面對全球溫室氣體減量趨勢與達成非核家園願景，政府規劃2025年再生能源發電占總發電量20％之政策目標，其中風力發電是我國再生能源的發展重點。本文以我國專利申請案為基礎，探討風力發電相關技術在我國發展的現況。
為了探討風力發電相關技術在我國申請專利的概況，本文使用經濟部智慧財產局所提供之「中華民國專利資料檢索系統」（網址：https://twpat.tipo.gov.tw/#），以「風力發電」為關鍵字於「『摘要』AND『專利範圍』AND『發明／創作說明』」等欄位進行發明專利與新型專利的檢索，檢索截至2021年4月21日為止的所有公告/公開公報；並根據目前仍有效的公告專利在Derwent Innovation（網址：https://clarivate.com/derwent/）專利資料庫的IPC與CPC分類號，搭配標題與摘要的判讀，選出焦點專利。專利技術分析是以焦點專利的IPC分類號為依據，採用Derwent Innovation資料庫（簡稱DI資料庫）的「IPC_current」的分類號資料進行初步統計分析。
依據所述檢索條件，共檢索到1266案風力發電技術相關專利，其中707案為發明專利（公告397案、公開310案），559案為新型專利。最早一案是於1999年提出申請，申請案量在2010年達到最高峰，共有135案，2020年僅有6案申請，或與新冠肺炎疫情有關。
圖1所示，在2003至2009年間新型專利的申請案量多於發明專利，但從2010至2019年止，發明專利的申請案量明顯多於新型專利。
圖1、我國歷年風力發電相關專利申請案量
本次分析除了將專利權人依國籍區分外，並依其屬性區分為「產業界」、「研究單位」、「學校」與「個人發明」四大類。如表1所示，本國為最大專利權人所屬國，共有955案專利，日本與德國分別有176案與109案，其餘國家只有21案。本國專利權人中，個人發明占了955案的45%，遠高於學界的28%、產業界的23%及研究單位的4%；反觀在我國申請的外國專利權人皆屬於產業界。就專利類型來看，99%以上的新型專利屬於本國的專利權人，而發明專利有43%屬於日本、德國與其它國家。
雖然專利權人所屬國為日本及德國的專利案數遠不及我國，但如圖2所示，這些專利都集中在德國渥班集團（103案）、日本的日立集團（92案）與三菱重工業（49案）；相反的，本國排名前三的專利權人（核能研究所、台達電、遠東科技大學）其專利數量皆不及20案，且個人發明者占了整體的43%，由此可知我國雖然擁有75%的相關專利，但卻分散在眾多的專利權人手中。
圖2、專利權人專利案量統計圖
圖3為德國渥班集團、日本日立集團、日本三菱重工業、台達電子、大銀微系統、核能研究所與工研院等重要專利權人歷年申請專利狀況。三菱重工業雖然為最早在本國布局的外商，但在2011年後停止新案申請，且其專利皆已失效。渥班集團在2010年級開始積極布局，其申請案在2012年達到高峰，但2017年後並無新案申請，在我國專利布局似乎有減緩趨勢。日立集團在我國的專利布局雖然比渥班集團早，但在2013才開始較為積極，2019年至2020年仍有15案申請；截至101年4月，渥班與日立集團仍分別持有75案與59案的有效公告專利。
圖3、重要專利權人歷年申請專利案量
台達電、大銀微系統分別在2006與2007開始專利布局，台達電目前仍有6案有公告專利，但大銀微系統在2011後已無新案申請，且專利皆已失效；天力離岸風電從2018年才開始布局，目前有9案有效新型專利。核能研究所與工研院目前仍分別有6與7案的有效公告專利，前者在2018年還有發明專利的申請。
事實上，本國所有權人的221案公告發明專利中已有94案失效，552案的公告新型專利中也僅有70案為有效狀態。
