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能源化工央企:以科技创新引领第二曲线增长

王宏岗 ,  许萍

现代化工 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (7) : 7 -11.

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现代化工 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (7) : 7-11. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2025.07.002
新质生产力专栏(二)

能源化工央企:以科技创新引领第二曲线增长

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China’s central energy and chemical enterprises:Leading a second-curve growth with technological innovation

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摘要

在“双碳”目标与全球能源转型背景下,传统能源化工行业面临碳排放约束强化、能源结构变革等挑战。能源化工央企作为国家战略科技力量的核心载体,亟需通过科技创新构建低碳化、高端化、智能化的“第二曲线”。结合2025年“两会”提出的“新质生产力”战略,系统分析科技创新路径与实践案例。研究发现,低碳技术的突破重构了能源供给体系,高端材料的国产化打破了技术瓶颈,数智化的赋能重塑了生产范式,政策支持与生态协同为转型提供了保障。未来需持续强化技术攻关、深化数智融合、完善政策机制,实现从规模扩张向价值创造的跨越。

Abstract

Under the “carbon dioxide emission peaking and carbon neutrality” goals and global energy transition context,the traditional energy and chemical industry faces challenges such as intensified carbon dioxide emission constraints and evolving energy structure transformation.As core carriers of China’s national strategic scientific and technological forces,China’ central energy and chemical enterprises urgently need to build a low-carbon,high-end,and intelligent “second curve” through scientific and technological innovation.Combined with the “new-quality productivity” strategy outlined in China’s 2025 top sessions,this study analyzes systematically the pathways and practical cases for scientific and technological innovation.Key findings reveal that breakthroughs in low-carbon technologies reconstruct the energy supply system,the localization of high-end materials breaks through technological bottlenecks in China,digital intelligence reshapes production paradigms,and policy support coupled with ecological synergy provides institutional guarantees for industry’s transformation.Moving forward,continuous technological breakthroughs,deepened digital-intelligent integration,and refined policy mechanism are essential to achieve a shift from scale expansion to value creation.

关键词

能源化工央企 / 科技创新 / 第二曲线 / 双碳目标

Key words

China’s central energy and chemical enterprises / technological innovation / the second curve / carbon dioxide emission peaking and carbon neutrality goal

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王宏岗,许萍. 能源化工央企:以科技创新引领第二曲线增长[J]. , 2025, 45(7): 7-11 DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2025.07.002

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1 引言

在“双碳”目标与全球能源转型驱动下,2025年中华人民共和国全国人民代表大会和中国人民政治协商会议(简称“两会”)明确提出以科技创新引领现代化产业体系建设,要求传统产业通过高端化、智能化、绿色化实现新旧动能转换。国资委明确提出将建设“原创技术策源地”,推动央企在绿色低碳领域形成新质生产力。作为国家战略科技力量的核心载体,能源化工央企亟需通过氢能、CCUS(碳捕集、利用与封存)、生物基材料等颠覆性技术突破,重构受资源禀赋与碳排放双重约束的传统能源供给体系[1]。全球能源消费结构正加速向低碳化、电气化转型,新能源、新材料市场规模快速增长,这既为能源化工央企开辟新赛道带来发展机遇,也形成转型压力[2]。叠加政策倒逼机制,加快低碳技术创新已成为行业转型升级的必然选择。

2 理论框架:科技创新驱动第二曲线的机理与路径

2.1 第二曲线理论的内涵与适用性

第二曲线理论由美国管理学家查尔斯·汉迪提出,强调企业在传统业务(第一曲线)进入成熟期前,需提前布局新技术和新市场,以应对生命周期规律和外部环境变革[3]。该理论为能源化工央企的转型升级提供重要理论支撑。通过科技创新开发新产品,开拓新市场,优化生产流程以实现降本增效,从而创造新的价值增长点,推动“第二曲线”的发展。

2.2 科技创新驱动第二曲线的四大路径

技术经济范式理论表明,传统能源化工行业面临“成熟期锁定”困境,而科技创新主要通过四大路径实现突破,为第二曲线发展创造空间。①低碳技术突破:聚焦碳基能源清洁化与可再生能源集成,重构能源供给体系;②高端材料国产化:突破特种工程塑料、电子化学品等领域技术垄断,推动产业链自主可控;③数智化赋能:应用工业互联网、AI大模型及数字孪生技术,实现生产范式智能化转型;④模式创新:构建风光氢储一体化、循环经济园区等新型产业生态,提升资源协同效率。这些路径相互支撑,形成技术突破、产业升级与生态协同的良性循环,共同推动行业从规模扩张向价值创造转型。

