曾曉光，金偉晨，趙羿羽，郎舒妍

(中國船舶重工集團(tuán)公司第七一四研究所，北京 100101)

0 引 言

海洋儲藏著豐富的油氣資源、生物資源、空間資源和可再生能源資源等，是人類生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略空間[1]。21 世紀(jì)以來，海洋成為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對外開放的重要窗口，在保護(hù)國家安全、維護(hù)國家主權(quán)和獲取經(jīng)濟(jì)利益方面的作用日益突出[2]。海洋開發(fā)裝備在人們認(rèn)識和利用海洋的過程中起到了不可取代的作用，是認(rèn)知海洋、開發(fā)海洋、利用海洋、維護(hù)海洋權(quán)益的基礎(chǔ)和保障[3]。當(dāng)前，世界海洋開發(fā)裝備技術(shù)正向深水化、智能化、清潔化、系統(tǒng)化和集約化發(fā)展。

目前，海洋資源開發(fā)主要包含六方面內(nèi)容：油氣資源、生物資源、可再生資源、礦產(chǎn)資源、空間資源和海水資源[4]，本文將針對各類資源的開發(fā)裝備，從裝備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢兩方面進(jìn)行分析和系統(tǒng)介紹。

本文首先采用文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)方法，利用CNKI 文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫對近十年相關(guān)的發(fā)文情況按照技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以發(fā)現(xiàn)油氣資源、生物資源和可再生能源的發(fā)文總量較大，仍然是技術(shù)研發(fā)的主要方向，而礦產(chǎn)資源、空間資源和海水資源方面，雖然總體發(fā)文量較小，近年來呈現(xiàn)數(shù)量上升趨勢，故可基本判斷該類技術(shù)正處于發(fā)展期，值得關(guān)注的是海洋生物資源相關(guān)文章在數(shù)量和發(fā)展趨勢上均呈現(xiàn)上升態(tài)勢，有望成為未來海洋開發(fā)裝備的技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。同時，采用Derwent 專利數(shù)據(jù)庫進(jìn)行專利分析，在關(guān)鍵詞為Ocean Develepment 的情況下，專利分布情況如表1 所示。

表1 海洋開發(fā)相關(guān)專利的分布情況Tab. 1 Distribution of patents related to marine development

1 海洋油氣資源開發(fā)裝備現(xiàn)狀與未來趨勢

海洋油氣資源裝備是指用于油氣資源勘探、開發(fā)、儲運(yùn)與后期服務(wù)等諸多方面的大型工程裝備，可以劃分為勘探裝備、生產(chǎn)裝備、海洋工程船、建造輔助船舶和水下生產(chǎn)系統(tǒng)等，具體裝備包羅萬象，如各類鉆井平臺（船）、生產(chǎn)平臺、FPSO、穿梭油輪、起重船、鋪纜鋪管船、半潛船、三用工作船及平臺供應(yīng)船等。

1.1 裝備發(fā)展現(xiàn)狀

總體來說，在油氣開發(fā)裝備方面，美國、挪威等西方發(fā)達(dá)國家掌握著核心關(guān)鍵技術(shù)，特別是在裝備的集成化、智能化和配套設(shè)備的深水化、專業(yè)化方面形成一定的技術(shù)壟斷態(tài)勢，我國則存在著國產(chǎn)化比例小、深水化程度低、配套設(shè)備能力差的問題。具體來說發(fā)展現(xiàn)狀存在以下特點(diǎn)：

1）西方發(fā)達(dá)國家掌握著部分高精尖核心裝備技術(shù)

美國、歐洲等西方發(fā)達(dá)國家以研發(fā)、建造深水、超深水等高技術(shù)附加值的海洋工程裝備為核心，占據(jù)著高端油氣勘探開發(fā)裝備的設(shè)計(jì)、開發(fā)及關(guān)鍵配套件技術(shù)的壟斷地位[5]。以海洋深水鉆采裝備為例，水下井口井控設(shè)備、水下采油及管匯生產(chǎn)裝備，其技術(shù)長期以來一直被西方發(fā)達(dá)國家所壟斷[6]。

