文/北京集佳知識產權代理有限公司西安分部 馮海剛
摘要：本文基于專利數據，對我國固體廢物產業的技術創新現狀進行分析和展望。本文首先從時間變化、區域分布和技術類型等方面對固廢領域的專利作一概覽，得出了固廢專利在這幾個維度上的特點。進一步地，本文詳細分析了國內外專利申請人的布局特點，并解讀了幾個重點申請人的技術創新方向。本文還闡述了我國固廢領域的專利價值分布，比較了國內外申請人的專利質量的差異。最后，給出我國在固廢產業進行技術創新的幾點建議。
關鍵詞：固體廢物，專利，綠色發展，技術創新
前言 建設美麗中國，首先就是推進綠色發展，而環境問題的改善又是實現綠色發展的必經之路。近年來，水污染和大氣污染給我國人民的健康和財產安全帶來嚴峻的挑戰，致力于水環境和大氣環境改善的法規政策和產業發展也方興未艾。隨著環保力度的加大，固體廢物導致的水環境、大氣環境和土壤環境的惡化也越來越受到人們的關注。固體廢物產業作為新興產業，其發展離不開技術創新，因此從作為技術創新最突出的代表的專利角度進行分析，有利于發掘固體廢物產業的技術創新現狀和存在的問題，也有助于把握產業的技術發展趨勢，從而助力產業的技術創新。
目前，學界對固體廢物產業技術創新的關注有限。楊瑾等【1】通過專利分析的角度剖析了國內外及浙江省固廢處理的技術現狀和發展態勢，其簡要分析了全球專利的年度變化量和申請人排名，關注點主要集中在浙江省內。陳蔚麗【2】則利用Innography平臺檢索固體廢物綜合利用技術的全球專利，從年度變化、專利權人、專利技術熱點等方面分析了相關技術的情況。通過下文可知，固體廢物產業近年來的技術發展非常迅猛，上述文獻【3】所分析的專利數據已遠不能代表如今的技術現狀和發展趨勢。對此，筆者進一步聚焦固體廢物產業，力圖通過我國目前的專利數據對該產業的技術現狀作一較為全面的深度剖析。
1 研究方法和數據
數據檢索在大為專利搜索進行，考慮到技術代表性和樣本范圍，選取中國發明專利數據庫，檢索條件根據經濟合作與發展組織（OECD）環境相關問題的專利檢索策略【4】，選取固體廢物（下文中簡稱固廢）領域的相關IPC分類號進行整理，結果如表1所示。
表1 固廢領域的IPC分類
經過檢索，排除處于無效或撤回等狀態的專利，篩選當前法律狀態為有權和審中（即處于授權、部分無效、權利恢復、實審或公開的狀態）的專利進行分析，這部分的總量為38785件。
2 分析內容
2.1概況
2.1.1時間維度
圖1 年度申請量
圖1清楚地表明，固廢領域的專利申請量隨時間呈現先緩后急的上市趨勢，表明該領域的技術創新近年來趨向活躍，技術發展非常迅速。具體地，從2001年到2012年，專利申請量持續增長，但增長速度相對緩慢；2012年以后，申請量出現快速增長，尤其是2015年至2019年，申請量急劇增加。統計發現，2013年至今的申請量達到分析專利總量的90%以上。
考慮到環保產業對政策的依賴性高，這種現象和我國近年來出臺的環境政策密不可分。《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》是固廢產業各種政策法規的源頭和出發點，該法自1996年4月1日施行以來，經歷了四次修訂/修正（2005、2013、2015、2016），目前正在進行第五次修訂。從修訂/修正的頻次來看，2013以來更加頻繁，這與2012年十八大做出的“大力推進生態文明建設”的戰略決策相適應。
根據周鑫等對我國現行固廢處理政策法規的分析【5】，可知1995至1998年出臺的政策集中于固廢測定方法、危險廢物和醫療廢物的鑒別、管理和處置等，直到2009年才出現生活垃圾和污泥的管控政策。2011至2015年頒布了大量固廢管理?處置?測定方法和相關標準，以及生活垃圾及污泥管理等方面的政策法規，建立了基本的固廢管理體系。2016年以后則是對固廢管理體系的繼續豐富和細化。
綜上，隨著固廢管理、處置和測定方法等方面的政策法規的逐漸完善，固廢產業的技術發展也逐步加速，相應的專利申請量因此呈現出圖1的走勢。
2.1.2空間維度
表2 省市申請量
申請專利數量越多的省市，在該領域相對更加重視，也擁有更好的技術優勢。從表2可知，申請量排名前五的省市依次為江蘇（5205件）、廣東（3811件）、浙江（3696件）、北京（2866件）和安徽（2747件），這五省市總計申請了18325件，占據分析專利總量的半壁江山（49.7%）。申請量前十的省市則占到了分析專利總量的72.9%（26879件），并且西部地區僅有四川（1548件）躋身申請量前十。
