在光热技术体系中,集热环节承担着将太阳能转化为热能的基础功能,相关专利申请量长期占据光热领域总量的40%以上。根据国家专利局公开数据,截至2023年底,我国光热集热技术相关专利累计申请量已突破8万件,其中聚光型集热技术因高效能特点成为研发热点。这类专利主要围绕集热器的结构设计、材料优化和聚光精度提升展开,例如槽式集热器通过改进抛物面反射镜的曲面加工工艺来提高阳光聚焦效率,相关专利中涉及的反射镜镀膜材料专利占比达23%;塔式集热器则聚焦于吸热器的耐高温性能,近年申请的陶瓷基复合材料吸热器专利数量年均增长18%,这类材料能在1000℃以上环境下稳定工作,显著提升系统运行温度。非聚光型集热器如平板集热器和真空管集热器专利更偏向民用场景,例如真空管集热器的真空度保持技术专利,通过优化封口工艺使集热器寿命延长至15年以上,相关技术已在北方农村供暖项目中广泛应用。
光热系统的连续稳定运行离不开高效的传热与储热技术,这一领域的专利申请量年均增长率达25%,成为光热技术发展的关键支撑。传热环节的专利主要关注传热工质的性能优化,早期以导热油为主,相关专利集中在提高其耐高温性和抗氧化性,而近年来熔盐作为传热工质的专利占比快速提升,国家专利局数据显示,2020-2023年熔盐传热相关专利申请量较前五年增长120%,这类专利通过调整硝酸钠与硝酸钾的配比,使熔盐工作温度范围扩展至290-565℃,满足大规模光热电站的需求。储热技术专利则分为显热储热、潜热储热和热化学储热三大方向,其中潜热储热因储热密度高成为研发重点,例如利用相变材料(能在温度变化时吸收或释放大量热量的材料)的专利,通过复合盐类材料的配比设计,使储热系统的能量损失降低至5%以下,某西北光热电站应用该技术后,可实现24小时连续发电。
光热发电作为光热技术的重要应用场景,其系统集成相关专利涵盖了从聚光、吸热到发电、并网的全流程技术创新。根据知网发表的《中国光热发电专利发展报告》,这类专利中控制系统专利占比最高,达35%,主要涉及电站的智能调控算法,例如通过机器学习模型预测太阳辐照度变化,实时调整聚光镜角度和传热工质流量,相关技术已在青海某50MW槽式光热电站实现应用,使电站发电效率提升12%。发电岛设备专利则聚焦于汽轮机和发电机的适配性优化,针对光热电站热源波动特点,专利技术通过改进汽轮机叶片结构和进汽调节方式,降低了机组启停次数,延长设备寿命。并网技术专利关注电网稳定性,例如开发的虚拟同步发电机控制策略,使光热电站具备惯量支撑能力,相关专利已在甘肃某光热示范项目中通过电网测试。
除传统发电领域外,光热技术在工业供热、建筑供暖、海水淡化等场景的应用专利近年增长显著,通过科科豆平台检索可见,2023年这类应用拓展专利申请量占光热领域总量的28%。工业供热领域专利以中低温光热技术为主,例如针对纺织、食品加工行业开发的模块化集热系统专利,通过真空管集热器与热泵结合,提供80-150℃的稳定热源,某纺织企业应用该技术后年减煤量达3000吨。建筑供暖专利注重与现有建筑体系的融合,例如墙体内嵌式集热板专利,将集热功能与建筑保温层结合,减少安装空间,相关技术在北京、河北等地的被动式超低能耗建筑中推广使用。海水淡化领域专利则通过光热驱动膜蒸馏技术,利用聚光集热器产生的蒸汽直接用于海水淡化,某专利技术将淡化能耗降至3.5kWh/m³以下,较传统反渗透技术降低能耗40%。
