2025年全球化工新材料將超3.5萬億規(guī)模
2024-12-23 14:05:18
作者：DT新材料 來源：DT新材料
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近期，中國石化首席科學家、北京化工研究院院長 吳長江發(fā)表了題為《高端化工新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展未來可期》文章。
全球化工新材料產(chǎn)業(yè)保持快速增長態(tài)勢新一代信息技術與新材料是制造業(yè)的兩大“底盤技術”。新一代信息技術是第四次工業(yè)革命的驅動力，而新材料是支撐戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和重大工程不可或缺的物質基礎。信息技術與新材料深度融合，推動制造業(yè)向高端化發(fā)展。全球新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，規(guī)模不斷擴大。2023年全球新材料產(chǎn)值達7.2萬億美元。據(jù)中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計，2023年全球化工新材料產(chǎn)量超過1.1億噸，產(chǎn)值約4700億美元，2025年有望達到4800億美元。化工新材料產(chǎn)業(yè)是未來科技發(fā)展和經(jīng)濟增長的重要領域，是建設世界制造業(yè)強國的關鍵，是綜合國力競爭的熱點。從全球看，新材料產(chǎn)業(yè)壟斷加劇，高端材料技術壁壘日趨顯現(xiàn)。大型跨國公司憑借技術研發(fā)、資金、人才等優(yōu)勢，以技術、專利等作為壁壘，已在大多數(shù)高技術含量、高附加值的新材料產(chǎn)品開發(fā)中占據(jù)了主導地位。領先企業(yè)集中在美歐日，總體呈現(xiàn)三級梯隊競爭格局。第一梯隊是全球化布局十分成熟、全球知名度高、化工領域經(jīng)驗豐富的企業(yè)，如美國陶氏化學、德國巴斯夫、美國埃克森美孚、日本三菱化學等；第二梯隊是發(fā)達國家中排名前列的企業(yè)，這些企業(yè)也進行全球化布局，但仍有所側重，如德國贏創(chuàng)、美國3M、日本三井化學、美國空氣化工等，在本國區(qū)域布局較深入，營收以本國區(qū)域為主；第三梯隊主要是專注本國的企業(yè)，在各國（巴西、印度、南非等新興經(jīng)濟體）政府的支持下，處于奮力追趕和承接產(chǎn)業(yè)轉移的狀態(tài)。全球化工新材料產(chǎn)業(yè)伴隨先進制造業(yè)的發(fā)展保持快速增長態(tài)勢，整體呈現(xiàn)高技術引領、新產(chǎn)品迭代、產(chǎn)業(yè)化擴張和需求面擴大等特點，并向綠色化、低碳化、精細化、節(jié)約化方向發(fā)展。新材料研發(fā)及制備方法創(chuàng)新進程加快。以材料基因工程為代表的材料設計新方法的出現(xiàn)，大幅縮減了新材料的研發(fā)周期和研發(fā)成本，加速了新材料的創(chuàng)新過程。我國化工新材料產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展空間巨大我國新材料產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)體系基本完整，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，已形成全球門類最全、規(guī)模第一的材料產(chǎn)業(yè)體系。我國鋼鐵、有色金屬、稀土金屬、水泥、玻璃、化學纖維、先進儲能材料、光伏材料、有機硅、聚氨酯原料、超硬材料、特種不銹鋼等百余種材料產(chǎn)量排名世界第一。逐步建立了以企業(yè)為主體、市場為導向、“產(chǎn)學研用”相結合的新材料創(chuàng)新體系。依托地區(qū)資源優(yōu)勢，形成了環(huán)渤海、長江三角洲、珠江三角洲、中西部地區(qū)、東北地區(qū)等新材料產(chǎn)業(yè)集群。目前我國化工新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展已具備一定基礎。2022年國內化工新材料銷售額約為9000億元，是2015年的2.7倍，約占全球產(chǎn)值的30%。