專利分析與智財管理期末報告

離岸風力發電機專利分析

第三組 劉蕙瑜 100034519 方品軒 101034510 王鈺中 101034610

一、分析目的與檢索策略

1.1 研究背景與目的

離岸風電指的是在海域或水域地區，包括海上、峽灣及湖泊等，以風機陣列

形成離岸風場，並仰賴風力推動風機運轉產生電力。以台灣為例，發展離岸風電

的最佳地點為台灣西部的台灣海峽。離岸風電的效益可以分成環境面及經濟面。

從環境面的角度，離岸風場的發電效率相較於陸上風場為佳，發展離岸風電將可

以大幅減少二氧化碳排放量。根據全球能源總署(IEA)的報告，2004年台灣的每

人平均二氧化碳排放量為 11.26公噸，位居全球第 18名，且為亞洲第一。隨著

氣候變遷成為全球須正視且面對的課題，台灣政府於 2010年訂立減碳目標，2020

年排碳量要回到 2005年水準，相當於減碳 2.1億公噸，且 2025年要回歸至 2000

年之排放量，因此，如何達成減碳目標為刻不容緩之事。從經濟面而言，離岸風

電的發展可帶動台灣包括產業界及金融界的投入。成功的離岸風場開發牽涉多元

介面，除了風場開發商的投資之外，還需要金融機構提供專案融資，而設備及海

事工程廠商可形成離岸風電產業供應鏈，不僅增加產值，更創造就業機會，提升

台灣的經濟競爭力。

根據世界風能協會（World Wind Energy Association, WWEA）統計資料顯

示，2010年全球離岸風力發電新增裝置容量為 1,161.7MW，累計裝置容量達到

3.1GW，年增容量較 2009年達 59.4％，預計未來 10年仍將大幅成長。開發離岸

風電的好處有：一、風速通常較陸上約大 20％，攫取風能可增加 72％，且塔架

不必做得太高；二、氣流較陸上穩定，風機疲勞載荷較小，壽命較陸上提高 25

％；三、遠離陸地，景觀、噪音及光影問題小，可自由提高轉速以增加效率；四、

場址用地取得較陸上單純，不易發生抗爭，且塔底形成魚礁可引來魚群，增加漁

獲量；五、靜風期少，每年滿載小時較陸上長久，有利擴大發電量；六、未來風

機可更大型化，容易達到經濟規模，可縮短回收期。而未來離岸風力機將朝向降

低發電成本與增加單機容量兩方向發展。與陸域風力相比，離岸風場的成本結構

與陸域型風場差異很大，風力機在陸域風場建造成本中約占 70～75％，但離岸

風場建造成本僅占 40～50％，其他約 50％的成本包括：基礎（Foundation）建造、

電網併聯、海底電纜等。根據Windpower Monthly（2010）的估計，離岸型風場

之平均建造成本約為 300萬歐元/MW，超過陸域型風場平均成本的 2倍，因此，

如何降低能源成本（Cost of Energy, COE）為各國努力之方向。而依據國際能源

總署（IEA）統計，風力發電成本之降低，40％來自研發（R＆D）結果，其他

60％主要源於市場需求與有效率的政策支持所致。相對於陸域風場，海上風場具

有較強風力與較少亂流，相同的風力機在海上能擷取更多風能，單機容量的提升

可相對降低風場總投資成本、帶動發電成本之降低，現階段全球廠商皆以大型化

離岸風力機為研發方向。目前市場上有超過 50％的裝置容量為 3MW級離岸風力

機，5MW級仍為少數，離岸風場不得直接採用陸上型風力機組，須重新設計，

才能適應海洋環境。離岸風力機組裝置容量皆往千瓩（MW）級發展，才能降低

造價成本，預測未來單機裝置容量將達 10 ∼12MW。

歐洲是最早發展離岸風電的國家，從 1990年代就由丹麥、荷蘭和瑞典等國

家率先建置了小規模的示範型風場，一直到 2000年以後，這股熱潮逐漸由英國

接手，共規劃了 33 GW的離岸風場。英國跟台灣相似之處就是四面環海，因此

英國可利用廣大的海域資源發展離岸風場，至今裝置容量已達全球第一。此外，

德國亦積極規劃離岸風場的裝置容量，預期 2015年將達到 3,000 MW，且美國和

中國等國家也開始注意到離岸風電的優勢及潛能，已規劃數個位於東岸的離岸風

場。在所有國家中，英國及德國有最明確的電價政策。英國是依市場機制訂定給

予離岸風電的電價，以 2010年的獎勵機制計算，每一度電的電價約相當於新台

幣 9元(英鎊 0.18元)。德國則是採取饋網電價制度，保證收購離岸風場的電力達

20年，前 12年的電價約為新台幣 6.3元，且風場開發商無須負擔電網併聯的費

用。目前台灣的電價制度是學習德國的方法，2010年首次公告給予離岸風電的

電價為新台幣 4.1982元，遠低於歐洲發展先驅的水準。

台灣地理環境特殊，為颱風與地震等天然災害高潛勢地區，國際間雖已有水

深 20公尺離岸風場開發經驗，但面對台灣特殊的環境，先進國家離岸風力發展

經驗難以直接轉移供國內使用。台灣的離岸發電有巨大的潛能，然而要推廣與利

用這些天然資源，除需借重國外的發展經驗，更需要整合國內產學研相關能量，

針對台灣特殊的颱風及地震環境，共同開發適合的離岸風能發電技術，才有可能

建立我國離岸風能產業。換言之，台灣有機會運用此天然條件，在國際離岸風能

產業建立特有利基。在離岸風力發電技術的研發上，由於國內過去的研發計畫多

集中在陸上風場調查技術與風力機關鍵元件技術開發，在離岸風力發電系統技術

與產業推動方面則尚待起步。風力機組是依地域設計的產品，系統廠商都是從國

內起家。日本、韓國、印度、中國等皆有本土化的決心，台灣若想達到能源自主，

政府應利用國內既有之技術基礎，透過國際合作方式，引進國外相關技術，藉此

扶植國內相關關鍵零組件產業，讓國內相關業者有機會成長。所以本研究之目的

