理论教育 战略性新兴产业技术创新现状探析

战略性新兴产业技术创新现状探析

时间:2023-06-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,全球已经初步形成以亚洲、欧洲和北美三大区域为重心的产业格局,以日本的丰田合成和日亚化工、美国的通用电器和克里以及德国的欧司朗为专利核心的技术竞争局面。随着环境问题的日益严重,环保产业的发展引起了我国政府的高度关注,环保技术得到了较快的发展。我国物联网产业与全球同处于起步阶段,初步具有了较强的技术根基,尤其在技术研发和标准制定上取得了重要的突破。

战略性新兴产业技术创新现状探析

(1)节能环保产业。节能环保产业涉及节能产业、资源循环利用产业以及环保产业等。

随着我国工业化进程的不断推进,能源问题已逐渐成为困扰其发展的重要问题,节能产业是我国工业化进程中必须要兼顾发展的产业。因此,节能技术在我国取得了一定的进展。如纯低温余热发电、高炉煤气发电、干法熄焦、等离子点火、变频调速、炉顶压差发电等一批重大节能技术已得到广泛推广和应用。目前,技术创新主要集中在提高锅炉窑炉、余热余压利用设备、电机及拖动设备运行效率、节能仪器设备,家用电器与办公设备节能技术、高效照明产品、新型节能建材的研发。但我们与发达国家相比较,技术创新能力仍然有待提高,部分核心技术尚未充分掌握,一些关键设备亟待进口,并且部分自主生产的节能设备的性能和效率还有待进一步提高。比较典型的如LED产业,由于LED照明具有寿命长、节能、低热量、安全、可回收再利用等特性,被誉为人类照明的第三次革命,其成为最受全世界关注的新一代光源。从LED产业的产业链来看,LED产业上游涉及原材料和衬底以及材料外延等相关环节,而中游涵盖芯片制作和切割、芯片测试等相关环节,下游由封装、应用等相关环节构成,LED的上游、中游约占整个产业链利润的70%。目前,全球已经初步形成以亚洲、欧洲和北美三大区域为重心的产业格局,以日本丰田合成和日亚化工、美国的通用电器和克里以及德国的欧司朗为专利核心的技术竞争局面。美国和日本的相关企业在外延片、设备和芯片技术方面具有垄断性优势,欧洲国家在应用技术上表现出明显优势,而我国70%的企业集中在下游,主要从事封装和较低端的产品应用,并且我国企业缺乏核心的专利,50%以上的核心专利都掌握在上述五大厂商手中。

随着环境问题的日益严重,环保产业的发展引起了我国政府的高度关注,环保技术得到了较快的发展。我国已具备自行设计和建造垃圾焚烧发电厂、大型城市污水处理厂以及火电厂烟气脱硫设备的技术和能力,关键设备也可通过自主生产,袋式除尘、电除尘装备和技术等都已达到国际领先水平。目前主要集中在垃圾处理、污水处理、危险废物土壤污染治理、大气污染控制以及监测设备等环保设备和技术的研发。但大多数技术的研发水平与发达国家相比仍然存在较大的差距,尚未形成产业化规模。以固体废弃物处理为例,我国对固废处理一直以来重视程度不够,造成绝大多数地区采取填埋或焚烧的方式进行处理,带来环境的二次污染,技术发展相对缓慢,主要以引进国外技术为主。对危险废弃物的处理,美国和德国等发达国家已经具有较完善的管理体系和处理技术,针对不同成分的危险固体废弃物可采取不同的技术手段,实现了危险固体废弃物处理的产业化。而我国目前仍然处于探索阶段,技术相对落后,设备难以达到要求,处理后的产物很难达到无毒无害的程度。

在资源循环利用领域我国已经取得了一定的技术成就,如废气、废水、固体废弃物等综合利用技术和装备已得到广泛运用,并且表面再制造工程技术和装备也已经达到国际先进水平,废弃电器电子产品、再生铝蓄热式熔炼技术以及包装物资源化利用装备和技术等取得了重要突破,无机改性利废复合材料也在高速铁路上得到广泛使用。目前正集中力量对矿产资源综合利用、固体废物综合利用、再生资源利用、农林废物资源化利用、水资源节约与利用等相关技术进行研发。20世纪中期以来,发达国家不断重视对资源的循环利用,且回收利用体系也日臻完善,回收规模也在逐步扩大。然而,我国的资源循环利用产业仍处于发展初期,企业规模偏小,产业化水平较低,龙头型企业数量较少。首先,企业的研发能力相对较差,相关行业内部的科研人员比重远低于其他领域,并且精深加工能力较差。其次,相关装备的产业化能力较弱,先进装备和技术主要依赖进口,而自主知识产权也较为欠缺。加之,我国资源循环利用的技术研发和推广的促进机制还不健全。

