海洋遥控机器人 -海底机器人动画片

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文：东滩智库现代化高新技术在海洋开发过程中的应用，使得大范围、大规模的海洋资源开发和利用成为可能，向海洋要食品、要资源、要财富的蓝色革命，使得海洋经济逐步成为一个独立的经济体系。2009年以来，东滩智库参与了青岛崂山区、泉州晋江市等地蓝色经济区建设相关课题研究，今年又对中集来福士等海工装备企业做了调研，对海洋战略性新兴产业有了更深入的了解。随着“十四五”时期中国深地深海深空战略的推进，海洋作为高质量发展的战略要地，将在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力方面发挥更加重要的作用，海洋装备无疑将成为推进海洋深度开发的重要工具。这里对未来10大海洋装备领域（不含海洋军工）做个简要分析和市场展望。一、新型动力船舶随着大气污染和水污染防治工作的不断深化，能有效减少船舶污染物排放的LNG、氢能、氨气、动力电池等新型动力船正受到越来越多的关注。LNG因动力技术相对成熟等优势成为当下应用最为广泛的替代燃料，氨、氢能源未来可能成为主流的零碳排放船舶动力替代燃料，其中氢燃料电池船舶或将成为下一个产业投资布局新风口。从技术层面来看，氢燃料电池在船舶领域的应用，相较传统燃油船舶与动力电池船舶均有优势。氢燃料电池船舶基础技术成熟但成本高昂，船舶用氢燃料电池模组实现从200kw扩展至兆瓦级，电能效率突破55%。目前氢能船舶领域还没有成熟的商用船只，技术研发正积极实现降低成本和全环节技术链条整合，推动形成围绕氢燃料电池船舶的完整产业链。自2018年以来，国家和地方层面分别出台多项政策，从技术研发、落地推广等角度推动氢燃料电池船舶发展，预计2025年氢燃料电池系统改造船数量和新建氢燃料电池船舶数量将分别达到400艘和200艘。二、大型邮轮等高端船舶目前我国大部分造船企业主要是生产技术含量相对较低的散货船、油船、集装箱船的能力，从2013年以来，船舶企业出现大量关闭和倒闭的现象。而液化天然气（LNG）船、液化石油气（LPG）船、客滚船、化学品船、多用途船等高技术船舶产能过剩问题并不突出，中国在高端船舶制造正在不断突破，如8.3万立方米超大型全冷式液化石油气运输船、22000箱超大型LNG集装箱船等。大型邮轮是船舶工业“皇冠上的最耀眼的明珠”，邮轮产业链的形成是以邮轮作为主要载体，以休闲、观光、游玩等为具体内容，以船舶制造、交通运输、游览观光、后勤保障、餐饮购物、港口服务和银行保险等行业构成完整的产业链条。目前世界邮轮设计建造及配套产业链主要集中在意大利芬坎蒂尼集团、德国迈尔造船厂和法国大西洋造船厂，高端内河游轮、极地邮轮、中小型邮轮以及超大型邮轮等产品。上海、青岛等城市正在规划邮轮产业发展新蓝图。三、深海资源勘探和开发国际海底拥有丰富的矿产资源，以多金属结核、多金属硫化物和富钴铁锰结核为主。据估计，大洋海底多金属结核总资源量约3万亿吨，有商业开采潜力的达750亿吨；海底富钴结壳中钴资源量约为10亿吨。另外，最近几年在深海又发现了大量的稀土资源，仅太平洋深海沉积物中稀土资源量就达880亿吨。近年来，美国、加拿大、英国等一些国家的深海矿业公司正在加紧采矿技术研发。国际海底矿产资源勘探加速，商业性开采时代或将来临，这将为深远海勘探船、探矿船、钻采设备、钻井平台等海洋装备提供巨大机遇。如深远海勘探/探矿船，为推进深远海总体资源情况考察，绘制深远海资源图谱，需要有集油气开采、可燃冰探测、矿产资源探测、极地科考等功能为一体的极地深远海勘探/探矿船舶。再如深海钻井平台，借助我国可燃冰开发历史性机遇，深挖北海、里海、俄罗斯等特殊市场机会，可推动科考勘探装备、特种钻井装备等研发。四、海上风能源开发装备海上风电是风力发电的重要领域，是推动风电技术进步和产业升级的重要力量。截至2020年底，全球已投运海上风电场共162个，累计装机容量32.5GW，其中2020年新增海上风电装机容量5.2GW，创历史新高。近年来，山东、江浙、福建、广东等中东部沿海经济发达、负荷集中地区，海上风电市场得到快速发展，2020年中国新增海上风电装机规模达到2.1GW，成为海上风电发展的引领者。海上风电产业链，以海上风电场规划及装备需求为契机，需要有海上浮式风电装备总体方案，突破海上浮式风电装备的总体设计及关键系统集成设计技术。大功率风机已成为海上风电未来的发展方向，运输吊装运维设备和船舶进一步专业化。针对海上风场建设、电力输送、风场运维等需求，需要开展海上升压站、海上换流站、大型风电安装船、风电运维母船等装备研发设计，推动并促进海上风电装备整体产业化。五、海上清洁能源装备海上LNG发电装备研发。