即針對離岸風力發電技術之專利進行分析，以找出未來適合台灣發展自有技術的

方向。

1.2 研究流程

圖 1為本研究流程。首先至美國專利局針對風力機的葉片、轉子、發電機與塔

架進行專利檢索，並下載相關專利，之後分別將這四種零件的專利做管理圖分析，

包含歷年申請與公告趨勢、專利所屬國專利權人數比例分析、主要專利權人分析、

專利年齡分析、引證被引證次數分析和主要五階 IPC技術分析，最後為結論。

圖 1、研究流程

1.3 檢索策略

檢索策略

技術管理圖分析

葉片轉子

塔架 發電機

研究背景與目的

結論

廠商管理圖分析

Mitsubishi

GE

本報告專利分析的範圍選用美國專利商標局（USPTO）之核准專利資料庫

作為檢索資料之來源，專利下載與分析工具使用繪捷資訊股份有限公司

IPDSS_EDU (http://www.wheeljet.com.tw/edu/)， title檢索關鍵字為“wind”；

abstract 關鍵字則是“generator”；claim 檢索關鍵字為各種裝置，例如“blades”、

“rotor” 、 “pitch” 、 “brake” 、 “generator” 、 “nacelle” 、 “tower”等，作為

檢索條件；最後則是將 title、abstract與 claim作為綜合檢索條件，以利搜尋各種

裝置技術的核准專利。標題檢索條件、摘要檢索條件與各家企業之詳細檢索結果。

表 1即為專利檢索條件與檢索結果。

表 1、專利檢索條件與檢索結果

檢索條件 專利數量

TTL/wind: 4549 patents. 4549

TTL/wind AND ABST/generator: 877 patents. 877

加入不同裝置技術當檢索條件

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND ACLM/"blades") 304

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND ACLM/"rotor") 494

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND ACLM/"pitch") 152

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND ACLM/"brake") 54

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND ACLM/"low speed

shaft")

2

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND ACLM/"gear box") 18

(((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND

ACLM/"generator") AND APD/20050101->20121231)

481

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND

ACLM/"controller")

144

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND

ACLM/"anemometer")

19

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND ACLM/"wind

vane")

14

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND ACLM/"nacelle") 95

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND ACLM/"high speed

shaft")

3

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND ACLM/"yaw

drive")

5

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND ACLM/"yaw

motor")

3

((TTL/"wind" AND ABST/"generator") AND ACLM/"tower") 162

二、 管理圖分析

2.1 離岸風力產業介紹

隨著風力發電機朝百萬瓦級發展後，葉片的製程以及測試驗證更顯重要，現

以玻璃纖維強化塑膠材質為主，具有質輕、耐腐蝕等功能，未來發展趨勢將以碳

纖 (Carbon Fiber) 或碳纖/玻纖混成 (Carbon/Glass Hybrid ) 取代玻纖，以朝大型

化風力機發展 (陳芙靜，2009)。根據 REN21 (Renewable Energy Policy Network for

the 21st Century) 2011年的統計報告，全球的風力機供應商主要共有十家廠商並

以丹麥的 Vestas為最大家，佔了全球 14.3%的比例 (圖 2)。目前，台灣的風力發

電供應商包括：東元生產發電機、電力轉換系統、控制系統；中興電工製造機艙

罩、葉片等先進複材；台朔重工、漢翔、中鋼機械、金豐機器生產齒輪箱、機座、

塔架等；另外，還包括提供葉片樹脂材料的上緯、長興等。

(資料來源：REN21，2011)

