我國新材料產業集群發展戰略研究丨新材料科學發展戰略思考與創新實踐
新材料是高新技術發展的先導和基石，是先進位造業發展的支撐和保障，對推動技術創新、促進位造業優化升級、保障國家安全等具有重要作用。集群化是產業發展的內在規律，是推動關聯企業或產業鏈上下游企業協同發展、提升區域競爭力乃至構築國際競爭優勢的重要力量。發展培育新材料產業集群已經成為各國推動新材料發展和產業組織模式創新的主要路徑。
美國、日本、歐盟等發達經濟體藉助跨國企業在專業化分工與協作、集約化生產、全球化布局等方面的優勢，加速企業和機構集聚，形成了一批在產品、技術、製造模式、要素和組織形態上處於世界領先水平的新材料產業集群。我國也高度重視新材料產業及其集群的培育，出台了一攬子政策支持其發展。
我國新材料產業規模不斷擴大，空間布局日益優化，產業集聚效應逐步凸顯，產業集群漸成規模。為貫徹落實十九大報告提出的「促進我國產業邁向全球價值鏈中高端，培育若干世界級先進位造業集群」，以及《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和?2035?年遠景目標綱要》提出的「培育先進位造業集群」「推動戰略性新興產業融合化、集群化、生態化發展」要求，新材料產業集群化發展必然成為研究和關注的重點。
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我國新材料產業集群的空間分布
產業集群逐漸形成
產業集群是工業化過程的一個普遍特徵。Porter認為，產業集群是在一定的地理範圍內，許多彼此關聯的企業在地理空間上的集中，進而形成持續性競爭優勢的現象。產業集群一般具有?4?個特徵：
1.產業集群中集聚著大量的相關企業，以及中間組織和支撐機構；
2.集群內各企業和機構之間形成緊密的有機經濟聯繫；
3.這些企業和機構集中在特定的地域範圍內，一般多為市域內某個區、縣，甚至鄉、鎮；
4.通過有機聯繫、合作互動和社會化網路，形成了一個類似生物有機體的產業群落。這?4?個特徵也是界定產業集群的重要依據。
根據我國區域重大戰略、區域協調發展戰略和主體功能區戰略，各地基於產業基礎、科研條件、資源稟賦、市場需求等比較優勢，發展區域特色新材料產業，推動新材料相關企業集聚化發展，湧現出一批各具特色的新材料產業集群。總體來看，我國東、中、西部和東北地區新材料產業發展各有側重，呈現「東部沿海聚集，中部、西部、東北地區特色發展」的空間布局，區域特徵明顯。其中，京津冀、長三角、珠三角等地區形成了綜合性新材料產業集群，中部和西部地區形成了以材料深加工和資源利用為基礎的特色新材料產業基地，東北地區形成了服務於重大裝備和工程的特色新材料產業基地。
產業集群差異化發展
我國區域經濟發展水平差異較大，新材料產業起步發展時間不盡相同，各地新材料產業集群發展重點、特點、動因等也存在差異（表?1）。
表1 我國主要省份新材料產業集群發展特點
資料來源：根據主要省份「十四五」規劃整理
京津冀、長三角、珠三角地區。依託區位、產業、人才和技術優勢形成了較為完整的新材料產業體系，承擔著新材料的研發創新、高端製造等功能，形成了一批綜合性新材料產業集聚區。其中，京津冀地區，大型企業總部、國內頂尖高校和重點科研院所集聚，科技創新能力全國領先；但受環境承載力影響，重點發展電子信息材料、新能源材料、生物醫用材料、航空航天用材料、高性能膜材料、前沿新材料等高精尖材料，形成了高端新材料產業集群。長三角地區，經濟發展水平高，產業配套完善，物流交通網路發達，是我國重要的新材料研發、生產和消費市場，也是擁有新材料產業集群最多的地區，在高性能金屬材料、先進高分子材料、高性能纖維等領域形成一批代表性產業集群。珠三角地區，應用市場空間和潛力大，外向型出口經濟發達，新材料產業集中度高，在電子信息材料、化工新材料、先進陶瓷材料等領域培育出具有較強優勢的產業集群。
中部地區。鋼鐵、有色金屬、化工、建材等傳統材料工業基礎紮實，通過加大技術創新投入，推動傳統材料優化升級，發展一批技術含量和附加值高的精深加工產品。新材料產業基地初具規模，形成了江西贛州新型功能材料產業集群、湖南株洲硬質合金材料產業集群、河南鄭州超硬材料產業集群等。
西部地區。資源能源豐富，但高端人才吸引力不足，技術創新迭代速度較慢。依靠資源轉化優勢和重點企業，通過技術引進與合作等方式，在稀有金屬材料、新型輕合金、新能源材料等領域集聚形成了一批特色新材料產業基地。