3 现状分析:挑战与机遇

能源化工央企在“双碳”目标的驱动下,既面临着传统业务转型的紧迫压力,也迎来了科技创新驱动的新机遇。

3.1 挑战:传统增长模式的多重约束

3.1.1 碳排放约束强化

在欧盟碳关税(CBAM)与国内碳市场的双重压力下,炼化、煤化工等高碳业务面临产能压减风险。尽管2024年中央企业能耗强度同比下降3.8%,但部分企业仍存在能效短板。此外,煤化工行业碳捕集成本和CCUS项目捕集成本较高,而国际同类项目成本已降至30美元/t以下[4]。

3.1.2 技术依赖与“卡脖子”问题突出

高端材料领域对外依存度超过50%,部分关键材料仍依赖进口。例如,茂金属聚乙烯(mPE)的进口依存度超过90%,电子级氢氟酸、高端催化剂等关键材料也尚未实现完全自主生产。氢能液态储运技术尚未突破,制约技术商业化进程。

3.1.3 利润挤压与市场竞争加剧

我国大宗化学品的毛利率比国际同行低10%~15%,聚烯烃产品国内均价较国际市场价格低 15%~20%。新能源材料赛道竞争激烈,国内聚烯烃弹性体(POE)产能规划超过200万t/a,但技术成熟度不足,实际有效产能仅为30万t/a[5]。

3.2 潜力:科技创新与政策支持的双轮驱动

3.2.1 研发投入与技术储备

过去十年间,央企累计研发投入超过8.3万亿元,为技术创新奠定了坚实基础,2023年研发强度达到2.5%。在此期间,央企还建成了12家国家级重点实验室和4家院士工作站。以国家能源集团为例,该集团在煤化工领域突破了16项“卡脖子”技术,累计授权专利1331件,其中发明专利占比43%。

3.2.2 市场空间与产业升级需求

新材料市场年均增速超过20%。高端聚烯烃、电子化学品等赛道需求旺盛,市场潜力巨大。煤化工向高端化转型加速,煤制油、煤制烯烃等示范项目推动产业链向新材料延伸。能源化工央企作为行业的重要参与者,需要抓住这一机遇,通过技术创新和产业升级,提升自身的核心竞争力,为实现“双碳”目标做出贡献。

3.2.3 政策红利与生态构建

近年来,政策层面持续发力,为相关产业的创新发展提供了强大动力。国资委积极布局,设立了原创技术策源地,组建创新联合体,有力地推动了产学研的深度融合。在此基础上,《新材料中试平台建设指南(2024—2027年)》等一系列政策的出台,进一步为中试环节提供了有力支持,鼓励企业积极探索“政府引导+市场化运营”的模式,构建起一个充满活力的创新生态体系。

4 战略路径:低碳化、高端化、智能化的技术突破

在“双碳”目标的引领下,能源化工央企正通过低碳化、高端化、智能化的技术突破,积极探索可持续发展的战略路径。这些路径不仅有助于重构能源供给体系,还能推动产业链升级和商业模式创新,为行业高质量发展提供坚实支撑。

4.1 低碳技术突破:重构能源供给体系

4.1.1 CCUS产业化

CCUS技术的产业化应用是低碳技术突破的关键方向。中国石化百万吨级CCUS项目年捕集二氧化碳50万t,碳汇收益超2亿元,捕集成本降至 40美元/t,成为我国CCUS商业化应用的标杆案例[6]。国家能源集团建成全球首个10万吨级煤化工CCS工程,再生能耗仅2.4 GJ/t,达国际领先水平。中国石化还推进二氧化碳制建材技术产业化,参与首个矿化利用项目,2024年绿电交易量达40.59亿kWh,为能源转型提供新路径。