圖 2、2010年全球前十大風力機製造商銷售量之市場占有率

風力機之主要零組件包括葉片、軸承、齒輪箱、發電機及控制系統。其中葉

片為主要關鍵技術之一，約佔風力機成本 20%，其次則為塔架、齒輪箱 (游啟聰，

Vestas, Denmark

14%

Sinovel, China

11%

GE Wind, US

9%

Goldwind,

China

9%

Enercon, Germany

7%

Others

20%

United Power,

China

4%

Siemens Wind

Power, Denmark

6%

Gamesa, Spain

6%

Dongfang, China

7%

Suzlon Group,

India

7%

2008)。本研究即以葉片、轉子、發電機與塔架四項主要組件作為研究項目，以

下為風力機葉片、轉子、發電機與塔架的簡介：

葉片：捉獲風，並將風力傳送到轉子軸心。在 600千瓦級別的風電機上，每

個轉子葉片的測量長度大約為 20米；而在 5兆瓦級別的風電機上，葉片長

度可以達到近 60米。葉片的設計很類似飛機的機翼，製造材料卻大不相同，

多採用纖維而不是輕型合金。大部分轉子葉片用玻璃纖維強化塑膠（GRP）

製造。採用碳纖維或芳族聚醯胺作為強化材料是另外一種選擇，但這種葉片

對大型風電機是不經濟的。木材、環氧木材、或環氧木纖維合成物目前還沒

有在轉子葉片市場出現，儘管目前在這一領域已經有了發展。鋼及鋁合金分

別存在重量及金屬疲勞等問題，目前只用在小型風電機上。實際上，轉子葉

片設計師通常將葉片最遠端的部分的橫切面設計得類似於正統飛機的機翼。

但是葉片內端的厚輪廓，通常是專門為風電機設計的。為轉子葉片選擇輪廓

涉及很多折衷的方面，諸如可靠的運轉與延時特性。葉片的輪廓設計，即使

在表面有污垢時，葉片也可以運轉良好。

轉子：形狀類似螺旋槳葉片，轉子就像螺旋槳一般地旋轉，在旋轉的過程中

將氣流向後推，這時氣流的壓力就會提高，溫度也會昇高。

發電機：風電機發電機將機械能轉化為電能。風電機上的發電機與普通電網

上的發電設備相比，有所不同：風電機發電機需要在波動的機械能條件下運

轉。通常使用的風電機發電機是感應電機或非同步發電機，最新的風電機已

經開始使用永磁同步發電機。目前世界上單機最大電力輸出超過 6000千瓦

（德國 enercon的 E-112/114）。

塔架（支撐塔）：風電機塔載有機艙及轉子。通常高的塔具有優勢，因為離

地面越高，風速越大。600千瓦風電機的塔高為 40至 60米，5兆瓦級別的

塔高則超過 100米。根據底座的不同，支撐塔可以為管狀，也可以是格子狀。

管狀的塔對於維修人員更為安全，因為他們可以通過內部的梯子到達塔頂。

格狀的塔的優點在於它重量輕，技術相對成熟（與海上石油鑽井台原理相

同）。

2.2 葉片技術管理分析

此小節針對葉片進行趨勢分析，以了解目前葉片之技術發展，以下即為葉片

技術的專利歷年申請與公告趨勢、葉片技術專利所屬國比例分析、主要專利權人

分析、專利年齡分析、引證被引證次數分析及主要五階 IPC技術分析。

葉片技術專利歷年申請與公告趨勢

圖 3 為葉片技術專利歷年申請與公告趨勢圖，其申請時間是從 1975 年至

2013年，而公告時間則分布於 1977年至 2013年。就申請專利的數量來看，2001

年至 2008年為葉片技術的成長期，其專利的申請數量於其快速成長，2008年的

專利申請量達 37篇，2008年以後的申請量則開始逐年下降。而公告專利的部分，

直到 2003年開始才有增加的趨勢，到 2012年為最高峰，共有 61篇專利被公告。

比較申請專利與公告專利發現，2001 年以後，申請專利或公告專利數量才開始

有明顯的增加趨勢，並且在 2010年為止，申請專利的數量都比公告專利的數量

多。

圖 3、葉片技術專利歷年申請與公告趨勢圖

葉片技術專利所屬國比例分析

圖 4 為葉片技術主要專利所屬國比例圖，由圖可知，在葉片技術方面，

51.02%的專利屬於美國，共有 75篇專利，其次則依序為日本 (26.53%；39篇)、

德國 (8.84%；13篇)、加拿大 (8.16%；12篇) 與丹麥 (5.44%；8篇)。

圖 4、葉片技術主要專利所屬國比例

葉片技術專利主要專利權人分析

