“中國工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”海洋領(lǐng)域課題組

中國海洋工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究

“中國工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”海洋領(lǐng)域課題組

提高海洋資源開發(fā)能力，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境，堅(jiān)決維護(hù)國家海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強(qiáng)國是我國重要的長期發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。從全球視野和經(jīng)略海洋能力來看，我國尚處于探索和開發(fā)海洋的初步階段，需要將海洋資源探查、工程開發(fā)利用、環(huán)境保護(hù)和國家權(quán)益維護(hù)作為有機(jī)整體，開展海洋強(qiáng)國建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)。本研究通過一系列海洋跨學(xué)科交叉和集成的技術(shù)預(yù)見分析，研判我國海洋領(lǐng)域的重要技術(shù)方向。從海洋環(huán)境立體觀測技術(shù)與裝備、海底資源勘查與開發(fā)、海洋生物資源勘查與開發(fā)、海水和海洋能資源綜合利用、海洋環(huán)境安全保障及海洋開發(fā)裝備6個關(guān)鍵領(lǐng)域，提出了面向2035的我國海洋工程科技的愿景、發(fā)展重點(diǎn)、發(fā)展戰(zhàn)略及發(fā)展途徑。

海洋工程科技；發(fā)展戰(zhàn)略；技術(shù)預(yù)見；海洋強(qiáng)國

一、前言

隨著陸地資源短缺、環(huán)境惡化，以及伴隨的政治和權(quán)益等問題的日益嚴(yán)峻，對于當(dāng)前的全球社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言，一場以開發(fā)海洋為標(biāo)志的“藍(lán)色革命”正在全球興起。海洋作為21世紀(jì)全球資源的新基地，其經(jīng)濟(jì)、社會意義及國家安全和戰(zhàn)略利益的影響日益顯著[1～4]，為此，我國提出了建設(shè)海洋強(qiáng)國的重大發(fā)展戰(zhàn)略。中國共產(chǎn)黨第十八次全國代表大會報告明確指出：提高海洋資源開發(fā)能力，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境，堅(jiān)決維護(hù)國家海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強(qiáng)國。建設(shè)海洋強(qiáng)國，需要關(guān)心海洋、認(rèn)識海洋、經(jīng)略海洋。在認(rèn)識海洋的基礎(chǔ)上來經(jīng)略海洋，即立足全球視野，集約開發(fā)和優(yōu)化利用沿岸和近海資源，加強(qiáng)開發(fā)利用公海及國際海底區(qū)域資源，并不斷加深對深海大洋及南北兩極的科學(xué)認(rèn)識。

現(xiàn)代海洋經(jīng)濟(jì)包括為開發(fā)海洋資源和依賴海洋空間而進(jìn)行的生產(chǎn)活動，以及相關(guān)服務(wù)性產(chǎn)業(yè)活動。在新的形勢下，我國提出了“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的五大發(fā)展理念。一方面，與陸緣經(jīng)濟(jì)不同，海洋經(jīng)濟(jì)活動涉及更多國際事務(wù)，而且從資源掠奪型轉(zhuǎn)向可持續(xù)發(fā)展型。海洋水體覆蓋范圍廣、動態(tài)變化快，因此，走進(jìn)海洋（包括遠(yuǎn)海和深海）的經(jīng)濟(jì)開發(fā)活動首先必須依賴于強(qiáng)有力的環(huán)境和資源探查能力，以及相應(yīng)的安全保障工程技術(shù)。另一方面，我國海洋開發(fā)還處于初級階段，需要將海洋資源探查、工程開發(fā)和國家權(quán)益維護(hù)作為一個有機(jī)整體考慮，進(jìn)行跨學(xué)科交叉和集成的技術(shù)預(yù)見，形成明確的發(fā)展戰(zhàn)略方向。在此背景下，開展了面向2035年的我國海洋工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究，目的是為加快海洋強(qiáng)國建設(shè)，提升海洋開發(fā)可能面臨國際爭端的應(yīng)對能力，以及實(shí)現(xiàn)我國海洋工程科技的跨越式發(fā)展提供服務(wù)。

二、面向2035的中國海洋工程科技發(fā)展愿景

工程科技是與社會經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)系最直接的科學(xué)技術(shù)。工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究，需要緊密結(jié)合國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，特別重視需求的牽引帶動作用，以及科技項(xiàng)目的可實(shí)現(xiàn)性和可應(yīng)用性。對于海洋領(lǐng)域，20年后的工程科技需要立足全球視野，圍繞更加和諧安全、更加可持續(xù)發(fā)展的海洋強(qiáng)國建設(shè)，提升我國的國際海洋地位及話語權(quán)。中國海洋工程科技2035的主要發(fā)展愿景包括以下兩個方面。

