢站 上海市 已拆除

大运会加氢站 广东省深圳市 已拆除

亚运会加氢设施 广东省广州市 已拆除

七、专利分析前的准备-数据库及分析工具的选择

科睿唯安的Thomson Innovation：DWPI、Themescape、引证图谱

科睿唯安的TDA：灵活、导入、清洁、标引、自动分析、脚本

CPA的Innography：D&B、专利强度指标、申请人竞争力评价

Questel的Orbit：申请人引证网络分析图谱、申请人合作图谱等

合享的Incopat：专利价值度指标、中国专利引证、许可、质押等信息；

万象云：对专利公开号与授权号做了合并

28

七、专利分析前的准备-获得技术谱系

29

30

七、专利分析前的准备-编写检索策略

1 获取关键词（1）--提取中文关键词

根据检索要求中的技术内容、技术特征抽取关键词；

初步检索得到的密切相关中国专利；

密切相关中文期刊论文；

密切相关论著；

学位论文；

维基百科中文版、百度百科；

31

1 获取关键词（2）--获得英文关键词

将已掌握部分密切相关中国专利号，在欧洲专利局或Derwent数据库中检索，得到中国专利英文版；

将中文检索策略直接到Orbit中检索，获得中国专利英文版；

中文论文论著的英文标题、文摘；

维基百科、大英百科；

初步检索获得国外密切相关的专利及论文；

使用Totalpatent语义检索功能，扩展同义词近义词；

通过文本聚类获得关键词，目前许多主流的专利分析工具如汤森路透的Thomson Innovation、Proquest Dialog的Innography、Questel的Orbit都有专利文本聚类功能。 32

1 获取关键词（3）--关键词优化

①上位词：为了达到法律保护发明创造的目的，通常在描述或定义发明时使用的一些法律规范和上位概念。这些上位概念往往是生僻词，甚至是申请者自行概括的新词，如“筛子”被描述成“分类器”，“打火机”被描述成“点火装置”。“螺接”、“焊接”、“铆接”等连接方式常常被描述为“定位连接”。

②同义词，包括学名、别名、俗名、商品名、缩略语、元素符号等。名词、动词、形容词、单复数等不同形式。

③近义词，如“制备”、“制造”、“合成”、“生产”等。

④外来词，意译与音译，如电动机与马达、激光器与莱塞、镭射。

⑤半角与全角，如脱氧核糖核酸DNA（半角）和ＤＮＡ（全角）在中国专利数据库都有文献记载。

⑥错误词，有时由于作者写错或数据库标引员疏忽，数据库中就会出现各种错误词，这时为了保证查全率，检索时也只能将错就错。

33

文献数据库标引错误或录入错误举例

34

2 获取专利分类

检索专利 IPC排序 获得IPC

在IPC表中确认

直接在IPC分类表中查找 S

O

O

P

A

T

国知局出版社

D

I

I

检索专利 MC排序 获得MC 在MC表中确认

直接在MC手工代码表中查找

获得相关IPC分类

获得相关MC分类 35

2 获取专利分类—IPC分类表(SOOPAT)