由下圖 5 葉片技術專利主要專利權人分析中，可以得知，日本東京的三菱

重工業 (Mitsubishi Heavy Industry, Ltd.) 擁有最多的專利，共有 31篇，第二名則

為有 29篇專利的美國奇異公司 (General Electric Company)，緊接而後的則依序

為美國的聯合技術公司 (United Technologies Corporation)、日本日立公司

(Hitachi, Ltd.) 和 美國北方電力系統公司 (Northern Power Systems, Inc.)，雖然這

三間公司擁有的專利數目為第三、四、五名，但是他們所擁有的數量分別為 6

篇、4篇、4篇，與前兩名相比有相當大的差距。

圖 5、葉片技術專利主要專利權人分析

葉片技術專利各專利年齡分析

葉片技術的專利年齡分析如圖 6。葉片技術的專利年齡主要為 1至 5年，其

次則依序為 6到 10年與大於 21年，這表示葉片技術除了在二十年前有發展外，

中間有一段時間並無較多突破性技術出現，直到近十年才又逐漸發展起來。

圖 6、葉片技術專利各專利年齡分析

葉片技術專利引證被引證次數分析

圖 7為葉片技術專利引證與被引證次數分析圖。葉片技術專利的被引證次

數並不多，最多僅有 US7066709的 6次，其次則為 US7040858的 4次。在引證

次數方面，以 US6981839引證 299次為最多，然後是 US7893555的 221次和

US8143738的 174次。

圖 7、葉片技術專利引證被引證次數分析

葉片技術專利主要五階 IPC技術分析

圖 8 為葉片技術專利主要五階 IPC 技術分析，此技術主要五階 IPC 為

F03D9/00(機械工程；液力機械或液力發動機；風力發動機；特殊用途之風力發

動機；風力發動機與受其驅動的裝置之組合，主要有關被驅動裝置方面，參見該

裝置之有關類)，接著是 F03D7/04 (機械工程；液力機械或液力發動機；風力發

動機；調節，即自動控制)，第三為 F03D11/00(機械工程；液力機械或液力發動

機；風力發動機；未列入或與以上各目無關的零件、部件或附件)。

圖 8、葉片技術專利主要五階 IPC技術分析

2.3 轉子技術管理分析

此節針對轉子進行趨勢分析，以了解目前轉子之技術發展，以下即為轉子技

術的專利歷年申請與公告趨勢、專利所屬國比例分析、主要專利權人分析、各專

利年齡分析、引證被引證次數分析及主要五階 IPC技術分析。

轉子技術專利歷年申請與公告趨勢

圖 9為轉子技術的專利歷年申請與公告的趨勢圖，其申請時間是從 1975年

至 2013年，而公告時間則分布於 1977年至 2013年。就申請專利的數量來看，

2001年至 2008年為轉子技術的成長期，其專利的申請數量於其快速成長，2008

年的專利申請量達 70篇。而公告專利的部分，直到 2003年開始才有增加的趨勢，

到 2012年為最高峰，共有 92篇專利被公告。比較申請專利與公告專利發現，2001

年以後，申請專利或公告專利數量才開始有明顯的增加趨勢。從 2001年起，再

生能源意識的抬頭，從 2001年起每年風力發電裝置容量成長 24%，從 2008年開

始專利的申請數急遽下降。

圖 9、轉子技術專利歷年申請與公告趨勢

轉子技術專利所屬國比例分析

圖 10為轉子技術專利所屬國比例分析圖，由圖可知，在轉子技術方面，美

國擁有最多的專利，為全部的37.68%，共有107篇，其次則依序為日本 (24.65%)、

德國 (22.18%)、加拿大 (8.45%) 與丹麥 (7.04%)，由此可見，在轉子技術的專

利佈局，較大多數的專利仍在美國手上。

圖 10、轉子技術專利所屬國比例分析

轉子技術專利主要專利權人分析

由下圖 11 葉片技術專利主要專利權人分析中，可以得知，美國奇異公司

(General Electric Company)擁有最多的專利，共有 61篇，第二名則為有 48篇專

利的日本東京的三菱重工業 (Mitsubishi Heavy Industry, Ltd.)，緊接而後的則依序

為德國的瑞能系統 (Repower Systems AG)、丹麥維斯塔斯 (Vestas Wind Systems,

Ltd.) 和 德國恩德能源有限公司 (Nordex Energy, Inc.)，雖然這三間公司擁有的