（1）海洋裝備技術(shù)自主化，初步建成具有全球海洋環(huán)境智能監(jiān)測能力以及經(jīng)略海洋的全球海洋環(huán)境安全保障網(wǎng)絡(luò)體系。

未來我國海洋開發(fā)裝備研制水平大幅提升，成為行業(yè)技術(shù)引領(lǐng)者和標(biāo)準(zhǔn)制定者；掌握高端海洋開發(fā)裝備核心技術(shù)，為海洋立體觀測，以及各種海洋勘查和開發(fā)等提供現(xiàn)代化裝備。具備形成全球海洋快速覆蓋，以及關(guān)鍵海區(qū)連續(xù)觀測的立體監(jiān)測及預(yù)警預(yù)報能力，建成保障國家安全和戰(zhàn)略利益的技術(shù)體系，為我國走進(jìn)海洋和建設(shè)海洋強(qiáng)國奠定基礎(chǔ)。

（2）獲得合理的海洋空間資源，海底礦產(chǎn)能源和海洋生物資源的勘查與開發(fā)能力覆蓋深海及遠(yuǎn)洋，海水資源和海洋能綜合利用初步形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，海洋經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模大幅提升。

在我國經(jīng)濟(jì)面臨轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)、結(jié)構(gòu)調(diào)整的時候，潛力無限卻仍未被充分開發(fā)的海洋資源無疑將成為未來我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的增長點(diǎn)。2035年，我國將具備初步的“藍(lán)色經(jīng)濟(jì)”產(chǎn)業(yè)規(guī)模，建成海底礦床精細(xì)勘探技術(shù)體系，完成1 000 m級深海集礦、輸送等技術(shù)的海上試驗(yàn)與實(shí)際應(yīng)用，建立海底礦產(chǎn)資源和天然氣水合物勘探開發(fā)技術(shù)應(yīng)用示范；實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)海及極地海洋生物資源（包括群體資源、遺傳資源和產(chǎn)物資源）的商業(yè)開發(fā)和利用；海水資源和海洋能綜合利用技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。同時，圍繞“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享” 五大發(fā)展理念，具備海洋綠色開發(fā)及可持續(xù)發(fā)展的海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)和海洋管理工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海洋資源的科學(xué)、有序以及可持續(xù)開發(fā)[5～7]。

三、世界海洋工程科技前沿及發(fā)展趨勢

（一）海洋環(huán)境立體綜合觀測、預(yù)報與信息智能服務(wù)系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用

海洋立體觀測網(wǎng)建設(shè)是未來海洋科技發(fā)展的關(guān)鍵之一。目前海洋監(jiān)測領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)和前沿問題包括：衛(wèi)星遙感海洋環(huán)境觀測的多參數(shù)、寬范圍、實(shí)時化、立體化；傳感器及探測裝備的小型化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化；海洋組網(wǎng)觀測的全球化、層次化、綜合化與智慧化。各國紛紛研發(fā)海洋觀測技術(shù)集成和服務(wù)系統(tǒng)，以“星–空–海，水面–水中–海底智能組網(wǎng)”為代表的海洋環(huán)境立體觀測網(wǎng)絡(luò)得到廣泛關(guān)注。美國的綜合海洋觀測系統(tǒng)（IOOS）、歐洲的海洋觀測與預(yù)報服務(wù)系統(tǒng)（MyOcean）、全球海洋實(shí)時觀測計(jì)劃（GOOS），以及全球綜合地球觀測系統(tǒng)（GEOSS）等的實(shí)施，為全球和區(qū)域尺度的長期觀測、監(jiān)測與信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供了可能。長遠(yuǎn)來看，面向海洋活動需求，以海洋信息服務(wù)為中心，多平臺組成的自適應(yīng)海洋環(huán)境立體觀測網(wǎng)絡(luò)仍然是海洋環(huán)境立體監(jiān)測的主要發(fā)展方向。

海洋數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)是海洋安全保障的重要基礎(chǔ)。隨著超級計(jì)算機(jī)的發(fā)展、多種類海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時獲取、資料同化技術(shù)的發(fā)展和高效并行技術(shù)的逐漸成熟，發(fā)展超高分辨率的無縫海洋數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)成為世界各國進(jìn)行海洋安全保障的主要方向。發(fā)展趨勢將從傳統(tǒng)海洋動力環(huán)境安全轉(zhuǎn)向生態(tài)環(huán)境、資源開發(fā)作業(yè)和海洋空間權(quán)益拓展的全方位安全保障。

實(shí)時立體觀測與海洋預(yù)警預(yù)報所獲得的全球和區(qū)域海洋信息大數(shù)據(jù)，通過信息智能服務(wù)系統(tǒng)，將在各種海洋安全保障服務(wù)和海洋開發(fā)活動中得到廣泛應(yīng)用，形成海洋信息的產(chǎn)業(yè)化。