HTTP://WWW.SOOPAT.COM/IPC/INDEX

36

2 获取专利分类—德温特手工代码表

Pag

e 37

2 获取专利分类—科睿唯安网上手工代码 HTTP://IP-SCIENCE.THOMSONREUTERS.COM/MCL/

Pag

e 38

输入检索词，查找手工代码

输入手工代码，查看含义

2 获取专利分类—IPC VS MC

Page 39

IPC分类代码 注释

H01M-008/00 燃料电池及其制造

H01M-008/02 •零部件

H01M-008/04 •辅助装置或方法，例如用于压力控制的，用于流体循环的

H01M-008/06 •燃料电池与制造反应剂或处理残物装置的结合

H01M-008/018 •再生式燃料电池

H01M-008/022

•含碳或氧或氢及其他元素的材料为基础燃料的燃料电池；不含碳、氧、氢只含其他元素的材料为基础燃料的燃料电池

H01M-008/08 •水溶液电解质的燃料电池

H01M-008/10 •固体电解质的燃料电池

H01M-008/12 • •高温工作的，例如具有稳定ZrO#-2电解质的

H01M-008/14 •具有熔融电解质的燃料电池

H01M-008/16 •生物化学燃料电池，即用微生物作催化剂的电池

H01M-008/18 •再生式燃料电池

H01M-008/20 •间接燃料电池，例如氧化还原电池

H01M-008/22

•含碳或氧或氢及其他元素的材料为基础燃料的燃料电池；不含碳、氧、氢只含其他元素的材料为基础燃料的燃料电池

H01M-008/24 •把燃料电池组合成电池组，例如组合电池

手工代码 注释

X16-C 燃料电池及其组成

X16-C01 •固体电解质和固体聚合物燃料电池

X16-C01A • •固体氧化物燃料电池

X16-C01A1 • • •管式

X16-C01A3 • • •整体式

X16-C01C • •固体聚合物燃料电池

X16-C02 •熔融碳酸盐燃料电池

X16-C03 •碱性燃料电池

X16-C04 •磷酸燃料电池

X16-C06 •生物燃料电池

X16-C07 •微/平燃料电池包括燃料电池使用

X16-C09 •控制

X16-C15 •燃料补给；存储设备

X16-C15A • •燃料/气供应装置，向电极供应气体

X16-C15A1 • • •多支管

X16-C15A2 • • •导流板

X16-C15A3 • • •燃料芯

X16-C15A4 • • •液体和气体传输泵

X16-C15C • •燃料存储设备

X16-C15C1 • • •散装存储设备

X16-C15C2 • • •可替换燃料容器

X16-C15C3 • • •氢存储/吸收材料

X16-C15C3A • • • •纳米材料/纳米管

X16-C15E • •废弃物处理

X16-C16 •阳极和阴极气体隔离装置

X16-C17 •燃料处理

X16-C17A • •氢制备

X16-C17A1 • • •重整器

X16-C17C • •催化剂

X16-C17E • •加热器

X16-C18 •燃料电池外壳、堆、密封装置

3 编制和优化检索策略

结合关键词和分类编制检索策略；

验证关键词；

专利数据库不同字段中检索，选择不同的关键词检索策略；

选用恰当的位置算符和截词符；

谨慎使用缩写；

谨慎使用NOT逻辑算符；

40

3 编制和优化检索策略

41

七、专利分析前的准备-数据整理（TDA）

申请人（专利权人）数据清洁

发明人数据清洁

技术标引

42

1 申请人(专利权人)清洁

43

44

2 发明人清洁

45

46

3 技术标引

• 在氢燃料电池行业专利总库中，分列出细分技术字

段、关键技术或产品字段、应用领域字段等；

• 标引使得专利分析细化；

• 分类号无法准确代表一项技术；

• 所有数据整理只须在总库进行，细分技术数据库及

核心技术数据库等分数据库无须重复数据整理工

作。

标引的作用

47

3 技术标引

•手工标引

•利用搜索功能标引 Find

•利用匹配功能标引 list comparison

•利用字典功能标引 Thesaurus

TDA的几种标引方法

48

八、专利分析--发展规模趋势（1）

发展现状--专利技术经历高速增长后的回落过程中

49

0

2000

4000

6000

8000

10000全球专利申请量（族）

全球专利公开量（族）

中国专利申请量

中国专利公开量

0

1000

2000

3000

4000

5000新技术

现有技术

技术趋势--新技术占比趋于减少

八、专利分析--发展规模趋势（2）

人员趋势--新增研究人员不断涌入

50

机构活跃度--专利技术大量存在于大型企业

0

1000

2000

3000

4000

5000新增研发人员

已有研发人员

17393, 10%

21913, 13%

22586, 13%

26468, 15%

85777, 49% 专利数量为1

专利数量2-5

专利数量6-20

专利数量21-100

专利数量101+

2008 2007

2006

2005 2004

2003

2002

2001

2000 1999

1998 1975-1997

0

500

1000

1500

2000

2500

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

年度

专利

族数量

年度申请人数量

八、专利分析--发展规模趋势（3）

PEMFC技术生命周期处于技术成熟期

技术生命周期

• 第一阶段，技术萌芽；

• 第二阶段，技术成长；

• 第三阶段，技术成熟；

• 第四阶段，技术衰落。

技术生命周期图含义

52

八、专利分析--技术重点和热点挖掘（1）

国际研发重点指向电极、控制、制氢、储氢、电解质膜、固体氧化物燃料电池技术等

53

23359 20014 19532

13064

8372 6942 6188 5914 5548

0

5000

10000

15000

20000

25000

八、专利分析--技术重点和热点挖掘（2）

国内技术研发重点指向电极、制氢、储氢、电解质膜、控制、催化剂等技术

54

5362

3346 2921 2730

1808 1767 1246 1228 1024

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

八、专利分析--技术重点和热点挖掘

国际热点技术--电解质、外壳和密封、催化剂、膜电极组件等技术成为热点

55

0% 20% 40% 60% 80% 100%

电极

控制

制氢、储氢

电解质

外壳、密封

催化剂

双极板

膜电极

加热、冷却

2006年及以前

2007-2016

0% 20% 40% 60% 80% 100%

电极

制氢、储氢

电解质

控制

催化剂

外壳、密封

膜电极

双极板

