基金项目:广东省科技计划项目(公益研究与能力建设)    创新驱动背景下广东战略性新兴产业技术创新发展态势研究  基于专利数据分析 (项目编号:2017A030303072ꎻ项目负责人:林卓玲)成果之一ꎻ广东省哲学社会科学规划项目    创新驱动引领下产业技术合作网络演化机制研究  基于广东战略性新兴产业的实证分析 (项目编号:GD17YGL09ꎻ项目负责人:林卓玲)成果之一ꎻ广东省哲学社会科学规划项目    一带一路 背景下粤港澳大湾区技术创新协同路径与机制研究 (项目编号:GD18CTY01ꎻ项目负责人:陈穗丽)成果之一ꎮ
作者简介:林卓玲ꎬ华南师范大学科技处副研究员ꎬ研究方向:技术创新研究ꎻ李文辉ꎬ理学博士ꎬ华南师范大学华南先进光电子研究院副院长ꎬ科技创新与区域发展研究中心副研究员㊁硕士生导师ꎬ研究方向:城市地理㊁科技创新与区域发展ꎮ
创新驱动背景下
广东环保产业技术创新能力研究
基于专利数据分析
林卓玲1㊀李文辉2
(1华南师范大学科技处ꎬ广州510631ꎻ2华南师范大学华南先进光电子研究院ꎬ广州510006)
摘㊀要:基于创新驱动背景下ꎬ以2005 2017年广东环保产业技术领域专利数据为研究对象ꎬ从专利发展情况㊁时空分布㊁技术领域和主要申请人等方面开展比较分析ꎮ运用Fisher ̄Pry模型研究广东环保产业技术15个领域发展趋势ꎬ考察广东环保产业技术创新能力ꎬ预测广东环保产业15个技术领域在2020 2030年处于快速成长期ꎮ结合环保产业技术创新和专利管理工作的现状及存在问题ꎬ为提升广东战略性新兴产业技术创新能力提出建议ꎮ关键词:专利分析ꎻ技术创新ꎻ环保产业ꎻFisher ̄Pry模型
0㊀引㊀言
随着我国经济实力快速增长ꎬ资源与环境问题日益突出ꎬ以水污染㊁大气雾霾污染等为典型环境污染现象的难题已严重影响我国城市生态环境质量和经济社会协调发展ꎮ为应对环境污染问题ꎬ陆续出台的环境保护政策也显著加速了技术创新[1]ꎮ广东将环保产业列为加快培育和发展的战略性新兴产业之一ꎮ发展环保技术已经引起世界各国的高度重视ꎬ美国㊁西欧㊁日本等国家均致力于推动拓展环保领域技术的研发ꎬ引领环保技术前沿发展趋势ꎮ环保技术能够在实现经济增长的基础上ꎬ有效提高生态环境质
量[2]ꎮ
广东作为改革开放的排头兵和先行地区ꎬ在建
设粤港澳大湾区国际科技创新中心新形势下ꎬ特定的资源环境约束条件ꎬ促使区域发展对环保技术创新的需求不断增长ꎮ近年来ꎬ企业㊁科研机构㊁高校均对自然资源开发利用和生态环境保护治理开展研究并形成环保技术体系ꎬ但尚未见报道研究广东环保技术专利的时空分布和发展规律ꎮ2005年中央首次提出建设创新型国家ꎬ广东开始逐步实施创新驱动经济发展ꎮ因此ꎬ研究2005年以来广东节能
环保领域专利成果特点具有重要意义ꎬ有助于了解广东节能环保产业技术创新能力ꎬ为加快区域绿发展建设提供重要参考依据ꎮ
1㊀模型选择与数据来源
选用国家知识产权局专利查询系统和广东省专利大数据应用服务系统作为检索数据库ꎬ数据库覆盖了专利申请号㊁申请日㊁公开号㊁公开日㊁专利名称㊁摘要㊁分类号㊁申请人㊁发明人等相关信息ꎮ专利形式包含发明专利㊁实用新型专利和外观设计专利三种类型ꎬ考虑到对于外观设计专利而言ꎬ发明专利和实用新型专利的创新性更强ꎬ因此ꎬ选择发明专利和实用新型专利作为研究对象ꎮ按照环保技术领域的相关分类[3]开展专利检索ꎬ并基于数据库中 申请人 所在地址进行筛选ꎬ检索时间范围为2005
年1月1日至2017年12月31日ꎬ检索日期为2018年6月21日ꎮ利用专利数据研究广东环保产业技术专利的基本特征和时空分布情况ꎬ包括专利总体概况㊁技术分布㊁主要机构等ꎮ采用Fisher ̄Pry模型对专利数量变化趋势进行了预测ꎬ明确专利技术的发展阶段ꎮ
Science&TechnologyandEconomy2019Vo1.32No.1㊀
Fisher ̄Pry模型是一种比较理想的判断技术成
