船舶与海洋工程装备是指开发、利用和保护海洋时使用的各类船舶和装备,包括各类海洋运载装备、海洋油气资源开发装备、海洋矿产资源开发装备、海洋渔业装备、海洋可再生能源开发装备以及其他辅助性工程船舶和施工装备等。
21世纪以来,我国船舶与海洋工程装备产业抓住了难得的国内外市场机遇,进入了历史上发展最快的时期,取得了显著成就,海洋高技术自主创新能力得到大幅提升。截至2023年,国内海洋科研机构超200家。我国在海洋运载装备、海洋油气开发装备、海洋渔业装备、海洋可再生能源开发装备、海洋科考装备、海洋施工装备等诸多方面取得了丰硕的成果。
海洋运载装备是指以开发和利用海洋资源、维护海洋利益为目的的运载装备,主要指各类运输船舶。在海洋运载装备制造业市场上,中韩两国占据近九成的市场份额,行业集中度还在不断提升。我国新船订单虽然主要集中于传统船型,如油船、散货船等,但整体产业正逐渐向高附加值装备领域转型。近几年,已获得大量大型集装箱船与液化天然气(liquified natural gas,LNG)船订单,并建造了大型邮轮。目前,我国与韩国在高端船舶建造方面正处于激烈竞争中。巨型油轮(very large crude oil carrier,VLCC)、超大型集装箱船(ultra large container ship,ULCS)、LNG船、豪华邮轮等就属于这类装备。
在当代船舶工业中,VLCC、ULCS和LNG船的建造是衡量一个国家船舶制造水平和能力的重要标准。VLCC的载重量一般为20万~30万吨,相当于200万桶原油的装运量。全世界建成的VLCC有400多艘。2022年,由中国船级社独立审图和建造检验的全球首艘LNG双燃料VLCC“远瑞洋”轮交付。“远瑞洋”轮由大连船舶重工集团有限公司为中远海运能源运输股份有限公司建造,综合节能指标和性能指标居于世界领先水平。在全球能源转型背景下,采用LNG作为主燃料在超大型原油船上应用,为大型船舶的节能减排及航运业推动“碳达峰、碳中和”目标落地起到积极的示范引导作用,具有里程碑意义。
全球首艘LNG双燃料巨型油轮“远瑞洋”轮
集装箱船,是可用于装载国际标准集装箱的船舶。2023年,中国船舶集团有限公司(以下简称中船)旗下江南造船(集团)有限责任公司为中国船舶集团(香港)航运租赁有限公司和瑞士地中海航运公司建造的全球最大量级(24000标准箱级)集装箱船——“地中海·中国”号在上海交付。这艘20万吨级巨轮以“中国”命名,由中国研发制造,从中国出发,执行“丝路海运”航线。
“地中海·中国”号
LNG船是在-163℃低温下运输液化气的专用船舶,是一种“海上超级冷冻车”,被喻为世界造船业“皇冠上的明珠”之一,现只有美国、中国、日本、韩国和欧洲的少数几个国家的13家船厂能够建造。2022年,中船旗下沪东中华造船(集团)有限公司(以下简称沪东中华)承建的“中海油中长期FOB资源配套LNG运输船”项目首制船在长兴造船基地开工建造。这标志着由中国自主研发设计、代表当今世界大型LNG船领域最高技术水平的中国第五代“长恒”系列17.4万立方米LNG船由设计蓝图“驶向”实船建造,成为中国造船业在LNG船研发设计领域从跟跑、并跑到领跑进程中的重要里程碑。
大型邮轮是海洋上的定线、定期航行的大型客运轮船。“爱达·魔都”号(Adora Magic City)是中国第一艘国产大型邮轮,全长323.6米,总吨位13.55万吨,最多可载乘客5 246人。“爱达·魔都”号于2023年正式出坞,于2024年正式开始商业运营。“爱达·魔都”号的成功建造标志着我国已具备同时建造航空母舰、大型LNG运输船、大型邮轮的能力,集齐了造船工业的三颗“明珠”。
第五代“长恒”系列LNG船
“爱达·魔都”号大型邮轮
海洋油气开发装备主要指海洋油气资源和天然气勘探、开采、储存、加工等方面的大型工程装备和辅助性装备,包括各类钻井平台、生产平台、浮式生产储油船、铺管船、水下采油装备等。
近年来,我国海洋石油勘探所需的关键设备和技术产品发展迅速,深水钻井和采油装备国产率逐渐提升,产品集成化和智能化水平进步明显,考虑到我国巨大的海洋油气开发装备市场潜力,海洋油气开发装备自主研发相关行业将有广阔的市场应用前景。
我国深水油气工程技术装备起步于“十一五”,建成了以“海洋石油981”号和“蓝鲸2”号深水半潜式钻井平台、“深海一号”深水半潜式生产储油平台、“海洋石油201”号深水铺管起重船等为代表的大型深水海洋油气开发装备,在国际上具有较高的竞争力和影响力,已在国际市场占有了一席之地。
半潜式钻井平台是大部分浮体没于水面下的一种小水线面的移动式钻井平台。“海洋石油981”号深水半潜式钻井平台和“蓝鲸2”号深水半潜式钻井平台是我国半潜式钻井平台的代表性成果。
“海洋石油981”号深水半潜式钻井平台于2008年开工建造,是中国首座自主设计、建造的第六代深水半潜式钻井平台,整合了全球一流的设计理念和装备,是世界上首次为南海恶劣海况而设计的,能抵御200年一遇的台风。该平台的建成标志着中国在海洋工程装备领域已经具备了自主研发能力和国际竞争能力。
“海洋石油981”号深水半潜式钻井平台
“蓝鲸2”号深水半潜式钻井平台是由烟台中集来福士海洋工程有限公司自主设计建造的超深水双钻塔半潜式钻井平台,最大作业水深为3 658米,最大钻井深度为15 250米,自重4.4万吨,可抵御15级以上的飓风。2020年,“蓝鲸2”号半潜式钻井平台在水深1 225米的南海神狐海域顺利开展第二轮可燃冰试采任务。
