中船重工集團經(jīng)濟研究中心 郎舒妍 曾曉光 趙羿羽

2030：全球海洋技術(shù)趨勢

中船重工集團經(jīng)濟研究中心 郎舒妍 曾曉光 趙羿羽

2015年9月7日，《全球海洋技術(shù)趨勢2030》報告發(fā)布，該報告利用公共可用的信息、專有數(shù)據(jù)和地平線掃描法，對全球海運業(yè)、海軍和海洋空間領(lǐng)域未來技術(shù)發(fā)展作了分析判斷，旨在幫助海洋利益相關(guān)者了解伴隨技術(shù)變化出現(xiàn)的長期挑戰(zhàn)和機遇，并希望這些海洋利益相關(guān)者思考未來技術(shù)的作用，積極采取一切必要的措施讓技術(shù)發(fā)揮巨大的潛力并創(chuàng)造價值。

本文結(jié)合《全球經(jīng)濟技術(shù)趨勢2030》，對未來十五年內(nèi)海洋裝備領(lǐng)域前沿技術(shù)進行了論述分析，分別從商業(yè)航運和海洋空間領(lǐng)域闡述未來海洋裝備領(lǐng)域可能會運用到的12項技術(shù)，這12項技術(shù)關(guān)系著未來海洋裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢以及市場前景，具有十分重要的意義。

商業(yè)航運領(lǐng)域

(一) 船舶系統(tǒng)設(shè)計

● 推進和動力系統(tǒng)

船舶的推進和動力將成為未來技術(shù)發(fā)展的核心部分。船舶的推進和動力不僅僅是新型主機、替代燃料、節(jié)能推進裝置、可再生能源、混合發(fā)電等更新?lián)Q代的可應(yīng)用型技術(shù)，它更可能是對未來商業(yè)航運的一種挑戰(zhàn)，進而成為商業(yè)航運的核心技術(shù)。

● 造船技術(shù)

船舶將實現(xiàn)更高水平的自動化，系統(tǒng)集成、人機界面、變形結(jié)構(gòu)以及增材制造的引進等都將成為實現(xiàn)高度自動化的有效手段。此外，少壓載水或無壓載水技術(shù)將會在船舶建造中進一步推廣，以此來限制海洋物種在不同水域間的入侵和轉(zhuǎn)移。

● 智能船舶技術(shù)

智能船舶是一場技術(shù)革新，“智能船舶”將會替代人類在管理和優(yōu)化控制機械方面扮演的角色。通過傳感器、機器人、大數(shù)據(jù)、先進材料以及通訊和衛(wèi)星等方面的技術(shù)創(chuàng)新，人們的個人習慣將被映射并轉(zhuǎn)換為自動化，從而幫助改進現(xiàn)有的航運技術(shù)。

(二) 船舶運營

● 傳感器技術(shù)

未來的航運業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)傳感器將會具有自校準、容錯、高傳輸功能、無線功能、節(jié)能環(huán)保、耐用以及小型化等性能特點。

● 機器人技術(shù)

近年來，機器人已在商業(yè)航運的各個領(lǐng)域證明其技術(shù)潛力。到2030年，會有三種新型機器人投入使用，這其中包括學習機器人、實用機器人以及迷你機器人等。這些機器人將在施工安裝、安全保護、環(huán)境衛(wèi)生以及產(chǎn)品維護上發(fā)揮巨大作用。

● 大數(shù)據(jù)分析

大數(shù)據(jù)分析是指通過運用大量的算法來找出數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，當確定其中的相關(guān)性之后，就會建立新的算法并自動應(yīng)用于數(shù)據(jù)集，這就是“動態(tài)學習”的工作過程。大數(shù)據(jù)分析能夠通過完善、理解數(shù)據(jù)趨勢的方式，優(yōu)化運營效率，緩解交通擁堵，最大限度地提高船舶或船隊的利用率和優(yōu)化資源配置，進而提高企業(yè)的競爭力，幫助航運業(yè)相關(guān)方采取積極行動。

● 先進材料

船用先進材料的研發(fā)將成為提高船舶性能的關(guān)鍵，在船用金屬材料方面，將金屬結(jié)構(gòu)進行微尺度或納米尺度的調(diào)整是未來增強其金屬特性的一種有效途徑。同時，新型的合金會具備高延展性、耐腐蝕性以及可塑性，這一類合金在船舶金屬中的應(yīng)用比例也會得到一定的提升。其次，復合材料較金屬材料具有質(zhì)量更輕、強度更高、韌性更好以及不易腐蝕等特點，因此將會有越來越多的復合材料在特定應(yīng)用中取代鋼材。最后，未來的仿生材料將具備某些化學或物理屬性，這些材料將會在海洋市場獲得一席之地。

● 通訊技術(shù)

船舶與岸上基地之間日益頻繁的數(shù)據(jù)傳輸需求將帶動未來的海洋通信朝著更有效、更可靠以及更安全的方向發(fā)展。到2030年，越來越多的國家將進入太空市場，進而為人們提供更加經(jīng)濟實惠的衛(wèi)星服務(wù)，鉆井平臺以及風電場也能夠?qū)⑾冗M的通信網(wǎng)絡(luò)從陸地延伸到海洋。此外，通訊技術(shù)的發(fā)展將會使得船體遠程監(jiān)控、船舶管理的實時決策和自主運行成為可能。