熟度的方法[4]ꎮ基于广东环保产业技术15个领域的专利申请量数据ꎬ为了使各技术领域发展态势预测符合技术发展变化的S形曲线ꎬ对专利申请量数据进行标准化处理ꎬ参照娄岩等[5]和吴传清等[6]的处理方法ꎬ利用SPSS21.0软件ꎬ估计广东环保产业
15个技术领域发展的Fisher ̄Pry参数值ꎮ2㊀广东环保产业技术专利分析
2.1㊀专利总体情况
2005 2017年ꎬ广东环保产业技术专利申请量
累计47227件ꎮ按照专利类型来分ꎬ其中ꎬ发明专利申请量21928件(占46.4%)ꎬ实用新型专利申请量25299件(占53.6%)ꎮ受产业政策激励的企业ꎬ专利申请显著增加ꎬ但只是非发明专利显著增加ꎬ追求 数量 而忽略 质量 [7]ꎮ广东在环保技术
研究领域方面ꎬ还需要继续注重提升技术创新水平ꎮ广东省高校排名
从全国部分省市专利申请量及其占全国总量比重的对比情况看ꎬ广东排名第二ꎬ仅落后于江苏ꎬ超过北京和浙江ꎮ专利申请量排名首位的江苏专利申请量为77472件ꎬ约占全国专利申请总量14.0%ꎬ其次是广东㊁北京和浙江ꎬ专利申请量分别为47227件㊁44828件㊁44251件ꎬ分别占全国专利申请总量8.5%㊁8.1%和8.0%ꎮ专利申请量排名前五位省市均分布在东部地区ꎬ其专利申请量占全国专利申请总量约50%ꎮ
从全国部分省市专利授权量及其占全国总量比重的对比情况看ꎬ授权量排名第一位的江苏专利授权量为40740件ꎬ占全国授权量的13.0%ꎻ其次是广东ꎬ专利授权量为31727件ꎬ约占全国授权
量的10.0%ꎻ浙江和北京分列第3位和第4位ꎬ专利授权量分别为30713件和28034件ꎬ分别占全国授权量的9.8%和9.0%ꎮ
江苏㊁北京㊁浙江均是经济发达地区ꎬ早期重视环保产业技术发展ꎬ环保技术和人才资源储备良好ꎬ技术创新实力强ꎬ有利于环保产业技术集聚ꎬ产业集化发展趋势显著ꎬ其集效应有效提升了核心技术的竞争力ꎬ也推动环保产业技术逐步发展过渡到成熟阶段ꎮ与上述地区相比ꎬ2016年以前ꎬ广东环保技术发展相对滞后ꎬ但2017年专利申请量大幅度上升ꎬ累计专利申请量和授权量赶超了北京和浙江ꎬ跃居全国第二ꎮ结合广东地区其他产业特点和需求ꎬ还需继续加强发展环保产业技术ꎮ
2.2㊀专利年度分布
由图1可知ꎬ广东专利申请量和授权量整体呈持续上升趋势ꎬ随着广东实施创新驱动发展战略的推动和激励作用ꎬ特别是2014年以来ꎬ专利申请量和授权量逐年呈现大幅度提升趋势ꎬ2014年专利申请量为3820件ꎬ2015年和2016年专利申请量分别增至6138件和9147件ꎬ2017年突破了1万件ꎮ国务院于2013年㊁2015年㊁2016年陆续出台了 气十条  水十条 和 土十条 行动计划ꎬ全方位实施能源消耗总量控制责任机制ꎬ强化节能环保指标约束力度ꎬ正式步入铁腕治污新常态ꎬ对广东环保产业技术创新具有明显的促进作用ꎬ环保技术专利申请量保持快速增长
图1㊀广东环保技术专利申请量和授权量
2.3㊀专利空间分布
从广东21个城市的专利申请量空间分布情况看(见图2)ꎬ广州㊁深圳㊁佛山㊁东莞㊁珠海位列前五ꎬ占比均超过全省专利申请总量的5%ꎬ其余城市的专利申请量均未超过5%ꎮ这5个城市的专利申请总量超过广东专利申请总量80%ꎬ表明广东环保产业技术主要集聚在珠三角地区ꎮ具体来看ꎬ广州的专利申请量为13731件ꎬ排名第一ꎬ
占全省专利申请
图2㊀广东21个地级市环保技术专利申请量空间分布
•㊀㊀
科技与经济㊀2019年2月㊀第1期㊀第32卷/总第187期
总量28.8%ꎻ深圳专利申请量为10170件ꎬ排名第二ꎬ占全省专利申请量21.5%ꎻ佛山专利申请量为7
160件ꎬ排名第三ꎬ约占15.2%ꎮ揭阳㊁潮州㊁阳江和汕尾的专利申请量均低于200件ꎬ表明广东环保技术专利申请空间分布不均衡ꎬ特别是粤东地区环保技术创新能力发展相对滞后ꎮ2.4㊀专利主要申请人
