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人口增加帶來的問題首先表現(xiàn)在消費(fèi)環(huán)節(jié)。我國(guó)農(nóng)村人口比重很大，能源消耗問題首當(dāng)其沖。近些年來，關(guān)于農(nóng)村能源的軟、硬課題研究比較普遍、也很充分，并在農(nóng)村應(yīng)用實(shí)踐中取得了成效。本文采用文獻(xiàn)調(diào)研和專利分析的方法，對(duì)近期和今后這個(gè)研究領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新狀況作了初步的探索。
1 文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果與分析
利用中文科技期刊數(shù)據(jù)庫，檢索到2000～2006年生物質(zhì)能源研究方面的相關(guān)文獻(xiàn)2 358篇，進(jìn)一步篩選后，選出緊密相關(guān)文獻(xiàn)121篇。現(xiàn)將文獻(xiàn)綜述如下：
1．1 概念
所謂生物質(zhì)能，是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)內(nèi)的能量，是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物體內(nèi)的能量。通常包括：木材及森林工業(yè)廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市生活垃圾和工業(yè)有機(jī)廢棄物、動(dòng)物糞便。生物質(zhì)能的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)量多、可再生；無污染；利用成本低。
1．2 生物質(zhì)能利用技術(shù)
①熱化學(xué)轉(zhuǎn)換法，獲得木炭、焦油、可燃?xì)怏w等高品位能源產(chǎn)品。再細(xì)分為：高溫干餾、熱解、生物質(zhì)液化等方法。
②生物化學(xué)轉(zhuǎn)換法，生物質(zhì)在微生物作用下生成沼氣、酒精等能源產(chǎn)品。
③利用油料植物所產(chǎn)生的生物油。
④生物質(zhì)壓制成型以便集中利用并提高熱效率。
1．3 生物質(zhì)能利用技術(shù)狀況
第1階段技術(shù)：已經(jīng)普及的節(jié)能灶、小沼氣等。
第2階段技術(shù)：處于示范、推廣階段，如厭氧處理糞便和秸稈氣化集中供氣技術(shù)。
第3階段技術(shù)：處于中試階段的生物質(zhì)能壓制成型及其配套技術(shù)。
第4階段技術(shù)：研究中的纖維素原料制取酒精、熱化學(xué)液化技術(shù)、燃?xì)獯呋迫錃狻?
1．4 發(fā)展預(yù)測(cè)
據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)能利用技術(shù)研究與開發(fā)現(xiàn)狀分析，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)際情況，今后我國(guó)生物質(zhì)能利用技術(shù)將在以下方面發(fā)展：
①高效直接燃燒技術(shù)與設(shè)備。
②集約化綜合開發(fā)利用。
③新技術(shù)開發(fā)。
④城市生活垃圾的開發(fā)利用。
⑤能源植物的開發(fā)。
2 專利檢索與分析
利用國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局“專利數(shù)據(jù)庫”(光盤)，對(duì)1985～2006年間有關(guān)農(nóng)村能源方面的專利做了全面檢索，結(jié)果是：圍繞生物質(zhì)能主題，檢出相關(guān)專利195項(xiàng)，以沼氣為主題的專利774項(xiàng)，以秸稈利用為主題的專利128項(xiàng)。
2．1 “生物質(zhì)能”專利分析
2．1．1 類型、發(fā)明人和區(qū)域分布情況
從“專利光盤數(shù)據(jù)庫”中檢索到生物質(zhì)能方面的專利196項(xiàng)。其中，發(fā)明專利41項(xiàng)、實(shí)用新型15項(xiàng)；196項(xiàng)專利的68%為南方發(fā)明人所有，屬于北方發(fā)明人的專利占32%(東北地區(qū)占其中的32%，又以遼寧申請(qǐng)量的60%為首)；職務(wù)發(fā)明112項(xiàng)、非職務(wù)發(fā)明84項(xiàng)。
2．1．2 具體技術(shù)領(lǐng)域分析
生物質(zhì)能源開發(fā)利用技術(shù)專利的主要方向包括生物質(zhì)能源炭化、氣化、液化的方法與設(shè)備。具體技術(shù)如下：
①生物質(zhì)能源氣化轉(zhuǎn)換為熱能。
②生物質(zhì)能源提取特異性能的生物質(zhì)。
③生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換為電能。