由此可見，固廢領域的申請量空間分布不均衡，主要集中在東部的長三角和珠三角地區，這和各地區的經濟發展狀況相匹配。其中尤以江蘇省的申請量為最多，反映了其在固廢領域處于領先地位。江蘇等省份不僅經濟發達，環境要求也相對嚴格，人才、資金、政策等方面都存在不小的優勢，環保產業相對聚集。僅江蘇一省，就有蘇州、宜興、鹽城、常州等環保產業園，這種產業集群無疑促進了技術進步，也提升了技術競爭力。
表3 在華申請量分布（申請量排名前20位）
根據表3（僅列出申請量前20位的國家或地區），共有49個國家或地區在固廢領域在華進行了專利布局，共計1367件，僅占分析專利總量的3.5%左右，這表明該領域的專利申請人主要集中在國內。隨著固廢領域技術的不斷發展，競爭的不斷加劇，市場的不斷發掘和擴大，相信國外主體也會越來越多地進行在華布局。
從表3還可知，在國外主體中，日本、美國、韓國和德國占到申請總量的60.1%，這其中又以日本為最多。日本、美國和德國作為目前領先的翹楚，固廢產業發展已較為成熟，在固廢綜合管理及利用方面屬國際領先水平。表3正是對這些主體在固廢領域領先地位的一種佐證。
2.1.3技術維度
圖2 按小類分的申請量排行
從固廢產業專利申請的技術分類看，熱點領域集中在B部（作業、運輸）、C部（化學、冶金）和F部（機械工程等）。按申請量排序的小類為B65F（家庭的或類似的垃圾的收集或清除）、B09B（固體廢物的處理）、F23G（焚化爐；廢物或低品位燃料的焚毀）、B09C（污染的土壤的再生）、C05F（不包含在C05B、C05C小類中的有機肥料，如用廢物或垃圾制成的肥料）和C22B（金屬的生產或精煉）。這六類的申請量合計29835件，大約占據分析專利總量的80%左右。
結合表1，可知我國固廢產業的專利技術集中在固體廢物的收集和處理、廢物焚燒、土壤修復、由廢物制肥料、廢金屬的冶煉諸領域。我國的垃圾清運量在2001年達到2億噸之后，在2012年超越美國成為全球垃圾清運第一大國。因此涉及固廢收集的B65F小類申請量占據首位就不難理解。在這六小類中，除了位于固廢管理流程前端的收集，其余均為固廢的處理手段（如焚燒、堆肥），這和固廢處理中無害化、減量化、資源化的原則相適應。由此還可知，因采礦業等產生的固廢（以及其他污染源，如廢水）不合理的處置（如填埋、排放到地下）導致的土壤修復方面的研發也成為一個熱點。
2.2 申請人
2.2.1國內申請人
圖3 按申請量計的申請人排行
如上分析，在我國固廢領域，國內申請人占據絕對主導地位（96%以上）。從圖3具體來看，除了中南大學（304件）和昆明理工大學（193件）領先較多外，申請量在申請人維度并沒有明顯的集中。注意到前六位申請人均為院校，這表明在整個固廢領域的技術研發上，高等院校占據著非常重要的地位。綜合來看，固廢領域的技術創新尚沒有出現絕對的巨頭。
圖4 申請人類別（國內）
分類別看，如圖4，企業占據著該領域技術創新的主導地位（64.0%），而院校和個人申請人的體量較少且相當（均為18%左右）。與這種分布不同，在圖3中，前二十位申請人中有11個院校、8個公司和1個個人，前十位申請人中則有7個院校和3個公司。可知有限的院校貢獻了一部分的申請量，而申請量的大部分則分布在廣大的企業中。結合圖3，在企業類別中，以中國石油化工股份有限公司（111件）、荊門市格林美新材料有限公司（96件）和中國恩菲工程技術有限公司（94件）的申請量為多，但是同時也看出，企業之間的申請量差距并不大，進一步表明固廢領域的技術創新在申請人維度上分布地比較分散。
分年度看，如圖5，申請人在近些年的申請趨勢總體變化不大。其中中國石油化工股份有限公司的申請量在2017年達到高峰后，近兩年有所下降；而昆明理工大學在2017年之后、浙江大學和東北大學在2018年之后都有明顯的發力，這可能表明各個申請人在相應領域的研發成果有所波動，其更深的后果有待更多觀察。
圖5 主要申請人的年度申請量
分技術布局看，如圖6，不同申請主體的技術集中點不同，反映了不同的研發主攻方向。