图3为广东环保产业专利申请量前10位专利申请人及其专利申请数量统计ꎮ专利申请量排名前10位的机构分别是5所高校㊁2所科研机构和3家企业ꎮ高校㊁科研机构和企业三大主体位于技术领先地位ꎬ主导着环保产业专利技术的发展ꎬ正处于快速成长阶段ꎮ高校专利申请总量合计2655件ꎻ虽
然前10位中企业数量少ꎬ但专利申请总量却达到2923件ꎻ科研机构专利申请总量为459件ꎬ高校和企业专利申请量显著高于科研机构ꎬ表明高校和企业是广东环保产业技术研发的中坚力量ꎮ专利申请量排名前5位中ꎬ华南理工大学(1562件)和中山大学(380件)2所 985 高校位列其中ꎮ其余主要集中在美的集团股份有限公司(1341件)㊁珠海格力电器股份有限公司(1325件)和佛山云米电器科技有限公司(257件)ꎬ美的集团股份有限公司和珠海格力电器股份有限公司均为以研发㊁生产㊁销售㊁服务于一体的大型家电及智能装备企业ꎬ注重从传统制造向精密制造转型ꎬ聚焦智能先进制造业ꎬ以节能环保倒逼企业技术创新和转型升级ꎬ加速推动了节能环保领域核心技术突破ꎮ佛山云米电器科技有限公司始建于2014年ꎬ主攻水污染治理领域ꎬ短短3年时间专利申请量达到了241件ꎮ但同时也表明企业在环保技术方面的创新能力ꎬ与广东中小企业众多的实际情况不匹配ꎮ企业主要以实现市场利益最大化为目标ꎬ
但环保技术创新成图3㊀广东环保技术专利申请量前10位机构情况
本投入高ꎬ专利产生的经济效益存在不确定性ꎬ因此专利技术创新方面仍然显得乏力ꎮ
2.5㊀专利领域分布
由图4专利申请景观图和专利授权景观图可知ꎬ水污染治理领域专利申请和授权数量最多ꎬ专利申请占比为37.5%ꎬ专利授权占比为39.5%ꎬ水污染治理技术是目前环保产业领域主要关注的研究热点ꎬ水污染问题多ꎬ引致其治理技术研究起步早ꎬ研发资金和人员投入量大ꎬ技术专利申请量和授权量保持了持续大幅提升的发展态势ꎬ专利申请量远远高于其他技术领域ꎬ技术水平发展迅速ꎮ大气污染治理和噪声治理也是研究的热门技术领域ꎬ专利申请量分别占14.3%和13.4%ꎬ专利授权量占
15.8%和15.7%ꎮ针对水体㊁大气和噪声污染日趋突出的现象ꎬ广东注重加大水㊁气㊁声污染治理问题的研究力度ꎬ有效促进了环保新技术专利的申请ꎮ与其他技术领域相比ꎬ农林废弃物循环利用ꎬ废旧家电㊁电子产品循环利用和辐射环境治理的专利申请量较少ꎬ仅分别占0.89%㊁0.66%和0.60%
ꎮ专利申请量专利授权量
图4㊀广东环保技术15个领域专利申请量和授权量景观图
广东专利申请量排名前五的地市分别为广州㊁深圳㊁佛山㊁中山和东莞ꎮ广州的水污染治理㊁大气污染治理和城市固废治理等12个领域专利申请量排名均为第一ꎬ其中水污染治理的专利申请量高达
5789件ꎮ表明广州作为珠三角国家自主创新示范区的主要核心ꎬ是广东高水平大学和科研机构最集中的城市ꎬ在环保技术创新方面具有凸显的带动和支撑能力ꎮ深圳的辐射环境治理和废旧家电㊁电子产品循环利用领域专利申请量均排名第一ꎬ分别是141件和76件ꎮ佛山的噪声治理领域专利申请量为1769件ꎬ位列第一ꎬ位于佛山的美的集团股份有限公司在噪声治理领域专利申请量已达到636件ꎮ深圳和珠海噪声治理领域专利申请量也比较突出ꎬ分别位列第二和第三ꎬ位于珠海的珠海格力电器股份有限公司噪声治理领域专利申请量为930件ꎮ东莞在废纸循环利用和高分子材料循环利用领域专利申请量突出ꎬ仅次于广州ꎬ位列第二ꎮ
Science&TechnologyandEconomy2019Vo1.32No.1㊀
3㊀Fisher ̄Pry模型估计结果分析
本文采用Min ̄MAX数据标准化的方法处理15个技术领域专利申请量数据ꎬ运用一元线性回归方法测算ꎬ得出Fisher ̄Pry模型参数估计值ꎬ进一步绘制出广东环保产业15个技术领域发展的Fisher ̄Pry曲线(见图5)ꎮ根据现有专利申请量数据ꎬ预测广东环保产业15个技术领域在2020 2030年处于快速成长期ꎬ在2050 2060年步入技术发展成熟期ꎮ从具体技术领域的发展阶段看ꎬ辐射环境治理㊁城市固废治理㊁农林废弃物循环利用技术预计在2020年前后呈快速成长态势ꎬ2030年进入成熟期ꎮ土壤生态修复ꎬ生活㊁养殖废弃物循环利用ꎬ噪声污染治理ꎬ大气污染治理ꎬ水污染治理和环境检测技术预计继续大幅快速提升ꎬ在2040年前后进入成熟期ꎮ废旧无机非金属材料循环利用㊁废旧金属材料循环利用和工业固废治理预计在2045年前后为成熟期
