近年来，新兴海洋工程装备不断涌现。根据目前国内海洋工程的发展现状，本文将新兴海洋工程装备分为海上新能源装备和新经济装备，其中海上新能源装备主要指用于开发海上风能、海上光能、波浪能、潮汐能、潮流能、温差能、盐差能、海水制氢等绿色清洁能源的工程装备；新经济装备主要指用于开发海洋渔业养殖、海上休闲旅游、海洋科学考察、海洋立体观测、深海空间站、海底采矿等领域的工程装备。
这些新兴的海洋工程装备服务于各个不一样的行业和领域，以海洋平台为载体，实现不同的功能。本文主要以国内发展较快的海上风电装备、海上渔业养殖设施为主，对其发展现状、发展的新趋势以及机遇和挑战做多元化的分析，同时对其他具有发展前途的海工装备类型进行介绍。
我国海上风电相比欧洲起步较晚，但发展迅猛，截止2023年底国内海上风电装机总容量达到37.3GW，已经跃居世界第一位，预计2025年装机容量超过60GW，2030年超过130GW。在全球绿色浪潮与“双碳”目标的双重驱动下，通过不断科学技术创新、技术引领，我国海上风电已形成了完整的具有领先水平和全球竞争力的风电产业链与供应链。
海上风电场的建设推动了相关海工装备加快速度进行发展，如海上风机支撑基础、海上风电升压站、自升式风电安装平台、浮式风电起重船以及配套的相关运输、运维船舶等。海上风机支撑基础型式有单桩基础、多桩承台基础、重力式基础、多脚架式基础、导管架基础、吸力筒基础等，目前我国海上风电项目应用最多的是单桩基础，其次是多脚架式基础、导管架基础和吸力筒基础。海上升压站作为海上风电集输的中枢，按结构型式可分为单桩式、重力式和导管架式，我国应用较多的是导管架式海上升压站。2021年，亚洲最大的江苏如东海上风电柔性直流换流站建成投运。近期模块式的上部组块型式因其拥有非常良好的集成性、经济性和便利性越发受到行业的青睐，也逐步在海上进行示范应用。自升式风电安装平台作为海上风机安装的核心装备，目前我国已建数量已经位居全球首位。
随着海上风电场开发逐步走向深远海，漂浮式海上风电装备的应用成为必然趋势。漂浮式风电基础型式一般可分为驳船式、半潜式、张力腿式和立柱式，随技术的慢慢的提升，目前有多种创新型的结构型式进行探索和示范应用。2021年，中国首台漂浮式海上风电试验样机“三峡引领号”建成并网发电，后续重庆海装“扶摇号”、中海油首个“双百”深远海浮式风机“观澜号”相继开工建造和安装。2023年，海南万宁100WkW浮式风电项目开工建设，为全球最大商业化漂浮式风电项目。预计近几年国内还有多个浮式风电项目陆续上马。同时规模化、大型化、轻量化和智能化也是深远海风电开发的必然要求，产业协同与多能互补愈发受到行业的关注，如目前行业积极地推进海上风电制氢、制氨、制甲醇等关键研发技术，其商业化应用可有效解决深远海电力输送成本高、消纳过多风力发电等技术难题。
我国的海上养殖设施技术最初也是从国外引进，经过近20年的发展，目前我国在深远海养殖设施领域的研究与开发规模处于世界领头羊，已经建成30多座深远海养殖设施，分布在黄海、东海及南海等远离岸线的海域。目前国内网箱技术呈现出百花齐放、百家争鸣之势，型式多样，创新活跃，从座底式、自升式到半潜式和漂浮式，有重力式、桁架式、养殖工船型式，同时从传统的养殖方式向着深水化、大型化、智能化以及环保化方向发展。多业态融合发展也是深远海养殖设施的发展的新趋势，比如“海上风电+渔业养殖”模式、“深远海养殖+休闲旅游”模式，逐步推动了深远海养殖产业链的融合与延伸。2023年完工的“国能共享号”为全球首例漂浮式风渔融合示范工程建设项目，采用“水上发电、水下养鱼”创新理念，实现了海洋资源多空间、多层次共用；近期交付的“耕海一号”海洋牧场率先建设集养殖、观光、垂钓、餐饮、娱乐、科普、科研于一体的现代化海上综合体，创新性地实现了现代海洋渔业+海洋文旅一三产业深层次地融合发展，开创了综合开发利用海洋资源的新模式；中科院广州能源所研制的系列波浪能发电-养殖-旅游设施，采用波浪能、太阳能加储能方式为海上渔业平台提供充足、稳定的电力来源，同时具备休闲旅游功能，为海上渔业养殖装备发展注入了新的活力。随着行业的发展和成熟，系列化、标准化的渔业养殖装备会受到行业的重视和喜爱，可逐步降低深远海养殖安全风险和成本，也将成为海洋牧场发展的必然趋势。
