Power system flexibility enhancers – a patent-based analysis of the current development trends

Abstract

Power system flexibility is becoming a significant topic as increasing amounts of variable renewable energy are being fed into grid. Current power system design has capabilities to provide flexibility to some extent, but alternative designs are needed to minimize variable renewable energy curtailment. In this thesis, flexible power plants and smart grid- and energy storage technologies are discussed as potential technological solutions to improve flexibility and patent analyses are conducted for smart grid and energy storage to monitor development trends in these technology areas. The results of the patent analyses indicate that patent activity is growing in both technology areas. Moreover, a rapid increase of Chinese patent filings has been recognized. Each technology area is dominated by a distinctive group of applicants who have a diverse patent portfolio and strong capabilities to hamper other applicants from patenting related inventions. Smaller key applicants are focusing on certain technologies and might possess significant inventions in the field of interest. Based on the technical content of the retrieved patent data, it can be said that different technologies are in the different stages of their lifecycles, when measured by patenting activity. However, different methods should be used in the future studies to examine the content of patents more precisely.

Energiamurroksen myötä voimajärjestelmän joustavuuden lisääminen muodostuu prioriteetiksi voimajärjestelmän toiminnan turvaamiseksi. Tässä työssä joustavaan tuotantoon kykenevät voimalaitokset, älykäs sähköverkko ja energian varastointiteknologiat esitetään mahdollisina ratkaisuina lisätä sähköjärjestelmän teknistä joustavuutta. Älykkääseen sähköverkkoon ja energian varastointiteknologioihin liittyviä kehitystrendejä tutkittiin työssä patenttianalyysin avulla. Tuloksista havaittiin, että patentointiaktiivisuus oli ollut molemmilla teknologia-aloilla kasvussa, johtuen pitkälti kiinalaisten patenttihakemusten määrän nopeasta kasvusta. Kummallakin teknologia-alalla oli muista hakijoista selvästi erottuva joukko hakijoita, joilla oli monipuolinen patenttiportfolio ja hyvät valmiudet estää muita hakijoita patentoimasta samanlaisia keksintöjä. Lisäksi huomattiin, että pienemmät hakijat keskittyivät patentoimaan tiettyihin teknologioihin liittyviä keksintöjä, joista osa saattoi olla teknologian kehityksen kannalta merkittäviä. Patenttidatan teknisen sisällön analysointi paljasti, että kummankin teknologia-alan sisältä löytyy patentointiaktiivisuudella mitattuna sekä kypsiä että voimakkaasti kasvavia osa-alueita. Kuitenkin tulevissa tutkimuksissa tulisi käyttää eri menetelmiä, jotta patenttien teknistä sisältöä voitaisiin analysoida eksaktilla tavalla.