海洋工程装备技术绿色动向_徐晓丽.pdf

2023.2 CHINA SHIP SURVEY 中国船检652023.2 CHINA SHIP SURVEY 中国船检652022年,海洋工程装备产业在历经了多年的低谷期之后重获新生：不仅在装备利用率、日费率等方面实现了同比上涨并持续维持高位,海工装备订单也实现了同比增加。虽然近期国际油价回落为海工装备的市场发展蒙上了一层不确定的因素。但是,随着清洁能源需求的大幅增加、新科技革命带来的技术渗透与融合,油价已不是决定海洋工程装备发展的唯一因素,尤其是对于其技术发展影响的重要度更为下降。为此,本文系统分析了海工装备技术发展的现状及趋势,并在分析我国海工装备技术水平存在问题的基础上,提出未来发展的建议。传统装备面临技术转型升级绿色化发展。从装备自身技术角度来看,随着“3060”双碳目标的提出及深化,以及各国污染排放区的建立,控制船舶排放问题已进入了实践阶段,甚至已经迈入了立法保护阶段,尤其是欧洲与美国地区,立法较早也更为完善,同时驱动了海洋工程装备技术绿色动向中国船舶集团有限公司规划发展研究中心 徐晓丽 中国造船工程学会 曹 林中国船检 CHINA SHIP SURVEY 2023.266相关绿色环保技术的发展；另一方面,油价持续上涨,基于成本压力,经济高效的海洋工程装备也备受瞩目。由此,传统的海洋工程装备,如自升式钻井平台、钻井船等钻井装备,浮式生产储油船（FPSO）等生产装备,以及三用工作船、平台供应船等海工支持船舶,这些装备在当前市场环境以及环保立法的要求,亟需转型升级。2018年,Northern Drilling公司“West Mira”半潜钻井平台安装了西门子一套基于电池的能量存储方案BlueVault,成为了全球首个混合动力的海上钻井平台,安 装BlueVault之 后,“West Mira”号可减少42%的主机运行时间,二氧化碳排放降低了15%,氮氧化物排放下降了12%,相当于每年大约1万辆汽车的排放。可以预见,未来在海工装备的绿色化和经济性方面进行技术研发以及技术实践将持续加大。智能化发展。海工装备智能化是指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段,自动感知和获得海工装备自身、海洋环境、井口条件、油气质量等方面的信息和数据,并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理和分析技术,在海洋油气勘探、生产、管理、维护保养等方面实现智能化运行,以使海洋油气开发更加安全、更加环保、更加经济和更加可靠,具有实时监测、分析成像,以及智能管 控 的 特 征。2022年,Ashtead Technology公司与Hydromea公司开发出利用高带宽光学数据遥测的新技术,被视为海底结构远程监测系统的行业变革者。随着现代科学技术的发展,特别是互联网技术、大数据分析技术、人工智能技术、模糊数学理论以及人神经网络技术的发展,工业产品正从“数控一代”向“智能一代”跃进,在海洋工程装备领域亦是如此。大数据时代背景下,海洋油气开发的智能化已经成为当今传统海洋工程装备领域转型升级的必然趋势。清洁能源开发装备技术受瞩目FLNG装备中短期面临较大需求。能源安全形势严峻,俄乌局势爆发,欧洲各国对自身能源安全问题进行了更深入的思考。欧盟委员会于2022年5月公布的 欧洲廉价、安全、可持续能源联合行动方案,旨在摆脱对俄罗斯的化石燃料依赖并加速欧盟整体的绿色转型。但从中短期来看,欧洲仍然摆脱不掉对LNG的大量需求。尤其是浮式储存与再气化（FSRU）装备及与此类似的新型装备,由于其具有节约成本,与陆上设施相比更具有灵活性,可以满足季节性和临时需求等优势,从短期来看欧洲需求剧增,意大利 能 源 公 司SNAM在2022年7月以约4亿美元的价格购得一艘BW Group于2015年 建 造 的FSRU装备,而该装备在当时的合同价格为2.5亿美元。从中期来看在亚洲及中东的需求也将会保持增长趋势。海洋新能源开发装备技术正加图2 Ashtead Technology的监测系统正在Eguinor的油田上安装 图1“West Mira”半潜钻井平台绿色技术 Green Technology图源/energi24.no网图源/Ocean News&Technology网2023.2 CHINA SHIP SURVEY 中国船检67速发展。欧盟于2021年7月通过的立法改革提案“Fit for 55”一揽子计划,要求2030年将欧盟的温室气体净排放量在1990年水平上至少减少55%。可再生能源作为化石能源的替代能源在能源消费中的比重越来越高,核能、风能、生物能源等新型能源消费将会提速。欧洲海洋能组织发布的2021年海洋能产业发展趋势和统计数据报告称,2021年欧洲潮汐能、波浪能装机容量已恢复至新冠肺炎疫情前水平,两种海洋可再生能源的新增装机容量分别达到2.2兆瓦和0.68兆瓦。同期,全球潮汐能、波浪能新增装机容量也分别达到3.12兆瓦和1.39兆瓦,这表明欧洲以外的国家和地区也在加快开发海洋可再生能源。