2）韓國、新加坡等國制造能力強(qiáng)，技術(shù)定位明確

韓國、新加坡等國在多年技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上，憑借先進(jìn)的制造和管理經(jīng)驗(yàn)，具備了建造大型FPSO 和高技術(shù)附加值海洋油氣開發(fā)裝備的能力，并已具備建造總承包能力，其中較為有代表性的企業(yè)包括韓國現(xiàn)代重工、三星重工、大宇造船，以及新加坡吉寶公司及勝科海事公司等，除大型海洋工程裝備外，這些公司還具備較強(qiáng)的海洋工程配套設(shè)備的制造能力。

3）我國技術(shù)水平相對落后，核心關(guān)鍵技術(shù)缺乏，配套能力低

我國海洋石油勘探所需的關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)大量依賴進(jìn)口，并且我國所研發(fā)的海上石油鉆采裝備產(chǎn)品有限，與發(fā)達(dá)國家相比，仍然存在較大差距。在常規(guī)水深勘探鉆采裝備方面，我國已經(jīng)初步具備設(shè)計(jì)建造能力，但是核心關(guān)鍵技術(shù)仍然處于較低水平，配套能力有限，產(chǎn)品集成化和智能化水平較低。

1.2 未來趨勢研判

1）系統(tǒng)化、智能化是大勢所趨

從鉆采、生產(chǎn)裝備的發(fā)展趨勢來看，數(shù)字鉆機(jī)方案、鉆井服務(wù)系統(tǒng)、水下生產(chǎn)集成測試系統(tǒng)等智能化作業(yè)方式的研究與開發(fā)工作，正在逐漸成為海洋油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域一個重要的方向，而從船舶的發(fā)展來看，無人船也正在受到越來越多人的關(guān)注。

2）深水、極地探測裝備的研發(fā)得到重視

世界海洋油氣資源勘探與開采主要需要水面工作船與各類海洋工程平臺和操縱控制設(shè)備完成[7]。在深水和極地油氣開發(fā)作業(yè)的過程中，無人探測器（ROV）、深海拖曳測繪系統(tǒng)（TMS）和載人深潛器（HOV）等將產(chǎn)生巨大的工程作用，而北冰洋海底蘊(yùn)藏著豐富的石油、煤炭、天然氣、可燃冰等資源，因此，極地船舶的研制也正在逐漸成為船舶市場上的一大亮點(diǎn)。

3）新型海洋工程船舶迅速增長

隨著海洋油氣開發(fā)技術(shù)趨于成熟，具有特殊功能的海洋工程船舶開始受到市場青睞。同時，新型海洋工程船舶設(shè)計(jì)聚焦節(jié)能減排。其主要原因是環(huán)境保護(hù)問題變得日益突出，諸多國家與國際非政府組織提高了對于船舶廢水、廢氣等污染物的排放控制要求，IMO 更是在近期提出了2050 年船舶實(shí)現(xiàn)零排放的愿景，對研發(fā)單位而言，這既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇[8]。

2 海洋生物資源開發(fā)裝備現(xiàn)狀與未來趨勢

從目前的應(yīng)用情況和裝備發(fā)展進(jìn)程來看，在海洋生物資源開發(fā)裝備方面，發(fā)展較為迅速且較為成熟的是海洋漁業(yè)裝備，其中包括魚類探測裝備、養(yǎng)殖工船和深水養(yǎng)殖網(wǎng)箱等。而另一方面，海洋藥物與生物制品相關(guān)技術(shù)與裝備的研究正在起步階段，以海洋生物為原料或提取生物活性物質(zhì)、特殊生物基因等成分，進(jìn)行海洋藥物、功能食品、生物材料等的生產(chǎn)工作正在進(jìn)行之中。