專利數目分別為 18篇、17篇、13篇，與前兩名相比有相當大的差距。

圖 11、轉子技術專利主要專利權人分析

轉子技術專利各專利年齡分析

圖 12為發電機技術專利各專利年齡分析，此技術專利年齡主要 1~5年間，

共將近 200篇，其次是 6~10年間，共約 160篇，轉子專利已趨近成熟但持續成

長階段。

圖 12、轉子技術專利各專利年齡分析

轉子技術專利引證被引證次數分析

轉子技術專利引證被引證次數分析，此技術主要被引證專利最高的是

US5083039，共 50次，其次是 US7042110共 32次，第三是 US7042109共 26次。

圖 13為轉子技術專利引證被引證次數分析。

圖 13、轉子技術專利引證被引證次數分析

轉子技術專利主要五階 IPC技術分析

圖 14 為轉子技術專利主要五階 IPC 技術分析，此技術主要五階 IPC 為

F03D9/00(機械工程；液力機械或液力發動機；風力發動機；特殊用途之風力發

動機；風力發動機與受其驅動的裝置之組合，主要有關被驅動裝置方面，參見該

裝置之有關類)，接著是 H02P9/00(電學；電力之發電、變電或配電；電動機、發

電機、或機電變換器之控制或調節；用於取得所需輸出的發電機的控制裝置，

Ward-Leonard裝置見 7/34；向量控制見 21/00；由兩個或兩個以上發電機向一個

電網饋電的見 H02J；用於給電池組充電的見 H02J7/14)，第三為 F03D7/04 (機械

工程；液力機械或液力發動機；風力發動機；調節，即自動控制)。

圖 14、轉子技術專利主要五階 IPC技術分析

2.4 發電機技術管理分析

發電機技術專利歷年申請與公告趨勢

圖 15為發電機技術專利歷年申請與公告趨勢圖，主要以 2005年至 2013年

這個區段來看。就申請專利的數量來看，2005後呈現持續成長上升，於 2008年

達到專利申請量高峰 102 篇，之後逐年下降遞減至 2013。而公告專利的部分，

從 2005年開始有逐年快速攀升的趨勢，在 2012年後達到申請量高峰 144篇，而

開始遞減。

圖 15、發電機技術專利歷年申請與公告趨勢

發電機技術主要專利所屬國比例

圖 16為發電機技術主要專利所屬國比例圖，此技術的主要所屬國家為美國，

其比例最高(38.61%)擁有 117篇，而次要國家依序為日本(32.01%)擁有 97篇、德

國(19.80%)擁有 60篇、西班牙(4.95%)擁有 15篇、丹麥(4.62%)擁有 14篇。

圖 16、發電機技術主要專利所屬國比例

發電機技術專利主要專利權人分析

圖 17 為發電機技術專利主要專利權人分析圖，美國奇異公司 (General

Electric Company) 與日本東京的三菱重工業 (Mitsubishi Heavy Industry, Ltd.)擁

有最多的專利，共有 72 篇，緊接而後的則依序為德國的瑞能系統(REPOWER

SYSTEMS AG)的 17篇，日本日立有限公司(HITACHI, LTD.)的 16篇，第三名以

後與前兩名有極大的專利篇數差距。

圖 17、發電機技術專利主要專利權人分析

發電機技術專利各專利年齡分析

圖 18為發電機技術專利各專利年齡分析圖，此技術專利年齡主要 1~5年間，

共將近 300篇，其次是 6~10年間，共約 175篇，風電機專利尚處於成長期階段。

圖 18、發電機技術專利各專利年齡分析

發電機技術專利引證被引證次數分析

圖 19為發電機技術專利引證被引證次數分析圖，此技術主要被引證專利只

有兩篇，第一篇是 US7057305共 10次，第二篇是 US7851935共 2次。

圖 19、發電機技術專利引證被引證次數分析

發電機技術專利主要五階 IPC技術分析

圖 20為發電機技術專利主要五階 IPC技術分析圖，此技術主要五階 IPC為

F03D9/00(機械工程；液力機械或液力發動機；風力發動機；特殊用途之風力發

動機；風力發動機與受其驅動的裝置之組合，主要有關被驅動裝置方面，參見該

裝置之有關類)，接著是 H02P9/04(電學；電力之發電、變電或配電；電動機、發

電機、或機電變換器之控制或調節；作用於非電原動機並取決於發電機之電輸出

值的控制，施於原動機之控制，一般見該原動機之有關次類)，第三為 H02P9/00(電