（二）海洋資源勘查與開發(fā)走向多樣化、精準(zhǔn)化、安全化，并向深遠(yuǎn)海發(fā)展

海底資源勘查與開發(fā)已上升為世界海洋強(qiáng)國的國家戰(zhàn)略。國際海底資源勘查與開發(fā)技術(shù)總體上正朝著多樣化、精確化、高效率、寬范圍、大深度的目標(biāo)發(fā)展，已初步形成深海固體礦產(chǎn)資源的開發(fā)能力，同時需要考慮采礦的環(huán)境效應(yīng)。2013年，日本在南海海槽進(jìn)行了水合物試開采，為最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)性開發(fā)進(jìn)行了有益探索；2014年，歐盟啟動了大型深海采礦項(xiàng)目（Blue Mining），旨在瞄準(zhǔn)6 000 m水深的多金屬結(jié)核和硫化物資源的三維勘探和開發(fā)；2015年，時代電氣SMD公司（Specialist Machine Developments Limited）宣布研制出世界上第一套商業(yè)深海采礦設(shè)備。

海洋生物資源的勘查開發(fā)向精準(zhǔn)化、數(shù)字化和信息系統(tǒng)一體化發(fā)展。目前世界發(fā)達(dá)國家和地區(qū)開始通過結(jié)合4S（RS，GIS，GPS，VMS）等高新技術(shù)，加強(qiáng)對大洋公海漁業(yè)資源的開發(fā)和監(jiān)測，加深對漁業(yè)資源數(shù)量波動和漁場變動的理解，大宗深遠(yuǎn)海漁業(yè)新資源的開發(fā)技術(shù)與裝備正在快速發(fā)展。深遠(yuǎn)海生物基因資源和產(chǎn)物資源已成為海洋生物技術(shù)的開發(fā)熱點(diǎn)。其中，在海洋生物酶研發(fā)方面，美國啟動了“極端環(huán)境生命”計(jì)劃，歐洲啟動了“冷酶計(jì)劃”“極端細(xì)胞工廠計(jì)劃”，德國啟動了“生物催化2021計(jì)劃”，我國“海洋863計(jì)劃”也啟動了海洋生物酶的研究與開發(fā)項(xiàng)目。預(yù)期海洋生物酶制劑的規(guī)?；_發(fā)將為海洋生物制造產(chǎn)業(yè)帶來深遠(yuǎn)的影響。

在海洋資源開發(fā)利用日益深入的同時，海洋生態(tài)環(huán)境安全和海洋空間權(quán)益保障技術(shù)也在加速發(fā)展。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵功能生物的綜合修復(fù)、強(qiáng)調(diào)生境重現(xiàn)與全功能恢復(fù)的島礁生態(tài)保護(hù)技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。從特征、過程向動力學(xué)機(jī)制研究方向發(fā)展的大陸架劃界高精度海底探測保障技術(shù)，也是海洋工程科技發(fā)展的重要方向。

（三）海水資源和海洋能高效綜合利用技術(shù)發(fā)展方興未艾

為實(shí)現(xiàn)對海水和海洋能資源的高效利用，必須解決的首要問題是降低能耗和成本，提高海水和海洋能資源開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)性。一些國家正在大力開展膜法水處理技術(shù)重大科技計(jì)劃項(xiàng)目研究，希望在海水淡化核心技術(shù)方面取得突破性的進(jìn)展，在保障本國水資源安全的同時，獲得海水淡化市場較高的占有率。在海洋能開發(fā)方面，潮汐能和近海風(fēng)電已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，潮流能、波浪能、深遠(yuǎn)海風(fēng)電已開始嘗試規(guī)?；瘧?yīng)用，溫差能、鹽差能等正從實(shí)驗(yàn)室走向海洋實(shí)況測試?？傮w來說，國際海洋能工程科技仍需解決高效率、高可靠性、高穩(wěn)定性、易維護(hù)和低成本等技術(shù)問題。

當(dāng)前，國際上正在大力開展海水資源利用和海洋能開發(fā)技術(shù)研究。在海水資源利用方面，主要包括日本百萬噸/天膜法水處理技術(shù)項(xiàng)目、韓國反滲透技術(shù)淡化海水工程和構(gòu)筑項(xiàng)目等。在海洋能利用方面，主要包括英國的“創(chuàng)新計(jì)劃”和美國的“能源部水電計(jì)劃”等。

（四）海洋開發(fā)裝備向智能化、集成化和深遠(yuǎn)化方向邁進(jìn)

世界海洋國家均在海洋裝備的設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)建造以及管理運(yùn)行等方面傾注了大量的人力、物力。特別是近年來，隨著信息、材料、能源等領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的飛速發(fā)展，結(jié)合傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)、先進(jìn)材料技術(shù)及動力系統(tǒng)集成技術(shù)的新型海洋裝備理念越來越多地影響著未來海洋領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