ꎮ废旧家电㊁电子产品循环利用ꎬ高分子材料循环利用和废纸循环利用预计在2055年前后为成熟期ꎮ同时ꎬ随着国家和地方政府在节能环保政策调整㊁深化科技经济体制改革㊁科技资源开放共享㊁区域协同创新等方面的积极探索ꎬ以及环保产业技术竞争激烈ꎬ环保产业技术创新驱动发展模式将影响其实际发展趋势
图5㊀广东环保产业15个技术领域发展的Fisher ̄Pry曲线
4㊀研究结论与对策建议
综上所述ꎬ得出以下研究结论:
2005 2017年ꎬ广东环保产业技术专利申请量累计47227件ꎮ从全国范围看ꎬ专利申请量排名第二ꎬ专利授权量也排名第二ꎮ专利申请量和授权量整体呈持续上升趋势ꎬ2014年后逐年大幅度提升ꎮ位于珠三角地区的广州㊁深圳㊁佛山㊁东莞㊁珠海五
个城市的专利申请总量超过广东专利申请总量的
80%ꎮ广州在12个领域位居首位ꎬ对环保产业技术创新具有重要支撑作用ꎮ揭阳㊁潮州㊁阳江和汕尾相对滞后ꎬ呈现空间分布不均衡ꎮ高校㊁科研机构和企业三大主体位于技术领先地位ꎬ主导着环保产业专利技术的发展ꎮ水污染治理㊁大气污染治理和噪声治理领域专利申请量和授权量表现突出ꎬ农林废弃物循环利用ꎬ废旧家电㊁电子产品循环利用和辐射环境治理的专利申请量较少ꎮ通过Fisher ̄Pry曲线ꎬ预测广东环保产业15个技术领域在2020
2030年处于快速成长期ꎬ在2050 2060年步入技术发展成熟期ꎮ
为实现环保产业技术有效支撑区域经济和社会的可持续发展ꎬ广东应瞄准当前生态环境突出问题和技术短板ꎬ加强推动环保产业技术研发的应用力度ꎬ以适应战略性新兴产业快速发展的需求ꎮ因此ꎬ本文提出以下对策建议:
创新环保产业技术的科研投入体制和评价考核体系ꎬ改变以往侧重于理论研究㊁实验阶段探索ꎬ注重提升技术研发的实用性ꎮ发挥改革开放沿海地区政策叠加的优势ꎬ坚持高标准高要求ꎬ以重大项目为牵引ꎬ以产业联盟㊁重点实验室㊁工程中心㊁新型科研机构等协同创新平台为载体ꎬ重视广东环保产业科技基础设施建设和高水平人才团队有机结合ꎬ坚持不懈地进行自主创新和钻研核心技术ꎮ同时ꎬ继续鼓励环保产业技术与技术领先的国家或地区开展国际科研深度合作ꎬ利用 一带一路 建设等战略实现环保产业技术扩散和空间溢出效应ꎬ构建 引进来 和 走出去 技术流动平衡体系ꎬ培育打造国际环保产业技术合作竞争新优势ꎮ
加强环保产业技术基础研究和学科交叉融合ꎬ结合粤港澳大湾区建设和沿海经济带综合发展等重大战略的实施ꎬ积极探索社会经济活动时空过程与自然生态环境演变机理的关系ꎬ促进环保相关新兴㊁边缘学科发展和建设ꎮ加快提升环保产业龙头企业的技术创新能力ꎬ引导激励环保产业企业充分利用人才㊁技术和行业特ꎬ切实优化环保产业技术结构ꎬ提高 高质量 发明专利数量ꎬ增强技术研发实力ꎬ真正实现技术创新内涵式增长ꎮ继续强化广东环保产业技术空间均衡发展ꎬ结合珠三角世界级湾区城市的优化提升计划ꎬ发挥珠三角城市的环保产业技术研发基础ꎬ持续实现技术飞跃ꎬ提高其辐射力和影响力ꎮ
粤东西北结合地区特产业
•㊀㊀
科技与经济㊀2019年2月㊀第1期㊀第32卷/总第187期
发展需求ꎬ通过环保产业技术创新引领欠发达地区产业经济转型和崛起ꎮ
随着新材料㊁新能源等其他战略性新兴产业的开发利用ꎬ从源头强化环保技术的研发创新ꎬ从全局系统的角度优化环保技术发展路径ꎮ科学规划广东环保产业技术的阶段性发展目标和长期整体战略ꎬ注重提高专利技术实效性ꎮ一是要推动环保产业技术整体发展ꎬ引导众多技术领域快速成长ꎬ稳定发展水污染治理㊁大气污染治理和噪声污染治理等技术创新的同时ꎬ要加大农林废弃物循环利用ꎬ废旧家电㊁电子产品循环利用和辐射环境治理技术领域的研发强度ꎮ二是要加强环保产业技术的前沿布局ꎬ培育若干具有优势的技术领域ꎮ三是要突出广东优势技术领域ꎬ促进优势技术抢占国际环保产业技术竞争的制高点ꎮ