學；電力之發電、變電或配電；電動機、發電機、或機電變換器之控制或調節；

用於取得所需輸出的發電機的控制裝置，Ward-Leonard裝置見 7/34；向量控制見

21/00；由兩個或兩個以上發電機向一個電網饋電的見 H02J；用於給電池組充電

的見 H02J7/14)。

圖 20、發電機技術專利主要五階 IPC技術分析

2.5 塔架技術管理分析

塔架技術專利歷年申請與公告趨勢

圖 21 為塔架技術專利歷年申請與公告趨勢圖，此技術主要申請從 1975 年

到 2011年，從 2001年後開始逐年遞增，在 2010年達到主要申請高峰 23篇。而

在公告趨勢部分，主要公告從 1977年到 2013年，從 2005年開始逐年遞增，且

主公告高峰在 2012年 39篇。

圖 21、塔架技術專利歷年申請與公告趨勢

塔架技術主要專利所屬國比例

圖 22為塔架技術主要專利所屬國比例圖，此技術主要所屬國家為美國，其

比例最高(42.53%)擁有 37篇，而次要國家依序為日本(36.78%)擁有 32篇、德國

(10.34%)擁有 9篇、挪威(5.75%)擁有 5篇、加拿大(4.60%)擁有 4篇。

圖 22、塔架技術專利所屬國專利權人數比例分析

塔架技術專利主要專利權人分析

圖 23 為塔架技術專利主要專利權人分析圖，日本東京的三菱重工業

(Mitsubishi Heavy Industry, Ltd.)擁有最多的專利，共有 28篇，緊接而後的則依序

為美國奇異公司 (General Electric Company)的 21篇，以及美國北方電力系統公

司(Northern Power Systems, Inc.)的 4篇，第三名以後與前兩名有極大的專利篇數

差距。

圖 23、塔架技術專利主要專利權人分析

塔架技術專利各專利年齡分析

圖 24為塔架技術專利各專利年齡分析圖，此技術專利年齡 1~5年有 66篇，

6~10年有 57篇，超過 20年的 22篇，可了解塔架技術為目前趨近成熟且還在持

續成長的技術。

圖 24、塔架技術專利各專利年齡分析

塔架技術專利引證被引證次數分析

圖 25為塔架技術專利引證被引證次數分析圖，此技術有 3篇專利有被引證，

第一篇為 US7042110，被引證 32次，第二篇為 US7066709，被引證 6次，第三

篇為 US7013203，被引證 2次。

圖 25、塔架技術專利引證被引證次數分析

塔架技術專利主要五階 IPC技術分析

圖 26 為發電機技術專利主要五階 IPC 技術分析，此技術主要五階 IPC 為

F03D9/00(機械工程；液力機械或液力發動機；風力發動機；特殊用途之風力發

動機；風力發動機與受其驅動的裝置之組合，主要有關被驅動裝置方面，參見該

裝置之有關類)，接著是 F03D1/00(機械工程；液力機械或液力發動機；風力發動

機；具有大致上與風向一致的旋轉軸線之風力發動機)，第三為 H02P9/04(電學；

電力之發電、變電或配電；電動機、發電機、或機電變換器之控制或調節；作用

於非電原動機並取決於發電機之電輸出值的控制，施於原動機之控制，一般見該

原動機之有關次類)。

圖 26、塔架技術專利主要五階 IPC技術分析

2.6 綜合分析

四大技術歷年申請趨勢

透過上述四大技術的個別分析，我們將四種技術的專利歷年申請趨勢一起分

析，從圖 27可以看出發電機、轉子與葉片技術的趨勢較相近，在 2008年達到高

峰，而塔架的趨勢較不一致。

圖 27、四大技術歷年申請趨勢

0

20

40

60

80

100

120

19

74

19

76

19

78

19

80

19

82

19

84

19

86

19

88

19

90

19

92

19

94

19

96

19

98

20

00

20

02

20

04

20

06

20

08

20

10

20

12

葉片

轉子

發電

機 塔架

風力渦輪機 ITC訴訟之爭：奇異控告三菱

本案啟始於 2008年 3月 7日，GE公司為了風力發電渦輪機相關專利侵權，

向美國國際貿易委員會（ITC）提告三菱重工，指控三菱重工公司侵犯了其風力

發電渦輪機的相關專利，並要求禁止三菱所生產風力渦輪機進口到美國地區。