具體來看，中南大學、昆明理工大學、北京科技大學、東北大學和江蘇省冶金設計院有限公司等均以C22B（金屬的生產或精煉）為最主要的研發方向，其中前四者又均以B09B（固體廢物的處理）為第二研發方向，這一個（或兩個）研發方向的申請量均占相應申請人總申請量的80%以上。眾所周知，冶金工程是這四所院校最優勢的專業，而北京科技大學的前身為北京鋼鐵學院。由此，不難理解這五個申請人的上述主要研發方向。
甘肅華晨生態治理有限公司（以下在本段簡稱“該公司”）和蔣文蘭的申請全部為C04B（石灰；氧化鎂；礦渣；水泥；其組合物，例如：砂漿、混凝土或類似的建筑材料）。從企業信息查詢可知，該公司主要由甘肅華晨非金屬應用科技有限公司發起設立，而后者經營范圍主要是非金屬礦的研究開發，并且后者于2016年進行經營范圍變更時，增加了生態環境治理和廢棄物循環再利用的研究開發。據披露，蔣文蘭曾在甘肅農業大學、甘肅省草原生態研究所等多所機構從事研發工作多年，而華晨非金屬應用科技公司與甘肅農業大學等存在技術合作【6】，結合存在多項以該公司為申請人且以蔣文蘭為發明人的專利申請的事實，有理由認為該公司和蔣文蘭在技術研發上存在較大的重合度。據此，該公司和蔣文蘭的申請分布呈現圖6所示的情形。
安徽未名鼎和環保有限公司的申請全部為F23G（焚化爐；廢物或低品位燃料的焚毀），這和該公司的主營業務（生活垃圾熱解）保持一致。浙江大學、北京高能時代環境技術股份有限公司的專利申請以B09C（污染的土壤的再生）為主。值得注意的是，在本小節分析的十個主體中，浙江大學的技術分類分散程度最高，顯示出其在多個技術方向上的發展較為均衡，體現出較強的綜合實力。此外，據查詢，高能時代公司是土壤修復產業的龍頭公司，其在污染土壤的再生領域擁有較強的研發實力。
圖6 主要申請人的技術布局
2.2.2 國外申請人
由上文可知，國外申請人在國內固廢領域的布局較少，前五個布局國家各自的技術布局如圖7所示。由圖可知，除了日本存在兩個較明顯的優勢小類布局之外，其余幾個國家的技術布局雖然各有側重，但均比較分散。與圖2相比，五個國外申請主體中只有美國以B65F（家庭的或類似的垃圾的收集或清除，其在分析專利總量中排名第一）為主，部分反映出美國企業在固廢收集方面的出海優勢。還注意到，日本企業以F23G（焚化爐；廢物或低品位燃料的焚毀）和B09B（固體廢物的處理）為主進行布局，這與日本在垃圾焚燒和處理方面的技術成熟程度一致。
圖7 在華申請的技術分類
從申請人看，外國申請人排名前三位的依次為尤妮佳股份有限公司（日本）（26件）、馬里凱普有限公司（芬蘭）（22件）和寶潔公司（美國）（10件），分別屬于護理、垃圾回收和日化產業。這三家企業的技術領域分別集中在D21C（從含纖維素原料中除去非纖維素物質生產纖維素；制漿藥液的再生；所需設備）、B65F（家庭的或類似的垃圾的收集或清除）、C08J（有機高分子化合物；其制備或化學加工；以其為基料的組合物：加工；配料的一般工藝過程）。結合這三家企業所處的產業，不難發現除了馬里凱普公司之外，其余兩家公司并不屬于環保產業。這提示我們，隨著企業的不斷并購和跨界，一些非環保企業憑借在自身產業內的龍頭地位也可能在環保領域中發展出不容小覷的技術積累。
2.3 專利價值
專利存在的意義主要在于應用，為此專利法第一條明確指出立法本意的重點之一就是推動發明創造的應用。當前我國已成為專利大國，但還不是專利強國，最主要的原因就是高價值專利還不多。專利價值的分布很不均衡，少量的專利帶來大部分的回報，而大部分專利產生的利潤卻很有限【7】，因此專利價值評估需要考慮多方面的因素，是一個復雜的系統工程。
專利價值的評估至今尚無公認的方法，目前常用的有幾個數據提供商開發的評估模型，如Innography、IncoPat和PatSnap，它們采用類似的變量以特定的權重評估專利的價值【8】。由于本文的分析利用大為Innojoy搜索引擎，因此采用其研發的專利價值評估工具DPI（大為專利指數）。該指數從技術、法律、戰略、市場、經濟五個維度，采用專利被引證數、同族數、存活期等20余個指標進行價值評估，與前述三個工具沒有本質上的不同。
圖8 DPI星級分布