海洋開發(fā)裝備向智能化、集成化、深遠(yuǎn)化發(fā)展。在智能化方面，隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能控制、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，海洋資源開發(fā)裝備的智能化程度不斷提升。水下環(huán)境惡劣，智能水下機(jī)器人日益成為海洋開發(fā)的重要工具，未來智能水下機(jī)器人將以更智能的信息處理方式進(jìn)行運(yùn)動控制和規(guī)劃決策[8]。在集成化方面，國際知名企業(yè)紛紛開展海洋開發(fā)裝備的系統(tǒng)集成技術(shù)研究，提供整體的解決方案。此外，隨著海洋開發(fā)走向深遠(yuǎn)海，海洋裝備需要具備深遠(yuǎn)化作業(yè)能力，美國、日本等越來越多的國家將研制可在萬米水深作業(yè)的潛水器裝備。

四、面向2035的中國海洋工程科技技術(shù)預(yù)見分析

（一）技術(shù)預(yù)見調(diào)查

采取專家會議研討、通訊研討等形式開展技術(shù)預(yù)見的調(diào)查，共獲得52項(xiàng)備選技術(shù)項(xiàng)，進(jìn)行了兩輪的技術(shù)預(yù)見問卷調(diào)查：①第一輪調(diào)查（2015年8—9月）邀請專家為937人，填報專家為375人，專家參與度為42.02 %，共回收問卷2 561份；②第二輪調(diào)查（2016年5—7月）邀請專家為1 172人，填報人數(shù)為402人，專家參與度為34.30 %，共回收問卷2 591份。

第二輪問卷調(diào)查的參與人數(shù)顯著高于第一次調(diào)查的參與人數(shù)，下文以第二次技術(shù)預(yù)見調(diào)查的數(shù)據(jù)開展統(tǒng)計(jì)研究，分析我國海洋領(lǐng)域技術(shù)預(yù)見的調(diào)查結(jié)果。

（二）技術(shù)發(fā)展水平與約束條件

1. 研發(fā)水平

海洋領(lǐng)域工程科技52項(xiàng)備選技術(shù)的研發(fā)水平指數(shù)均值為18.97（見表1），說明我國海洋領(lǐng)域技術(shù)方向總體研發(fā)水平仍相對比較落后。海水和海洋能資源綜合利用子領(lǐng)域的“可規(guī)?；瘧?yīng)用的海水淡化技術(shù)與裝備”技術(shù)方向研發(fā)水平指數(shù)為41.96，屬于研發(fā)水平相對比較高的技術(shù)項(xiàng)；海洋開發(fā)裝備子領(lǐng)域的“深水水下油氣生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)”研發(fā)水平最低，研發(fā)水平指數(shù)僅為3.17。

表1 海洋領(lǐng)域各子領(lǐng)域技術(shù)方向研發(fā)水平指數(shù)分析結(jié)果

2. 制約因素

從整體來看，人才隊(duì)伍及科技資源、研發(fā)投入是海洋領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的主要制約因素（見圖1），其次為工業(yè)基礎(chǔ)能力、協(xié)調(diào)與合作，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和法律法規(guī)政策對海洋領(lǐng)域的發(fā)展制約較小。海洋各子領(lǐng)域的制約因素情況見圖2。海洋環(huán)境安全保障子領(lǐng)域，協(xié)調(diào)與合作超過工業(yè)基礎(chǔ)能力，成為制約其發(fā)展的第三大重要影響因素；海洋開發(fā)裝備對工業(yè)基礎(chǔ)能力的要求較高，發(fā)展受其制約比較顯著；此外，海水和海洋能資源綜合利用還受法律法規(guī)政策的顯著影響。

（三）海洋領(lǐng)域重要技術(shù)項(xiàng)

經(jīng)技術(shù)預(yù)見結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析和領(lǐng)域?qū)＜已杏懛治觯玫搅撕Ｑ箢I(lǐng)域綜合重要性最高的前12項(xiàng)技術(shù)方向，結(jié)果見表2。

（四）海洋領(lǐng)域各技術(shù)項(xiàng)預(yù)期實(shí)現(xiàn)時間

海洋領(lǐng)域工程科技52項(xiàng)備選技術(shù)預(yù)見項(xiàng)在世界、中國技術(shù)實(shí)現(xiàn)時間和中國社會實(shí)現(xiàn)時間見圖3。在世界范圍內(nèi)，技術(shù)實(shí)現(xiàn)時間為2019—2025年，有41項(xiàng)的實(shí)現(xiàn)時間集中在2020—2022年，約占全部技術(shù)的78.84 %；在我國，技術(shù)實(shí)現(xiàn)時間為2022—2029年，有40項(xiàng)的實(shí)現(xiàn)時間集中在2024—2026年，約占全部技術(shù)的76.92 %。中國社會實(shí)現(xiàn)時間為2023—2032年，有41項(xiàng)的社會實(shí)現(xiàn)時間集中在2026—2029年，約占全部技術(shù)的78.84 %。