東北地區。鋼鐵、化工等大宗基礎材料優勢明顯，裝備製造基礎雄厚，但近年來經濟活力下降，人才外流現象嚴重。依託東北老工業基地奠定的技術積累和產業工人優勢，瞄準高端裝備、航空航天等產業需求，東北地區在高端金屬結構材料、先進高分子材料和高性能複合材料等領域初步形成集聚發展態勢，湧現出吉林碳纖維產業集群、黑龍江石墨烯產業集群等。
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我國新材料產業集群特徵與發展階段
我國新材料產業集群特徵
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專業化特徵——產業集群向特色化、專業化方向發展
產業集群的形成是基於專業化的分工，是社會分工在地理空間的體現。同時，產業集群會產生本地化效應，即產業集群會放大專業化生產的好處。專業化特徵，可以從兩個維度進行衡量。微觀層面，可以通過集群產業規模占所在區域經濟規模的比重來衡量；宏觀層面，可以通過集群產業規模佔全國乃至全球該產業規模的比重來衡量。
新材料產業集群是由生產一類或幾類新材料的企業集聚而成。集群內企業專註於某一類或幾類新材料研發設計、生產製造、管理銷售，企業之間存在既競爭又合作的關係。這種關係企業的集聚有利於提高生產效率，加快創新速度，實現外部經濟，增強區域競爭力。我國的新材料產業集群是各地根據自身優勢，集聚起來的一批新材料生產企業、專業供應商、相關企業、金融機構等群體。
例如：深圳擁有國內最大、產業鏈相對完整的先進電池材料產業集群，集聚了動力電池正負極材料、電解液和隔膜等領域的國內外代表性企業；集群主導產業年產值超過千億元，集群工業總產值佔全國相應產業比重超過?70%。寧波在稀土磁性材料、化工新材料領域處於國內領先水平，形成了具有國內影響力的產業集群，稀土磁性材料產量佔全國的?40%，二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚丙烯樹脂等化工新材料產量位居全國第一。蘇州圍繞納米技術應用產業，形成了從設備、原材料、製備、工藝、集成到應用的全產業鏈的納米材料產業集群，納米技術應用產業產值突破?1?000?億元，是全球八大納米產業集聚區之一。
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地理集聚特徵——產業基地或園區成為集群發展重要載體
產業集群是產業要素、組織、行為等在地理空間上的相互鄰近或對地理空間的集約使用。集群一般具有地理空間上的高密度特徵，在某一區域範圍內集聚的相互關聯企業數量或產值必須達到一定規模。我國新材料產業集群都是由新材料及其相關企業在一定區域範圍內高度集中形成的。部分集群依託園區或產業基地發展起來，在政府引導下，新材料及其上下游企業入園區或基地發展；部分集群最初依託企業發展，形成一定規模後，吸引集聚更多新材料及其相關企業，最終成為產業園區或基地。因此，產業園區或基地是我國新材料產業集群發展的重要載體。例如：包頭稀土高新技術產業開發區是我國知名的稀土新材料產業集群，是稀土新材料國家新型工業化產業示範基地。贛州國家高新技術產業開發區以鎢和稀土新材料及應用產業為重點，形成了從冶煉加工、產品應用到檢驗檢測的產業體系，是國內最大的稀土、鎢產品加工基地，獲批國家級稀土鎢新型功能材料戰略性新興產業集群。截至目前，我國已經批准設立的國家級新材料產業基地有?278?個（7?個高技術產業基地、58?個新型工業化產業示範基地、94?個高新技術產業化基地、119?個國家火炬計劃特色產業基地），省級新材料產業園區或基地數量更多（圖?1）。
圖 1 我國重點省份國家級新材料產業基地數量
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組織結構特徵——逐漸形成大中小企業集聚共生型產業集群