针对“海上丝绸之路”经济带沿线东南亚国家供电需求，兼顾我国南海岛屿电力供应，通过突破并掌握LNG燃料发电船的总体设计及关键系统集成设计技术，开发和拓展为满足海岛、边远沿海区域快速提供用清洁电需求的LNG发电综合解决方案。海上制氢装备研发。当前全球已有6个国家（英国、荷兰、比利时、法国、德国、中国）布局海上风电制氢规划。2020年2月，荷兰壳牌公司宣布启动全球最大的绿色氢气项目计划NortH2（荷兰北部氢谷重要项目，2040年规模达到10GW）。利用海上风能、海洋能、太阳能等清洁能源对海水进行电解制氢，是绿色的氢气，将是未来氢产业发展的主要供应来源。针对海上风电制氢工艺、装备、系统等开展总体研究，开发海上制氢装备。海上核电方案开发。海上移动式小型核电站，是小型核反应堆与船舶工程的有机结合，可为海洋石油开采和偏远岛屿提供安全、有效的能源供给，也可用于大功率船舶和海水淡化领域。由俄罗斯建造的世界首座海上核电站布局在俄罗斯远东地区，能够提供70兆瓦的电力。中国核电、上海电气等5家企业共同出资成立的“中核海洋核动力发展有限公司”，计划在南海岛礁建造20座海上核电站。六、深潜器及水下机器人深潜器是具有水下观察和作业能力的活动深潜水装置，主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务，并可以作为潜水员活动的水下作业基地。主要有四种类别：研究、旅游、政府/军事和商业应用/私人探险；按照作业深度可以划分为三类：超过1000米的（一级载人潜水器）；在300米-1000米范围内作业的（二级载人潜水器）和在300米以内作业的潜水器和其他设备（三级）。水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。涉及水下机器人的能源提供、精准定位、零可见度导航、高强轻质材料等技术的研究。在海洋养殖领域，采用水下机器人进行海产品捕捞、推进海洋牧场的智能化和工业化水平成为大势所趋。海洋石油工程、海洋科考、海洋打捞等领域对水下机器人的需求猛涨，而且呈现不断增多的态势。七、海上超大型设施拆解装备全球现存超过7000个固定式海洋油气钻采平台，每年数量还在持续增加。在全球固定式海洋油气钻采平台中，有约1000个重量超过4000吨，预计其中每年有35-50个需要被拆解；另外全球每年安装超过300个新的海洋平台，其中约100个重量超过4000吨，海上油气设施拆除工作量巨大。目前国际上具备大型油田设施整体吊装能力的装备有瑞典的先锋精神号、美国的VersaBar等，但是作业费用高昂、性价比不高。基于中国在造船、工程机械等领域技术的不断发展，这里的可拓展市场空间巨大。可以针对超大型海上结构物拆解的需求，开发超大型海上联合作业起重作业装备，开展一体化拆解作业模式研究、关键结构设计优化、压载耦合控制和多船协同拆解作业控制等关键技术研究。八、智能化浮式渔业装备随着国民生活水平的不断提高，提升国民蛋白质摄取量，增加海洋鱼类的供应量，促进了国家海洋养殖从近海向深远海纵深发展，为渔业养殖装备发展提供了广阔的市场空间。近年来，连云港海州湾、厦门五缘湾、珠海万山群岛、海南三亚等地也已启动建设不同规模的海洋牧场，而深远海养殖已成为海洋牧场发展的新趋势。另外，传统的海洋牧场正在向集生产、观光、垂钓、餐饮、娱乐、文化、科普等于一体的现代化渔业综合体迈进。这极大带动了海洋牧场多功能平台、养殖工船、大型深水智能网箱等装备，以及智能化养殖、物联网大数据平台等的研发和产业化。九、海上火箭发射平台海上发射是国际航天界酝酿多年的一种新的火箭、卫星发射方式，与常规在陆地进行运载火箭发射不同，海上发射运载火箭具有可靠、安全、经济等优势。我国处于高纬度地区，对于火箭发射在低纬度有着天然的竞争优势，同时“一带一路”沿线国家，特别是亚太及东南亚低纬度地区国家，均有发展卫星技术的迫切需求。通过建设海上发射专用平台，可具备实施全球全海域发射能力，满足低纬度地区小卫星组网发射需求，带动“海上丝绸之路”沿线国家航天技术发展，有效服务于“一带一路”建设。针对我国海上航天发射与回收需求，开展海上发射、回收装备的研发设计、建造及运维，具有巨大的市场前景。十、海水综合利用开发平台海水综合利用重点关注海水淡化领域，主要瞄准“一带一路”沿线岛屿国家淡水资源需求、岛屿开发淡水资源需求、缺水城市淡水资源需求，以及人对海洋深层水这类高质量、无污染的海洋水的需求，开展海水淡化平台&海洋深层取水平台总体方案开发、海水制淡方案设计、淡水供需方案设计、苦咸水再利用技术、淡水输送方案等技术研究。天津规划打造世界级海水淡化产业集群，将以工业点对点利用为主、城市公共供水等为辅，提高海水淡化水在水资源中的配置比例；同时发展研发设计、整机制造、装备集成、设备加工、材料部件、药剂生产、工程总包等产业。