我國海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展回顧及展望

李小平

（中國海洋工程裝備技術(shù)發(fā)展有限公司 上海 200010）

0 引 言

海洋工程裝備是開發(fā)和利用海洋資源的前提與基礎(chǔ)，具有高投入、高附加值、高風(fēng)險、高技術(shù)、高度國際化的基本特征，是先進(jìn)制造、新材料、信息化等高新技術(shù)的綜合體，目前已成為當(dāng)今世界各海洋強(qiáng)國發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略取向。

中國擁有綿長的海岸線、廣袤的海洋國土、豐富的海洋生物資源和海洋能源資源，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)是國家實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級和結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級的新引擎，是實(shí)現(xiàn)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略的關(guān)鍵領(lǐng)域。黨的二十大報告指出：“發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境,加快建設(shè)海洋強(qiáng)國。”海洋已經(jīng)成為保障我國國家安全的重要領(lǐng)域和促進(jìn)國家利益拓展的重要戰(zhàn)略空間，加速推進(jìn)海洋產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化是當(dāng)前我國發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)的重要任務(wù)之一。海洋工程裝備是建設(shè)海洋強(qiáng)國的戰(zhàn)略重點(diǎn)，是我國高端裝備制造業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向以及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分[1]。國家“十四五”規(guī)劃綱要指出：“要建設(shè)現(xiàn)代海洋產(chǎn)業(yè)體系，圍繞海洋工程、海洋資源、海洋環(huán)境等領(lǐng)域突破一批關(guān)鍵核心技術(shù)”。隨著國家“一帶一路”倡議的提出以及“海上絲綢之路”建設(shè)的深入推進(jìn),海洋工程裝備市場需求不斷增長，我國海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)完成了“量的跨越”，躋身全球海洋工程裝備制造大國。但是，與美國、韓國、新加坡以及歐盟內(nèi)部分發(fā)達(dá)國家相比，我國海工裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程較短，海洋工程裝備總體設(shè)計以及關(guān)鍵系統(tǒng)與設(shè)備等領(lǐng)域仍相對落后。

本文通過回顧近年來我國海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得的成效，分析現(xiàn)階段海工裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新格局，并從海洋油氣開發(fā)、海洋生物資源、深海礦產(chǎn)資源、海洋可再生能源這四大關(guān)鍵領(lǐng)域，探討我國海洋工程發(fā)展趨勢、面臨的發(fā)展機(jī)遇與技術(shù)挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略。

1 我國海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程

我國海洋工程裝備的發(fā)展歷程可追溯到20世紀(jì)70年代左右。當(dāng)時，國內(nèi)對于海洋資源的探測和開發(fā)尚處于起步階段，缺少現(xiàn)代化海洋工程裝備，無法滿足海洋資源開發(fā)需求。我國通過科技創(chuàng)新和引進(jìn)海外技術(shù)，逐步建立了中國海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)體系。1966年，我國首座固定式海洋鉆井平臺在渤海海域建成，這是我國海上油氣工業(yè)的開端[2]。1972年9月，我國為開發(fā)海洋石油而自行設(shè)計建造的首艘海上自升式鉆井平臺——渤海1號，順利通過長途拖航及升降船試驗(yàn)并正式交付使用[3]。1983年，由中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院（MARIC）設(shè)計、上海船廠船舶有限公司建造完成的勘探三號半潛式鉆井平臺，工作水深達(dá)200 m，最大鉆井深度達(dá)6 000 m，標(biāo)志著我國開始設(shè)計建造深水半潛式鉆井平臺。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國加大深海資源勘探和開發(fā)力度，通過持續(xù)投入與技術(shù)創(chuàng)新，在深海勘探裝備和深水鉆井平臺研發(fā)方面取得重大突破。MARIC和上海外高橋造船有限公司（簡稱“外高橋造船”）自2003年起開始深水半潛式鉆井平臺的研發(fā)，經(jīng)歷技術(shù)跟蹤、平臺總體工程化開發(fā)、總體建造等關(guān)鍵技術(shù)研究，于2012年成功完成我國首座第6代超深水半潛式鉆井平臺——海洋石油981的設(shè)計建造（見圖1）[4]。該平臺擁有多項(xiàng)自主創(chuàng)新設(shè)計，并榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎。其穩(wěn)性和強(qiáng)度都按照南海惡劣海況設(shè)計，能抵御南海200年一遇的波浪載荷，

圖1 海洋石油981半潛式鉆井平臺

2011年，3 000 m深水工程勘探船——海洋石油708交付使用，該船具有自主知識產(chǎn)權(quán)，是集物探調(diào)查、大型海洋工程作業(yè)和鉆井功能于一體的國內(nèi)首艘深水綜合工程勘探船[5]；同年交付的我國首艘12纜物探船——海洋石油720，是當(dāng)時亞洲最大的深水多纜高性能物探船（見圖2）[6]。2014年，又完成建造中國首艘具有自主知識產(chǎn)權(quán)的1 524 m（5 000 ft）深水鉆井船——Tiger 1號。

圖2 海洋石油720深水物探船

上述深海勘探鉆井裝備均成功運(yùn)用于南海和東海深水區(qū)域的油氣勘探，帶來了全新的技術(shù)突破。目前我國正在積極建造大洋鉆探船[7]，并持續(xù)開展第7代超深水半潛式鉆井平臺[8]和超深水鉆井船的研發(fā)工作[9]。