進(jìn)一步分析上述196項(xiàng)專利，有兩個(gè)趨勢(shì)應(yīng)引起注意：首先，2000年之后申請(qǐng)的專利有190項(xiàng)，這表明學(xué)科發(fā)展動(dòng)向；第二，職務(wù)發(fā)明占59%；第三，失效專利為28%，生效專利比例高達(dá)72%，且其中多為近3年的專利。
為了詳細(xì)了解生物質(zhì)能源開發(fā)利用具體技術(shù)領(lǐng)域的狀況，我們?cè)O(shè)計(jì)以沼氣生產(chǎn)及其利用和秸稈利用兩個(gè)主題線索做深度分析。
2．2 沼氣生產(chǎn)及其利用專利分析
鑒于目前農(nóng)村能源開發(fā)技術(shù)熱點(diǎn)為沼氣生產(chǎn)及其利用，我們對(duì)774項(xiàng)關(guān)于沼氣的專利技術(shù)進(jìn)一步篩選，對(duì)人選的302項(xiàng)專利進(jìn)行詳細(xì)的分析，結(jié)果如下：
2．2．1 類型、發(fā)明人和區(qū)域分布情況
在沼氣生產(chǎn)與利用的302項(xiàng)專利技術(shù)中，實(shí)用新型占80%，發(fā)明專利僅為20%。
在302項(xiàng)沼氣生產(chǎn)與利用專利中，非職務(wù)發(fā)明占71%，職務(wù)發(fā)明為29%。
在302項(xiàng)沼氣生產(chǎn)與利用專利中，南方地區(qū)(黃河以南)的省份合計(jì)申請(qǐng)量占66%，北方地區(qū)(黃河以北)的沼氣生產(chǎn)與利用專利在128項(xiàng)中占34%；北方地區(qū)所占有的34%的沼氣專利中，東北與內(nèi)蒙古合計(jì)申請(qǐng)量占32件（占北方地區(qū)的34．78%)，其中，遼寧省申請(qǐng)量占50%(均為非職務(wù)發(fā)明)、吉林省申請(qǐng)量占21．9%(均為非職務(wù)發(fā)明)、黑龍江省申請(qǐng)量占18．7%(其中非職務(wù)發(fā)明占88%)、內(nèi)蒙古申請(qǐng)量占9．4%(均為非職務(wù)發(fā)明)。
2．2．2 沼氣研究與開發(fā)的區(qū)域優(yōu)勢(shì)分析
在302項(xiàng)沼氣生產(chǎn)與利用專利中，沼氣生產(chǎn)與利用專利量國(guó)內(nèi)前10位的省(市)依次是：江蘇、四川、云南、廣西、北京、河北、湖北、遼寧、湖南、河南；吉林省排位第15。
值得注意的是：北京的沼氣生產(chǎn)與利用專利中，職務(wù)發(fā)明42．9%，在所有省份中，這一比例是最高的，并且均為2003年以后的有效專利。
吉林省的沼氣生產(chǎn)與利用專利中，85．7%為2002年之后的有效專利；遼寧省的沼氣生產(chǎn)與利用專利中，38%已經(jīng)失效(因費(fèi)用終止或視為撤回)；黑龍江省的沼氣生產(chǎn)與利用專利全部有效。
2．2．3 具體技術(shù)領(lǐng)域分析
東北地區(qū)的沼氣開發(fā)專利技術(shù)領(lǐng)域主要包括：
①沼氣池建造材料：具體選材如鋼塑、橡膠、玻璃鋼。
②生產(chǎn)沼氣的材料類型；液體或固體的有機(jī)廢料。
③沼氣池進(jìn)料方法：主要是連續(xù)進(jìn)、排料。
④沼氣生產(chǎn)規(guī)模：?jiǎn)螒粜秃图行汀?
⑤沼氣應(yīng)用技術(shù)：如防止泄漏、防止揮發(fā)、凈化處理、加熱。
⑥沼氣生產(chǎn)裝置的配件設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。
2．3 秸稈利用專利
2．3．1 類型、發(fā)明人和區(qū)域分布情況
128項(xiàng)秸稈利用專利中，發(fā)明專利15．6%、實(shí)用新型85．4%；16．4%為職務(wù)發(fā)明，83．6%為非職務(wù)發(fā)明；59%為北方地區(qū)(黃河以北)的省(市)所有，其中東北地區(qū)申請(qǐng)量占44．6%。
為避免重復(fù)統(tǒng)計(jì)，將秸稈利用專利與沼氣生產(chǎn)與利用專利進(jìn)行詳細(xì)比對(duì)，僅檢出2項(xiàng)秸稈利用專利在沼氣生產(chǎn)與利用專利中有重復(fù)。
2．3．2 具體技術(shù)領(lǐng)域分析
秸稈利用研究的主要方向包括以下方面：
①秸稈燃料：如植物型煤、秸稈炭化的方法及設(shè)備(或裝置)。
②氣化燃料：以秸稈為原料生產(chǎn)氣體燃料的方法、工藝和設(shè)備。
③液化燃料：以秸稈為原料生產(chǎn)液體燃料的方法、工藝和設(shè)備，如酒精、汽油等。其中，以玉米秸稈、高梁秸稈為原料生產(chǎn)乙醇的方法與產(chǎn)品專利技術(shù)是2005年的非職務(wù)發(fā)明。
④制氫及氫能發(fā)電：以秸稈為原料制氫及氫能發(fā)電的方法、工藝和設(shè)備。
⑤飼料：方法、工藝和設(shè)備。
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