根據以上分析可知日立集團在我國風力發電這一區塊還在積極布局，渥班集團布局似乎已有減緩趨勢，而三菱重工業已退出。我國產業界還是以台達電為主，而天力離岸風電為近期最積極布局的公司，但所持有的皆為新型專利。我國研究單位仍以核能研究所與工研院為主力；學校與個人發明申請案從2018年後有下滑趨勢。
為了進一步了解這些專利主要的技術分類，本分析根據目前有效的311案公告專利（發明專利241案、新型專利70案），選出288案進行專利技術的分析。如前所述，各個專利的技術是以DI資料庫的「IPC_current」分類號資料為基礎，因此，一案專利可擁有一個以上的IPC分類號。
焦點專利的三階IPC分類號統計顯示F03D（風力發動機）為最重要的分類號，有85%的焦點專利有此技術；排名第二與第三者分別為H02J（電或配電之電路裝置或系統；電能存儲系統）與H02K（電機），前者僅有8%的專利有此技術，後者更低於5%。其餘的專利技術包括、E04H（專門用途之建築物或類似的構築物等）、H02P（電動機、發電機、或機電變換器之控制或調節）等，但不到2%的專利有提及這些技術。
本文依據焦點專利的主要四階IPC分類號，將技術區分為八大類，其技術特徵、對應分類號與焦點專利在各分類的數量統計列於表2；而重專利權人在各技術分類的數量分佈則列於表3。
由表3可知，46%的焦點專利屬於渥班與日立兩大集團，我國重要專利權人台達電子和核研所只各占2%，但這些皆為發明專利；除此之外，天力離岸風電在288案中也持有9案的新型專利。
不論以焦點專利或是以兩大集團來看，風力發動機製造（A）、風力發動機之控制（B）與風力發動機之零部件、組件或配件（C）為三項最主要技術分類（圖4），但渥班集團相對而言更重視交流幹線或交流配電網路之電路裝置技術（G），而日立集團則較重視風力電動機之監測/測試/診斷的技術（E）；雖然僅有7案專利探討塔/桅杆/柱等與其架設之方法（H），但其中有6案是屬於渥班集團。
根據以上的分析可知，目前我國有關風力發電的專利，主要是由德國渥班集團與日本日立集團所持有，雖然本國專利權人持有75%以上的專利，但僅有155案為有效公告專利，576為失效公告專利，其餘224案為公開專利。除了渥班與日立兩大集團外，有效專利大都分散於眾多的產、學、研與個人申請者之中，其中台達電、天力離岸風電、核能研究所與工研院為主要專利權人。
就專利技術而言，在288案焦點專利中，F03D（風力發動機）為最重要的分類號，85%的專利聚焦於此技術，其餘除了H02J（電或配電之電路裝置或系統；電能存儲系統）還有8%專利提及，其餘IPC分類號的相關專利數量皆低於5%。八大技術分類顯示風力發動機製造（A）、風力發動機之控制（B）與風力發動機之零部件、組件或配件（C）為三項最主要的技術分類，但渥班集團相對更重視交流幹線或交流配電網路之電路裝置技術（G）與塔/桅杆/柱等與其架設之方法（H），而日立集團則較重視風力電動機之監測/測試/診斷的技術（E）。
雖然渥班與日立集團為最大專利權人，但渥班集團在我國的專利布局似乎有所調整，從2017年起並無新案申請，日立集團仍積極布局。依本文分析方法所設定的條件，GE、Gamesa、SIEMENS等國際風電大廠，未發現相關專利申請案，VESTAS則在2018年有兩案發明專利的申請，此一現象與目前風力發電產業市場重心由歐陸轉往亞太地區的趨勢，或是台灣海峽擁有多個全球最佳風場條件適合離岸風電發展的報導似乎有所不一，此部分需要更進一步的探討。
作者：張承文 專利工程師
現職：冠亞智財股份有限公司 專利工程師
學歷：美國愛荷華州立大學土壤 化學博士
專長：紅外線反射光譜分析、生物資訊