海上光伏发电具有发电量高、土地占用少、易与其他产业相结合等特点，已成为海上清洁能源利用的研究热点。我国水上光伏起步较晚但发展非常快，目前慢慢的变成了全球最大的水上漂浮光伏建设国家。但目前国内海上光伏建设刚刚起步，尚处于试验示范的“科研+工程”阶段。海上光伏分桩基式和漂浮式两种，现阶段多在滩涂、潮间带近岸区域，深海漂浮式光伏是研究和开发的热点。目前海上漂浮式光伏开发面临能否规模化、市场化（平价上网）以及适应海洋环境条件等困难，同样寻找产业多元融合发展、实现多能互补也是海上光伏发展的必然趋势。2023年，中集来福士研发的半潜式海上漂浮式光伏发电平台正式交付，该装备由浮式结构支撑系统、浮力材料系统、多体连接及系泊系统等八个系统组成，可满足在浪高6.5米、风速34米/秒、4.6米潮差的开阔性海域安全运行。
目前海洋潮汐能已经实现商业化运行阶段，潮流能、波浪能已开始尝试规模化应用，温差能、盐差能等正从实验室走向海洋测试。这些海上新能源装备，仍需解决高效率、高可靠性、高稳定性、易维护和低成本等技术问题，同时集海上光伏、海上风电、其他海洋能、绿电制氢等于一体的离岸海上“能源岛”建设，也是未来海洋资源开发的重要方向。近期，兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲”号，在广东珠海投入试运行。该平台将深远海域波浪能转化为绿色电能，在满负荷条件下每天可产生2.4万度绿电，被誉为“海上大型绿色充电宝”。该项目是我国兆瓦级波浪能发电技术从理论研究迈入工程实践的里程碑。
近些年来，我国政府持续颁布了一系列政策支持海上新兴海洋工程装备发展，加快海洋开发进度。“十二五”和“十三五”期间，国家引导海上风电开发主要从项目示范向近海海上风电规模化发展；“十四五”时期，国家政策重点转向加快制定海上风电开发技术标准，提升技术水平，《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》《“十四五”可再次生产的能源发展规划》《“十四五”能源领域科学技术创新规划》等多项规划均强调要重点发展深远海漂浮式海上风电、海上光伏、海上能源岛等，引导海上新能源装备平价化有序发展。对于深远海渔业养殖装备，2023年中央一号文件指出，要发展大水面生态渔业，建设现代化海洋牧场，全力发展深水网箱、养殖工船；近期农业农村部等8部委联合印发《关于快速推进深远海养殖发展的意见》，要求紧紧围绕深远海养殖发展的重点领域和关键环节，快速推进深远海养殖发展，这是我国首个关于深远海养殖发展的指导性意见，为规范和支持深远海养殖装备发展提供了政策依据。
这些有利政策的颁布和实施为我国海洋工程装备产业带来了新的机遇，同时也必须清醒的认识到，海洋开发的加快速度进行发展也给我们大家带来了新的更大挑战。
1、基础理论研究相对薄弱、科学技术创新能力不强、高端海洋装备自主研发能力不够、关键设备的国产率较低、自主工程软件匮乏等“卡脖子”技术仍都会存在，这样一些问题需进一步解决，还需要很长的一段路要走。
2、许多新兴海洋工程装备服务于不一样的行业领域，且创新型较强，初期国家监管部门尚不明确，可能会涉及多部门，因此还需政府加强顶层设计，做好统筹规划，从国家层面制定有关规定法律法规，在持续不断的发展中逐步捋顺，逐步建立和完善监管体系。
3、技术规范标准体系不完善。各类新型海上设施不断涌现，种类非常之多、型式复杂、功能多样，技术成熟度相比来说较低、安全保障难度较大。因此亟需建立符合中国海域环境条件的技术标准体系，逐步规范新兴海工装备建设和发展，并积极向国外输送，争取做全球新兴海工装备的标准引领者。
4、关键技术需全产业链协同创新，分阶段开展示范应用。尤其是传统的海上油气装备企业更应贡献力量，分享海上安全开发经验；同时，新兴海工装备具备独有特点，建设和开发可借鉴海上油气行业，但绝不能生搬硬套，一概而论。应充分的利用全世界创新资源，推进国际海洋科技合作。