圖1 海洋領(lǐng)域制約因素分析

圖2 海洋各子領(lǐng)域制約因素分析

表2 海洋領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)方向

五、面向2035的中國海洋工程科技發(fā)展戰(zhàn)略

（一）發(fā)展思路和總體構(gòu)架

在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》和《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》的基礎(chǔ)上，我國面向2035年的海洋工程科技發(fā)展思路為：以支撐海洋強(qiáng)國建設(shè)作為戰(zhàn)略目標(biāo)，針對發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、開發(fā)深遠(yuǎn)海資源及維護(hù)國家海洋權(quán)益的戰(zhàn)略需求，重點(diǎn)發(fā)展海洋環(huán)境立體觀測技術(shù)與裝備、海底資源勘查與開發(fā)、海洋生物資源勘查與開發(fā)、海水和海洋能資源綜合利用、海洋環(huán)境安全保障、海洋開發(fā)裝備6個子領(lǐng)域的重大關(guān)鍵技術(shù)。

基于目前海洋領(lǐng)域工程科技發(fā)展仍然不成熟的現(xiàn)狀及2035年世界海洋經(jīng)濟(jì)基本達(dá)到成熟的預(yù)見，我們提出了“具備自主海洋裝備研發(fā)能力、增強(qiáng)海洋資源開發(fā)能力、建立海洋安全和戰(zhàn)略利益的技術(shù)保障體系”三位一體的工程科技任務(wù)，實(shí)現(xiàn)我國走進(jìn)海洋的工程跨越（見圖4）。發(fā)展構(gòu)架主要為：①大力發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的海洋裝備，提高海洋技術(shù)自主創(chuàng)新能力；②建立以“信息化、服務(wù)化、智能化”為主要特征，面向服務(wù)的海洋綜合管理服務(wù)保障系統(tǒng) （智慧海洋），為海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國家海洋安全和海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供服務(wù)，同時逐步實(shí)現(xiàn)海洋信息服務(wù)的產(chǎn)業(yè)化；③發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，在海底資源、海洋生物資源，以及海水和海洋能資源等方面形成全方位的勘查和開發(fā)能力，形成藍(lán)色經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)；④充分發(fā)揮國家戰(zhàn)略牽引、集中力量辦大事的優(yōu)勢，同時發(fā)揮市場力量和企業(yè)創(chuàng)新主體作用、統(tǒng)籌規(guī)劃，開展海洋工程科技攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)海洋探索利用技術(shù)的彎道超車和新跨越，使海洋新經(jīng)濟(jì)發(fā)展成為未來經(jīng)濟(jì)的重要支柱。

圖3 預(yù)期實(shí)現(xiàn)時間分布

圖4 面向2035的中國海洋工程科技發(fā)展構(gòu)架示意圖

（二）發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展路線

總體目標(biāo)：海洋裝備技術(shù)基本自主化，初步建成具有全球海洋環(huán)境智能監(jiān)測能力和經(jīng)略海洋能力的全球海洋環(huán)境安全保障網(wǎng)絡(luò)體系；獲得合理的海洋空間資源，海底礦產(chǎn)能源和海洋生物資源的勘查與開發(fā)能力覆蓋深海及遠(yuǎn)洋，海水和海洋能資源綜合利用初步形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，海洋經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模大幅提升。面向2035的中國海洋工程科技發(fā)展路線圖如圖5所示。

1. 海洋環(huán)境立體觀測技術(shù)與裝備

初步建成全球海洋觀測體系并實(shí)現(xiàn)有效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)全球海面及水下重點(diǎn)海區(qū)多要素立體觀測能力。構(gòu)建星–空–海、水面–水中–海底智能組網(wǎng)立體觀測系統(tǒng)，形成具備全球6 h、中國近海1 h、關(guān)鍵海區(qū)連續(xù)觀測的立體監(jiān)測能力，建設(shè)海洋環(huán)境信息綜合服務(wù)平臺和基于預(yù)測預(yù)報和專家知識的智慧海洋系統(tǒng)，為海洋認(rèn)知、海洋經(jīng)濟(jì)與軍事活動提供實(shí)況信息保障。

2. 海底資源勘查與開發(fā)

經(jīng)過20年的發(fā)展，解決制約海底礦產(chǎn)資源開發(fā)的基礎(chǔ)科學(xué)問題，完善海底成礦地質(zhì)理論體系，建立我國深水工程技術(shù)創(chuàng)新平臺，形成海底礦床精細(xì)勘探技術(shù)體系，完成1 000 m級深海集礦、輸送等技術(shù)海上試驗(yàn)與實(shí)際應(yīng)用。建立海底礦產(chǎn)能源和天然氣水合物勘探開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用示范，培育深水工程產(chǎn)業(yè)體系，全面提升海底礦產(chǎn)資源的自主開發(fā)能力。