加热、冷却

2009年及以前

2010-2016

国内热点技术-

-电解质、加热和冷却、催化剂等技术成为热点

八、专利分析--区域竞争格局（1）

技术领先国家-

-日本引领技术发展，我国国际排名第三

56

各国技术优势--日本技术全面领先，专利强国各关键技术发展均衡

日本,

66971, 56%

美国,

16205, 14%

中国,

10611, 9%

韩国, 9843,

8%

德国, 6626,

6%

其他, 8650,

7%

020004000

6000

8000

10000

12000

14000

八、专利分析--区域竞争格局（2）

中国专利区域布局--国内机构布局中国专利占半，上海领跑国内

57

国内技术优势-

-上海、辽宁关键技术优势明显

中国

53.6%

日本

20.0%

美国

11.3%

韩国

4.8%

德国

3.5%

其他

6.7%

0

100

200

300

400电极

制氢、储氢

电解质

控制

外壳、密封 催化剂

膜电极

双极板

加热、冷却

辽宁

江苏

北京

上海

八、专利分析--区域竞争格局（3）

58

国际专利布局--日本重视国际市场，并进对重点国家展开布局

八、专利分析--竞争机构（1）

国际专利申请人--车企掌握产业技术话语权，丰田、日产、本田、松下、东芝居前

59

机构合作--形成七大技术合作群

10737

4871 4774

3772 3212

2134 2006

1929 1722

1701 1664

1496 1357

1193 1141

1034 925

841 809

808

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

八、专利分析--竞争机构（2）

企业间专利技术的相互借鉴

八、专利分析--竞争机构（3）

中国专利申请人--本土机构具备相当实力，丰田、通用、中科院大连化学物理研究所居前

61

与国际相比，我国申请人排名中出现较多大学与研究单位，显示我国燃料电池距离产业化仍有一定距离，需要加强产学研合作。

1307

713 571 519

448 375 360 345 321 320

239 223 219 210 193 179 146 145 140 136

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

企业

67%

大专院校

21%

科研单位

7%

个人

5%

企业

大专院校

科研单位

个人

八、专利分析--竞争机构（4）

企业综合实力—日本厂商成为行业创新和竞争主体

62 0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120

企业

实力

技术能力

Toyota Motor Corporation

Honda Motor Co., Ltd.

Panasonic Corporation

Nissan Motor Co., Ltd.

General Motors Company

Toshiba Corporation

Samsung SDI Co., Ltd.

Hyundai Motor Company

Hitachi, Ltd.

Daimler AG

Siemens AG

United Technologies Corporation

Fuji Electric Holdings Co., Ltd.

Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.

Intelligent Energy Limited

Kyocera Corporation

Commissariat à l'énergie atomique et

aux énergies alternativesDoosan Co., Ltd

JX Holdings, Inc.

General Electric Company

技术实力，专利、分类、引证

企业实力，营收、地理位置、诉讼

八、专利分析—专利引证

八、专利分析—技术演进，以松下公司为例（1）

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八、专利分析—技术演进，以松下公司为例（2）

松下公司对于电池隔膜主要是以耐热材料为主，近年来一直延续这种材料，但在材料构成上有所不同，最初加入非导体填料，之后改成多孔层状结构，并对硬度和孔隙率加以研究，以改善其性能。

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九、企业分析—以BALLARD为例

公司简介（行业报告、Avention、

D&B、网站）

财务简析（Avention、年报）

产品与技术（行业报告、网站）

专利分析（Innography、Orbit）

SWOT分析（Avention）

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九、企业分析—以BALLARD为例

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Innography分析中，去除重复数据

kind_code_a or kind_code_a1 or kind_code_a2 or

kind_code_y or kind_code_u

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

WO Applications

CA Applications

US Applications

EP Applications

Other

九、企业分析—以BALLARD为例

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Innography专利价值分析 美国授权专利近十年各指标的平均数值，归一化后绘制成雷达图。如Industry值为1.457*3=4.37个工业代码。

十、战略分析—SWOT分析

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十、战略分析—对策建议

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政府进一步推荐能源政策、示范项目、递减式补贴扶持政策；

以质子交换膜燃料电池为研发重点，聚焦车辆与固定式应用；

上海优先发展燃料电池大客车；

结合资源优势，发展煤相关燃料电池技术；

分领域制定技术创新战略规划和技术路线图；

自主创新，标准先行，积极参与到国际标准制定；

资本运作，建议收购市值低估的国际行业龙头企业。

谢谢听讲！

专利地图QQ群：174159916

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