基于专利文本挖掘的海上风电技术演进路径：宏微观分析框架与海洋空间规划启示

本研究针对海上风电技术(OWT)发展轨迹量化分析不足的问题，创新性地构建了融合k-means聚类、短语挖掘和LDA主题模型的宏微观分析框架。通过挖掘1986-2024年全球专利数据，揭示了OWT三阶段区域创新格局及三大技术领域演化路径，为海洋空间规划与碳中和目标下的技术决策提供数据支撑。

　　

在全球能源转型浪潮中，海上风电技术(Offshore Wind Technology, OWT)正成为实现碳中和目标的关键抓手。据国际可再生能源机构(IRENA)预测，到2050年海上风电将贡献全球66%的电力供应，每发电800MWh可减少1吨CO₂
排放。然而，这项融合海洋工程与清洁能源的复合技术，其发展轨迹却长期缺乏系统量化分析。传统研究多依赖专家经验或文献计量，难以捕捉技术演进的微观路径，更忽视了其对海洋空间规划(Marine Spatial Planning)的深远影响——包括与航运、渔业的冲突协调，以及海岸带生态保护等现实挑战。

针对这一空白，来自中国的研究团队在《Ocean》发表创新成果。研究者独辟蹊径地构建了"专利文本挖掘+宏微观分析"双维框架，通过机器学习算法解码全球30余年OWT专利数据。技术路线上，首先采用k-means算法对专利进行技术聚类，继而通过自动短语挖掘(Automatic Phrase Mining)提取关键技术术语，最后运用LDA(Latent Dirichlet Allocation)主题模型追踪技术主题演变。数据涵盖1986-2024年全球专利文本，特别关注了中国、欧洲等主要创新区域的样本特征。

【总体趋势分析】
专利数量曲线揭示OWT发展呈政策驱动型三阶段跃迁：1991-2005年欧洲主导的萌芽期，2006-2015年亚洲崛起的加速期，2016年后全球协同创新期。值得注意的是，中国政府补贴政策与2015年后中国专利申请量呈现显著正相关。

【宏观区域格局】
创新主体分析显示：欧洲企业占早期专利总量的72%，主要聚焦基础技术研发；日本在浮式风电领域持有43%的核心专利；而中国后来居上，2018年后贡献了全球58%的专利申请，但原创性发明专利占比仅31%，反映"量质不同步"现象。

【微观技术路径】
通过LDA模型识别出三大技术群落：

1. 风机支撑结构领域：从固定式基础向浮式平台演进，张力腿平台(TLP)专利近五年增长340%；
2. 并网技术领域：高压直流输电(HVDC)专利占比从2010年的18%升至2022年的49%；
3. 运维技术领域：无人机巡检专利年增长率达67%，预示智能化运维趋势。

【结论与启示】
该研究首次实证揭示了OWT技术演进与海洋空间规划的互动规律：浮式风电技术突破使开发海域向深远海推进，但需重新评估对深海生态系统的影响；中国虽成为专利大国，但在关键材料、轴承等"卡脖子"领域仍存短板。研究者建议建立"技术-空间"协同规划机制，将专利地图分析纳入海洋功能区划决策流程。

这项研究的创新价值在于：构建了首个面向OWT的全生命周期分析框架，其方法论体系可扩展至潮汐能、海洋蓝碳等技术评估；提出的"专利密度-海洋承载力"评价矩阵，为协调能源开发与生态保护提供了量化工具。正如作者团队指出："读懂专利文本背后的技术密码，才能绘制出碳中和时代的海洋可持续发展蓝图"。