光热技术的性能突破离不开材料和装备制造的创新,这一领域的专利为光热系统降本增效提供了核心支撑。材料方面,吸热器涂层材料专利是研发热点,例如梯度结构陶瓷涂层专利,通过物理气相沉积技术制备的涂层,在800℃下的太阳吸收率仍保持95%以上,同时发射率低于10%,大幅提升吸热效率。反射镜材料专利则关注耐候性提升,例如含氟树脂涂层反射镜专利,使镜面在风沙、紫外线环境下的反射率衰减率从每年5%降至1.5%以下,延长反射镜更换周期至10年以上。装备制造专利中,集热器自动化生产线专利占比突出,例如槽式集热器反射镜成型机器人专利,通过激光定位和自适应打磨技术,将反射镜曲面精度控制在0.1mm以内,生产效率提升3倍,相关技术已在国内某光热装备企业实现产业化应用。
光热专利的区域分布与政策支持和市场需求密切相关,根据八月瓜平台发布的光热专利区域分析报告,我国光热专利申请量排名前五的省份依次为甘肃、青海、江苏、北京和广东,合计占全国总量的65%。甘肃、青海作为光热资源富集区,依托大规模光热电站示范项目,聚集了大量系统集成和储热技术专利,例如甘肃某企业申请的塔式光热电站储热系统专利,已在当地200MW项目中应用;江苏、广东则凭借制造业优势,在集热器装备和材料专利上表现突出,江苏某企业的槽式集热器支架结构专利,通过铝合金型材优化设计,使支架重量减轻20%,成本降低15%;北京作为科研中心,高校和科研院所申请的基础研究专利占比达40%,例如清华大学申请的太阳能聚光场优化布局专利,通过遗传算法优化镜场排列,使聚光效率提升8%。这种区域差异化的专利布局,形成了从基础研究到产业应用的完整创新链条,推动我国光热技术整体竞争力的提升。
光热专利分类主要技术领域有哪些? 主要包括太阳能光热利用技术、光热发电技术、光热储能技术等。 光热专利分类对企业有什么重要性? 可帮助企业了解光热技术发展方向,确定研发重点,还能在市场竞争中保护自身技术成果。 如何查找光热专利分类的相关信息? 可以通过国家知识产权局官网等官方渠道查找。
有人认为光热专利分类只是简单区分不同类型的光热技术,实际并非如此。光热专利分类不仅体现技术类型,还反映了技术的创新性、应用前景等信息。通过合理的分类,能更清晰地了解光热技术的整体布局和发展趋势,对于企业和科研机构的研发、决策有着重要意义,并非简单的类别划分。
《太阳能光热技术与应用》
《光热发电系统集成与优化》
《传热与储热技术》
《太阳能集热器设计与制造》
《光热技术在工业供热中的应用》
《光热技术在建筑供暖中的应用》
《光热技术在海水淡化中的应用》
本文围绕我国光热技术专利展开多方面介绍。 集热技术专利方面,截至2023年底,我国光热集热技术相关专利累计申请超8万件,聚光型集热技术是研发热点,非聚光型偏向民用。 传热与储热技术专利中,传热环节关注工质性能优化,熔盐传热专利占比提升;储热技术分三大方向,潜热储热是重点。 光热发电系统集成专利涵盖全流程,控制系统占比最高,发电岛设备优化适配性,并网技术保障电网稳定。 光热应用拓展领域在工业供热、建筑供暖、海水淡化的专利近年增长显著,各有创新成果。 材料与装备制造专利中,吸热器涂层和反射镜材料有进展,集热器自动化生产线专利突出。 政策与市场驱动下,甘肃、青海多系统集成和储热专利,江苏、广东在装备和材料专利方面表现出色,北京基础研究专利占比高,区域差异化布局推动光热技术竞争力提升。
国家专利局公开数据
知网发表的《中国光热发电专利发展报告》
科科豆平台检索数据
八月瓜平台发布的光热专利区域分析报告
《中国光热发电专利发展报告》