“蓝鲸2”号深水半潜式钻井平台
海洋渔业装备主要指海洋捕捞装备和养殖装备,包括渔船、海洋网箱、养鱼平台等。近年来,我国在海洋渔业装备方面取得了长足的进步,加强了渔业船舶的船型优化技术研究,大力发展深海养殖工船和网箱的建造技术并取得了实际成效。
我国在2022年建造了全球首艘10万吨级智慧渔业大型养殖工船“国信1号”,并于2022年在青岛北海船舶重工有限责任公司出坞下水。“国信1号”总长249.9米,排水量13万吨,排水量相当于两艘航母,是全球设计规模最大、功能最全、实用性和可靠性最强的渔船。全船共15个养殖舱,养殖水体达8万立方米,用于开展大黄鱼等高端经济鱼类的养殖生产,可年产高品质大黄鱼3 700吨。“国信1号”养殖工船在产业发展和技术创新应用上的前瞻性、引领性和示范性对拓展我国深远海养殖空间、带动渔业产业升级转化具有非常重要的现实意义。
“国信1号”养殖工船
海洋可再生能源开发装备是指开发海洋中各种可再生能源的装备,如潮汐能发电机组、海上风电机组、海洋波浪能发电装置、海洋潮流能发电装置等。不同海洋可再生能源的获取技术成熟度和发展水平各不相同,大体上包含从实验室向工程应用转化、初步商业化和成熟商业化3个不同阶段,其中,潮汐能和海上风能开发装备已相对成熟,潮流能和波浪能已具备初步商业化基础。
潮汐能技术相对成熟,各国早已建立大量的小型潮汐电站,部分电站已进行了长期的商业运行。
在海上风能方面,我国正在实现从追赶到超越,如2023年,全球首台16兆瓦超大容量海上风电机组在福建海上风电场成功并网发电,标志着我国海上风电大容量机组的研发制造及运营能力达到国际领先水平。目前,全球市场上近六成风电设备产自中国,全球海上风电累计装机容量达57.6吉瓦,我国累计装机容量达30.51吉瓦,占全球市场份额的53%。我国风电累计出口容量为1 193万千瓦,已覆盖49个国家和地区,风电设备出口量正快速增长。
在海洋波浪能方面,中国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲”号已在广东珠海投入试运行,标志着中国兆瓦级波浪能发电技术正式进入工程应用阶段。
在海洋潮流能方面,世界首台“3.4兆瓦LHD林东模块化大型海洋潮流能发电机组”首期1兆瓦的发电机组在舟山岱山海域正式启动发电,这是由我国自主研发生产、装机功率世界最大的潮流能发电机组。
全球首台16兆瓦超大容量海上风电机组
海洋科考装备是人类认识、探测与研究海洋最有效的平台、工具与载体,包括各类测量船、科考船、调查船、钻探船以及各类深海运载器等。
测量船是指专门从事各海区、港口和航道的水深及障碍物等测量、定位的船舶。“远望2”号远洋航天测量船是我国第一代综合性航天远洋测控船,主要承担我国航天飞行器的海上测量、控制、通信和打捞回收任务,是我国航天测控网的重要组成部分。特别是在载人航天工程海上测控中,它担负着天地话音传输任务,让中国航天第一人杨利伟在太空中与地面成功进行了天地通话。
“远望2”号远洋航天测量船
极地考察船是专门在南北极海域进行海洋调查和考察的专业海洋调查船。“雪龙2”号极地科考破冰船是全球第一艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船,能以2~3节(1节≈1.85千米/时)的航速在冰厚1.5米和雪厚0.2米的条件下连续破冰航行,可实现极区原地360°自由转动,并突破极区20米当年冰冰脊。“雪龙2”号装备了国际先进的海洋调查和观测设备,能在极地冰区海洋开展物理海洋、海洋化学、生物多样性调查等方面的科学考察。
“雪龙2”号极地科考破冰船
潜水器是指具有水下观察和作业能力的潜水装置,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,分为载人潜水器和无人潜水器。“奋斗者”号载人潜水器是我国研发的万米载人潜水器。2020年11月10日,“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度为10 909米,刷新了中国载人深潜的新纪录。“思源”号全海深无人潜水器是由上海交通大学牵头研发的全海深无人潜水器,于2021年在西太平洋公海海域顺利完成深海试验,验证了其装备的稳定性和强大的深海海底作业能力。
“奋斗者”号载人潜水器
“思源”号全海深无人潜水器
海洋施工装备是指各类从事海上工程作业的船舶及海洋装备,主要功能是海上的施工建设和运行维护。海上挖泥船就是一种典型的海洋施工装备。
挖泥船一般是指负责清挖水道与河川淤泥的船舶。海上挖泥船除了清除海底淤泥外,也是吹沙填海的利器。“天鲸号”自航绞吸式挖泥船由上海交通大学、中交天津航道局有限公司、招商局重工(深圳)有限公司等联合开发建造。上海交通大学承担了“天鲸号”的主要设计任务,以此为基础的“海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化”项目获得2019年度国家科技进步特等奖。“天鲸号”自航绞吸式挖泥船装机功率、疏浚能力居于亚洲第一、世界第三,在“一带一路”港口建设、基础设施建设、航道疏浚等工程中创造了举世瞩目的中国速度和多项世界纪录,在建设海洋强国、维护国家主权、推进国家战略中发挥了不可替代的作用。
“天鲸号”自航绞吸式挖泥船