2.1 裝備發(fā)展現(xiàn)狀

圖1 海洋開發(fā)裝備體系圖Fig. 1 Marine development equipment system

總體來看，在海洋生物資源的開發(fā)方面，深遠(yuǎn)海魚類養(yǎng)殖裝備及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展最為迅猛，在該領(lǐng)域，挪威深海養(yǎng)殖裝備日益完善，日本、希臘、智利等國加速發(fā)展，我國也在相關(guān)裝備的建造方面取得了長足的進(jìn)步。具體特點(diǎn)如下：

1）挪威深海養(yǎng)殖裝備大型化，配套日益完善

挪威深海養(yǎng)殖裝備的研發(fā)在世界中處于領(lǐng)先位置。挪威大型深海網(wǎng)箱一般配備自動投餌系統(tǒng)、魚苗自動計(jì)數(shù)設(shè)備、水下監(jiān)控系統(tǒng)、自動分級收魚和自動收集死魚設(shè)備等一體智能管理系統(tǒng)，挪威深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)中配套設(shè)施的普遍運(yùn)用將人力從養(yǎng)殖活動中逐漸解放出來，從事有關(guān)養(yǎng)殖管理和研發(fā)工作，逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化、智能化。

2）日本深海養(yǎng)殖裝備因地制宜，但存在諸多問題

日本深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖起步較早，但在其發(fā)展過程中，出現(xiàn)一系列問題。一是日本深海養(yǎng)殖沒有形成較大的規(guī)模，故收益方面相對有限；二是政府支持力度不足，且養(yǎng)殖必須在政府規(guī)定允許的范圍內(nèi)進(jìn)行；三是餌料配比不科學(xué)，對于疾病的控制和預(yù)防力度不足。

3）希臘、智利等國加大海洋養(yǎng)殖業(yè)研發(fā)力度

希臘的海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖非常重視新品種的開發(fā)。ISO 和HACCP 已經(jīng)被引入希臘的養(yǎng)殖管理體系，同時其漁業(yè)養(yǎng)殖的機(jī)械化和自動化水平也在不斷提升。智利政府則適當(dāng)加大了漁業(yè)養(yǎng)殖的科研經(jīng)費(fèi)投入，為魚類多樣化做出了貢獻(xiàn)，提升了魚類養(yǎng)殖在智利國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)競爭力和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[9]。

4）我國海洋生物資源開發(fā)技術(shù)研究起步較晚，但正在逐步縮小差距

近年來我國加強(qiáng)了漁業(yè)船舶的船型優(yōu)化技術(shù)研究與應(yīng)用并取得了成效，在標(biāo)準(zhǔn)化漁船建設(shè)工程中發(fā)揮作用，遠(yuǎn)洋漁船、深海養(yǎng)殖網(wǎng)箱的建造技術(shù)基礎(chǔ)也初步形成[10]。同時，我國海洋生物制品產(chǎn)業(yè)也迎來了快速發(fā)展期，以海洋生物酶、生物制劑和新功能材料為代表的海洋生物技術(shù)逐漸取得突破。

2.2 未來趨勢研判

1）漁業(yè)養(yǎng)殖裝備向?qū)I(yè)化、大型化、智能化發(fā)展

近海漁船裝備向?qū)I(yè)化發(fā)展，漁船機(jī)械化作業(yè)水平、節(jié)能減排水平與智能保障能力得到進(jìn)一步提高；遠(yuǎn)洋漁船裝備工業(yè)化水平不斷提高，魚類監(jiān)測設(shè)備、捕撈設(shè)備等配套設(shè)備的自動化、信息化水平不斷提高；新能源推進(jìn)方式、數(shù)字化手段和新型環(huán)保材料的應(yīng)用在漁船中將逐步完善；深海養(yǎng)殖網(wǎng)箱的發(fā)展向著更深水深、更加智能、更大產(chǎn)量的方向不斷進(jìn)步。