但總體來看，整體技術實力仍然落后于美歐等發(fā)達國家和地區(qū)，面臨一些挑戰(zhàn)與問題：一是主要化工產(chǎn)品產(chǎn)能增加遠大于需求增長。例如，我國合成樹脂產(chǎn)量增速較快，而傳統(tǒng)行業(yè)消費量增速較緩，國內供需矛盾更加突出；大部分基礎化學原料消費增速呈持續(xù)放緩趨勢，隨著產(chǎn)能擴張，2022年國內24種主要化工產(chǎn)品總產(chǎn)能與消費比由2021年的110%攀升至118%，過?，F(xiàn)象正在加劇。二是主要化工產(chǎn)品結構性矛盾更加突出。國內高端制造業(yè)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對高端新材料的需求持續(xù)增長，但國內石化行業(yè)創(chuàng)新能力不足、綠色安全發(fā)展水平不高，制約行業(yè)高端發(fā)展。2022年，我國高端化工材料平均自給率約為54%，有的產(chǎn)品長期年進口量大、對外依存度高，如茂金屬聚乙烯對外依存度超過90%。我國石化行業(yè)對外貿易逆差主要集中在高端合成材料、高端膜材料、高性能纖維及復合材料、高純試劑、高端電子化學品等領域。三是市場競爭更加激烈。隨著供需矛盾加劇，大宗通用產(chǎn)品的市場競爭更加激烈，市場競爭已經(jīng)由單一產(chǎn)品競爭向全產(chǎn)業(yè)鏈一體化競爭轉變，大中小型企業(yè)融通發(fā)展的格局正在形成，產(chǎn)業(yè)鏈互補的戰(zhàn)略協(xié)作發(fā)展模式將會成為業(yè)界常態(tài)。更多企業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局將會從做大大宗基礎產(chǎn)品規(guī)模向做強做精做優(yōu)細化產(chǎn)品轉變，“專精特新”將成為市場創(chuàng)效的主流。跨國公司獨資布局國內高端市場的節(jié)奏也正在加快。四是攻克高端材料關鍵核心技術的迫切性愈加凸顯。“十三五”以來，國內新投產(chǎn)的高端聚烯烴項目多是引進跨國公司的技術。高純電子化學品、一些關鍵催化劑、醫(yī)用高端膜材料、高性能纖維及復合材料、碳纖維生產(chǎn)線的碳化爐等大型成套技術、高端產(chǎn)品、核心設備，我國石化企業(yè)仍然不掌握核心技術，在技術工程化、成果產(chǎn)業(yè)化方面與國際領先企業(yè)相比還有非常大的差距。當前，雖然面臨諸多挑戰(zhàn)，但我國化工新材料產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展空間巨大。終端制造企業(yè)紛紛加快高端材料國產(chǎn)化替代，化工新材料國產(chǎn)化需求迫切，未來在高端聚烯烴、工程塑料、高性能纖維、功能性膜材料和電子化學品等方面國產(chǎn)材料替代進口空間巨大。與此同時，國內下游新興產(chǎn)業(yè)用戶對高端化工新材料需求旺盛，為化工材料產(chǎn)業(yè)提供新的市場機遇。在創(chuàng)新鏈方面，國內材料基礎研究日益受到重視。隨著我國科技發(fā)展水平的提升和國際環(huán)境的變化，原始創(chuàng)新能力成為我國進一步提升國際競爭力的關鍵要素，基礎研究的重要性逐漸受到國家高度重視。在化學與材料科學領域，我國研究活躍程度位列全球第一，以2022年為例，我國在該領域排名前三的前沿研究數(shù)量占比為92.31%，研究前沿熱度指數(shù)是排在第二位美國的約2.5倍；大科學裝置與材料研究聯(lián)系更加緊密，發(fā)揮著原始創(chuàng)新策源地的作用。在產(chǎn)業(yè)鏈方面，我國具有從原油開采到煉制，從原料（單體）到工藝、產(chǎn)品、加工、應用、回收等的全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢。中國石化歷經(jīng)40年的創(chuàng)新發(fā)展，形成了以石油、煤、天然氣為主，針狀焦、生物質等為補充的原料體系，并在加快推進“雙鏈”融合，主要的合成樹脂、合成橡膠、合成纖維等化工材料技術已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，部分高端化產(chǎn)品取得突破，并加快布局廢舊材料綠色資源化利用領域，廣泛開發(fā)物理回收、化學回收技術解決廢舊高分子材料再利用難題，以資源化利用技術解決廢棄物的污染問題和碳氫的資源化問題。