海洋相关能源开发装备包括风电安装平台、风电运维船、波浪能/潮汐能/温差能利用装备、海洋生物质能的培植/采收/转化装备等将得到机会。新科技革命与海工装备制造深度融合以信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术为代表的技术群正在引发新一轮科技革命,这些技术的突破和交叉融合式的应用将对海工装备制造产生一系列重要影响。在海洋工程装备领域,新一代信息技术与制造业的深度融合将引发行业发展理念、技术体系、制造模式、价值链以及产品形式的重大变革：协同、智能、绿色、服务将成为海工装备发展的核心理念；虚拟化技术、增材制造（3D打印）、工业互联网、大数据等技术的重大突破和广泛应用正在重构海工装备制造业技术体系；智能工厂和智能制造模式正在引领制造方式变革；异地协同设计、精准供应链管理、全生命周期管理等正在重塑产业价值链体系。2022年7月,新加坡吉宝集团旗下吉宝岸外与海事与新加坡信息通信媒体发展局在其新加坡的船厂测试增强现实和虚拟现实智能眼镜解决方案,以应对新冠疫情造成的困扰,并提高作业效率。这在东南造船业是首次。吉宝船厂员工可以通过穿戴微软HoloLens的AR头盔,将AR用于接收设备的实时性能、起重机的负载重量、维护状况等信息,利用直接叠加到视场的信息数据来进行设备的检查,提升效率高达40%,使设备维护时间整体减少15%。新科技革命席卷下,全球海洋工程装备产业的技术形态和产业发展模式随之发生重要转变,也将对我国海工装备产业带来巨大冲击。我国海工装备技术发展建议面向未来市场需求的新型海洋工程装备开发面临较大困难,相关创新能力难以获得推广应用。由于图4 2021年海洋能产业发展趋势和统计数据中海洋能发展的主要指标图3 SNAM购买的FSRU图源/The Worlds Premier LNG Platform网图源/Ocean Energy Europe网中国船检 CHINA SHIP SURVEY 2023.268需求下降、资金压力巨大,我国新型海工装备开发的步伐与韩国、新加坡,及欧美国家等相比仍存在一定差距。大型LNG-FPSO、LNG-FSRU及上部模块等生产储运装备,极地冰区型海洋工程装备,深远海养殖装备,深远海风能开发装备、储能装备,深海矿产资源开发装备等面向未来市场需求的新型海洋工程装备开发面临较大困难,相关创新能力难以获得推广应用。海工装备核心配套能力虽然取得较大进步,但仍有部分领域被国外供应商垄断。我国海洋工程装备的核心设备和系统大部分被国外供应商垄断,以自升式钻井平台为例,本土化配套率仅为20%。近些年来,虽然我国在水下生产系统、动力定位系统、钻井系统等核心配套领域的技术研发上均取得了一定突破,但是离真正的产业化应用仍存在较大差距,严重制约了我国海洋工程装备制造业的整体竞争力。为此,提出如下建议：一是紧跟国家战略,助推技术发展。“海洋强国”战略的提出为海洋工程装备的全面发展提供了重大战略牵引。“中国制造2025”战略为智能制造在海洋工程装备领域的实施提供了动力,有助于推动海洋工程装备产品质量和生产效率的全面提升。“一带一路”倡议为海洋工程装备国际市场的开拓提供了有利机遇。“3060”双碳目标的提出为海洋工程装备绿色转型发展以及海洋新能源开发提供了方向,有力推动传统海洋工程装备转型升级及新型海工装备加速发展。为此,要紧跟国家战略需求,大力发展相关技术能力。二是聚焦技术融合与再创新,发展“大海工”技术。当前,已经有海洋油气资源、海上风能资源的开发实现了商业运营开采,并且海上风能资源,尤其是深远海风能资源的开发利用仍然面临许多技术能力上的制约,如浮式风机基座一体化装备,具备动力定位功能的深远海风电安装船、深海铺缆船、风电运维船等海上施工船舶,以及风电制氢、电化学储能等储能装置等技术需求。此外,海洋矿产资源、海洋生物资源、波浪能、温差能等海洋可再生资源的开发也已逐渐提上日程,这些都亟需传统海工技术在新兴海洋工程装备上的再开发与创新应用,以及相应技术成熟度的提高。三是围绕卡脖子领域,促进核心技术自主可控。针对制约海洋工程装备技术发展的卡脖子领域,提升水下生产系统、动力定位系统、钻井包、高压管汇、防喷器、钻井电控系统（控制软件）、补偿系统等海工配套产品供应链掌控能力,促进海工装备设计制造工业软件、基础制造等核心技术自主可控,增强抵抗外部冲击的韧性。近日，芜湖造船厂已经承接了3艘7000车位LNG双燃料动力汽车运输船，这3艘订单正来自其母公司奇瑞汽车。预计将在2023年开工建造。该型船船长199.90米，船宽38.00米，型深15.50米，设计吃水8.60米，分别入级DNV、BV和CCS三大船级社。该型汽车运输船可满足中国-南美，中国-欧洲一个往返航次的燃气需求。船上共12层甲板，拥有专业的汽车运输绑扎系统和全船通风、防火系统，在运维管理，人员控制，航线优化、纵向控制等方面，可实现数据统一采集和资源集中管理，同时，满足北美、欧洲等国家和地区环保和排放的要求。芜湖造船厂将建造3艘LNG双燃料大型汽车船绿色技术 Green Technology