海洋空間領(lǐng)域

(一) 海洋裝備技術(shù)領(lǐng)域

● 先進材料

先進材料的應(yīng)用將使得未來海洋裝備具有以下三個新特性：智能傳感、智能應(yīng)急和自我修復功能。在嵌入式傳感器的支持下，智能材料將改善海上結(jié)構(gòu)的運營和維護狀況，同時降低維護成本并提高安全性。新的智能和輕質(zhì)材料能夠提高耐久性、減少停機維護時間、降低運營成本、提高魯棒性以及提高操作的可靠性。

● 大數(shù)據(jù)分析

隨著一系列描述風、潮汐、海流、溫度和水屬性的大數(shù)據(jù)流的出現(xiàn)，大數(shù)據(jù)分析可以被用來更好地監(jiān)測地球氣候，從而提高天氣預報特別是極端自然事件預報的能力。這些數(shù)據(jù)還可以幫助我們跟蹤海洋條件，進而采取更好的應(yīng)對緊急問題措施。同時，大數(shù)據(jù)分析會幫助我們實現(xiàn)更高效的海洋資產(chǎn)調(diào)度、使用和處置，并最大程度地降低對環(huán)境的影響。

● 自治系統(tǒng)

未來水下、水面海洋裝備和空中飛機上將會配備高效的推進系統(tǒng)、海洋可再生能源采集裝置、多元化的傳感硬件和先進的通信系統(tǒng)，通過這些系統(tǒng)之間的相互配合可以自主完成一些工作任務(wù)，為探索、監(jiān)測以及海洋空間互動提供一種新的方法或途徑。

● 傳感器和通訊

未來的傳感器技術(shù)將向微型化、多樣化以及大規(guī)?；较虬l(fā)展，獨立傳感器數(shù)據(jù)存儲能力的增強將使每一個傳感器收集到更多的數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)收集的效率。海洋空間中大規(guī)模引進傳感和通訊技術(shù)也會延長海上設(shè)施的壽命、提高運營效率以及提高安全性等。

● 海洋生物技術(shù)

海洋生物技術(shù)的發(fā)展主要是從離岸藻類站中培育和收獲海洋生物資源。它會通過使用來自陸上工廠、農(nóng)場和家庭的廢水減少污染。同時，離岸藻類站中生產(chǎn)的藻類將被用于食品、生物燃料、化肥、藥品和化妝品的生產(chǎn)。而設(shè)備運行所需的能量將來自海浪、太陽光線和風。同時，藻類還可以進行廢水處理、提供燃料供給以及成為一種穩(wěn)健而高效的糧食和能量來源。

(二) 海洋能源技術(shù)

● 碳捕獲和貯藏

碳收集和儲存是指從發(fā)電站等大點源中收集CO2，并輸送到目標地點中進行儲存處理。收集CO2的最佳方式是將其從發(fā)電站排放的各種氣體中分離出來，這種收集方式可以減少各種燃料的點源廢物排放，其中包括煤、天然氣和生物質(zhì)能?，F(xiàn)有的CO2運輸方式主要有單源單槽管道和多源多槽管網(wǎng)運輸以及貨車運輸?shù)?。在CO2存儲方面，現(xiàn)有的存儲方法主要是儲存在一些地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，如廢棄的油田和天然氣田、深部煤層和深鹽水層。

● 可再生能源發(fā)電

可再生能源發(fā)電技術(shù)包括在海上浮動平臺上設(shè)立能源發(fā)電廠、加工廠和儲存廠以及生活設(shè)施和船舶碼頭等。能源發(fā)電廠可以實現(xiàn)太陽能、風能、波浪能以及海洋熱能的轉(zhuǎn)換。這些海洋能量中的一部分可被導入海水分離站中用以分解海水中的氫氣燃料，剩余的能量可被導入電網(wǎng)中使用或被存儲在電池中。

技術(shù)革命是廣泛的，《全球海洋技術(shù)趨勢2030》是一份對全球航運以及海洋空間行業(yè)呼吁行動的報告。2030年的海洋技術(shù)將以改變商業(yè)船舶和海洋空間設(shè)備和系統(tǒng)的設(shè)計、建造和運營的方式為發(fā)展目標，未來的海洋世界將是一個相互聯(lián)通的數(shù)字世界，我們的操作、運行以及控制監(jiān)測模式都將在數(shù)字化的進程中得到巨大的改變，全新的造船模式將會以更快、更好以及更加經(jīng)濟安全的模式出現(xiàn)。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的同時，需要對相關(guān)領(lǐng)域的工作人員進行教育和培訓，及時確定行業(yè)風險和不確定性，及時理解這些技術(shù)的復雜性以及它們可能帶來的深刻變化。在科技創(chuàng)新高速發(fā)展的時代，技術(shù)觸動我們現(xiàn)代世界的每一個人。