2）海洋藥物和生物制品技術(shù)的表現(xiàn)為三大趨勢海洋藥物和生物制品領(lǐng)域的主要表現(xiàn)為三方面的發(fā)展趨勢：一是生物資源的利用范圍逐步由近海向遠(yuǎn)海邁進(jìn)；二是資源的有效利用率將不斷提升；三是海洋生物產(chǎn)品也將逐漸走入海洋相關(guān)技術(shù)研究的主流，最終形成產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化。

3 海洋可再生能源開發(fā)裝備現(xiàn)狀與未來趨勢

在海洋可再生能源的開發(fā)方面，根據(jù)能源形勢可劃分為潮汐能、離岸風(fēng)能、潮流能、波浪能、溫差能和鹽差能。近年來，海洋新能源開發(fā)裝備技術(shù)發(fā)展順利，不同能源領(lǐng)域各有千秋，各國均獲得了一定的技術(shù)突破，并開展相應(yīng)的工程應(yīng)用。

3.1 裝備發(fā)展現(xiàn)狀

不同海洋可再生能源的獲取技術(shù)成熟度發(fā)展水平各不相同，大體上包含成熟商業(yè)化、初步商業(yè)化和實(shí)驗(yàn)室向工程應(yīng)用轉(zhuǎn)化3 個不同階段，其中潮汐能和離岸風(fēng)能已相對成熟，潮流能和波浪能已具備初步商業(yè)化基礎(chǔ)，而鹽差能和溫差能利用則仍存在一定的技術(shù)難點(diǎn)尚待突破。具體特點(diǎn)如下：

1）潮汐能已實(shí)現(xiàn)長期商業(yè)化運(yùn)行，發(fā)展迅猛

國外潮汐發(fā)電技術(shù)已經(jīng)相對成熟，并進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行階段。進(jìn)入21 世紀(jì)以來，潮汐能開發(fā)利用工作進(jìn)入高速發(fā)展階段。這個階段，在充分考慮環(huán)境影響的基礎(chǔ)上，世界一些國家開始大型潮汐電站的研建工作，但近年來，潮汐能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展相對遲緩，腳步有所減慢。

圖2 潮汐能發(fā)電裝置Fig. 2 Tidal power generation equipment

圖3 波浪能發(fā)電裝置Fig. 3 Wave energy generating equipment

圖4 潮流能水輪機(jī)Fig. 4 Tidal power turbine

2）離岸風(fēng)電技術(shù)處于大規(guī)模開發(fā)階段

海上風(fēng)電技術(shù)朝著深遠(yuǎn)海、大裝機(jī)、陣列式應(yīng)用發(fā)展。歐洲海上風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)先，目前全球建成的海上風(fēng)電場絕大部分都在歐洲，截止到2016 年，全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)14 384 MW[11]，其中，中國累計(jì)裝機(jī)量突破1.5 GW，躋身世界前三。

3）潮流能、波浪能發(fā)電技術(shù)基本成熟，逐漸步入商業(yè)化階段

國際上水平軸式技術(shù)較為成熟，基本進(jìn)入了實(shí)海況示范運(yùn)行甚至前商業(yè)化應(yīng)用階段。代表性潮流能發(fā)電裝置包括英國MCT 公司的Sea Gen（1.2 MW），愛爾蘭Open Hydro 公司的Open-Center（1 MW），挪威Hammerfest 公司的HS1000（1 MW），英國Atlantis 公司的AR-1000（1 MW）等[12]。

國際上已有多種技術(shù)類型的波浪能裝置開展了長期海試，但尚未具備商業(yè)化運(yùn)行條件。代表性波浪能發(fā)電裝置包括美國OPT 公司的PowerBuoy（最大150 kW），英國Aquamarine Power 公司的Oyster（800 kW），西班牙Mutriku 波浪能電站（296 kW）等。