圖5 面向2035的中國海洋工程科技發(fā)展路線圖

3. 海洋生物資源勘查與開發(fā)

建立漁業(yè)立體探測技術(shù)體系與大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，打造大宗深遠(yuǎn)海漁業(yè)新資源開發(fā)與船載加工裝備自主研發(fā)基地，提升深藍(lán)漁業(yè)的開發(fā)能力。開發(fā)海洋生物基因資源、微生物資源及生物功能材料，實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)海及極地海洋生物資源的開發(fā)和利用，打造海洋生物新興產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)生一批面向國家重大需求、具有自主知識產(chǎn)權(quán)和國際市場開發(fā)前景的海洋基因工程產(chǎn)物，建立海洋生物酶研發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)平臺和應(yīng)用的新技術(shù)體系。

4. 海水和海洋能資源綜合利用

我國海水資源開發(fā)利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在創(chuàng)新環(huán)境、創(chuàng)新能力、技術(shù)工藝、裝備產(chǎn)業(yè)化水平和應(yīng)用規(guī)模等方面有較大的提升，總體水平達(dá)到世界先進(jìn)水平。同時，積極推動海水資源開發(fā)技術(shù)裝備“走出去”戰(zhàn)略，打造面向全球的競爭優(yōu)勢。攻克海洋能發(fā)電裝置產(chǎn)品化關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。海洋能產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，為實(shí)現(xiàn)海洋能規(guī)?；拈_發(fā)利用及發(fā)展海洋能高端裝備制造產(chǎn)業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，盡早為國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整提供備選能源，并逐步進(jìn)軍國際海洋能市場。

5. 海洋環(huán)境安全保障

形成以我國自主發(fā)展的海洋模式為基礎(chǔ)的海洋環(huán)境安全保障系統(tǒng)。增強(qiáng)我國海洋動力環(huán)境和生態(tài)環(huán)境預(yù)報的精確性，有效保障海洋重要通道的使用和海洋重大工程的建設(shè)。實(shí)現(xiàn)對海洋重大突發(fā)事件及海洋災(zāi)害的風(fēng)險管控和影響評估的快速精準(zhǔn)保障。有效增強(qiáng)島礁生態(tài)系統(tǒng)的人工修復(fù)、重構(gòu)與自然恢復(fù)，推動島礁生態(tài)系統(tǒng)的資源保護(hù)與生態(tài)安全保障。有效增強(qiáng)大陸架等海底高精度測量能力，為大陸架劃界提供保障。

6. 海洋開發(fā)裝備

提升海洋礦產(chǎn)資源、天然氣水合物等開采裝備，以及海洋生物資源、海水和海洋能資源利用等新型海洋開發(fā)裝備的研制能力，為我國海洋開發(fā)、海洋科學(xué)研究等活動提供具有世界先進(jìn)水平的自主裝備。海洋開發(fā)裝備市場份額處于世界前列，成為行業(yè)技術(shù)引領(lǐng)者和標(biāo)準(zhǔn)制定者；關(guān)鍵系統(tǒng)和配套設(shè)備自主創(chuàng)新能力極大增強(qiáng)，優(yōu)勢產(chǎn)品技術(shù)水平世界領(lǐng)先，弱勢產(chǎn)品趕超國際先進(jìn)水平，海洋油氣開發(fā)裝備配套系統(tǒng)和設(shè)備本土化裝船率達(dá)到80 %以上；智能制造模式普遍應(yīng)用，海洋開發(fā)裝備制造業(yè)由生產(chǎn)制造轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)型制造。

六、海洋重大科技項(xiàng)目建議

2016年7月我國發(fā)布了《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，部署了一批面向2030年的重大科技項(xiàng)目和重大工程，包括海洋空間站重大科技項(xiàng)目。根據(jù)海洋強(qiáng)國建設(shè)的目標(biāo)及海洋工程科技戰(zhàn)略的發(fā)展，建議部署新的海洋跨學(xué)科重大科技項(xiàng)目。

（一）重大工程

1. 全球海洋信息精準(zhǔn)服務(wù)工程——全球海洋立體觀（監(jiān)）測與預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)工程

以立足全球視野，構(gòu)建保障國家安全和戰(zhàn)略利益的技術(shù)體系為目標(biāo)，建設(shè)全球立體觀測網(wǎng)，構(gòu)建自主知識產(chǎn)權(quán)的海洋數(shù)值預(yù)報體系，形成以業(yè)務(wù)化觀測為主，兼顧科學(xué)研究，服務(wù)于經(jīng)濟(jì)開發(fā)和海洋軍事活動的海洋信息精準(zhǔn)服務(wù)體系。同時，針對21世紀(jì)海上絲綢之路沿線及與我國緊密相關(guān)的西太平洋和印度洋等重點(diǎn)區(qū)域，構(gòu)建綜合性的海洋環(huán)境和服務(wù)于資源勘查的立體觀（監(jiān)）測與預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)，為海上經(jīng)濟(jì)活動、海洋維權(quán)行動、海上軍事行動等提供海洋公共服務(wù)產(chǎn)品，滿足國家在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、海洋權(quán)益維護(hù)、海洋科學(xué)發(fā)展等方面的戰(zhàn)略需求。