GE稱被侵犯的專利是 US5083039、US7321221和 US6921985，如表 2。

GE所生產風機供應於美國地區風能場外，也佈建到英國、比利時等地。三

菱重工的風力發電事業部，雖是日本最大的風電機組製造商，在日本市場極為有

限；歐洲市場漸趨飽和；亞洲市場更是各地競爭者雲集；往美國市場發展自然成

了唯一最佳選擇，若丟失了那塊大餅將不利於三菱重工往風力電機市場的發展。

表 2奇異控告三菱

(資料來源：STPI，2009)

三、 廠商管理圖

歷年申請與公告趨勢分析

圖 28以及圖 29為歷年申請與公告趨勢分析，從這兩張圖，我們可以看出這

兩間公司申請即公告的趨勢，從這些圖，我們可以看出，其實兩間公司開始做專

利佈局的時間是差不多的，但三菱重工的申請數以及公告數都明顯小於奇異公司。

而奇異公司的申請高峰在 2009年，三菱重工的申請高峰在 2010年。

圖 28 Mitsubishi歷年申請與公告趨勢分析

圖 29 General Electric歷年申請與公告趨勢分析

引證&被引證次數分析

從引證以及被引證數分析來看，我們可以很明顯的看出，三菱重工的引證數

都較高，被引證數都明顯較低，相反的奇異公司的專利大家都是被引證數高於引

證數，從圖中我們可以很明顯的看出，奇異公司的專利品質在引證及被引證上是

明顯的勝過三菱重工，如下圖 30及圖 31所示。

圖 30 Mitsubishi引證&被引證次數分析

圖 31 General Electric引證&被引證次數分析

專利年齡分析

在專利年齡的分析上，兩間公司大多數的專利其實都在一到五年間，其次為

六到十年這個區間，代表兩間公司的專利年齡其實都還算年輕，潛力高。但是在

數量的差距上，奇異公司還是數量遠高於三菱重工，如下圖 32、圖 33。

圖 32 Mitsubishi專利年齡分析

圖 33 General Electric專利年齡分析

五階 IPC技術分析

在五階 IPC的技術分析中，都是以 F03D9/00為最高，代表兩間公司競爭的

專利其實是比較相近的，但從下圖 34、圖 35看來，奇異公司在其他的 IPC碼的

專利也是遠遠高過三菱重工，也就是說奇異有在風力發電的其他設備中做較多的

專利佈局，而三菱重工的專利比較偏重於 F03D9/00，其他的比例也非常低。

圖 34 Mitsubishi五階 IPC技術分析

圖 35 General Electric五階 IPC技術分析

四、 專利品質分析

在了解完廠商管理圖分析後，我們將以兩大廠商檢索出來的專利進行專利品

質分析，在 IPSA系統中，選擇使用者自訂分數，專利年齡與專利類型是我們比

較著重的部分，畢竟台灣身為風力發電技術的後進廠商，若想要發展該技術，僅

能以授權方式與龍頭廠商進行合作，年齡就是影響市場價值的重要因素，而台灣

其特殊的地理環境需要找到適合發展的技術，圖就是我們所訂定的分數，圖則是

品質的分析結果。

圖 36 使用者自訂品質分數

圖 37 品質數量分析

從品質的分析結果中，我們挑選了 level 8與 level 7的中高品質專利當作我

們後續進行技術功效矩陣的建置，表是我們所列出的專利清單，透過小組分工進

行初步判讀，理解 26篇專的技術領域。

表 3 中高品質專利清單

專利號 Level

US5663600 8

US6830436 7

US7071578 7

US7309930 7

US7344360 7

US7425774 7

US7425775 7

US7436085 7

US7438533 7

US7470114 7

US7514809 7

US7604461 7

US6924565 7

US6890152 7

US7013203 7

US6847128 7

US6856039 7

US7095131 7

US7144216 7

US7230347 7

US7244102 7

US7259472 7

US7471011 7

US7458777 7

US7423352 7

US7594800 7

五、 技術功效矩陣

在判讀完 26篇專利後，將建置技術功效矩陣，分別包含技術布局情形、廠

商技術重點以及技術發展趨勢，以了解 GE與三菱重工近幾年的技術發展趨勢。

技術功效矩陣 1 (技術布局情形)