隨著深水油氣開發(fā)的推進(jìn)，我國海洋油氣生產(chǎn)裝備發(fā)展也取得了很大進(jìn)步。2007年，中國船舶集團(tuán)有限公司（簡稱“中國船舶集團(tuán)”）交付首艘完全自主設(shè)計并建造的30萬噸級浮式生產(chǎn)儲卸油裝置（floating production storage and offloading unit, FPSO）——海洋石油117號（見圖3）。2020年，中國船舶集團(tuán)交付的海洋石油119號是迄今為止國內(nèi)應(yīng)用水深最深、功能最復(fù)雜的FPSO。2021年，我國自主研發(fā)設(shè)計的全球首座儲油半潛式生產(chǎn)平臺——深海一號能源站完成建造并就位投產(chǎn)，表明我國已突破并掌握了1 500 m水深半潛式生產(chǎn)平臺的設(shè)計建造技術(shù)（圖4）[10]。

圖3 海洋石油117號FPSO

圖4 深海一號半潛式生產(chǎn)平臺

與此同時，我國在國際大型FPSO詳細(xì)設(shè)計和建造方面也取得長足進(jìn)展。2019年12月，MARIC和外高橋造船為荷蘭SBM公司設(shè)計建造的世界獨(dú)創(chuàng)的Fast4Ward“通用型”FPSO交付，并成功實(shí)現(xiàn)連續(xù)接單和建造交付。2023年5月，大連船舶重工集團(tuán)有限公司與日本MODEC公司聯(lián)合開發(fā)設(shè)計的全球首艘M350型FPSO——Bacalhau號正式交付。目前，中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司和煙臺中集來福士海洋科技集團(tuán)有限公司（簡稱“中集來福士集團(tuán)”）正在開展巴西國家石油公司大型FPSO建造工作，海洋石油工程股份有限公司和博邁科海洋工程股份有限公司均具備大型上部模塊建造以及船體集成、總裝、調(diào)試業(yè)務(wù)的能力。另外，我國正在開展新型浮式生產(chǎn)裝置，如浮式液化天然氣生產(chǎn)儲卸裝置（floating liquid natural gas unit, FLNG）、張力腿平臺（tension leg platform, TLP）、Spar立柱式平臺[11]、浮式鉆井生產(chǎn)儲卸裝置（floating drilling production storage and offloading unit, FDPSO）[12]、干樹半潛采油平臺等裝備的設(shè)計研發(fā)工作[13]，這將有助于我國深海油氣勘探的深入開展，并進(jìn)一步提升中國在深海油氣開發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力和話語權(quán)。

我國對海洋新能源開發(fā)裝備的研發(fā)投入也在不斷加大。在海上風(fēng)電方面，我國先后研發(fā)建造了一系列海上風(fēng)電施工裝備，有效保障了國內(nèi)海上風(fēng)電場的建設(shè)，助推海洋新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。“十三五”期間，國內(nèi)海上風(fēng)電場建設(shè)駛?cè)肟燔嚨溃ㄔ炝艘慌鹬啬芰?00 ～ 1 200 t、樁腿長度75 ～ 90 m的自升式風(fēng)電安裝船，解決了8 MW以下海上風(fēng)機(jī)的安裝需求。“十四五”期間，海上風(fēng)電迎來平價時代，隨著海上大功率風(fēng)機(jī)研制應(yīng)用以及深遠(yuǎn)海風(fēng)電場開發(fā)與一體化作業(yè)模式得到推廣，滿足10 ～ 16 MW海上風(fēng)電施工、作業(yè)水深超過65 m，且采用桁架腿齒輪齒條升降系統(tǒng)的新一代風(fēng)電安裝平臺完成批量建造（見圖5）。

圖5 白鶴灘號海上風(fēng)電安裝平臺

我國的深遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)機(jī)也逐步進(jìn)入試運(yùn)行階段，目前已經(jīng)投入運(yùn)行的浮式風(fēng)電機(jī)組項(xiàng)目有中國三峽新能源（集團(tuán)）股份有限公司的三峽引領(lǐng)號、中國船舶集團(tuán)海裝風(fēng)電股份有限公司的扶搖號（見圖6），以及海油新能源的海油觀瀾號，并且仍有多家單位正在開發(fā)浮式風(fēng)電機(jī)組。走向深遠(yuǎn)海是海上風(fēng)電開發(fā)的大趨勢，海上風(fēng)電制氫及綜合利用被認(rèn)為是解決其電力送出、調(diào)峰與消納等問題的重要解決方案。新能源開發(fā)裝備快速發(fā)展對我國經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整均具有戰(zhàn)略意義。

圖6 扶搖號深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電平臺

我國深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備的研制起步較晚，但近年隨著漁業(yè)升級需求的驅(qū)動，發(fā)展逐漸加速且投入逐年增加，開展了大量裝備研制，并逐步走向?qū)嵺`。深藍(lán)1號（見圖7）于2018年7月初在黃海海域正式啟用。其是由日照市萬澤豐漁業(yè)有限公司投資建設(shè)、中國海洋大學(xué)與湖北海洋工程裝備研究院聯(lián)合設(shè)計、青島武船重工有限公司建造的深遠(yuǎn)海全潛式網(wǎng)箱[14]。

