基于专利数据的光伏电站水资源循环利用技术发展态势分析

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2026.00125

摘要/Abstract

摘要：

在“双碳”目标与荒漠大型光伏基地建设持续推进的背景下，光伏电站运行过程中面临的水资源短缺与高耗水运维问题日益突出，水资源循环利用技术逐渐成为保障光伏电站可持续运行的重要方向。本文基于PatSnap全球专利数据库，以光伏电站水资源循环利用技术为研究对象，采用专利计量分析、文本聚类与技术演化分析相结合的方法，对全球相关专利的申请趋势、地域布局、申请人结构、技术主题及演化路径进行系统研究。结果表明：全球光伏电站水资源循环利用技术已由早期局部功能改进，逐步演化为涵盖集水、净化、储存、输配与智能调控的系统化技术体系；中国已成为全球最主要的技术创新主体，但高价值核心专利仍相对不足。技术结构方面，领域已形成集水技术、水处理技术与光伏水泵技术三大核心分支，其中集水技术专利布局最为密集，水处理技术系统集成特征明显，光伏水泵技术则表现出较强的智能控制导向。技术演化方面，领域创新路径呈现由单一设备优化向多技术协同与资源流闭环控制演进的总体趋势，物联网监测、智能调度及生态协同应用逐渐成为重要发展方向。

关键词: 光伏电站, 水资源循环利用, 专利计量, 技术演化, 主题分析

Abstract:

Under the background of the Dual Carbon Goals and the continuous expansion of large-scale desert photovoltaic bases， the contradiction between photovoltaic power station operation and water resource scarcity has become increasingly prominent. Water recycling technologies have gradually become an important approach to ensuring the sustainable operation of photovoltaic power stations. Based on the PatSnap global patent database， this study takes water recycling technologies in photovoltaic power stations as the research object and employs patentometric analysis， text clustering， and technological evolution analysis to systematically investigate patent application trends， regional distribution， applicant structure， technological themes， and evolutionary paths. The results indicate that global water recycling technologies for photovoltaic power stations have evolved from early-stage local functional improvements into an integrated technological system covering water harvesting， purification， storage， distribution， and intelligent regulation. China has become the dominant technological innovation contributor in this field， although the proportion of high-value core patents remains relatively limited. In terms of technological structure， three major branches have emerged， including water harvesting technologies， water treatment technologies， and photovoltaic water pumping technologies. Among them， water harvesting technologies exhibit the most intensive patent layout， water treatment technologies show strong system integration characteristics， and photovoltaic water pumping technologies demonstrate a clear orientation toward intelligent control. From the perspective of technological evolution， the innovation trajectory has shifted from single-device optimization to multi-technology collaboration and closed-loop resource flow control， while IoT monitoring， intelligent scheduling， and ecological collaborative applications are becoming important development directions.

Key words: photovoltaic power station, water recycling, patentometrics, technological evolution, topic analysis

中图分类号:

TV213

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图/表 13

表1 光伏电站水资源循环利用技术检索关键词分类体系

Table 1 Classification of retrieval keywords for water resource recycling technologies in photovoltaic power stations

类别	关键词示例
光伏对象限定	光伏电站、光伏板、光伏组件、PV power station
水资源获取	集水、集雨、雨水收集、露水、冷凝水
水资源处理与循环利用	水处理、水循环、水利用、废水处理
水资源利用与输配	光伏水务、供水系统
排除项	农业灌溉、渔光、养殖场

图1 光伏电站水资源循环利用技术专利分析研究框架

Fig.1 Research framework for patent analysis of water recycling technologies in photovoltaic power stations

图2 1982—2025年全球光伏电站水资源循环利用技术专利申请与授权量变化趋势

Fig.2 Trends in patent applications and grants for water recycling technologies in photovoltaic power stations worldwide （1982-2025）

图3 主要国家光伏电站水资源循环利用技术专利申请量趋势（2007—2025年）

Fig.3 Patent application trends in major countries for water recycling technologies in photovoltaic power stations （2007-2025）

图4 中国光伏电站水资源循环利用专利申请人省域分布（1982—2025年）

Fig.4 Provincial distribution of patent applicants for water recycling technologies in photovoltaic power stations in China （1982-2025）

表2 光伏电站水资源循环利用技术专利主要申请人分布（1982—2025年）

Table 2 Major patent applicants of water recycling technologies in photovoltaic power stations （1982-2025）

当前申请专利权人	有效	在审中
中国科学院西北生态环境资源研究院	6	5
湖北金宝马环保科技有限公司	10	1
中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司	9	2
中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司	5	4
中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司	6	2
兰州大学	3	4
西安热工研究院有限公司	4	3
阳光新能源开发股份有限公司	7	0
河北夏洛特建材有限公司	6	0
河海大学	4	2

图5 光伏电站水资源循环利用技术专利申请人TOP20引用网络

Fig.5 Citation network of top 20 patent applicants of water recycling technologies in photovoltaic power stations

表3 全球光伏电站水资源循环利用专利主要IPC大组分类（1982—2025年）

Table 3 Major IPC main group classifications of patents for water recycling technologies in photovoltaic power stations worldwide （1982-2025）

IPC大组	分类号解释	专利数
H02S40	不包括在H02S 10/00-H02S 30/00中与光伏模块结合的组件或配附件[2014.01]	1 164
H02S20	光伏模块的支撑结构[2014.01]	704
E03B3	饮用水或自来水的取水或集水的方法或装置（水的处理入C02F）[2006.01]	651
B08B3	使用液体或蒸气的清洁方法（B08B9/00优先）[2006.01]	420
H02J7	用于电池组的充电或去极化或用于由电池组向负载供电的装置[2006.01]	372
B08B1	利用工具的清洁方法（用专门的方法或设备清洁空心物品入B08B9/00）[2024.01]	312
E04D13	与屋面覆盖层有关的特殊安排或设施；屋面排水（通风瓦管入E04D1/30；通风板入E04D3/40；内部沟槽入E04F17/00）[2006.01]	281
A01G25	花园、田地、运动场等的浇水（施液肥的专用设备或装置入A01C23/00，喷嘴或排水管、喷洒设备入B05B）[2006.01]	240
C02F1	水、废水或污水的处理（C02F3/00至C02F9/00优先）[2023.01]	213
B08B13	一般用于清洁机器或设备的附件或零件[2006.01]	194

图6 TOP10光伏电站水资源循环利用专利主题IPC分类号申请量变化趋势

Fig.6 Application trends of top 10 IPC subclasses of patents for water recycling technologies in photovoltaic power stations

表4 光伏电站水资源循环利用技术三大分支及细分主题

Table 4 Three technical branches and subtopics of water recycling technologies in photovoltaic power stations

技术分支	专利数量（件）	细分主题
集水	1 260	屋顶集水、底座集水、雨水储存、雨水清洁
水处理	961	污水处理、废水过滤
光伏水泵	752	光伏清洗、光伏冷却、自动喷淋、光伏滴灌、大棚种植

图7 光伏电站水资源循环利用技术三大技术分支专利申请量时序演化趋势

Fig.7 Temporal evolution of patent applications in the three technical branches of water recycling technologies in photovoltaic power stations

图8 光伏电站水资源循环利用技术三大技术分支IPC主题分布特征

Fig.8 IPC distribution characteristics of the three technical branches of water recycling technologies in photovoltaic power stations

图9 光伏电站水资源循环利用技术主题演化桑基图

Fig.9 Sankey diagram of technological topic evolution of water recycling technologies in photovoltaic power stations

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