DPI根據變量對專利進行打分，由高到低依次為5星、4.5星、4星……1星，星級越高，表明專利價值越高。具體地，如圖8所示，3星及以下的專利申請量占比超過80%，4星及以上的占比為13%左右。這可能是由于，如圖1所表明的，分析專利總量的將近80%于近五年內（2016年至今）申請，加上審查周期的約束，這些專利的指標在價值評估中的評分可能較低。總體來看，圖8表明，在固廢領域，大部分專利申請的價值并不高，至少在現階段還沒有表現出較高的價值，這和我國專利申請的總體趨勢吻合。
建設知識產權強國，離不開高價值專利的培育。分析被認為價值很高的5星（即DPI≥90）專利申請可知，固廢領域共有588件高價值專利。分地域看，這其中，其他國家和地區共有313件，占據所有5星專利的53.5%。考慮到國內和國外各自的申請量（表2、表3），可知國內和國外5星專利占其各自申請總量的比例分別為約0.7%和23%，兩者相差超過30倍。這表明，國內在固廢領域的技術研發質量相比國外還存在不小的差距，這一點也可以由圖9進一步證實。
圖9 5星專利按申請量的申請人排行
由圖9可見，在5星專利的申請人排行中，國外申請人占據前十位中的六位。其中芬蘭的馬里凱普公司更是獨占鰲頭，結合上文中該公司的申請總量，可知該公司在固廢的細分領域（垃圾回收）中的技術研發極具競爭力。此外注意到，漢能新材料科技有限公司、北京航天動力研究所、奧地利埃瑞瑪再生工程機械設備有限公司在相應的細分領域也均有不俗的技術積累。
另外，在國內申請人中，分申請人類型看（未作圖），院校的5星專利占其申請總量的比例為0.54%，企業的5星專利占比為1.69%，兩者存在約3倍的差距。結合前文的分析，可知院校雖然在申請人排行榜中占據優勢地位，但與企業相比，院校在布局國家數、轉讓、許可等多個評分維度上存在劣勢，反映了院校在專利的轉化應用上存在一定程度的脫節。這提醒我們，需要進一步促進產學研用合作，才能更好地實現專利技術的推廣應用【9】。
3 結論和展望
通過對我國固廢領域的專利技術申請現狀進行分析，不難得出以下結論：
（1）2012年以來，尤其是從2015年開始，固廢領域的專利申請量激增，這得益于近些年國家和民眾對固廢問題的日益關注。各地區對固廢專利的布局呈現“東多西少”的地域分化，進一步表明環境問題的改善與經濟發展程度之間的依存性。國外主體在我國固廢領域的申請量占比很低，主體分布比較集中，反映了在各自細分領域的優勢地位。我國固廢領域的專利申請集中在固廢的收集和處理手段（如焚燒、堆肥）上，與目前整個產業的成熟程度相關。
（2）在我國固廢領域，專利申請的絕大多數由國內申請人貢獻，并且創新主體眾多，尚沒有大型綜合性技術巨頭。在眾多主體中，企業發揮主要的作用，但頭部申請人以院校為主。國內一些主要申請人的專利布局與其自身的技術優勢一致，在廢金屬的冶煉、非金屬礦的回收利用、廢物焚燒和土壤修復等幾個細分領域，出現了一些有代表性的創新主體。此外，美國、芬蘭等國的一些企業在固廢收集方面，日本企業在垃圾焚燒方面具有足夠的技術優勢以至于能夠在華進行布局，同時一些非環保企業也有一定的固廢處理技術創新。
（3）我國固廢領域的專利價值普遍不高，相比國外主體，國內主體的高價值專利占比存在明顯的劣勢。國外主體以不足5%的專利申請總數，貢獻了半數以上的5星專利。國外企業如馬里凱普公司在相應細分領域的技術研發能力十分突出，其專利價值較高，應當引起國內主體的注意。國內企業相比院校，在高價值專利上有更多的貢獻，體現出固廢領域的專利需要更多推廣應用，才能更好地發揮其價值。
綠色未來離不開創新，固廢產業的發展同樣也需要不斷的技術創新。在本文結論的基礎上，可以展望：
政策法規和經濟發展狀況仍將在很大程度上決定固廢產業技術創新的方向、規模和活力；以企業為主的創新主體應繼續發揮自身優勢，結合市場環境，借鑒國外技術競爭力強的企業，產出更多的高價值專利，爭取在更多的細分領域出現更多競爭力強的企業；院校應加強與實際產業的對接，充分利用現有的政策工具，使技術創新更好地得到推廣應用。
在產業、市場和投融資等各個層面的政策加持下，在各類創新主體的共同努力與協作下，我國固廢領域的技術創新必將有更好的未來，為實現綠色發展和生態文明建設做出突出的貢獻。
參考文獻
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【9】周錫飛.做好產學研用“用”的文章,促進環保專利技術轉化——推動環保科技企業發展的探討與實踐[J].化工管理,2018(20):155-156.