4）溫差能、鹽差能利用處于實(shí)驗(yàn)室向工程應(yīng)用過渡階段

海洋溫差能技術(shù)朝著大型化發(fā)展。美國、日本等國開展研究較早，技術(shù)領(lǐng)先，但基本處于試驗(yàn)研究階段。開展了綜合利用方面的研究，致力于解決大直徑冷海水管施工、高效氨透平研發(fā)等關(guān)鍵問題。

鹽差能技術(shù)朝著低成本發(fā)展。挪威、荷蘭和日本等國開展了先期研究，基本處于試驗(yàn)研究階段。目前專用滲透膜等關(guān)鍵組件的成本居高不下，制約了溫差能技術(shù)的發(fā)展。

3.2 未來趨勢研判

1）加快研發(fā)波浪能發(fā)電廠關(guān)鍵技術(shù)裝備

波浪能發(fā)電裝置在能量俘獲效率、轉(zhuǎn)換效率、可靠性、生存性、可維護(hù)性等關(guān)鍵技術(shù)上有待進(jìn)一步提升。應(yīng)加快突破百千瓦級波浪能發(fā)電裝備關(guān)鍵技術(shù)，以及陣列式布放研究，推進(jìn)兆瓦級波浪能發(fā)電場建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)，培育波浪能高端裝備制造產(chǎn)業(yè)。

2）加快研發(fā)兆瓦級潮流能發(fā)電技術(shù)裝備

潮流能發(fā)電機(jī)組可靠性、穩(wěn)定性、陣列式應(yīng)用、支撐載體工程等關(guān)鍵技術(shù)仍有待提升。應(yīng)加快突破潮流能機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)，逐步降低運(yùn)行成本，促進(jìn)高可靠兆瓦級潮流能機(jī)組產(chǎn)業(yè)化，積極推進(jìn)潮流能發(fā)電場建設(shè)，培育潮流能高端裝備制造產(chǎn)業(yè)。

3）推進(jìn)深遠(yuǎn)海海上風(fēng)能利用技術(shù)裝備研發(fā)

加快研發(fā)漂浮式深海風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)、遠(yuǎn)距離深水大型海上風(fēng)電場開發(fā)及運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)、與潮流能及波浪能的綜合利用技術(shù)，建成百兆瓦級深海風(fēng)電場，實(shí)現(xiàn)5 MW 以上深海風(fēng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)化。

4）開展海洋能綜合利用與評估技術(shù)研究

海洋能原創(chuàng)技術(shù)較少，應(yīng)研究針對海洋能資源特點(diǎn)的高效利用技術(shù)，抓緊突破溫差能及其綜合利用關(guān)鍵技術(shù)和示范，研制新型海洋能轉(zhuǎn)換裝置，開展海洋能綜合利用及規(guī)?；_發(fā)環(huán)境綜合評估技術(shù)研究。

4 海洋礦產(chǎn)資源開發(fā)裝備現(xiàn)狀與未來趨勢

此類裝備可劃分為海洋礦產(chǎn)資源勘探裝備和海洋礦產(chǎn)資源開發(fā)裝備兩大類，裝備研發(fā)和相關(guān)技術(shù)的攻關(guān)圍繞多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼和多金屬硫化物等不同礦物的采集作業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行。雖然整體上距大規(guī)模商業(yè)化開采還存在一定差距，但在關(guān)鍵裝備技術(shù)上還是取得了相應(yīng)的進(jìn)展。