(2)新一代信息技术产业。新一代信息技术产业必要注重物联网产业、电子基础材料和关键元器件产业、电子专用设备产业、数字电视与数字家庭产业的协调发展。

我国物联网产业与全球同处于起步阶段,初步具有了较强的技术根基,尤其在技术研发和标准制定上取得了重要的突破。例如,我国在通信协议、协同处理、网络管理、芯片以及智能计算等多个领域获取了诸多技术成果。并且在传感器网络接口、安全、标识、物联网体系架构以及传感器网络与通信网融合等方面的相关技术标准上取得了进展,也因此成为传感器网络标准工作组的主要国家。我国企业已成功研发出全球首颗二维码解码芯片,研制了国际领先水平的光纤传感器,同时,TDLTE技术已得到规模性技术试验。然而,高端产品和核心技术与国外相比差距较大,尤其是高端综合集成服务能力较弱,很少规模化应用。信息安全方面存在隐患,如传感器敏感芯片、超高频RFID芯片和中间件的研发与欧美国家差距较大,基本被欧美国家垄断,严重依赖进口。

电子基础材料和关键元器件产业是下一代信息技术产业链的前端,是全产业发展的基础。目前我国电子基础材料和关键元器件等高科技材料的配套研发和生产水平取得长足进步,尤其是硅材料生产能力进步明显,其12英寸硅片年产能达到12万片,另外还能生产相同尺寸的掺氮直拉单晶硅抛光片,说明我国在这一领域已经跨入世界前列。不过,关键零部件不能自给和创新能力不足等问题亟待解决。

电子专用设备产业是下一代信息技术产业链的最高端,决定着一个国家或地区电子信息产品制造业的整体水平。在国内多项政策的持续激励下,我国企业已稳步迈入自主研发阶段,逐渐掌握了高端和核心仪器技术,并能够供给国家重大工程的大部分相关电子仪器。如一批自主生产的集成电路设备开始进入大规模生产线。我国的无铅焊接技术也已达到国际领先水平,成为我国在表面贴装设备市场中最具竞争力的产品。但在技术创新中仍然存在突出的问题:企业高端设备的研发相对落后,自主创新能力还有待进一步提高;一些产品的性价比虽高,但可靠性能较差,市场占有率相对较低;产品制造与设备开发工艺相脱离,从而影响了技术成果迈入产业化的进程。

数字家庭与数字电视产业成为下一代信息技术产业发展的重要方向,这对于推动三网融合、提高人民生活水平具有重要意义。目前,该产业的技术研发与应用已经实现了重大突破,如数字家电芯片、储存和显示等核心元器件材料技术,同时还大力发展智能家居产品,例如互联网电视、三维电视等前沿科技产品。不过,缺乏创新经验,配套的核心器件的研发进展相对缓慢等因素限制了新的核心技术的迅速发展和应用。

(3)生物产业。生物产业细分为生物医药产业、生物医学工程产业、生物农业产业、生物制造产业。

生物医药产业具有高技术、高投入、长周期、高风险和高收益的特性。其发展能够提高人类的生存及生活质量,具有极大的社会效益,一些主要发达国家对其发展尤为重视。我国在这方面虽然起步较晚,但发展速度较快,产业发展已粗具规模。一批关键技术取得突破,如治疗性疫苗抗体、细胞治疗等。一批创新产品得到推广应用如人用高致病性流感疫苗等。但问题仍然较为突出,比如研发投入明显不足,2012年日本生物医药的研发投入为372亿美元,而我国只有84亿美元;我国的生物医药仍以仿制为主,持有的专利数量极低,美国持有59%的专利,欧盟持有19%,日本持有17%。

