风力发电大致可分为两类。其中较为常见的是陆上风力发电。人们时常在高速公路旁看到的那些高耸入云、洁白如雪的风力发电机，就属于这一类。
较不为人熟知的一种是海上风电，即在水域（通常是海洋）中安装风力涡轮机。与陆上风电相比，这种风电具有两大优势。 首先，海洋上的风速通常比陆地上更高且更稳定，这使得每台风力涡轮机能产生更多的电能，且电力供应也更为稳定。其次，海上风力涡轮机对人类聚居区的影响较小——其产生的视觉影响和噪音问题，不像陆上风力涡轮机那样突出。
尽管具有这些优势，海上风电仍面临着不少挑战。该技术的成本高于陆上风电，风力涡轮机安装所需的供应链更为复杂且发展程度较低，此外还有更多技术难题亟待克服。
欧洲专利局/国际可再生能源署（IRENA）2023年报告
2023年底，欧洲专利局（EPO）与国际可再生能源署（IRENA）发布了一份联合专利洞察报告，旨在探讨海上风电行业的趋势。该报告深入剖析了市场参与者正在投入研发资源的各项技术。
2002年至2022年间，共公布了17,000个与海上风电相关的专利族。在此期间，与海上风电相关的专利申请量年均增长率为18%。
通过创新克服挑战
欧洲专利局（EPO）与国际可再生能源署（IRENA）的报告列出了七大不同的技术概念分类。本文将重点探讨其中的两类，以了解该行业是如何应对所面临的挑战的。
固定式和浮动式基础
海上风电场的首要形式是固定式风力发电机——即固定在海床上的风力发电机。然而，全球80%的海上风能资源位于水深超过60米的水域。在这些深度使用固定式风力发电机面临着重大的技术和经济挑战。
风力涡轮机浮式基础是一项旨在通过使用浮式平台（风力涡轮机锚固于该平台）来规避固定式涡轮机所面临问题的技术。专利申请数据反映出，投入到这一潜在解决方案的资源正在增加。自2002年以来，浮式基础专利的数量增长了一个数量级，并在2022年占海上风电基础专利申请总量的80%。
浮式风力涡轮机的应用可以开拓那些不适合采用固定式基础风力涡轮机的市场。特别是美国西海岸，由于缺乏显著的浅水大陆架，正是可以通过采用浮式系统来拓展的市场的一个典型例子。专利申请数据似乎也印证了这一点，因为在过去二十年里，美国在浮式基础技术领域的专利申请数量位居世界首位。
储能
能够储存所产生的能源，有助于实现更灵活的能源供应。风力发电的发电量并不稳定，因此业界需要一种方法来储存发电量较高的时期产生的多余能源。
过去四年间，与海上风电场储能解决方案相关的国际专利族（IPF）数量增长了四倍。这一增长主要得益于制氢电解槽领域的创新——2022年在储能领域提交的国际专利族中，有63%涉及海上现场电解槽。
海上制氢还具有另一项优势，即能够对现有油气基础设施进行改造利用——随着各国逐步淘汰这些能源，这些基础设施原本可能会沦为“搁浅资产”。 Guidehouse和Enersea于2023年进行的一项研究表明，北海地区最早可在2030年实现这种基础设施的改建利用。这种改建利用不仅具有成本效益——可将成本降低多达90%——还能消除铺设新管道所造成的环境影响。
未来的创新
海上风电技术是一个技术发展日新月异的行业，市场参与者正不断进行创新，以克服所面临的挑战。如果要让海上风电在应对气候变化方面发挥重要作用，这种创新以及激励创新的专利保护无疑将发挥重要作用。
Barker Brettell 设有专门的能源行业团队。如果您希望探讨保护您发明的方案，请联系本文作者或您惯常合作的 Barker Brettell 专利律师。
“自2002年以来，浮式基础的专利数量增长了一个数量级，在2022年提交的海上风电基础专利中占80%”