4.1 裝備發(fā)展現(xiàn)狀

20 世紀(jì)50 年代末，美國、英國、法國、德國、日本、加拿大等發(fā)達(dá)國家以及蘇聯(lián)開始研究大洋錳結(jié)核資源勘查與開采技術(shù)[13]。西方國家自2 0 世紀(jì)70-80 年代就已多次成功開展5 000 m 的深海采礦試驗(yàn)，初步完成了深海多金屬結(jié)核資源開采系統(tǒng)裝備研制，具備了進(jìn)行商業(yè)化開采的技術(shù)條件。1978 年，由美、比、意合資的海洋采礦協(xié)會（OMA）在1 000 m 水深環(huán)境下進(jìn)行了第1 次結(jié)核采礦原型試驗(yàn)。同年，美國海洋礦產(chǎn)公司在水深1 800 m 處進(jìn)行多次試驗(yàn)，1979 年進(jìn)行了5 500 m 水深的采礦試驗(yàn)，成功地進(jìn)行了系統(tǒng)的布放回收并采集了約1 000 t 的結(jié)核樣品，驗(yàn)證了深海采礦技術(shù)上的可行性。韓國分別于2009 年、2012 年、2013 年進(jìn)行了淺海、200 米級水深及千米級水深海上試驗(yàn)；印度于2000 年進(jìn)行了410 m 水深的海上采礦試驗(yàn)，并于2006 年與德國再次合作進(jìn)行了451 m 水深淺海的采礦試驗(yàn)研究。近年來，比較活躍的國外采礦公司有加拿大的鸚鵡螺礦業(yè)公司（Nautilus Minerals）和澳大利亞的海王星礦業(yè)公司（Neptune Minerals），2 家公司分別提出了可商業(yè)化開采的深海采礦系統(tǒng)，主要針對多金屬硫化物的開采。

4.2 未來趨勢研判

1）生態(tài)化、綠色化的開采作業(yè)

世界各國深海礦產(chǎn)資源開采關(guān)注深海采礦時生態(tài)環(huán)境的修復(fù)的問題。不以海洋生態(tài)環(huán)境受損為代價(jià)的、安全可靠的開采技術(shù)與裝備研發(fā)將成為主攻方向。深海礦產(chǎn)的生態(tài)開采技術(shù)將得到不斷強(qiáng)化。

2）自動化、智能化的作業(yè)裝備

基于數(shù)字化、信息化技術(shù)開發(fā)的自適應(yīng)、自制智能礦石采集及輸運(yùn)等裝備將成功開發(fā)并應(yīng)用。

3）系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)建造流程

面向多種礦產(chǎn)資源開采的共性技術(shù)，如多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼、熱液硫化物的智能采掘裝備和提升輸運(yùn)系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。同時先進(jìn)成熟的海洋油氣開發(fā)平臺技術(shù)等相關(guān)技術(shù)成果，將創(chuàng)新移植應(yīng)用。

5 海洋空間資源開發(fā)裝備現(xiàn)狀與未來趨勢

海洋空間資源開發(fā)是指將水面、水下和水面上空的空間資源用于交通、生產(chǎn)、居住和娛樂的諸多海洋開發(fā)與生產(chǎn)活動。傳統(tǒng)的海洋空間資源包括海洋港口與海洋運(yùn)輸。新型海洋空間資源包括人工島、海上橋梁、海上機(jī)場、海上/海底工廠、海上娛樂場、海上城市、海底隧道、海底倉庫等[14]。其中，大型海上浮式結(jié)構(gòu)物和載人潛器是較為有代表性的裝備。

5.1 裝備發(fā)展現(xiàn)狀

1999 年，日本在神奈川縣橫須賀港海面上建成了1 個海上漂浮機(jī)場。這個海上漂浮機(jī)場是1995 年開始研制的，它由6 塊長380 m、寬60 m、厚3 m 的模塊焊接而成，有1 條1 000 多米長、最寬處達(dá)120 m 的起降跑道。該機(jī)場于2000 年進(jìn)行飛機(jī)起降試驗(yàn)，成功后將其拆除[15]。該機(jī)場具有很大的軍事價(jià)值，戰(zhàn)時可以作為支援作戰(zhàn)飛機(jī)的移動基地使用。此外，英國也有過利用大型浮式結(jié)構(gòu)物在原有機(jī)場旁建設(shè)新跑道的規(guī)劃。