產業集群本質上是從事區域專業化生產的企業相互作用形成的複雜的網路結構。有的產業集群是由大企業帶動中小企業、供應商、配套企業等形成的網路，有的產業集群是由眾多中小企業集聚形成的網路。不論哪種形式，集群內企業的經濟活動並非單獨存在，而是完全融合在這種網路中，集群內的企業或通過競合，或通過協作配套等相互作用，不斷強化內部網路結構，促使集群優勢得到全面發揮。正如?Porter所說，「簇群是組織價值鏈的備選方式。……一個由相互獨立而又非正式聯盟的公司和機構組成的簇群，代表著一種富有活力的組織形式，這種形式具有效率、有效性和靈活性方面的優勢」。我國頗具規模的新材料產業集群基本都是龍頭企業或大企業帶動中小企業集聚形成的網路結構。例如：銅陵先進結構材料產業集群（銅基新材料產業集群）以躋身世界?500?強的銅陵有色金屬集團股份有限公司，特種電磁線產量國內第一、漆包線產量全球前列的銅陵精達特種電磁線股份有限公司，以及銅加工行業精細化管理標杆海亮（安徽）銅業有限公司為核心，2020年集聚了?63?家規上工業企業及一批中小企業，形成了「龍頭 骨幹 中小」企業集群。集群內有從事電解銅、銅箔、銅板帶、覆銅板、印製電路板等各類銅產品生產的企業，形成了品種齊全、配套完善的銅加工產業鏈，從而成為我國競爭力較強的銅基新材料產業集群，並進一步吸引、集聚浙江華友鈷業股份有限公司、山東金寶電子股份有限公司等知名企業。煙台先進結構材料產業集群由龍頭企業萬華化學集團股份有限公司（以下簡稱「萬華化學」）、山東南山鋁業股份有限公司（以下簡稱「南山鋁業」）和?200?多家骨幹企業組成，形成了「龍頭 骨幹 關聯」企業的產業集群格局。在龍頭企業的帶動下，煙台先進結構材料產業集群的吸引集聚能力不斷增強，2020?年實現產值?1?500?多億元，帶動就業近?10?萬人。
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產業融合特徵——單一品種產業集群向多類型產業集群轉變
產業集群是關聯產業因為知識、投入產出、需求等方面聯繫而產生的地理上的集中。關聯產業的地理集聚通過產業間外部性促進創新，實現規模經濟，進而推動區域經濟發展。區域經濟發展又會促進產業多樣化發展，進一步鞏固產業集群優勢。隨著產業轉型升級和產業融合發展逐漸加速，我國新材料產業集群呈現出單一品種向多樣化集群發展的融合趨勢，體現在?2?個方面：
1.內部融合。新材料種類繁多，不同材料生產製造環節存在一定的耦合關係，因此我國新材料產業集群往往不是單一品種的產業集群，而是多品種共存的產業集群。例如：湛江先進材料產業集群主要包括依託寶武湛江鋼鐵項目形成的先進鋼鐵材料和依託巴斯夫（廣東）一體化基地項目形成的高端化工材料兩大類材料產業集群。煙台先進結構材料產業集群由依託萬華化學形成的化工新材料產業集群和依託南山鋁業形成的先進有色金屬材料產業集群構成。
2.外部融合。新材料作為生產性投入，是生產製造的源頭，新材料產業集群往往與其他製造業集群共生融合發展。例如，深圳先進電池材料產業集群依託以比亞迪股份有限公司為代表的整車製造及電機、電控、配套等新能源汽車產業集群發展起來，先進電池材料產業集群也可以看作是新能源汽車全產業鏈集群的一部分。廣東是我國知名的電子信息產業集聚區，也是重要的電子材料集聚區。
我國新材料產業集群發展階段
產業集群是一個有機的產業網路結構，產業集群的出現、擴張、發展，乃至衰落是一個動態演進過程。新材料產業集群生命周期具有產業集群生命周期的普遍特徵，也有一些自身特點，表現在：
1.新材料是技術知識密集型產業，新材料技術更新換代帶動產業升級，新材料產業集群會向更高階段演進；
2.依靠資源發展起來的新材料產業集群，周期變化會受到資源儲量和開採量等約束，這也倒逼資源型新材料產業集群通過技術創新增強集群發展動力，避免落入傳統材料產業集群發展困境；
3.新材料產業集群的發展得到中央和地方政府的大力支持，政策引導和推動會加速新材料產業集群的周期演進。因此，將新材料產業集群生命周期分為形成期、成長期、成熟期和升級期?4?個階段。
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形成期
圍繞一個或幾個主導新材料企業，新材料企業和關聯企業向主導企業靠近，形成空間集聚。新材料企業具有一定的技術相關性，可以進行交流協作，能夠分享新材料相關知識與信息。新進入的企業可以擴充產業集群知識和信息總量，產業集群正外部性明顯。總體來看，新材料企業間聯繫相對靈活鬆散，還未形成有機協同網路。
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成長期
集群內新材料企業關聯度逐漸加強，上下游企業分工逐漸清晰，產業配套逐漸完善，新材料產業集群生態逐步形成。集群內新材料企業間知識和信息擴散、交流、學習、創新活動增多，技術創新速度加快，技術引領型企業出現，逐漸成為龍頭企業。大量新材料及其相關企業被吸引進集群，產業集群規模逐步擴大。該階段是新材料產業集群創新活動最活躍、技術創新外溢性最強、集聚資源能力最強的時期。
