中船重工集團(tuán)經(jīng)濟(jì)研究中心 郎舒妍 曾曉光 趙羿羽

2030：全球海洋技術(shù)趨勢(shì)

中船重工集團(tuán)經(jīng)濟(jì)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(shì)2030》報(bào)告發(fā)布，該報(bào)告利用公共可用的信息、專有數(shù)據(jù)和地平線掃描法，對(duì)全球海運(yùn)業(yè)、海軍和海洋空間領(lǐng)域未來(lái)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(zhǎng)期挑戰(zhàn)和機(jī)遇，并希望這些海洋利益相關(guān)者思考未來(lái)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(jià)值。

本文結(jié)合《全球經(jīng)濟(jì)技術(shù)趨勢(shì)2030》，對(duì)未來(lái)十五年內(nèi)海洋裝備領(lǐng)域前沿技術(shù)進(jìn)行了論述分析，分別從商業(yè)航運(yùn)和海洋空間領(lǐng)域闡述未來(lái)海洋裝備領(lǐng)域可能會(huì)運(yùn)用到的12項(xiàng)技術(shù)，這12項(xiàng)技術(shù)關(guān)系著未來(lái)海洋裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)以及市場(chǎng)前景，具有十分重要的意義。

商業(yè)航運(yùn)領(lǐng)域

(一) 船舶系統(tǒng)設(shè)計(jì)

● 推進(jìn)和動(dòng)力系統(tǒng)

船舶的推進(jìn)和動(dòng)力將成為未來(lái)技術(shù)發(fā)展的核心部分。船舶的推進(jìn)和動(dòng)力不僅僅是新型主機(jī)、替代燃料、節(jié)能推進(jìn)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(duì)未來(lái)商業(yè)航運(yùn)的一種挑戰(zhàn)，進(jìn)而成為商業(yè)航運(yùn)的核心技術(shù)。

● 造船技術(shù)

船舶將實(shí)現(xiàn)更高水平的自動(dòng)化，系統(tǒng)集成、人機(jī)界面、變形結(jié)構(gòu)以及增材制造的引進(jìn)等都將成為實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的有效手段。此外，少壓載水或無(wú)壓載水技術(shù)將會(huì)在船舶建造中進(jìn)一步推廣，以此來(lái)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(chǎng)技術(shù)革新，“智能船舶”將會(huì)替代人類(lèi)在管理和優(yōu)化控制機(jī)械方面扮演的角色。通過(guò)傳感器、機(jī)器人、大數(shù)據(jù)、先進(jìn)材料以及通訊和衛(wèi)星等方面的技術(shù)創(chuàng)新，人們的個(gè)人習(xí)慣將被映射并轉(zhuǎn)換為自動(dòng)化，從而幫助改進(jìn)現(xiàn)有的航運(yùn)技術(shù)。

(二) 船舶運(yùn)營(yíng)

● 傳感器技術(shù)

未來(lái)的航運(yùn)業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)傳感器將會(huì)具有自校準(zhǔn)、容錯(cuò)、高傳輸功能、無(wú)線功能、節(jié)能環(huán)保、耐用以及小型化等性能特點(diǎn)。

● 機(jī)器人技術(shù)

近年來(lái)，機(jī)器人已在商業(yè)航運(yùn)的各個(gè)領(lǐng)域證明其技術(shù)潛力。到2030年，會(huì)有三種新型機(jī)器人投入使用，這其中包括學(xué)習(xí)機(jī)器人、實(shí)用機(jī)器人以及迷你機(jī)器人等。這些機(jī)器人將在施工安裝、安全保護(hù)、環(huán)境衛(wèi)生以及產(chǎn)品維護(hù)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(guò)運(yùn)用大量的算法來(lái)找出數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，當(dāng)確定其中的相關(guān)性之后，就會(huì)建立新的算法并自動(dòng)應(yīng)用于數(shù)據(jù)集，這就是“動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)”的工作過(guò)程。大數(shù)據(jù)分析能夠通過(guò)完善、理解數(shù)據(jù)趨勢(shì)的方式，優(yōu)化運(yùn)營(yíng)效率，緩解交通擁堵，最大限度地提高船舶或船隊(duì)的利用率和優(yōu)化資源配置，進(jìn)而提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，幫助航運(yùn)業(yè)相關(guān)方采取積極行動(dòng)。

