石墨烯是近年來(lái)全球備受關(guān)注的新型材料，是目前人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的比強(qiáng)度更高的材料之一。中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展水平位于世界前列，截至2022年，石墨烯行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到335億元左右，專(zhuān)利申請(qǐng)量從2016年的13000件到2020年20000件左右，遠(yuǎn)高于美國(guó)和韓國(guó)，且申請(qǐng)活躍度也高于其它。目前，我國(guó)石墨烯行業(yè)正處于市場(chǎng)導(dǎo)入階段，仍存在規(guī)模小、分散技術(shù)難和市場(chǎng)滲透率偏低等問(wèn)題。石墨烯的發(fā)展關(guān)乎未來(lái)科技的進(jìn)步，美國(guó)、歐盟和英國(guó)等從層面開(kāi)展戰(zhàn)略部署，出臺(tái)多項(xiàng)扶持政策及研究計(jì)劃，對(duì)推動(dòng)石墨烯行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的意義。因此，本文利用灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，該模型適用于預(yù)測(cè)單時(shí)間序列事物的發(fā)展趨勢(shì)，具有不受樣本大小和規(guī)律性限制的優(yōu)勢(shì)，對(duì)短期趨勢(shì)預(yù)測(cè)有較高的精度。通過(guò)對(duì)石墨烯行業(yè)發(fā)展的預(yù)測(cè)為政策引導(dǎo)和系統(tǒng)規(guī)劃提供參考。

1、資料與方法

1. 1　資料來(lái)源

       對(duì)象為中國(guó)石墨烯行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模、相關(guān)企業(yè)注冊(cè)量以及專(zhuān)利申請(qǐng)量等相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)自佰騰網(wǎng)、智研咨詢和華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理，最終運(yùn)用SPSSPRO對(duì)2016?2022年數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1. 2　研究方法

        鄧聚龍教授最早提出的灰色預(yù)測(cè)模型由單一變量一階微分方程構(gòu)成，是最常用的一種灰色預(yù)測(cè)模型。主要建模步驟為通過(guò)對(duì)原始序列進(jìn)行累加生成具有指數(shù)增長(zhǎng)規(guī)律的序列，然后構(gòu)建微分方程還原

預(yù)測(cè)模型，最終通過(guò)后驗(yàn)差比值（C）和小誤差概率（P）兩個(gè)指標(biāo)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ途鹊倪^(guò)程。

  根據(jù)原始數(shù)列，生成一次序列，X⁽¹⁾={ x⁽¹⁾(1)，x⁽¹⁾(2)，. . .，x⁽¹⁾(n)}。規(guī)定 x⁽⁰⁾(0)=0，構(gòu)建微分方程dx⁽¹⁾ /dt+ax⁽¹⁾=b，解出a、b的值，GM（1，1）預(yù)測(cè)模型：

x⁽¹⁾( k + 1)=( x⁽¹⁾(0) - b/a ) e^-ak +b/a，k=0，1?，n - 1

2、結(jié) 果

2. 1　中國(guó)石墨烯行業(yè)總體發(fā)展情況

 得益于近年來(lái)我國(guó)新能源、半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，石墨烯的需求量也隨之不斷增長(zhǎng)，推動(dòng)了行業(yè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)張。如圖1所示，2022年我國(guó)石墨烯行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模335億元，同比增長(zhǎng)26. 4%。從行業(yè)企業(yè)情況來(lái)看，隨著我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的向好發(fā)展，石墨烯相關(guān)企業(yè)注冊(cè)量也隨之快速增長(zhǎng)。從2016年的1547家增長(zhǎng)至 2022年的 14682家。從行業(yè)專(zhuān)利申請(qǐng)量情況來(lái)看，總體呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，截至2022年，我國(guó)石墨烯行業(yè)專(zhuān)利申請(qǐng)量為15672件。

                                                   圖1  2016?2022年中國(guó)石墨烯行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

                                                   表1  市場(chǎng)規(guī)模GM（1，1）模型擬合預(yù)測(cè)結(jié)果

2. 2　中國(guó)石墨烯行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

2. 2. 1　市場(chǎng)規(guī)模發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

       首先，對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行級(jí)比檢驗(yàn)，若所有的級(jí)比值均位于區(qū)間（e^（?2/（n+1）），e^（2/n+1））內(nèi)，說(shuō)明數(shù)據(jù)適合模型構(gòu)建，平移轉(zhuǎn)換后序列的所有級(jí)比值均位于區(qū)間（0.779，1.284）內(nèi)，說(shuō)明平移轉(zhuǎn)換后序列適合構(gòu)建灰色預(yù)測(cè)模型。對(duì)2016?2022年的數(shù)據(jù)建立模型后（表1），其中發(fā)展系數(shù) a的值為?0.100，灰色作用度b為349.713，后驗(yàn)殘差比為0.004，說(shuō)明模型精度高，且模型平均相對(duì)誤差為2.394%，意味著模型擬合效果良好。

 根據(jù)模型預(yù)測(cè)結(jié)果（圖2及表2）所得，未來(lái)中國(guó)石墨烯行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)，目前，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的勢(shì)頭很猛，各地企業(yè)積極投建石墨烯項(xiàng)目，隨著行業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，下游應(yīng)用的不斷延伸，更加推動(dòng)了石墨烯行業(yè)的快速發(fā)展。