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成熟期
集群內新材料企業之間、上下游企業之間形成了穩定的合作關係，各類配套設施完善，新材料產業鏈基本完整，產業集群發展成為完善的有機協同網路。集群內龍頭企業國內外影響力增強，中介機構等迅速發展。這個階段集群內企業數量、集群規模、資源擁有量等達到較高水平。成熟階段後期，新材料產業集群創新速度減慢，創新效率降低，產品容易出現同質化。集群內部競爭加劇，「擁擠」效應顯現，新材料產業集群發展速度放慢，達到一種相對平衡狀態。
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升級期
產業集群內各新材料企業加大技術創新投入，提升原有產品性能的同時，開發新工藝、新技術、新產品，開拓新市場，推動新材料產業集群進入新的發展周期。
新材料產業集群的演進是不斷尋求新的發展動力和競爭優勢來源的過程，明確我國新材料產業集群的發展階段，加強新材料產業集群發展動力的培育，有利於促進新材料產業集群發展。總體來看，我國東部沿海地區的部分新材料產業集群已經處於成熟期，大部分新材料產業集群還處於成長期。
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對標世界級先進位造業集群的差距
黨的十九大報告提出「促進我國產業邁向全球價值鏈中高端，培育若干世界級先進位造業集群」後，不少學者對世界級先進位造業集群進行了研究。總結起來，世界級先進位造業集群必須具備深度融入並主導全球價值鏈分工的「世界性」，行業、技術、產品與組織的「先進性」，擁有完整產業鏈和價值鏈的「系統性」，兼具規模效應和輻射效應的「集群性」等特徵。對比世界級先進位造業集群特徵，我國新材料產業集群建設還存在諸多差距。
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產業集群融入全球價值鏈的深度不夠
我國新材料企業積极參与國際產業分工體系，生產製造的產品逐漸嵌入全球供應鏈和價值鏈中。但是我國新材料產業集群中深度融入並主導產業發展的龍頭企業數量偏少，集群內以生產製造附加值不高的中低端產品的新材料企業為主，缺少像美國杜邦、德國巴斯夫、日本京瓷等具有全球競爭力、掌握產業主導權的領軍型新材料企業。集群在全球產業鏈垂直分工中的地位偏弱，整體處於全球價值鏈中低端和非核心地位，在全球新材料產業價值分配中不具備話語權，國際市場競爭力不強。此外，我國新材料產業集群經濟影響的地理範圍有限，全球市場佔有率不高，對全球經濟影響力和控制力偏弱。
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根植於產業集群的內生創新動力較弱
從全球來看，美國矽谷、日本筑波科學城、英國劍橋科技園、新加坡裕廊石化產業集群等是較為典型的創新型產業集群。這些集群的顯著特徵是區域內均擁有國際一流的高校及科研機構，科研與產業良性融合發展。反觀我國，一流的材料科學創新要素集中於北京、上海等大城市，與新材料產業集群在地理空間上結合不夠緊密，帶來創新與產業交互成本的增加，導致創新鏈與產業鏈融合不足。部分新材料產業集群依託資源和市場發展起來，缺少強大的科研機構和研發實力作為支撐，自主創新能力不強。
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產業集群尚未形成上下游聯動發展的產業生態
我國新材料產業集群眾多，分布廣泛，發展水平和質量存在較大差異。除東部沿海少數新材料產業集群擁有較為完整的供應鏈和產業鏈，形成了產業鏈上中下游高度協同、共生髮展的生態環境外，大部分新材料產業集群的產業鏈鏈條短，上下游銜接不緊密。部分集群缺乏具有引領輻射作用的龍頭企業，只是新材料及其相關企業地理空間上的橫向集聚。集群內企業聯繫鬆散，信息溝通不暢，專業化分工和合作協同程度不高，上下游合作聯繫較少。部分集群龍頭企業帶動性不強，產業鏈整合能力較弱，無法起到引領和帶動中小新材料企業發展的作用，大中小企業融通發展格局尚未形成。部分集群主導新材料產業和其他相關產業關聯度低，新材料產業鏈存在缺失環節，上遊資源供給不足，下游應用市場支撐不夠，制約了新材料產業集群的發展。