圖7 深藍(lán)1號海洋漁業(yè)養(yǎng)殖裝備

德海1號于2018年9月交付運(yùn)營，是全球首艘浮體與桁架混合結(jié)構(gòu)的萬噸級智能化養(yǎng)殖漁場。長鯨一號于2019年5月在山東煙臺交付使用，由中集來福士集團(tuán)為長島弘祥海珍品有限責(zé)任公司設(shè)計建造，是全球首個深水坐底式養(yǎng)殖大網(wǎng)箱和首個實(shí)現(xiàn)自動提網(wǎng)功能的大網(wǎng)箱[14-15]。海峽1號是由福鼎市國資國企城市建設(shè)投資公司委托馬尾造船廠建造，海鷗水產(chǎn)公司負(fù)責(zé)運(yùn)營、養(yǎng)殖的大型深海養(yǎng)殖裝備，用于大黃魚的大規(guī)模養(yǎng)殖[14]。2022年5月，全球首艘10萬噸級智慧漁業(yè)大型養(yǎng)殖工船——國信1號（見圖8），在中國船舶集團(tuán)青島北海造船有限公司交付運(yùn)營。

圖8 國信1號10萬噸級養(yǎng)殖工船

隨著養(yǎng)殖裝備的發(fā)展，自動投餌裝置、自動洗網(wǎng)裝置、自動收魚裝置、水下監(jiān)測系統(tǒng)、海上供能系統(tǒng)、養(yǎng)殖管理系統(tǒng)、防污涂料等相關(guān)的配套裝備與技術(shù)自主研發(fā)也已起步，為推進(jìn)深海養(yǎng)殖創(chuàng)新發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[16]。

1991年3月，我國被批準(zhǔn)為繼“印、蘇、法、日”后第5個深海采礦先驅(qū)投資者，而后經(jīng)過長達(dá)三十幾年的深海礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)研究，積累了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。2016年，長沙礦冶研究院在南海開展了304 m水深多級離心泵粗顆粒礦漿輸送海上單體試驗(yàn)，并于2018年在中國南海開展了514 m水深海上單體模擬結(jié)核集礦試驗(yàn)。中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)單位開展“深海多金屬結(jié)核采礦試驗(yàn)工程”項(xiàng)目攻關(guān)，于2021年完成了1 300 m水深的系統(tǒng)海試。長沙礦山研究院于2018年和2019年開展了富鈷結(jié)殼規(guī)模取樣器2 000 m級和2 900 m級的綜合海試[17]。2020年，招商局工業(yè)集團(tuán)有限公司聯(lián)合中科院深海所開展了富鈷結(jié)殼采樣車海底行走和礦石切削試驗(yàn)。2021年，上海交通大學(xué)完成了開拓一號采礦車（見圖9）的行走海試，在我國南海西沙海域成功完成了1 305 m深海“SJ”形行走。

圖9 開拓一號深海采礦車

2021年，大連理工大學(xué)牽頭完成了深海采礦智能化混輸裝備系統(tǒng)長遠(yuǎn)號500 m水深的海上試驗(yàn)和布放回收[17]。自2015年以來，中國船舶集團(tuán)有限公司開展了采礦平臺船型方案研究，以及多金屬采礦車、硫化物采礦車、水下電泵和隔膜泵原理樣機(jī)的研發(fā)，已完成了硫化物采礦車水池挖掘和行走試驗(yàn)（見圖10）、輸送泵顆粒物通過性試驗(yàn)和100 h以上連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)等。

圖10 深海多金屬硫化物采礦樣機(jī)

海上試驗(yàn)是衡量一個國家技術(shù)實(shí)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志，但對比先進(jìn)國家，我國的海試規(guī)模和深度都存在較大差距。總體而言，中國海洋工程裝備發(fā)展歷史展現(xiàn)出了一個由小到大、由簡單到復(fù)雜、由國內(nèi)到國際的過程。隨著中國經(jīng)濟(jì)增長、科技進(jìn)步和國際交流的加強(qiáng)，中國海洋工程裝備發(fā)展迅速，并取得了世界級的成果。

2 海洋工程裝備發(fā)展趨勢分析

長遠(yuǎn)來看，海洋油氣裝備市場具有較大的發(fā)展?jié)摿Γ貏e是在深遠(yuǎn)海油氣資源開采方面，仍將是未來海洋工程裝備技術(shù)與市場競爭關(guān)注的焦點(diǎn)[18-19]。國際能源機(jī)構(gòu)在其發(fā)布的《世界能源展望》中預(yù)測,全球能源需求在2017年至2030年間將以平均每年1.5%的增速持續(xù)增長，2030年的能源需求量（折合石油）將達(dá)168億t，較目前增長40%。原油仍將是最大的能源消費(fèi)品種，占據(jù)34%的份額。從需求角度來看，目前全球石油日需求量約在9 000萬桶，到2035年，這一數(shù)字預(yù)計達(dá)到12 000萬桶，并維持一個相對平穩(wěn)的線性增長趨勢。