2. 藍(lán)色資源工程——海洋資源勘查與綠色開發(fā)綜合利用工程

以集約開發(fā)和優(yōu)化利用沿岸和近海資源，加強(qiáng)開發(fā)利用公海及國際海底區(qū)域資源為目標(biāo)，構(gòu)建全球海洋礦產(chǎn)能源、漁業(yè)等生物和生態(tài)資源，以及空間資源的多手段勘查和詳查的能力體系，建立研發(fā)和生產(chǎn)海洋開發(fā)裝備的體系，實(shí)現(xiàn)海底礦產(chǎn)資源、海洋生物醫(yī)藥、海水淡化、海洋可再生能源等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)海洋漁業(yè)、海洋船舶工業(yè)、海洋鹽業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級和綠色轉(zhuǎn)型。通過該重大工程的實(shí)施，建立全面的海洋資源勘查和開發(fā)裝備研發(fā)體系，形成若干個海底礦產(chǎn)資源、海洋生物、海水和海洋能資源勘查和開發(fā)的綜合應(yīng)用示范平臺，實(shí)現(xiàn)海洋資源的深入開發(fā)，培育海洋新興產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動海洋經(jīng)濟(jì)為國家經(jīng)濟(jì)保持中高速增長做貢獻(xiàn)。

（二）重大科技專項(xiàng)

1. 海洋環(huán)境與資源的動態(tài)感知科技專項(xiàng)

圍繞我國海洋自然（生態(tài)與災(zāi)害）環(huán)境、資源開發(fā)與維權(quán)保障等國家重大海洋安全需求，突破海洋監(jiān)測/觀測/監(jiān)視系統(tǒng)的核心技術(shù)與裝備的瓶頸問題，包括耐腐蝕材料、異質(zhì)模塊組集和傳感集成、海洋大數(shù)據(jù)應(yīng)用等。發(fā)展智能海洋環(huán)境觀（監(jiān)）測技術(shù)與裝備，重點(diǎn)研制自主傳感器、深遠(yuǎn)海和海底觀測平臺、立體觀測組網(wǎng)核心設(shè)備，構(gòu)建綜合性的海洋環(huán)境和服務(wù)于資源勘查的立體觀（監(jiān)）測與預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)，提高核心裝備的國產(chǎn)化水平，開展海洋環(huán)境一體化組網(wǎng)觀測頂層設(shè)計(jì)，發(fā)展軍民兼用海洋立體觀測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和集成關(guān)鍵技術(shù)，建立“天空岸?！币惑w化立體觀測示范運(yùn)行網(wǎng)，推動我國在海洋環(huán)境監(jiān)測與裝備領(lǐng)域進(jìn)入先進(jìn)國家行列。

2. 海洋資源開發(fā)和利用的新興裝備研發(fā)科技專項(xiàng)

開發(fā)海洋，裝備先行。世界主要海洋國家都在加強(qiáng)海洋資源開發(fā)新興裝備的技術(shù)儲備。海洋裝備制造業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是高端裝備制造業(yè)的重要方向，具有知識技術(shù)密集、物資資源消耗少、成長潛力大、綜合效益好等特點(diǎn)，是發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)的先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。該科技專項(xiàng)主要圍繞新型裝備研發(fā)機(jī)理、集成化、智能化、深遠(yuǎn)化等核心問題，建立完整的海洋資源開發(fā)與利用的裝備研發(fā)體系。促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)高端海洋開發(fā)裝備的“中國制造”。

七、加快海洋工程科技強(qiáng)國建設(shè)的保障措施

根據(jù)海洋工程科技的發(fā)展特點(diǎn)，并針對我國海洋工程科技整體發(fā)展水平不高、海洋產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)和海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍不成熟、產(chǎn)學(xué)研鏈接相對分散的現(xiàn)狀，提出以下幾點(diǎn)保障措施建議。

（一）加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，做好統(tǒng)籌規(guī)劃

制定海洋工程科技發(fā)展的總體戰(zhàn)略規(guī)劃，加強(qiáng)海洋工程科技發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)，做好統(tǒng)籌規(guī)劃，加大扶持力度。同時，進(jìn)一步理清科研院所、高校、業(yè)務(wù)中心作為海洋創(chuàng)新主體的側(cè)重點(diǎn)，發(fā)揮各自優(yōu)勢，避免重復(fù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)“彎道趕超”，促進(jìn)海洋工程科技的快速發(fā)展。