生物医学工程产业和生物医药产业为保障人类健康和提高生活质量提供了强有力的技术支持。随着我国生活水平的提高,人民对健康的要求也越来越高,生物医学工程产业在我国取得了较快的发展,一些高尖端产品也逐步国际化,如CT、超声治疗仪、冠脉支架等。但该产业在全球的市场占有率仍然较低,美国的市场占有率41%~43%,欧盟为26%~29%,日本为13%~18%。并且企业技术创新能力较低,产品的自主知识产权含量不高,如核磁共振成像仪、彩色超声波诊断仪等高端成套设备仍然以进口为主,出口的产品主要为较低端的中小型产品。

生物农业产业主要包括生物种业、生物肥料、生物农药、生物饲料等方面。尽管我国是农业大国,但生物农业产业起步仍然比较晚,经过近几年的发展,已初步形成了相对独立的产业体系。一批关键技术取得了突破,如转基因作物育种技术、抗虫棉技术。一批创新产品得到推广应用,如超级水稻、农用抗生素。但产业的自主创新能力仍然薄弱,企业仍然以模仿为主。另外,企业规模相对较小,生产设备和技术条件相对落后,缺乏研发资金的支持。

生物制造产业对于我国产业结构转型升级、转变经济增长方式具有重要意义。近年来,我国生物制造产业规模快速增长,并且已经掌握一批关键技术,如生物基化学品、生物基材料等,但整体上与发达国家相比仍有较大差距。一些技术应用方面还严重滞后,如合成生物学技术、系统生物学技术、分子生物学技术等。在一些高端产品的研发上仍停留在模仿和跟随发达国家的水平,如在重要医药中间体、精细化学品的研发上。

(4)高端装备制造产业。高端装备制造产业细分为航空装备产业、卫星及应用产业、轨道交通装备产业、海洋工程装备产业、智能制造装备产业。高端装备制造产业是一个国家或地区产业核心竞争力的体现,具有重要的战略意义,发达国家对核心技术管理得比较严格。在一系列配套政策的引导和鼓励下,我国高端装备制造业的研发能力得到了显著的提升,以企业为主的技术创新体系正不断完善。(www.daowen.com)

航空装备领域,在结构强度、动力装置、机载系统和制造工艺等技术领域获得了重大突破。C919大型客机、ARJ21涡扇支线飞机、歼15舰载战斗机等产品的研制正稳步推进。超临界机翼、大型壁板喷丸成型等研究成果得到了应用推广。2012年,我国自主研发的亚洲最大吨位民用直升机开始投入航空市场。这些都标志着我国航空装备产业综合竞争力大幅度提升。但由于起步较晚,产业的配套能力仍然滞后,企业的创新能力相对薄弱,与发达国家相比仍然有较大差距,如大型客机的市场主要被美国的波音公司和欧洲的空中客车公司所垄断,而我国对于大飞机发动机等关键核心技术还有待进一步突破。

我国在卫星通信、导航、遥感三大领域的应用得到了稳步的发展。2011年12月27日,我国宣布北斗导航系统进入试运营,这标志着我国卫星及应用产业的发展进入一个新的时代,但仍然需要较长时间的发展,毕竟GPS导航在我国导航市场中占据90%以上的市场份额,并且导航终端的芯片也基本被GPS垄断。在卫星及应用领域,我国企业自主研发能力仍然薄弱,配套能力还不够,如北斗导航的90%的经费都用于卫星的研制和发射,而对于终端芯片的研究投入不足,导致企业以生产低附加值的芯片为主,多数企业不具备技术创新能力。

我国轨道交通装备产业已形成比较完整的研发体系,研发能力不断提升,产业规模不断扩大。已初步掌握了高速动车组、大功率交流传动机车、大型养路机械等制造技术,产品已出口到俄罗斯、巴西等国家。但核心技术、关键零部件及重要系统的创新基础相对薄弱,仍然依赖国外,从而制约了我国轨道交通装备产业的健康发展,另外装备的安全性及使用寿命等方面与相对发达国家仍然有较大的提升空间。

我国海洋工程装备产业发展已具备了一定基础,已成功设计和建造了浮式生产储卸装置、自升式钻井平台、半潜式钻井平台以及多种海洋工程船舶,初步形成了海洋工程装备产业的基本形态。但仍未形成具有较强国际竞争力的专业化制造能力,核心设备和技术仍然依赖进口,企业的研发设计能力依旧较为薄弱。