隨著新資源和新能源需求的不斷提升以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，海洋資源開發(fā)利用也逐步走向深遠(yuǎn)海和極地[20]。圍繞海洋生物資源、深海礦產(chǎn)資源、海洋可再生能源等海洋新資源的開發(fā)利用技術(shù)不斷發(fā)展[21]，各國紛紛加大科技投入，進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)研究、產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用示范，展開了新一輪的“藍(lán)色圈地”運(yùn)動[22]。海工裝備產(chǎn)業(yè)關(guān)乎國家海洋資源的探索和開發(fā)能力以及海上國防和安全保障能力，其發(fā)展對于國家經(jīng)濟(jì)、安全、國際地位等方面具有重要意義。

2.1 深海油氣開發(fā)領(lǐng)域

加強(qiáng)深海油氣開發(fā)裝備研發(fā)，是提升國家能源保供能力，推動能源轉(zhuǎn)型的重要途徑。全球海洋油氣開發(fā)的總體趨勢是向深海進(jìn)軍。為應(yīng)對海工市場新常態(tài)和環(huán)保新要求，除了應(yīng)更加強(qiáng)調(diào)安全外，“經(jīng)濟(jì)、高效、綠色、智能”將是未來發(fā)展主題[23]。

突破深海油氣開發(fā)裝備核心技術(shù)是實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵裝備自主可控、助力南海資源開發(fā)的迫切需要。我國南海油氣田離岸距離遠(yuǎn)、水深大、海況惡劣，油田開發(fā)裝備目前主要以FPSO為主。深水FPSO在深水油氣開發(fā)和生產(chǎn)方面具有很大的優(yōu)勢，可在更加困難的海洋環(huán)境下開展油氣開采作業(yè)[24]。此外,深水FPSO具有生產(chǎn)效率高、建設(shè)周期短、移動靈活等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前海上油氣開發(fā)和生產(chǎn)的重要設(shè)施之一。未來，隨著海洋油氣產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,深水FPSO的應(yīng)用前景還將不斷拓展和擴(kuò)大。“雙碳”背景下，我國天然氣消費(fèi)量、進(jìn)口量、對外依存度不斷上升，開發(fā)海上天然氣資源可提升國家能源保供能力、推動能源綠色轉(zhuǎn)型。在深水天然氣開采方面，F(xiàn)LNG能在遠(yuǎn)離陸地的海域直接將開采出的天然氣液化并儲存，再通過LNG運(yùn)輸船運(yùn)往各地，是海洋油氣裝備中技術(shù)最復(fù)雜、造價最高、附加值最大的產(chǎn)品，堪稱海工行業(yè)“皇冠上的明珠”。

推動深海油氣開發(fā)裝備綠色化智能化技術(shù)升級，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略和“智慧油田”的必由之路。2022年6月，中國海洋石油集團(tuán)有限公司發(fā)布《“碳達(dá)峰、碳中和”行動方案》，力爭“十四五”期間中國海油碳排放強(qiáng)度下降10% ～ 18%。目標(biāo)是：到2025年，將初步完成全集團(tuán)范圍“智慧油田”建設(shè)；到2050年，全面建成世界一流清潔低碳綜合能源產(chǎn)品和服務(wù)供應(yīng)商。2021年10月，我國運(yùn)用人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、5G、北斗等信息技術(shù)為傳統(tǒng)油田賦能，完成首個海上“智慧油田”——秦皇島32-6油田項(xiàng)目建設(shè)。2023年6月，我國首個百萬噸級海上碳封存示范工程——恩平15-1油田碳封存示范工程在珠江口海域正式投用。這標(biāo)志著我國初步構(gòu)建了海上二氧化碳注入、封存和監(jiān)測的鉆完井技術(shù)和裝備體系，填補(bǔ)了我國海上二氧化碳封存技術(shù)的空白。

2.2 海洋生物資源開發(fā)領(lǐng)域

海洋生物資源屬于新興海洋資源的一種，海水養(yǎng)殖是人類主動、定向利用國土海洋生物資源的重要途徑。改革開放以來，我國海水養(yǎng)殖業(yè)高速發(fā)展，近年來養(yǎng)殖產(chǎn)量穩(wěn)居世界首位，我國已成為世界最大的海洋水產(chǎn)品生產(chǎn)國，海水養(yǎng)殖業(yè)為保障國家糧食安全、促進(jìn)漁民增收、帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《2021年全國漁業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計公報》統(tǒng)計：我國2021年漁業(yè)產(chǎn)值中，海洋捕撈產(chǎn)值2 303.72億元，海水養(yǎng)殖產(chǎn)值4 301.70億元，海水養(yǎng)殖在國家水產(chǎn)品供給中發(fā)揮了重要作用。其中，海水產(chǎn)品產(chǎn)量3 387.24萬t，遠(yuǎn)洋漁業(yè)產(chǎn)量224.65萬t，是我國優(yōu)質(zhì)蛋白的重要供給來源。然而，受制于基礎(chǔ)設(shè)施和裝備技術(shù)條件，目前我國海水養(yǎng)殖還主要集中在沿海灘涂和近海水深20 m以內(nèi)等人類活動最為集中的區(qū)域，局部出現(xiàn)了階段性無序發(fā)展，以及超容量養(yǎng)殖和養(yǎng)殖環(huán)境污染等問題[25]。向深遠(yuǎn)海進(jìn)軍、開發(fā)利用更為廣闊的海洋資源，已成為我國海水養(yǎng)殖業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的必然選擇。