4.1.2 氢能规模化

氢能作为清洁、高效的能源载体,其规模化发展对能源转型至关重要。国家能源集团电解槽国产化率超过90%,预计2030年氢能产业规模将达到1万亿元。长三角氢走廊规划制氢产能超过10万t/a,燃料电池重卡的运营成本较柴油车降低了35%,显著提升了氢能的经济性和市场竞争力。上海电气风电耦合生物质绿色甲醇项目,实现了绿电制氢与生物质气化耦合,首期5万t/a绿色甲醇示范项目预计于2025年6月投产,成本较传统工艺降低30%[7],为氢能的多元化应用提供了新的范例。

4.1.3 生物基材料

生物基材料的发展为低碳转型提供了新的路径。元利科技生物基1,4-丁二醇(BDO)项目碳排放较传统工艺降低30%~50%,一期产能5万t/a,已实现出口,为我国生物基材料的国际化发展奠定了基础[8]。华阳集团通过煤层气催化转化技术,实现了甲烷到金刚石的高效转化,产品纯度达到99.99%,为高端材料的绿色制造提供了新的技术路线。

4.2 高端材料国产化:突破“卡脖子”与产业链升级

4.2.1 特种工程塑料

特种工程塑料的国产化是打破技术垄断、提升产业竞争力的关键环节。中国石油“昆仑材料”超高分子量聚乙烯纤维产能突破了万吨级,进口替代率达到70%,单吨附加值较传统聚烯烃提升了3倍,显著提升了我国在该领域的市场竞争力[9]。中油工程的POE技术填补了国内空白,已应用于新能源汽车电池封装,为我国新能源汽车产业的发展提供了有力支撑[10]。

4.2.2 电子化学品

电子化学品的国产化替代是高端材料领域一项重要突破。中国石化的茂金属催化剂实现工业化生产,推动了高端聚烯烃单吨附加值的提升,为我国电子化学品产业的自主可控发展提供了技术保障。湖北兴发集团开发出芯片用超高纯电子级磷酸及高选择性蚀刻液生产关键技术,实现了我国磷化工产业由工业级、食品级向超高纯电子级的重大跨越,为国产芯片生产提供了关键材料。

4.2.3 催化剂技术

催化剂技术的创新是提升产业效率的保障手段。宁夏煤业的40 t/a新型聚丙烯催化剂中试取得成功,打破了国外垄断,产品覆盖全系列聚烯烃生产,为我国聚烯烃产业的升级提供了有力支持[11]。中国石化的“十条龙”科技攻关机制累计完成200余项技术工业转化,专利综合优势保持央企领先,为我国催化剂技术的自主创新和产业化应用树立了典范。

4.3 数智化赋能:重构生产范式与商业模式

4.3.1 工业互联网与AI大模型

工业互联网和AI大模型正在重塑能源化工行业的生产模式。国家能源集团“基石”系统通过煤炭、电力、化工等八大板块协同调度,使生产运营指标持续创新高,成为“工业互联网国际前沿”标杆[12]。中国石油打造的AI大模型推动油气勘探智能化转型,预测准确率达87%,显著提升了勘探效率与精度。

4.3.2 数字孪生与智能制造

数字孪生和智能制造技术的应用显著提升了生产效率和管理水平。大庆油田通过数字化管理实现10万口单井高效运营,生产效率提升30%,为传统油田数字化转型提供经验[13]。华阳集团7座智能化煤矿将采煤队人数从120人缩减至20人,月产原煤突破30万t,大幅提升生产效率和安全性。中国石化“工业互联网+安全生产”试点使事故率降低40%,为化工行业安全生产提供保障。

4.3.3 智慧管理平台

智慧管理平台的建设提升了企业的运营效率和管理水平。国家能源集团的ERP系统实现了近 3 000个核算主体的“一本账、一套表”高效财务核算,显著提升了企业的财务管理效率。其“国能e购”平台年交易额超过750亿元,为企业的国际化发展提供了有力支持,为我国能源化工企业的数字化管理树立了标杆。

4.4 模式创新:绿色循环与跨界协同

4.4.1 风光氢储化一体化

风光氢储化一体化模式为能源化工行业的绿色转型提供了新思路。国家能源集团内蒙古项目的绿电制氢成本降至18元/kg,推动了绿氢与化工的耦合[14],为我国能源化工行业的绿色低碳发展提供了新的技术路径。中国石化镇海炼化的“零碳园区”实现了废塑料回收率超过90%,为我国化工园区的绿色转型和循环经济模式的构建提供了成功范例[15]。