                                                圖2　市場(chǎng)規(guī)模模型擬合預(yù)測(cè)效果圖

                                                 表2　市場(chǎng)規(guī)模模型預(yù)測(cè)結(jié)果表

2 .2. 2　相關(guān)企業(yè)注冊(cè)量發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

 進(jìn)行平移轉(zhuǎn)換后序列的所有級(jí)比值都位于區(qū)間（0. 779，1. 284）內(nèi)，說(shuō)明平移轉(zhuǎn)換后序列適合構(gòu)建灰色預(yù)測(cè)模型。如圖 3和表 3所示，發(fā)展系數(shù) a的值為?0. 125，灰色作用度 b為 12899. 056，后驗(yàn)殘差比為0. 064，說(shuō)明模型精度高。

 我國(guó)建立了全球第1、第2條規(guī)?；慨a(chǎn)石墨烯產(chǎn)線，石墨烯企業(yè)約占全球3/4，以中小創(chuàng)企業(yè)為主。石墨烯已上升為戰(zhàn)略級(jí)產(chǎn)業(yè)，各項(xiàng)政策和產(chǎn)業(yè)基金支持力度大，根據(jù)GM（1，1）模型預(yù)測(cè)情況，石墨烯相關(guān)企業(yè)注冊(cè)量未來(lái)將持續(xù)增加，表明企業(yè)正成為我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新主體（表4）。

                                                  圖3　相關(guān)企業(yè)注冊(cè)量模型擬合預(yù)測(cè)效果圖

                                                                表3　相關(guān)企業(yè)注冊(cè)量GM（1，1）模型構(gòu)建情況

                                                  表4　市場(chǎng)規(guī)模模型預(yù)測(cè)結(jié)果表

2. 2. 3　專(zhuān)利申請(qǐng)量發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

         相關(guān)數(shù)據(jù)平移轉(zhuǎn)換后序列適合構(gòu)建灰色預(yù)測(cè)模型（表5）。發(fā)展系數(shù)a的值為?0.017，灰色作用度b為19746.004，后驗(yàn)殘差比為0.413，模型精度合格，模型平均相對(duì)誤差為7.47%，意味著模型擬合效果良好。

  在全球各國(guó)爭(zhēng)奪的石墨烯技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，中國(guó)研究機(jī)構(gòu)和公司擁有其中超過(guò) 60% 專(zhuān)利，已經(jīng)掌握了石墨烯技術(shù)的命脈，隨著石墨烯相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展，越來(lái)越多的申請(qǐng)人參與到石墨烯行業(yè)中，石墨烯專(zhuān)利申請(qǐng)人集中度下降趨勢(shì)十分明顯，結(jié)合圖4顯示，我國(guó)石墨烯專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量在2018年達(dá)到更大值后增速下降，說(shuō)明我國(guó)在研發(fā)石墨烯技術(shù)上已經(jīng)相對(duì)成熟，該領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)壟斷程度越來(lái)越低，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。

                                                   表5　專(zhuān)利申請(qǐng)量GM（1，1）模型擬合預(yù)測(cè)結(jié)果

                                                  圖4　專(zhuān)利注冊(cè)量模型擬合預(yù)測(cè)效果圖

3、結(jié)論與展望

        我國(guó)是全球石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量最多的，但由于部分企業(yè)沒(méi)有找到合適的盈利模式，將面臨巨大的投資風(fēng)險(xiǎn)，而實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)可以有效解決成本問(wèn)題。根據(jù)灰色預(yù)測(cè)模型結(jié)果顯示，石墨烯行業(yè)企業(yè)數(shù)量和市場(chǎng)規(guī)模將逐年增加，未來(lái)應(yīng)給予企業(yè)更多政策支持和產(chǎn)業(yè)資金的持續(xù)投入，加速推動(dòng)我國(guó)石墨烯規(guī)模化生產(chǎn)的進(jìn)程，催生一批高速增長(zhǎng)的石墨烯企業(yè)。同時(shí)，我國(guó)石墨烯產(chǎn)品正處于市場(chǎng)導(dǎo)入階段，市場(chǎng)占有率在整個(gè)導(dǎo)入期是一個(gè)變數(shù)。目前，石墨烯雖然已經(jīng)走出了實(shí)驗(yàn)室，但是大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用仍然面臨著很多制約因素，未來(lái)5?10年，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，市場(chǎng)將進(jìn)入高速發(fā)展期，石墨烯商業(yè)化應(yīng)用將不斷得到推廣和應(yīng)用。隨著企業(yè)與高校院所的協(xié)作不斷深化，我國(guó)石墨烯制備工藝不斷提升，量產(chǎn)技術(shù)穩(wěn)步提高。隨著創(chuàng)新主體自主結(jié)合，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，未來(lái)石墨烯仍處于專(zhuān)利技術(shù)的成長(zhǎng)期，技術(shù)進(jìn)步將催生巨大的市場(chǎng)空間。

摘錄自《應(yīng)用化學(xué)》第40卷第12期，如有侵權(quán)請(qǐng)告知?jiǎng)h除。