得益于科学技术和信息化水平的快速发展,我国智能装备生产水平得到了大幅提高,初步形成了以机器人、智能操控、成套自动化生产和新型传感器等先进装备制造为标杆的产业体系,并有不少产品具有自主知识产权,使中国制造真正开始走向中国“智造”。但新型传感、先进控制等核心技术仍然受制于人,智能仪器仪表、高档数控系统、机器人的市场占有率仍然很低。

(5)新能源产业。新能源产业细分为核电技术产业、风能产业、太阳能产业和生物质能产业。

我国的核电发展较晚,主要引进法国和美国的技术,走的是引进、消化、再创新的路线。目前,已具有自主品牌的二代改进型压水堆核电技术,通过对美国AP1000第三代核电技术进行引进开发,获得了拥有自主知识产权的ACP1000、ACPR1000第三代核电技术。但一些关键零部件仍然需要进口,如国内在建的四个AP1000核电站机组用泵全为国外进口,核级阀门的国产化率也仅有4%,大量的核电阀门仍需进口。

2014年我国风电累计并网装机容量达到9600余万千瓦,占全部发电装机容量的7%,上网电量1500余亿千瓦时,占全部发电量的2.78%。已掌握风电关键设备的设计制造技术,具有风电整机、齿轮箱、叶片等关键零部件的设计制造能力,5MW以上的大功率风电机组研制成功,千万千瓦风电汇集系统的管控技术获得突破。但整体制造技术与风电强国相比仍然存在差距,2012年我国新增风机单个风机平均容量约为1.6MW,而全球的平均水平约为1.8MW,丹麦达到了3MW。

2014年我国太阳能发电累计并网装机容量达到2800余万千瓦,发电量约250亿千瓦时。太阳能产业快速发展,多晶硅冶炼技术日趋成熟,光伏电池制造达到世界先进水平,具有硅材料及硅片、逆变器及控制设备等关键部件的设计制造能力。但“三头在外”产业发展局面仍然没有彻底改变,关键设备仍然依赖进口,如单晶硅棒多线切割机、太阳能电池硒化设备等。目前,制约太阳能和风力发电的并网和储能技术仍然亟待解决。

我国生物质能取得了多元化的发展,生物质发电、生物液体燃料、生物质燃气、生物质成型燃料技术不断进步,具备了良好的产业发展基础。2014年,生物质发电装机容量达到1100万千瓦,我国燃料乙醇的产量达到了200多万吨,农村沼气产量达到了160亿立方米。但我国生物质能产业的发展仍然处于起步阶段,一些关键设备和技术亟待突破,如配套内燃发电机组和生物降解催化酶技术。一些技术尚未产业化,如航空生物燃油技术。

(6)新材料产业。新材料产业是战略性新兴产业发展的基础,是我国产业转型升级能否成功的关键。主要细分为新型功能材料产业、先进结构材料产业和高性能复合材料产业。

我国新材料产业发展不断壮大,在产业规模和技术创新等方面取得了显著的成就。稀土功能材料、特种不锈钢、先进储能材料等产能居世界前列。钽铌铍合金、高磁感取向硅钢、超硬材料等关键技术取得突破,并达到或接近世界水平。但新材料产业的研发投入明显不足,如硬质合金材料领域的研发投入只占企业销售收入的3%,低于高新技术企业5%的水平。在科研积累、技术工艺和产品质量等方面与发达国家相比仍然存在差距,如我国虽然可称得上超硬材料大国,但不是超硬材料强国。企业的创新能力不足,主要处于产业链的低端,中高端市场一直被英国DI公司和美国合成等大型企业控制。

(7)新能源汽车。我国新能源汽车产业经过近几年的研究开发,电机、电池、电子控制系统三大技术已取得一定的突破,产业化发展已粗具规模。2014年,我国生产新能源汽车2.72万辆,已累计生产8.39万辆。但核心技术仍然落后与欧美等发达国家,关键性的核心技术仍然依靠进口。在动力电池方面,日、韩、美等国掌控着电池隔膜的聚烯烃拉伸、六氟磷酸锂等核心技术的专利。作为电动汽车的核心部件电动芯片,目前只有少数国家具有设计制造能力,我国仍然需要大量进口。电控系统中的智能功率模块等零部件仍然受制于国外。我国近年来加大了对新能源汽车的研发投入,但专利数量仍然与日、美等发达国家存在显著的差距,如锂电池技术上,日本的专利数约占50%,美国约占25%,而中国只有约1%。

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