中国船级社近些年来始终致力于新兴海洋工程装备的技术探讨研究和规范研发工作，初步建立起以海上风电装备、海上渔业养殖领域为主体，涵盖大部分种类新型海上设施的技术服务能力。
国内海上风电开发与欧洲相比，面临台风、海冰、地震、岩基海床等特殊海洋环境条件，要解决更多的工程难题和挑战。中国船级社依托20余项国家和社内科技项目研究，同时借鉴40多年的海洋工程检验经验，攻克了固定式风机基础、海上升压变电站、漂浮式风机基础、自升式风电安装平台等装备的关键技术，以“海上风电场设施全领域、全生命周期风险控制”为理念，已逐步建立起覆盖海上风电场关键设施领域的技术标准体系。目前已经颁布规范指南7部，计划生效2部。同时，中国船级社开发了系列服务产品，如针对固定式风机基础，可提供入级/鉴证检验服务、施工安装技术服务、在役结构完整性评估、地基承载力分析、应急响应支持，新型装备设计原则性认可及设计的具体方案优化分析服务等；针对漂浮式风电设施，能够给大家提供入级/鉴证检验服务、强度复核验证分析、系泊系统能力分析、漂浮稳性分析、一体化耦合分析与设计的具体方案优化、结构与系泊等特殊状态下的应急响应服务以及新型基础型式原则性认可等；对于海上风电安装装备，如自升式风电安装平台、海上风电整体浮运安装平台等，可提供入级与法定检验服务、目标海域作业适用性评估、自升式平台插拔桩稳定性分析、浮运安装平台运动性能与系泊系统能力验证、浮运安装平台漂浮稳性分析、特殊状态下的应急响应服务以及新型装备设计原则性认可等。
依托上述研究成果和技术服务产品，中国船级社为海上风电设施开展了大量的审图、复核验证和鉴证检验，包括海上升压站46座，海上浮式风机5座，海上换流站1座，海上风电生活支持平台2座，海上风电安装平台114座，其中海上升压站检验数量国内覆盖率超过80%，漂浮式风电占比100%，为我国海上绿色能源建设发挥了积极作用。
由于国内海上渔业养殖设施发展的型式多样化、创新性以及工程经济性要求等客观因素，行业同样面临较大技术风险和安全挑战。中国船级社依托多项国家和社内科技项目研究，攻克了大型柔性网衣载荷及水动力预报、网箱结构安全评估、非常规系泊系统优化及疲劳特性分析等关键技术，形成了海上渔业养殖设施的审图、计算验证、环境条件分析等第三方技术服务能力。目前修订了《海上浮动设施入级规范》，编制了指导性文件《海上渔业养殖设施检验指南》，为70余座海上渔业养殖休闲设施提供审图与技术服务，检验发证30多座。同时近两年来为设计、建造、业主等单位组织10多场专项技术培养和训练与交流，为行业发展提供了技术支撑。
为助力行业发展，中国船级社一直加大投入对新兴海工装备开展研究，相继依托社内外科研课题对海上制氢、海上光伏、海上波浪能、温差能等装备开展研究，近期计划发布《海上制氢平台指南》《海上光伏发电系统指南》以及《海上波浪能发电装置检验指南》等系列指导性文件，以指导行业安全有序发展。同时为行业相关海工装备开展了大量第三方验证工作，如兆瓦级波浪能发电平台、新型波浪能俘获装置、南海浮式潮流能发电平台、海洋多圈层立体塔基观测平台等，这些项目的有益探索为我国新兴海工装备发展提供了良好示范和借鉴。
中国船级社将在新兴海洋工程装备领域持续发力，不断开展相关关键研发技术，加快规范标准体系建设，未来计划构建覆盖海上新能源、新经济设施全领域、全生命周期的规范标准体系；积极联合业界开展新兴海工装备的科技立项和研究，尽快研发并推出高的附加价值技术服务产品，能为产业界提供全面的、个性化的一揽子解决方案；同时以关键技术储备为前提，以规范标准体系建设为基础，建立全面的、覆盖海上新能源新经济各类装备与设施的第三方审图、分析验证与现场检验支持能力，更好的为业界提供技术服务。
近年来，新兴海洋工程装备不断涌现。根据目前国内海洋工程的发展现状，本文将新兴海洋工程装备分为海上新能源装备和新经济装备，其中海上新能源装备主要指用于开发海上风能、海上光能、波浪能、潮汐能、潮流能、温差能、盐差能、海水制氢等绿色清洁能源的工程装备...2024-09-22 19:49:49
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