4.4.2 循环经济园区

循环经济园区的建设促进了资源的高效利用和循环经济发展。万华化学通过构建一体化的化工新材料产业链,实现了从基础化工原料到高端新材料的协同发展,为我国化工行业的绿色转型提供了新的发展模式。华阳集团开发的生物可降解材料已替代石油基塑料,并实现规模化应用,为我国塑料行业的绿色转型提供了新的技术路线。

4.4.3 创新联合体

创新联合体的组建推动了产学研深度融合和技术创新。中国石化牵头组建了碳纤维联合体,联合高校和民企攻关低成本碳纤维技术,为我国碳纤维产业的自主可控发展提供了有力支持。中国华能牵头获批“海上风电场直流集电”等9项国家重点研发计划项目,为行业的跨界协同创新提供了有力保障。
通过低碳化、高端化、智能化的技术突破,能源化工央企不仅能够有效应对传统业务转型的挑战,还能在新的市场机遇中实现高质量发展,为“双碳”目标和行业可持续发展做出重要贡献。

5 案例研究:石油化工行业实践与协同验证

5.1 万华化学的转型升级实践与创新路径

万华化学以技术自主化、生产绿色化、管理智能化为核心,通过全产业链闭环突破、低碳技术应用及AI深度赋能,验证了传统化工企业转型升级的可行性。其模式为行业提供了“技术-生态-管理”协同创新的可复制路径。

5.1.1 技术创新与产业升级:全产业链闭环突破“卡脖子”技术

万华化学通过技术创新实现产业跃升。公司依托自主研发的绿色催化工艺,构建了从异丁烯到柠檬醛再到维生素A(VA)的全产业链闭环,突破60余项核心技术壁垒,打破了国际巨头对全球60%产能的技术垄断[16]。该创新成果使我国VA原料进口依存度降低了32%,工艺碳排放强度下降45%。在氯化氢催化氧化等关键技术领域的突破,进一步推动生产过程低碳化转型。通过布局“基础研究-工程开发-应用拓展”三位一体研发体系,建成国家级聚氨酯工程技术研究中心等创新平台,形成完整的产业技术支撑网络。

5.1.2 绿色低碳:构建“零碳园区”与循环经济体系

万华化学以“零排放”为目标,通过技术创新构建低碳产业生态。在清洁能源领域,建成600 MW渔光互补光伏项目,年发电7亿kWh,替代煤炭 28万t;废热回收系统年节约标煤260万t[17]。工艺创新方面,全球首创氯化氢催化氧化技术实现副产盐酸循环利用,年减碳49万t。同步推进“三不见”园区建设(无泄漏、无噪音、无异味),中水回用率提升至75%,危废全生命周期数字化管理覆盖率达100%。

5.1.3 数字化与智能化:AI驱动生产范式变革

万华化学通过AI与工业场景深度融合,实现了从传统制造向智能制造的跨越。在智能控制方面,13条生产线实现了“黑屏操作”,通过集中控制中心管理多地装置,减少人工干预并提升预警能力。在研发加速方面,AI算法从1.4万种催化剂方案中筛选出4种最优方案,缩短实验周期;软仪表技术通过数据训练优化高温高压反应过程,提升反应效率。此外,万华化学通过SAP、ERP等系统实现资源在线化与流程标准化,能源管理系统(EMS)优化调度后生产效率提升15%。公司还与甄知科技合作,打造了以AI赋能的高效IT运维服务平台,提升了服务效率。

5.2 中国石化碳科公司CCUS全产业链布局

作为国内首个碳全产业链科技公司,中国石化碳科公司通过技术整合与资本运作,推动了CCUS的产业化进程。其在技术突破和产业生态构建方面均取得了显著成果,为我国CCUS产业的发展提供了重要示范。

5.2.1 技术突破

中国石化碳科公司建成了国内首个百万吨级CCUS项目,捕集成本降至40美元/t,碳封存率超过95%。公司还研发了二氧化碳高压混相驱油技术,建立了“压驱+水气交替驱”注入模式,单井产量提升了36.8%。这些技术突破不仅提升了CCUS项目的经济性和效率,也为我国CCUS技术的商业化应用提供了重要参考[18]。