激发环保产业市场活力和构建良好市场环境秩序ꎬ对广东环保企业开展技术创新形成双重驱动力ꎮ立足国内外环境保护的实际需求ꎬ创新环保企业研发体制ꎬ将自主创新与合作创新相融合ꎬ继续强化产学研结合ꎬ深挖高校㊁科研机构和企业的研发潜能ꎬ在关键技术开发与科技基础设施配套方面形成强大合力ꎬ促进环保技术领域商业模式创新ꎬ通过启动环保系列重大环保工程项目ꎬ吸引全球高精尖的环保企业集团
入驻广东ꎮ科学规划符合珠三角㊁粤东西北发展特的环保产业集发展格局ꎬ以龙头优势大型环保企业为引领ꎬ中小型环保企业协作配套的产业集ꎮ严格实施环保产业知识产权保护措施ꎬ努力实现创新链和产业链的高效链接ꎮ
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AStudyofTechnologicalInnovationCapabilityofEnvironmentalIndustryinGuangdongintheBackgroundofInnovation ̄driven
DevelopmentBasedonthePatentDataAnalysis
LINZhuo ̄ling1㊀LIWen ̄hui2
(1OfficeofScienceandTechnologyꎬSouthChinaNormalUniversityꎬGuangzhou510631ꎬChinaꎻ
2SouthChinaAcademyofAdvancedOptoelectronicsꎬSouthChinaNormalUniversityꎬGuangzhou510006ꎬChina)Abstract:Inthebackgroundofinnovation ̄drive
ndevelopmentꎬandtakingthepatentdataofenvironmentalindustryinGuangdong
from2005to2017asresearchobjectsꎬthispapercomparesthepatentsfromfouraspectsincludingpatentdevelopmentconditionꎬspatialandtemporaldistributionꎬkeytechnologyfieldsandtheapplicantforpatent.ThispaperusesFisher ̄Prymodeltostudythedevelopment
trendof15fieldsinenvironmentalindustryinGuangdongꎬexaminesthetechnologicalinnovationabilityofenvironmentalindustryandpredictsthatthe15technologicalfieldsinenvironmentalindustryinGuangdongwillbeinthestageofrapidgrowthin2020 2030.Thispaperexploresthecurrentsituationandexistingproblemsoftechnologicalinnovationandpatentmanagementofenvironmentalindustryꎬ
andputsforwardsuggestionsforenhancingthetechnologicalinnovationabilityofstrategicemergingindustriesinGuangdong.
Keywords:patentsanalysisꎻtechnologicalinnovationꎻenvironmentalindustryꎻFisher ̄Prymodel
(收稿日期:20181019)