2019年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等十部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展的若干意見》，將積極拓展養(yǎng)殖空間、提高養(yǎng)殖設(shè)施和裝備水平作為重點(diǎn)任務(wù)，支持發(fā)展深遠(yuǎn)海綠色養(yǎng)殖，鼓勵深遠(yuǎn)海大型養(yǎng)殖裝備、養(yǎng)殖產(chǎn)品收獲等關(guān)鍵裝備的研發(fā)和推廣應(yīng)用，推動養(yǎng)殖、加工、流通、休閑服務(wù)等產(chǎn)業(yè)相互融合、協(xié)調(diào)發(fā)展。在此背景下，打造海洋高端裝備與養(yǎng)殖技術(shù)相融合的深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工廠（見圖11），為體系化推動我國深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了最佳選擇。

圖11 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工廠

深海養(yǎng)殖工廠是指位于我國深遠(yuǎn)海水域，根據(jù)我國海域環(huán)境特點(diǎn)和適養(yǎng)魚種條件，以養(yǎng)殖工船和大型深水網(wǎng)箱/圍欄等裝備為核心，海上配套活魚運(yùn)輸船、補(bǔ)給供應(yīng)船、冷藏運(yùn)輸船、能源供給平臺，陸上配套陸基保障設(shè)施和綜合管控中心等，采用岸海一體智能化運(yùn)行管理方式，實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖集約化、規(guī)模化、綠色化、智能化和柔性化的裝備新體系和生產(chǎn)新模式。

目前，國內(nèi)在深海養(yǎng)殖核心裝備及技術(shù)上已進(jìn)行了一定的探索，如已經(jīng)投產(chǎn)的深藍(lán)1號全潛式網(wǎng)箱、德海1號船型半潛式桁架網(wǎng)箱、長鯨一號坐底式網(wǎng)箱、國信1號封閉式養(yǎng)殖工船等，見圖12。

圖12 國信1號養(yǎng)殖工船

2023年中央一號文件也提及“建設(shè)現(xiàn)代海洋牧場，發(fā)展深水網(wǎng)箱、養(yǎng)殖工船”等內(nèi)容，反映出中央對加快我國深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備發(fā)展的重視，要求也更具針對性，這無疑對提升我國深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備研發(fā)、制造和運(yùn)營水平，對探索漁業(yè)、制造業(yè)等融合發(fā)展的新業(yè)態(tài)和新模式具有重要意義。

2.3 深海礦產(chǎn)資源開發(fā)領(lǐng)域

我國對鐵礦石、銅精礦以及支撐新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的鋰、鈷等主要礦產(chǎn)品和初級原材料需求普遍增加，然而經(jīng)過多年高強(qiáng)度開采，地表礦產(chǎn)資源枯竭，礦產(chǎn)開采品位逐步下降，供應(yīng)能力趨弱。目前，國內(nèi)鐵礦石對外依存度超過70%，鈷、鎳、重稀土和鋰等新能源礦產(chǎn)的對外依存度分別超過95%、90%、70%和60%，礦產(chǎn)品價格持續(xù)高位震蕩。海底蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源，儲存有大量多金屬結(jié)核、多金屬硫化物、富鈷結(jié)殼和沉積物稀土礦床，富含工業(yè)和軍事領(lǐng)域大量應(yīng)用的基礎(chǔ)金屬元素，極具戰(zhàn)略價值。

深海礦產(chǎn)資源開發(fā)被視為世界各國科技競爭的前沿領(lǐng)域，是一項(xiàng)龐大而復(fù)雜的工程[26]。深海礦產(chǎn)資源開發(fā)涵蓋勘探、采礦、選冶和運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)鏈流程，并融合了深水感知、信息傳輸、精確定位、深水作業(yè)、智能操控、深海環(huán)境監(jiān)測等海洋開發(fā)關(guān)鍵核心技術(shù)，體現(xiàn)一個國家的深海工程綜合技術(shù)水平，亟需通過自主研發(fā)構(gòu)建海洋科技全領(lǐng)域、全海深的裝備技術(shù)體系，占領(lǐng)海洋技術(shù)制高點(diǎn)。深海礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)保門檻嚴(yán)苛，亟需環(huán)境友好的綠色開發(fā)模式。目前，歐美、日韓已完成深海礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)積累，正持續(xù)開展海試驗(yàn)證，計劃2030年前進(jìn)行商業(yè)化試開采。然而，國內(nèi)僅開展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和原理樣機(jī)研制，系統(tǒng)海試尚不充分，裝備產(chǎn)業(yè)化差距較大，故需盡快縮短差距，加快形成高效、智能、綠色、可靠的開發(fā)技術(shù)，為商業(yè)化開采搶占先機(jī)。