● 先進(jìn)材料

船用先進(jìn)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(jìn)行微尺度或納米尺度的調(diào)整是未來(lái)增強(qiáng)其金屬特性的一種有效途徑。同時(shí)，新型的合金會(huì)具備高延展性、耐腐蝕性以及可塑性，這一類(lèi)合金在船舶金屬中的應(yīng)用比例也會(huì)得到一定的提升。其次，復(fù)合材料較金屬材料具有質(zhì)量更輕、強(qiáng)度更高、韌性更好以及不易腐蝕等特點(diǎn)，因此將會(huì)有越來(lái)越多的復(fù)合材料在特定應(yīng)用中取代鋼材。最后，未來(lái)的仿生材料將具備某些化學(xué)或物理屬性，這些材料將會(huì)在海洋市場(chǎng)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(dòng)未來(lái)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(lái)越多的國(guó)家將進(jìn)入太空市場(chǎng)，進(jìn)而為人們提供更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的衛(wèi)星服務(wù)，鉆井平臺(tái)以及風(fēng)電場(chǎng)也能夠?qū)⑾冗M(jìn)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(huì)使得船體遠(yuǎn)程監(jiān)控、船舶管理的實(shí)時(shí)決策和自主運(yùn)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(jìn)材料

先進(jìn)材料的應(yīng)用將使得未來(lái)海洋裝備具有以下三個(gè)新特性：智能傳感、智能應(yīng)急和自我修復(fù)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(yùn)營(yíng)和維護(hù)狀況，同時(shí)降低維護(hù)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(jī)維護(hù)時(shí)間、降低運(yùn)營(yíng)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(fēng)、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(lái)更好地監(jiān)測(cè)地球氣候，從而提高天氣預(yù)報(bào)特別是極端自然事件預(yù)報(bào)的能力。這些數(shù)據(jù)還可以幫助我們跟蹤海洋條件，進(jìn)而采取更好的應(yīng)對(duì)緊急問(wèn)題措施。同時(shí)，大數(shù)據(jù)分析會(huì)幫助我們實(shí)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(duì)環(huán)境的影響。

● 自治系統(tǒng)

未來(lái)水下、水面海洋裝備和空中飛機(jī)上將會(huì)配備高效的推進(jìn)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(jìn)的通信系統(tǒng)，通過(guò)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(cè)以及海洋空間互動(dòng)提供一種新的方法或途徑。

● 傳感器和通訊

未來(lái)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(dú)立傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力的增強(qiáng)將使每一個(gè)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(jìn)傳感和通訊技術(shù)也會(huì)延長(zhǎng)海上設(shè)施的壽命、提高運(yùn)營(yíng)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(lèi)站中培育和收獲海洋生物資源。它會(huì)通過(guò)使用來(lái)自陸上工廠、農(nóng)場(chǎng)和家庭的廢水減少污染。同時(shí)，離岸藻類(lèi)站中生產(chǎn)的藻類(lèi)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(yùn)行所需的能量將來(lái)自海浪、太陽(yáng)光線和風(fēng)。同時(shí)，藻類(lèi)還可以進(jìn)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(lái)源。

(二) 海洋能源技術(shù)

● 碳捕獲和貯藏

碳收集和儲(chǔ)存是指從發(fā)電站等大點(diǎn)源中收集CO2，并輸送到目標(biāo)地點(diǎn)中進(jìn)行儲(chǔ)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(lái)，這種收集方式可以減少各種燃料的點(diǎn)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(yùn)輸方式主要有單源單槽管道和多源多槽管網(wǎng)運(yùn)輸以及貨車(chē)運(yùn)輸?shù)取Ｔ贑O2存儲(chǔ)方面，現(xiàn)有的存儲(chǔ)方法主要是儲(chǔ)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(dòng)平臺(tái)上設(shè)立能源發(fā)電廠、加工廠和儲(chǔ)存廠以及生活設(shè)施和船舶碼頭等。能源發(fā)電廠可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能、風(fēng)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(dǎo)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(dǎo)入電網(wǎng)中使用或被存儲(chǔ)在電池中。

技術(shù)革命是廣泛的，《全球海洋技術(shù)趨勢(shì)2030》是一份對(duì)全球航運(yùn)以及海洋空間行業(yè)呼吁行動(dòng)的報(bào)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(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)的方式為發(fā)展目標(biāo)，未來(lái)的海洋世界將是一個(gè)相互聯(lián)通的數(shù)字世界，我們的操作、運(yùn)行以及控制監(jiān)測(cè)模式都將在數(shù)字化的進(jìn)程中得到巨大的改變，全新的造船模式將會(huì)以更快、更好以及更加經(jīng)濟(jì)安全的模式出現(xiàn)。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的同時(shí)，需要對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的工作人員進(jìn)行教育和培訓(xùn)，及時(shí)確定行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和不確定性，及時(shí)理解這些技術(shù)的復(fù)雜性以及它們可能帶來(lái)的深刻變化。在科技創(chuàng)新高速發(fā)展的時(shí)代，技術(shù)觸動(dòng)我們現(xiàn)代世界的每一個(gè)人。