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產業集群的集聚效應未完全釋放
我國大多數新材料產業集群還處於數量擴張階段。隨著產業集群的發展，新材料及其關聯企業的空間集中產生集聚效應，提升企業效率，促進新材料產業集群規模擴張。與此同時，經濟活動的地理集中也會產生擁擠效應，帶動土地、勞動力等要素價格上漲，對新材料企業生產活動形成擠出。此外，新材料產業集群發展還會通過降低交易成本、提供貿易信貸等機制降低企業投資或生產門檻，產生低門檻效應，鼓勵更多中小企業加入。集群內新材料企業競爭加劇，催生低質低價競爭，導致新材料產業集群價值鏈低端鎖定，危害新材料產業集群可持續發展。擁擠效應和低門檻效應的存在導致處於擴張階段的新材料產業集群無法完全享受集聚效應帶來的好處。
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新材料產業集群發展戰略建議
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加強頂層規劃設計，科學引導新材料產業集群建設
科學做好新材料產業集群規劃布局，推動新材料產業集群建設與國家區域重大戰略、區域協調發展戰略、主體功能區戰略相協調，鼓勵各地結合自身實際，推進特色新材料產業集群壯大發展。依託京津冀地區、長江經濟帶、粵港澳大灣區建設，選擇發展基礎好、市場潛力大的新材料產業集聚區建設世界級新材料產業集群，增強我國新材料產業全球競爭力。依託現有的「先進位造業集群」「戰略性新興產業集群」「創新型產業集群」等支持計劃，完善新材料產業集群培育推進體系。考慮我國各地新材料產業集群發展周期、發展階段、比較優勢等，細化地區新材料產業集群的階段性目標，加強對集群培育的質量評估與動態監管。發揮浙江、廣東、江西等地區「鏈長制」作用，統籌協調區域新材料產業集群建設工作。
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引進高端創新資源，著力提升集群自主創新能級
大力推動國家級新材料科研機構與產業集群開展深入合作，著力破解科技產業「兩張皮」的頑疾，以創新鏈與產業鏈融合的深入實踐助力新材料領域實現科技自立自強。聚焦區域新材料產業集群創新需求和未來發展方向，在集群內部聯合建設一流的新材料產業技術研發機構，推進體制機制創新。推動頂尖科學家的創新能力與產業發展的技術需求在空間上無縫銜接，支撐集群開展產業鏈原始創新、源頭創新，打通制約集群產業升級的關鍵技術環節，搶佔新材料產業未來發展制高點。
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強化集群內部互動，大力營造共生髮展的產業生態
加強產業集群促進機構建設，完善產業集群公共服務體系，促進集群內要素和信息的交流共享，建立集群成員橫向和縱向密切合作的協同網路。強化新材料產業與集群內其他產業的協同發展，鼓勵以下游應用為牽引，打造更加具有全局性、更安全可靠的產業鏈和供應鏈。做好關聯度大、帶動性強的龍頭企業培育，鼓勵和引導中小企業與龍頭企業加強合作，建立穩定的產供銷協作配套關係，推動中小企業「專精特新」發展，形成大中小企業融通發展格局。加快引進和培育科技含量高、配套能力強的關聯性企業，延伸完善新材料產業鏈條，壯大新材料產業集群規模。
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深化對外開放合作，持續增強產業集群國際競爭力
立足「雙循環」的新發展格局，發揮我國經濟規模體量優勢和市場優勢，圍繞新材料產業集群產業鏈關鍵環節，集聚吸引全球高端人才、技術、資本等要素資源，提升我國新材料產業集群的創新水平和生產效率。支持新材料產業集群內的優勢企業「走出去」，鼓勵企業在全球範圍內配置資源，深度融入全球價值鏈和供應鏈體系，增強新材料產業話語權。鼓勵集群內企業開展海外併購，獲取國外優勢技術、品牌、市場渠道等戰略性資源，成為具有全球影響力的新材料企業。加強具有生態主導力、國際市場話語權的新材料產業鏈領航企業培育，圍繞領航企業開展產業鏈上下游兼并重組、資本運作或戰略合作，提升新材料產業鏈國際競爭力。支持集群內企業通過戰略合作或重組形成一批國際一流新材料企業，增強企業盈利能力，提升產業鏈控制力。