我們定義出七個功效，分別是提高效率、延長壽命、增加系統穩定度、改善

製程、降低成本、減少噪音與方便監控，從表可以看出提高效率與增加系統穩定

度是比較多技術達到的功效，而葉片技術則是涵蓋多項功效，其他像是齒輪箱、

塔架與引擎倉則較少。

表 4 技術布局情形

技術功效矩陣 2 (廠商技術重點)

由表可看出，因為 26篇專利來自於兩大廠，所以維度只有 2，GE在 26篇

專利中佔了 21篇，三菱重工只佔 5篇，GE尤其在葉片、發電機與轉子為技術發

展重點，相對來說三菱重工則在葉片與控制器

表 5 廠商技術重點

技術功效矩陣 3(技術發展趨勢)

表為技術發展趨勢分析，其發展趨勢從 1995年開始到 2009年，高峰坐落於

2008年葉片技術的 5篇，其中葉片、控制器、發電機以及轉子都是有著持續發

展的技術，相對來說，齒輪箱、塔架與引擎倉都只有 1篇專利，詳細原因值得深

思。

表 6 技術發展趨勢

六、 結論

在管理圖的專利所屬國比例分析部分，我們可以看出，美國是現今風力發電

產業專利篇數最高的國家，不論在葉片、轉子、發電機、塔架都擁有相當的比例，

這也促成了美國風力發電產業的發展，美國風力發電產業發展在政策利多扶植下

大幅躍進，發電量增幅創下紀錄，價格也極具競爭力。美國風力發電量創紀錄地

暴增 13,124MW，2012年比 2011年增加 28％。發電機價格下降，以及技術改良

讓電廠可以在平均風力較小的地區順利運轉，為風力電價降低的主要原因。美國

能源情報署（EIA），去年風力發電供應量約占美國整體需求的 3.4％，預估明年

可成長到 4.2％。

在管理圖的專利主要專利權人分析的部分，風力發電的四項主要的技術大部

分都在美國的 GE以及日本的三菱重工業，反而是全球市占率最高的 Vestas以及

中國的華銳風電集團在這部分的專利佈局的篇數並不多，在風力發電產業也逐漸

地開始有專利訴訟的趨勢，因此未來風力發電的產業版圖可能會有所變動。GE

所生產風機供應於美國地區風能場外，也建到英國、比利時等地。三菱重工的風

力發電事業部，雖是日本最大的風電機組製造商，在日本市場有限；歐洲市場漸

趨飽和；亞洲市場更是各地競爭者雲集；往美國市場發展自然成了唯一最佳選擇，

若丟失了那塊大餅將不利於三菱重工往風力電機市場的發展。

在管理圖中的專利歷年申請與公告趨勢中，在 2000年起再生能源的議題開

始發展，因此從兩千年起風力發電的專利趨勢都一直在成長的狀態，但從 2008

年起卻開始急速的下降，值得我們去探討它的原因。

在專利年齡的分析中，風力發電幾乎都還在成長的階段。而風力發電的專利

在被引證數方面都是比較少的，但是轉子技術中卻有一篇被引證數高的為 GE以

及三菱重工業的系爭專利。

在 IPC的分析方面，主要是坐落於 F03D9/00以及 H02P9/04，F03D9/00是

機械工程；液力機械或液力發動機；風力發動機；特殊用途之風力發動機；風力

發動機與受其驅動的裝置之組合，主要有關被驅動裝置方面，參見該裝置之有關

類，H02P9/04則是電學；電力之發電、變電或配電；電動機、發電機、或機電

變換器之控制或調節；作用於非電原動機並取決於發電機之電輸出值的控制，施

於原動機之控制，一般見該原動機之有關次類。

美國與日本分別為風力技術的第一、二大廠，而台灣風力技術的專利相對非

常弱勢，故可尋求和美國、日本進行技術授權，以尋求離岸風力發電的發展，朝

向綠色能源的目標邁進。從廠商管理圖分析可知，GE為此領域之第一大廠，其

次是三菱重工。在技術功效矩陣分析中，可知葉片、轉子以及發電機是目前的技

術發展重點，亦是我們可以去留意的研發方向，去探討過去到現在的技術演進趨

勢，相對而言，塔架、齒輪箱及引擎倉的專利佈局較少，競爭亦較不激烈，留意

是否技術已達到成熟，以及該項技術各項專利佈局情況。

未來，將針對熱門發展技術如葉片、轉子以及發電機等，選擇其一技術，做

更細部的分析，例如，葉片又可分成垂直軸與水平軸，了解其技術的差異與優缺

點，將各項分析結果以提供台灣廠商做一參考。