从“卖原料”到“做材料”,山西探路碳基新材料靠谱吗?

2021-04-03 21:06  来源:中国能源报  浏览:  

以煤为源头,可以产出碳纤维,大到航空航天装备,小到羽毛球拍等体育用品均有需求;可以制备“新材料之王”石墨烯,并进一步用于储能等领域;还能生产超级电容、生物可降解材料等产品,高端绿色、附加值好……在产煤大省山西,碳基新材料产业正在得到前所未有的重视。

记者了解到,未来5年,山西将把碳基新材料作为重点领域之一进行布局,打造国内高端炭材料技术高地和碳基合成新材料产业集聚区,推动煤炭产业向高科技、高附加值转型发展。从“卖原料”到“做材料”,山西能成功吗?

跳出生产燃料品、化学品的老路

“建议将山西确立为国家碳基新材料研发和产业化示范基地,将山西碳基新材料产业发展纳入国家‘十四五’相关产业规划中”——今年全国两会期间,一份来自驻晋全国政协委员的联名提案引发关注。在下游诸多细分领域,山西为何锁定这一产业?

作为基础性、战略性产业,新材料被誉为制造业“底盘”。在石油和化学工业规划院原副总工程师刘延伟看来,碳基新材料则是站在化工“金字塔”上的高端产品,越往下游延伸、盈利能力越高。“我国煤化工产业经历了合成氨、尿素等基础化学品,到煤制烯烃、乙二醇等化学品,下一步要继续升级,碳基新材料是方向所在。”

陕西延长石油集团西安洁净技术研究院副院长杨东元称,历经十多年发展,我国现代煤化工产业取得瞩目成就,但下个五年,再像“十二五”“十三五”期间,大规模集中布局重化工项目的可能性已不太大。“相比陕西、内蒙古等产煤大省,快马加鞭发展现代煤化工项目,山西走得相对较慢,已有项目多在传统煤化工领域,且规模较小、较散,并不占集群优势。而碳基新材料产业处于发展初期,附加值较高、下游市场可观,对山西而言是一个可行的新方向。”

一位熟悉当地情况的人士告诉记者,2020年,山西工信厅制定了碳基新材料产业集团创新生态建设行动计划,争取“一年架梁立柱、三年点上突破、五年基本成型”,推动全省煤化工产业向高端化、市场化、差异化发展。“若是做煤制油气、甲醇、烯烃等产品,实际仍未跳出燃料品、化学品的老路。煤炭不仅是化石能源,也是宝贵的含碳材料,要实现清洁高效利用,精细化发展的新材料是一个选择。”

具备资源优势、化工基础等条件

记者了解到,碳基新材料产业前景广阔,但在我国,目前却处于“热而不强”的状态,尚未形成大规模商业化发展。部分相对低端的产品可实现自给自足,但高端产品仍依赖进口。那么,山西有何底气?

“长期以来,山西煤炭产业的发展简单粗放,产业结构相对单一。即便向下游延伸,多数也属于初级加工,产业链条短,资源利用率不高。随着环境、资源约束越来越紧,煤炭占一次能源消费的比重呈下降趋势,推动煤炭由传统燃料向新型碳材料转化,成为山西实现转型发展的立足点之一。因此,山西动力十足。”上述人士表示,若能蹚出一条发展新路,不仅可助力本省加快破解结构性矛盾,也可为其他资源型地区的转型提供经验。

山西具备资源、政策、研发等优势。据驻晋委员联名提案称,山西阳泉、晋城无烟煤储量丰富,已探明储量470亿吨,约占全国无烟煤储量的39.6%,是制备新型碳材料的首选原料。我国石墨储量约10亿吨,山西大同与内蒙古兴和接壤地带的石墨储量约占全国的10%,以鳞片状晶质石墨和煤变状微晶石墨为主,亦是制备碳材料的优质原料。除了科研基础,《山西省支持新材料产业高质量发展的若干政策》《战略性新兴产业电价机制实施方案》等政策,从产业集群发展、龙头企业培育、融资税费支持等方面拿出多项优惠政策。

“在部分煤炭大省,前期已布局众多煤化工项目,环境容量、水资源等余量有限,下一步再想调整产业结构并非易事。山西化工产业的底子很不错,近年发展虽有滞后,但从另一角度来说,也是空间所在。”杨东元称。

仅押宝在一个方向难以消化资源

具体而言,山西将按两条路线发展:一是加快提高碳纤维、石墨烯、超级电容炭等技术成熟度,积极占领特定领域、高端市场,扩展中低端应用领域及民用市场,打造新型高端炭材料转型升级示范区。二是推进碳基合成新材料产业化应用,实现煤炭由燃料向原料、向特种材料转变,打造千亿级碳基新材料产业集聚区。

但同时,“碳基新材料产业尚处培育期,目前能够规模化推向市场的产品少,也不是短期内就能看到效益。不同于烯烃、甲醇等大宗产品,碳纤维、石墨烯等碳基新材料的应用范围、体量小得多,就算将来市场成熟,也很难支撑动辄千万吨级的煤炭转化需求。若仅仅押宝在一个方向,即便产品附加值再高,也不可能消化山西这么多煤炭资源。”杨东元提醒。

上述人士称,山西以传统煤化工项目居多,大部分装置规模、性能低于行业平均水平。有些装置即便做了改进,仍存在能耗偏高、环保性差等问题,反过来限制发展。同时,现有项目多靠“单打独斗”,长期未能形成规模效应。“未来一定是向着大型、集约化方向发展。”

对此,石油和化学工业规划院能源化工处处长王钰表示,越往“深加工”延伸,研发、应用、推广等难度越大。“没有必要包打天下,什么材料都想做出来。例如,山西布局了大量焦化项目,可在此基础上进一步拓展。”

“不少项目看似是煤炭高效利用,实际仍停留在一次转化阶段,产品便宜卖出,反倒让下游获利。”杨东元建议,山西可建立具备特色的全产业链,充分发挥煤炭资源的成本、集群优势,将煤炭从“能源”原料向“材料”原料转变,由此将更多价值留在本省,并起到辐射带动效应,从过去“线型”发展向“树状”延伸。

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