觀光載人潛水器方面，其作為一種新型的旅游工具，為用戶提供了一種全新水下旅游體驗(yàn)，開創(chuàng)了一個新興的水下旅游觀光產(chǎn)業(yè)。在20 世紀(jì)80 年代中后期，觀光載人潛水器迎來了發(fā)展的黃金時期，在此后幾十年的時間內(nèi)，觀光載人潛水器發(fā)展十分迅猛。美國、荷蘭等已經(jīng)研制了多艘觀光載人潛水器。

5.2 未來趨勢研判

1）新型海洋空間資源開發(fā)裝備向安全、可靠、環(huán)保發(fā)展

在開發(fā)海洋大型浮式結(jié)構(gòu)物的過程中需要解決一系列的理論問題和工程實(shí)際問題，未來將集中于突破動力特性預(yù)報(bào)技術(shù)，建立相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，開發(fā)快速方便的設(shè)計(jì)軟件，解決可服役性、耐久性和可維性，開展事故載荷及風(fēng)險(xiǎn)評估，考慮環(huán)境及生態(tài)問題等，保障海洋大型浮式結(jié)構(gòu)物作業(yè)安全、可靠、環(huán)保。

2）水下旅游資源開發(fā)裝備向全通透、豪華化發(fā)展

全通透和豪華型的觀光載人潛水器是未來的發(fā)展趨勢，美國已經(jīng)在這方面開展了大量的工作。全通透觀光潛水器能為乘客帶來全方位的觀景感受，有一種身臨其境的感覺。隨著亞克力材料和制造工藝的進(jìn)步，人們已將越來越多的目光投向了全通透型的觀光潛水器產(chǎn)品

6 海水資源利用裝備現(xiàn)狀與未來趨勢

海水綜合利用主要包括海水淡化、海水直接利用和海水化學(xué)元素利用3 個方面。其中海水淡化技術(shù)發(fā)展最為迅猛，工業(yè)化程度也相對較高，其方法一般分為熱法（蒸餾法）和膜法兩大類。

6.1 裝備發(fā)展現(xiàn)狀

目前，在世界上已誕生的海水淡化技術(shù)中，以反滲透（SWRO）為代表的膜法海水淡化技術(shù)和以低溫多效（LT-MED）、多級閃蒸（MSF）為代表的熱法淡化技術(shù)得到最廣泛應(yīng)用。在這兩大主流技術(shù)中，膜法淡化技術(shù)在設(shè)備投資、運(yùn)行能耗和應(yīng)用規(guī)模等方面更具有優(yōu)勢，將成為未來發(fā)展的主導(dǎo)。美國、以色列、日本、新加坡、韓國、西班牙、德國、法國、英國等在該技術(shù)領(lǐng)域居于世界領(lǐng)先地位，是主要的海水淡化技術(shù)及產(chǎn)品輸出國。這些發(fā)達(dá)國家有的生產(chǎn)海水淡化配套核心部件和關(guān)鍵設(shè)備，有的專業(yè)從事海水淡化工程設(shè)計(jì)、總承包和水務(wù)運(yùn)營等。中東地區(qū)仍是世界上生產(chǎn)海水淡化水量最大的地區(qū)[16]。

在海水化學(xué)資源開發(fā)利用方面，隨著科技的不斷發(fā)展，如何進(jìn)一步降低化學(xué)資源提取能耗和生產(chǎn)成本，而且從海水中的常量元素提取向微量元素（如鋰、鈾、重氫）延伸，是發(fā)展的必然趨勢。目前，在海水化學(xué)資源開發(fā)利用方面技術(shù)領(lǐng)先的國家包括美國、以色列、日本、英國等，所采用的工藝技術(shù)主要包括空氣吹出法、離子篩、電滲析、膜濃縮、多效蒸餾、機(jī)械熱壓縮蒸發(fā)等。