為此，國內(nèi)提出采輸儲一體化平臺（見圖13）、水面分布式平臺、水下分布式礦產(chǎn)開發(fā)模式（見下頁圖14），瞄準(zhǔn)深海礦產(chǎn)開發(fā)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，聚焦深海礦產(chǎn)資源開發(fā)中最核心的采礦系統(tǒng)，面向目標(biāo)礦種實(shí)際賦存水深，掌握深海裝備在極端環(huán)境下作業(yè)基礎(chǔ)理論，形成深海復(fù)雜環(huán)境載荷的超深水下系統(tǒng)與水面平臺的耦合響應(yīng)、超深水輸送管道結(jié)構(gòu)動力分析安全性，以及水下設(shè)備-水面平臺-操作人員多源信息感知與智能交互等科學(xué)分析方法。

圖13 采輸儲一體化平臺

該方法突破了采礦車智能感知、復(fù)雜地形自適應(yīng)行走、綠色高效泵吸式/切削式采集，以及超深水大顆粒礦物輸送、重載布放回收等深水環(huán)境下采礦系統(tǒng)“采集、輸送、布放”部分關(guān)鍵核心技術(shù),研制試驗(yàn)樣機(jī)并開展海試驗(yàn)證，構(gòu)建深海采礦設(shè)計、制造和試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，為下一階段工程化開采系統(tǒng)的研制奠定基礎(chǔ)。

2.4 海洋可再生能源領(lǐng)域

為應(yīng)對全球化石能源短缺以及氣候變化的挑戰(zhàn)，各國愈發(fā)重視可再生能源的開發(fā)利用。海洋中蘊(yùn)藏著巨量可再生自然能源，主要包括潮汐能、波浪能、海流能、潮流能、溫差能、鹽差能、風(fēng)能和太陽能等。海洋能作為一種戰(zhàn)略性可再生能源已經(jīng)得到國際上的普遍認(rèn)同，其中海上風(fēng)能利用規(guī)模最大、技術(shù)相對成熟，未來深遠(yuǎn)海風(fēng)電發(fā)展大有可為。海上風(fēng)電制氫被認(rèn)為是解決其電力送出、調(diào)峰與消納等問題的重要解決方案，且因其貼近終端氫氣消費(fèi)市場，故也被視為未來重要的綠氫供應(yīng)源。

我國于2020年開始進(jìn)入海上風(fēng)電制氫領(lǐng)域,代表性項(xiàng)目為青島深遠(yuǎn)海200萬kW海上風(fēng)電融合示范風(fēng)場，采用海上風(fēng)電與海洋牧場相耦合，余電制氫與儲氫等多樣化運(yùn)行示范，但制氫仍然為陸上制氫。2022年11月，我國海水規(guī)模化穩(wěn)定制氫理論獲得重大突破，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換高效、設(shè)備尺寸靈活、模塊可擴(kuò)展的海水直接電解制氫。其方式類似于淡水分解，不會顯著增加運(yùn)營成本，具有很高的實(shí)際應(yīng)用潛力[27]。2023年6月，基于此項(xiàng)技術(shù)的全球首次海上風(fēng)電無淡化海水原位電解制氫技術(shù)海上中試在福建興化灣海上風(fēng)電場獲得成功。

海上可再生能源制氫將是實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)海可再生能源經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)的潛在路徑，然而綠氫的儲存和運(yùn)輸問題始終是技術(shù)瓶頸。考慮碳排放交易配額和碳稅的征收，二氧化碳和綠氫結(jié)合制甲醇的優(yōu)勢將越來越明顯，而我國陸地上工業(yè)生產(chǎn)中有純度較高的二氧化碳進(jìn)行捕集后與綠氫合成甲醇，故是未來發(fā)展的重要方向。長期來看，采用可再生能源制備的氨燃料被認(rèn)為是真正的零碳排放燃料，預(yù)計氨燃料在航運(yùn)燃料中的使用量占比將從2030年的7%增長到2050年的20%。近期BW Offshore公司發(fā)布了一款綠氨FPSO概念設(shè)計方案，取得了美國船級社的原理認(rèn)可（approval in principle, AIP）認(rèn)證。海上能源制氫綜合利用已成為國際上研究的重點(diǎn)方向。

我國應(yīng)加快海上可再生能源開發(fā)、綠氫制備以及合成化學(xué)品生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)的推進(jìn)，開展一體化浮式風(fēng)電開發(fā)平臺、輕量化浮式光伏平臺、浮式制氫有機(jī)物儲氫浮式儲卸裝置、浮式制氫綠甲醇制備的FPSO等裝備的研制，占領(lǐng)海上可再生能源先進(jìn)技術(shù)的前沿陣地，實(shí)現(xiàn)從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”。

3 我國海洋工程裝備發(fā)展若干思考

3.1 我國海工產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的形勢與要求

近幾年來，我國各類市場主體大舉進(jìn)入海工裝備市場，然而由于相互之間未形成有效合力，因此出現(xiàn)產(chǎn)能過剩、低水平競爭、庫存積壓等不利局面，導(dǎo)致國家整體利益遭受較大損失[28]。目前，我國在海工裝備關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)領(lǐng)域投入仍有不足，研發(fā)創(chuàng)新資源分散。盡管已實(shí)現(xiàn)規(guī)模化，但總量的躍升未能有效帶動并形成“質(zhì)的提升”和體系化發(fā)展，關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人的局面仍未得到根本性改變，故而高端海工裝備產(chǎn)品的國際競爭力不足,自主創(chuàng)新發(fā)展能力水平難以滿足自主安全和持續(xù)健康發(fā)展的需要，無法適應(yīng)新時代建設(shè)海洋強(qiáng)國的要求[29]。