我國化工新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢與建議
“十四五”期間，我國化工新材料產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展高端聚烯烴、工程塑料及特種工程塑料、特種橡膠及彈性體、高性能纖維及復合材料、功能性膜材料、電子化學品等系列化工新材料，力爭2025年綜合自給率提升到80%。
未來，化工新材料技術的發(fā)展將與其他學科和領域更加深度融合，機器學習、生成式人工智能、可解釋人工智能、自動化實驗室（如機器人）等技術可能會徹底改變材料科學研究的范式；科技革命和產(chǎn)業(yè)變革將更加依賴信息功能材料的創(chuàng)新，以人工智能、大數(shù)據(jù)、量子計算等為代表的新一代信息技術將成為競爭焦點，也將促進信息功能材料需求急劇攀升和技術進步；綠色低碳發(fā)展的要求將推動材料綠色生產(chǎn)技術和生物基材料的發(fā)展，以綠色材料為紐帶，有機聯(lián)系起新能源技術、高效節(jié)能技術、清潔生產(chǎn)技術、資源循環(huán)利用技術等，將成為綠色低碳發(fā)展的重要引擎；滿足深空、深海、深地等極端環(huán)境和高端裝備制造用的新材料將掀起下一輪技術升級熱潮，如碳纖維等高性能復合材料正在替代傳統(tǒng)材料，支撐更加先進的新能源汽車、航空航天裝備等迭代升級。
為促進我國化工新材料產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展，要堅持“四個面向”，關注國家重大戰(zhàn)略需求，開展扎實的基礎研究和應用基礎研究。隨著我國科技水平不斷提升，需繼續(xù)瞄準世界科技前沿方向，前瞻布局基礎研究和應用基礎研究，重視原始創(chuàng)新和顛覆性技術創(chuàng)新，搶占未來新材料產(chǎn)業(yè)競爭的制高點。應支持在聚烯烴等傳統(tǒng)材料領域的基礎研究和應用基礎研究，持續(xù)提升材料性能，支撐高端化應用。
要強化頂層設計和機制創(chuàng)新。攻關尖端材料，滿足國家戰(zhàn)略需求，加快大宗材料的高端化，中低端基礎材料要降低成本、擴展用途。國家層面應充分發(fā)揮新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展領導小組和專家咨詢委員會等的頂層設計作用；學科層面應強化科技領軍企業(yè)的創(chuàng)新主體作用，加強學科發(fā)展和產(chǎn)業(yè)應用的融合，發(fā)揮“產(chǎn)學研用”聯(lián)合創(chuàng)新優(yōu)勢；企業(yè)層面應布局尖端材料、大宗材料高端化，基礎材料低成本化。
要發(fā)揮一體化優(yōu)勢，做好產(chǎn)業(yè)鏈延伸和融合。強化化工新材料產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新體建設和關鍵核心技術聯(lián)合攻關，突破原料、聚合工藝、加工應用等關鍵“卡點”，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈延伸。促進“創(chuàng)新鏈+產(chǎn)業(yè)鏈+資金鏈+人才鏈”的“四鏈融合”。深刻認識戰(zhàn)略性原材料資源對新材料可持續(xù)發(fā)展的重大意義，高度重視原材料提取新工藝、循環(huán)利用和替代研究。
要應用人工智能技術助力新材料篩選及開發(fā)。材料基因組的基本理念是變革傳統(tǒng)的“試錯法”材料研究模式，發(fā)展“理性設計-高效實驗-大數(shù)據(jù)技術-人工智能”深度融合、協(xié)同創(chuàng)新的新型材料研發(fā)模式，通過數(shù)據(jù)驅動的機器學習算法建立材料性能預測模型，并應用于材料篩選與新材料開發(fā)。
要推動綠色化工技術發(fā)展和應用。在“雙碳”背景下，綠色化工是行業(yè)發(fā)展的大勢所趨。要以綠色化學原則為指引，在原料綠色化、催化劑綠色化、反應工程綠色化、能源綠色化、產(chǎn)品綠色化及資源化利用領域持續(xù)發(fā)力，實現(xiàn)工業(yè)應用的高轉化率、高選擇性和能源高效利用，原料、介質和產(chǎn)品的無毒或低毒，廢棄物、副產(chǎn)物排放最小。
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