5.2.2 产业生态构建

中国石化碳科公司整合了中国石化的碳产业链资源,打造了技术研发中心、碳资产管理平台和数字化平台,目标是到2025年实现捕集300万t/a、利用200万t/a。此外,还牵头组建了CCUS产业发展联盟,探索碳源与碳汇双向耦合机制,推动区域生态与经济效益的协同。这些举措不仅提升了CCUS产业的整体竞争力,也为我国碳产业链的协同发展提供了重要支持。

5.3 华友钴业从钴业到锂电材料的转型

华友钴业通过“资源+技术+市场”协同,成功开辟了第二增长曲线,成为全球锂电材料龙头。其在产业链延伸、技术创新与市场拓展等方面均取得了显著成果,为我国锂电材料产业的发展提供了重要示范[19]。

5.3.1 产业链延伸

华友钴业布局了印尼红土镍矿项目,镍金属总规划产能34.5万t/a,构建了“矿山-冶炼-材料”一体化产业链。此外,公司通过收购巴莫科技切入三元正极材料市场,2023年高镍三元材料出货量同比增长59.7%,占全球份额12%。这些举措不仅提升了华友钴业在锂电材料领域的市场竞争力,也为我国锂电材料产业的国际化发展提供了重要支持。

5.3.2 技术创新与市场拓展

华友钴业研发了9系超高镍NCMA正极材料,实现了千吨级量产,终端覆盖特斯拉、宝马等国际品牌。公司还与容百科技、当升科技等签订了超80万t长单,锁定未来5年60%的产能需求。技术创新和市场拓展举措不仅提升了华友钴业的核心竞争力,也为我国新能源汽车产业的发展提供了重要保障。
这些案例表明,石油化工行业在低碳化、智能化和绿色循环等方面的技术突破和模式创新,不仅推动了企业的转型升级,也为行业的可持续发展提供了宝贵的经验和借鉴。

6 结论与建议

6.1 结论

6.1.1 技术突破形成三维驱动力

通过实证分析发现,能源化工央企的转型呈现技术驱动的立体化特征:在纵向维度,CCUS、绿氢制备等低碳技术重构了能源供给底层逻辑;在横向维度,茂金属催化剂、POE弹性体等高端材料的国产化使产业链附加值提升3倍以上;在垂直维度,工业互联网与AI大模型的应用推动生产效率提升30%,实现生产范式从经验决策向数据驱动的质变。

6.1.2 模式创新构建生态协同体系

案例研究表明,转型成功企业普遍建立“技术-市场-政策”三元协同机制:技术层面通过创新联合体攻关共性技术;市场层面形成风光氢储一体化等新型商业范式;政策层面依托碳税差异化、首台套保险等制度设计降低转型风险,三者协同催生新兴市场空间。

6.2 发展建议

6.2.1 强化技术攻关与产业化衔接

在低碳技术领域,应加速CCUS全产业链布局,推动二氧化碳制建材、绿氢耦合煤化工等技术的规模化应用,并通过生物基材料国际认证与出口扩大市场渗透。同时聚焦高端材料领域,针对POE、电子级化学品等“卡脖子”技术,构建“技术研发-中试验证-产业孵化”一体化平台,缩短国产化周期,形成低碳技术与高端材料协同发展的创新格局。

6.2.2 深化数智化转型与场景融合

推广工业互联网平台与AI大模型的行业级部署,构建覆盖勘探开发、生产优化、供应链管理的智能决策体系。加快数字孪生技术在复杂装置中的应用,实现全生命周期动态优化,推动“黑屏操作”覆盖率提升至30%以上。

6.2.3 完善政策支持与生态协同机制

政策层面应制定差异化碳税政策,对CCUS、绿氢等低碳技术实施补贴;完善新材料首台套应用保险制度,降低企业试错成本。产业生态方面应鼓励组建跨领域创新联合体,整合“央企+民企+科研机构”资源,建立技术共享与利益分配机制,重点攻关低成本碳纤维、液态储氢等前沿技术。
能源化工央企需以科技创新为核心驱动力,持续优化“技术突破-场景验证-生态协同”三位一体发展路径,加速培育新质生产力。通过低碳化重构能源体系、高端化突破产业链瓶颈、智能化重塑生产范式,最终实现从“规模扩张”向“价值创造”的跨越,为全球能源转型贡献中国方案。

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