6.2 未來趨勢研判

海水資源利用裝備整體向著經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的方向發(fā)展。節(jié)省能源、降低成本、綠色發(fā)展是海水資源利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共同趨勢。未來，以壓力、熱能、電能等為驅(qū)動方式的新型多元化海水利用技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并在適用領(lǐng)域得到推廣。新型分離膜材料、膜組件、高性能的能量回收技術(shù)與設(shè)備，以及膜-膜耦合、熱-膜耦合等多種工藝組合的海水淡化技術(shù)得到充分發(fā)展，海水淡化投資和運(yùn)行成本進(jìn)一步降低，經(jīng)濟(jì)效益顯現(xiàn)，缺水問題得到有效緩解。同時，利用綠色能源如太陽能、波浪能等綠色能源為主，現(xiàn)有火力發(fā)電為輔，進(jìn)行海水淡化等。

7 結(jié) 語

海洋開發(fā)裝備具有高投入、高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，且呈現(xiàn)出大型化、深水化、多樣化和高端化的趨勢。目前，主要的海洋開發(fā)技術(shù)依然掌握在韓國、美國、日本、歐洲等國家手中，特別是美國和歐洲在深水或超深水平臺和核心技術(shù)設(shè)備方面始終占據(jù)著壟斷地位?？傮w看來，海洋開發(fā)裝備的發(fā)展陣營大體上可以分為3 部分，即以美國、歐洲為代表的高端裝備集團(tuán)，以韓國、新加坡為代表的工程總包與關(guān)鍵配套設(shè)備研發(fā)與制造集團(tuán)和以中國為代表的總裝建造和低端制造集團(tuán)。鑒于此，我國應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)對國際技術(shù)競爭態(tài)勢，主動出擊，具體可從以下幾方面具體考慮：

1）加大研發(fā)支持力度，完善科技協(xié)同創(chuàng)新體系

持續(xù)穩(wěn)定地開展海洋開發(fā)裝備研發(fā)項(xiàng)目的立項(xiàng)支持，對重大集成性系統(tǒng)工程設(shè)立專項(xiàng)資金，鼓勵基礎(chǔ)共性研究。建立健全保障海洋開發(fā)裝備研發(fā)的體制機(jī)制，建立鼓勵和激勵開展自主創(chuàng)新的制度，形成面向行業(yè)內(nèi)外、多學(xué)科交叉融合、“產(chǎn)、學(xué)、研、用”相結(jié)合的開放式協(xié)同創(chuàng)新研發(fā)體系。

2）加強(qiáng)海洋裝備設(shè)計(jì)、建造和配套產(chǎn)業(yè)等工業(yè)基礎(chǔ)能力建設(shè)

海洋開發(fā)裝備的設(shè)計(jì)、建造和配套產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將推動船舶行業(yè)高端產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并拉動一批科技產(chǎn)業(yè)。應(yīng)重視海洋裝備的工業(yè)能力，加強(qiáng)裝備設(shè)計(jì)、建造和配套設(shè)備的研發(fā)能力建設(shè)，提升裝備的自主研制能力。

3）進(jìn)一步加強(qiáng)科技人才隊(duì)伍建設(shè)

引進(jìn)、培養(yǎng)一批專業(yè)水平高、創(chuàng)新能力強(qiáng)的高級專業(yè)人才，培養(yǎng)技術(shù)操作熟練、專業(yè)知識扎實(shí)的專業(yè)高技能人才，通過人才引進(jìn)和自我培養(yǎng)，不斷完善壯大海洋開發(fā)裝備研發(fā)、建造、管理的專業(yè)人才隊(duì)伍。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)，鼓勵采用專利實(shí)施許可、專利權(quán)轉(zhuǎn)讓、發(fā)明專利出資入股、知識產(chǎn)權(quán)質(zhì)押等形式，促進(jìn)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。

4）加強(qiáng)國際交流合作

大力開展多層次、多渠道、多方式的國際技術(shù)交流活動，采取科技合作、技術(shù)轉(zhuǎn)移、技術(shù)并購、資源共同開發(fā)與利用、參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定等多種方式，提升我國海洋開發(fā)裝備技術(shù)發(fā)展水平與創(chuàng)新能力。