2022年4月10日，習(xí)近平總書記在海南考察時強(qiáng)調(diào)：“建設(shè)海洋強(qiáng)國是實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重大戰(zhàn)略任務(wù)。要推動海洋科技實(shí)現(xiàn)高水平自立自強(qiáng),加強(qiáng)原創(chuàng)性、引領(lǐng)性科技攻關(guān)，把裝備制造牢牢抓在自己手里，努力用我們自己的裝備開發(fā)油氣資源，提高能源自給率，保障國家能源安全。”中國海工企業(yè)必須著力在海工裝備關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，努力實(shí)現(xiàn)我國海工裝備科技高水平自立自強(qiáng)。

3.2 我國海工產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

從國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)競爭形勢來看，我國海工裝備產(chǎn)業(yè)尚未進(jìn)入需求驅(qū)動、技術(shù)創(chuàng)新的良性循環(huán)：

（1）歐美企業(yè)經(jīng)過長期研發(fā)和工程實(shí)踐，在海工裝備領(lǐng)域積累已形成大量的專利、關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工程經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展了體系化的海工裝備及其關(guān)鍵系統(tǒng)與設(shè)備，并且憑借其強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢，對國際海工裝備市場形成壟斷[30]。

（2）由于海洋工程裝備長期在海上作業(yè)，投資大、風(fēng)險高、工程總包方的話語權(quán)重，進(jìn)一步加劇了國外公司的壟斷局面。盡管國內(nèi)相關(guān)企業(yè)、科研院所在部分海工裝備、關(guān)鍵系統(tǒng)與設(shè)備產(chǎn)品上取得了一定技術(shù)突破，但受制于市場因素及歐美企業(yè)的體系性技術(shù)優(yōu)勢，相關(guān)自主研發(fā)產(chǎn)品難以獲得市場認(rèn)可與應(yīng)用。

（3）缺乏實(shí)際工程驗(yàn)證，國內(nèi)自主研發(fā)產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性與國際水平尚存在一定差距，繼而又提高了推廣應(yīng)用難度。

從關(guān)鍵技術(shù)自主可控來看，“受制于人”的局面沒有改變，給我國海工裝備自主發(fā)展、海洋資源自主開發(fā)帶來較大風(fēng)險，主要體現(xiàn)在總體設(shè)計、關(guān)鍵系統(tǒng)與設(shè)備、設(shè)計軟件等關(guān)鍵環(huán)節(jié)[31]：

（1）國內(nèi)高端海工裝備產(chǎn)品的前端設(shè)計和基本設(shè)計主要源于國外公司。“十二五”以來，國內(nèi)承接的鉆井平臺類項(xiàng)目中有85%以上采用國外基本設(shè)計。

（2）關(guān)鍵海工裝備系統(tǒng)與設(shè)備“受制于人”。鉆井系統(tǒng)、深水鋪管系統(tǒng)、遙控潛水器（remoteoperated vechicle, ROV）、水下采油系統(tǒng)等專用的核心裝備和自動化控制系統(tǒng)等被歐美企業(yè)長期壟斷，且市場占有率達(dá)90%[32]；平臺控制系統(tǒng)、通訊導(dǎo)航系統(tǒng)、動力定位系統(tǒng)、綜合電力系統(tǒng)等可與船舶類產(chǎn)品適用的高端配套系統(tǒng)及設(shè)備，國內(nèi)也缺乏具備市場競爭力和影響力的自主品牌。

（3）海洋工程裝備領(lǐng)域所需的流體、結(jié)構(gòu)和噪聲類專用和通用軟件也大量依賴進(jìn)口。歐美的技術(shù)優(yōu)勢可直接轉(zhuǎn)換為成本、質(zhì)量與可靠性優(yōu)勢，而我國由于缺乏技術(shù)優(yōu)勢，難以構(gòu)筑起國際競爭優(yōu)勢，因而不可避免會陷入內(nèi)部低水平競爭。

對于國家而言，缺乏核心技術(shù)還意味著產(chǎn)業(yè)安全問題，我國海工裝備自主發(fā)展、海洋資源自主開發(fā)均面臨著極大的風(fēng)險隱患。從發(fā)展環(huán)境來看，國內(nèi)創(chuàng)新資源分散，未形成良性互動的發(fā)展模式，我國海工裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展難以短期形成體系性突破。一方面，傳統(tǒng)的海洋油氣資源開發(fā)裝備市場未來可期，新興的海上風(fēng)電、深海養(yǎng)殖等海工裝備市場前景廣闊，亟待高端海工裝備開發(fā)、關(guān)鍵系統(tǒng)與設(shè)備研制提供支撐；另一方面，中央企業(yè)、地方企業(yè)等眾多市場主體內(nèi)均設(shè)置了海工裝備技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，各自具有一定優(yōu)勢，但受制于發(fā)展基礎(chǔ)、行業(yè)上下游關(guān)系等因素，未能形成一支引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的領(lǐng)軍力量。由此可見，對于國內(nèi)海工產(chǎn)業(yè)，如何加強(qiáng)資源融合，各方如何建立良性互動的發(fā)展模式，仍然存在較大挑戰(zhàn)。