（二）根據(jù)海洋探索開發(fā)的特點(diǎn)，重點(diǎn)投入，構(gòu)建海洋信息和海洋開發(fā)平臺的共享機(jī)制

海洋高技術(shù)發(fā)展具有高難度、高風(fēng)險、高投入等特點(diǎn)。推進(jìn)我國海洋技術(shù)的跨越式發(fā)展，需要建立國家穩(wěn)定增加的海洋科技投入機(jī)制，形成社會多元投入支持海洋科技發(fā)展的良好局面。構(gòu)建各種海洋觀測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享服務(wù)體系以及海洋開發(fā)平臺的共享使用，以重點(diǎn)投入、分散共享的方式，服務(wù)更大范圍的創(chuàng)新群體和創(chuàng)業(yè)群體。

（三）加強(qiáng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)，營造鼓勵創(chuàng)新的環(huán)境

探索合理有效的中長期激勵約束制度，為海洋領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展提供綜合技術(shù)平臺和人才儲備。鼓勵科技人員采取多種方式轉(zhuǎn)化高新技術(shù)成果，參與創(chuàng)辦高新技術(shù)企業(yè)，促進(jìn)創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。

（四）擴(kuò)大國際和地區(qū)科技合作與交流

增強(qiáng)國家自主創(chuàng)新能力，必須充分利用對外開放的有利條件，擴(kuò)大多種形式的國際和地區(qū)科技合作與交流。一方面，積極引進(jìn)國際先進(jìn)海洋工程科技技術(shù)，鼓勵引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展；支持我國科學(xué)家和科研機(jī)構(gòu)參與或牽頭組織國際和區(qū)域性大科學(xué)工程計(jì)劃。另一方面，貫徹落實(shí)建設(shè)“21世紀(jì)海上絲綢之路”戰(zhàn)略，借助“亞洲基礎(chǔ)設(shè)施投資銀行”項(xiàng)目，緊盯國際海洋市場需求，重點(diǎn)突破工程科技核心技術(shù)，加強(qiáng)與海上絲綢之路沿線國家在技術(shù)與產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的合作，為我國海洋工程科技與產(chǎn)業(yè)走向全球奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[9]。

[1] 中華人民共和國國務(wù)院. “十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃 [R]. 北京: 中華人民共和國國務(wù)院, 2016. The State Council of the People’s Republic of China. The 13th Five-Year Plan of national science and technology innovation plan [R]. Beijing: The State Council of the People’s Republic of China, 2016.

[2] “中國海洋工程與科技發(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目綜合組. 海洋工程技術(shù)強(qiáng)國戰(zhàn)略 [J]. 中國工程科學(xué), 2016, 18 (2): 1–9. Task Force for the Study on Development Strategy of China’s Marine Engineering and Technology Comprehensive Research Group. Development strategy of marine engineering and technology power [J]. Strategic Study of CAE, 2016, 18 (2): 1–9.

[3] 中華人民共和國國務(wù)院. 中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要(草案) [R]. 北京: 中華人民共和國國務(wù)院, 2016. The State Council of the People’s Republic of China. The 13th Five-Year Plan of development of national ocean economy [R]. Beijing: The State Council of the People’s Republic of China, 2016.

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Development Strategy for China’s Marine Engineering Science and Technology to 2035

Task Force for the Research on China’s Engineering Science and Technology Development Strategy 2035 Marine Research Group

It is a critical and long-term strategic goal for China to enhance its capacity to exploit marine resources, develop marine economics, protect the marine ecological environment, uphold maritime rights and interests, and build a maritime power. However, China is still in the preliminary stage of marine exploration; therefore, we need to enhance our ability to utilize and control the ocean from a global perspective. It is urgent that the development and utilization of marine resources—including exploration, engineering exploitation, and environmental protection—and the safeguarding of the rights and interests of the state should be treated as an organic whole in the top-level engineering science and technology designs that are required to build a maritime power. Based on a series of technology foresight analyses that were performed through inter-disciplinary integration, this project puts forward key directions in marine engineering science and technology development. In addition, this paper outlines the development path for China’s marine engineering science and technology in six key aspects, including: marine environment stereo-observation technology and equipment, submarine resources exploration and development technology, marine biological resources exploration and development technology, seawater resources and marine energy comprehensive utilization technology, marine environment security technology, and marine development equipment. This paper presents the scientifc and technological vision, key points of development, development strategy, and development path for China’s marine engineering science and technology to 2035.

marine engineering science and technology; development strategy; technology foresight; maritime power

P75

A

2016-12-26；

2017-01-12

聯(lián)系人：潘德爐，E-mail: pandelu@sio.org.cn

中國工程院咨詢項(xiàng)目“中國工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”(2015-ZD-14)

本刊網(wǎng)址：www.enginsci.cn

DOI 10.15302/J-SSCAE-2017.01.016