3.3 我國海工產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)對策略

（1）突出重點(diǎn)，聚力攻關(guān)，提升海工裝備前端開發(fā)和基本設(shè)計能力

應(yīng)積極對接國內(nèi)外市場需求，開展海工裝備產(chǎn)品的前端開發(fā)和基本設(shè)計，解決總體設(shè)計受制于人的問題，提升海工裝備總體設(shè)計水平。以裝備總包服務(wù)為抓手，堅持“政策引導(dǎo)+市場化”的運(yùn)作機(jī)制，開展“國內(nèi)、國際雙循環(huán)”市場營銷策略。在國家政策引導(dǎo)下，著力破解產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面臨的海洋工程總包業(yè)務(wù)痛點(diǎn)、難點(diǎn)和卡點(diǎn)；通過總包業(yè)務(wù)，強(qiáng)化原創(chuàng)設(shè)計、供應(yīng)鏈管控、數(shù)字資產(chǎn)管理服務(wù)，實(shí)現(xiàn)我國海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)國際競爭力的整體提升。

（2）創(chuàng)品牌、占高端，提升關(guān)鍵系統(tǒng)與設(shè)備研發(fā)設(shè)計水平

應(yīng)重點(diǎn)選擇國內(nèi)已有較好工程實(shí)踐和技術(shù)基礎(chǔ)、占主流市場的海工產(chǎn)品（比如自升式鉆井平臺、半潛式鉆井平臺、海工輔助船等），突破核心技術(shù)瓶頸，從產(chǎn)品技術(shù)性能、建造質(zhì)量、效率、成本方面進(jìn)行優(yōu)化升級，著力打造主力海洋工程裝備系列化自主品牌；選擇重點(diǎn)方向（比如深水FPSO、半潛式生產(chǎn)平臺、FLNG等）結(jié)合工程實(shí)施開展關(guān)鍵技術(shù)研究和自主開發(fā)，提升高端海洋工程裝備研發(fā)設(shè)計水平。

（3）著眼于新領(lǐng)域，早布局、搶先機(jī)，實(shí)現(xiàn)海工裝備引領(lǐng)發(fā)展

應(yīng)著眼于海洋資源開發(fā)的長遠(yuǎn)需求，重點(diǎn)圍繞當(dāng)今國際海洋工程裝備新興技術(shù)、可能改變當(dāng)前海洋資源開發(fā)模式的新型海洋工程裝備以及我國缺門的裝備和技術(shù)，開展前沿性技術(shù)、新概念海工裝備（如：海洋可再生能源開發(fā)裝備、大型和超大型浮式結(jié)構(gòu)物、海水淡化等海洋化學(xué)資源開發(fā)裝備、深遠(yuǎn)海漁業(yè)養(yǎng)殖裝備、深海礦產(chǎn)資源與天然氣水合物開采裝備、極地裝備與技術(shù)等）研發(fā)，為未來裝備發(fā)展進(jìn)行技術(shù)儲備。

（4）創(chuàng)新合作模式，實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展

為匯聚國內(nèi)優(yōu)勢資源，打造我國海工裝備領(lǐng)域的戰(zhàn)略科技力量，推動我國海工裝備科技自立自強(qiáng)，國務(wù)院國資委牽頭組織中國船舶、中國石油、中國石化、中國海油、中國遠(yuǎn)洋海運(yùn)、招商局集團(tuán)、中交集團(tuán)、中國中車這八大中央企業(yè)，以及上海國有資本投資有限公司和中集海洋工程有限公司，共同組建了中國海洋工程裝備技術(shù)發(fā)展有限公司，面向國家戰(zhàn)略與海工裝備未來發(fā)展需求，發(fā)揮國家級海工創(chuàng)新平臺優(yōu)勢，集聚國內(nèi)優(yōu)勢力量，深化合作、共贏發(fā)展，協(xié)同推進(jìn)海工裝備科技創(chuàng)新，促進(jìn)我國海工裝備產(chǎn)業(yè)國際競爭力提升，為海洋強(qiáng)國建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

4 結(jié) 語

當(dāng)前，我國海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)雖已取得了長足的發(fā)展，但在新一輪技術(shù)創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)調(diào)整的“時間窗口”中，仍面臨不少挑戰(zhàn)和機(jī)遇。我國海工裝備產(chǎn)業(yè)應(yīng)緊抓機(jī)遇，不斷加強(qiáng)核心技術(shù)的創(chuàng)新和研發(fā)，以滿足深遠(yuǎn)海資源開發(fā)的需求；同時，應(yīng)加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和升級，努力突破總體設(shè)計、系統(tǒng)集成、關(guān)鍵系統(tǒng)與設(shè)備領(lǐng)域的“卡脖子”問題，提高海工裝備技術(shù)和產(chǎn)品的自主創(chuàng)新能力和研發(fā)水平，建立需求側(cè)與供給側(cè)聯(lián)動的協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)和完備的海工裝備技術(shù)體系，進(jìn)一步促進(jìn)我國海工裝備產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。