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創新驅動船舶制造業蓬勃發展

  船舶制造業是海洋經濟發展的基礎産業,是大力推進我國現代化産業體系建設的重要引擎。近年來,我國造船業保持良好發展勢頭,在技術創新、産能規模等方面取得顯著成效。2024年12月,中辦、國辦發布《關于加快建設統一開放的交通運輸市場的意見》提出,推動船舶等運輸工具應用新能源、清潔能源,持續實施智能航運等智能交通先導應用試點。本期特邀專家圍繞相關問題進行研讨。

  由造船大國向造船強國邁進

  世界造船中心轉移有着怎樣的曆史沿革?我國造船業發展現狀如何?

  王娟(中國海洋大學海洋發展研究院研究員):從水力木船、風力帆船到鋼鐵船舶、巨型郵輪,造船業的發展和技術進步不僅提高了海上航行的安全性和運輸效率,而且極大促進了全球範圍内海上貿易發展,推動世界經濟發展和文明交流互鑒。

  現代造船業發源于歐洲,19世紀末,英國生産了全球60%以上的船舶,擁有世界50%以上的船隊,是全球最早的造船業中心。到20世紀中葉,日本憑借勞動力成本優勢和船舶制造技術革新,積極承接歐美造船業産業轉移,大幅提升造船産能,逐步超越英國成爲世界最大的造船國。20世紀60年代後,韓國通過政策支持、技術引進和外資合作等方式大力發展造船業,在大型油輪、集裝箱船和液化天然氣船建造方面占據了世界造船市場的較大份額,于2003年超越日本成爲世界第一。

  中國船舶工業在改革開放前已具備良好基礎。改革開放後,中國造船企業加快與國際對接,20世紀90年代重點開展了船舶相關技術、标準、規範的引進消化吸收。此後,抓住加入世界貿易組織帶來的重大機遇,并憑借要素成本優勢,中國造船業規模迅速擴大,造船産量于2008年和2010年分别超越日本和韓國。2023年,中國造船完工量、新接訂單量、手持訂單量以載重噸計分别占世界總量的50.2%、66.6%和55.0%,市場份額首次全部超50%,并連續14年居世界第一位。骨幹船企國際競争力不斷增強,分别有5家、7家和6家企業爲世界造船完工量、新接訂單量和手持訂單量前10強。全球18種主要船型中,中國有14種船型新接訂單量居全球第一位。

  世界造船業中心的轉移反映了全球制造業産業梯度轉移和價值鏈重塑的進程。從歐洲到日本、韓國再到中國,每一次轉移都是後發國家通過技術創新、産業政策和市場策略實現跨越式發展的結果。完備的工業體系是造船業發展的基礎條件,強大的技術創新能力則是構建長期競争力的關鍵支撐,這也是一些國家在總裝建造規模大幅縮小情況下,依然在船用設備領域具備競争優勢、占據全球造船業價值鏈高端的主要原因。

  近年來,我國持續深化船舶工業結構調整和轉型升級,經受住國際船舶市場深度調整和大幅波動的考驗,順應産業技術變革趨勢,造船業國際競争力進一步增強,有力支撐了國際航運、國際貿易、海洋經濟持續穩定發展,全球第一造船大國地位更加穩固,造船業發展質量顯著提升。

  一方面,高端裝備建造取得突破,船海産品全譜系發展。我國建造的一批新型深遠海大型風電安裝船、深遠海養殖裝備、浮式生産儲卸油船等高端海洋工程裝備順利交付船東使用。我國造船企業在液化天然氣運輸船、深海勘探平台等大型、複雜、特種船舶領域實現技術突破。2023年,多艘17.4萬立方米大型液化天然氣運輸船、全球最大淺水航道8萬立方米液化天然氣運輸船交付使用。在大型郵輪設計和建造領域取得重大進展,國産首艘大型郵輪“愛達・魔都号”正式交付,标志着我國已具備船海産品全譜系總裝建造能力。此外,通過加強與鋼鐵、電子、裝備制造等上下遊産業的協同,積極拓展船舶修理和改造業務,在大型油輪、散貨船等船舶維護和升級改造方面形成顯著優勢。

  另一方面,綠色化智能化轉型升級步伐加快。我國造船企業在環保船型設計、新能源應用領域取得積極進展。2024年上半年,我國造船業新接綠色動力船舶訂單占國際市場份額的71.7%,實現了對主流船型的全覆蓋。工信部、國家發展改革委等五部門聯合印發《船舶制造業綠色發展行動綱要(2024―2030年)》,提出到2030年,船舶制造業綠色發展體系基本建成。随着雲計算、大數據、物聯網等技術應用,我國在船舶自動化駕駛、智能監控和遠程操控等領域積極布局,逐步實現船舶智能化設計、建造和運營。數據顯示,2023年智能船舶市場規模達463.4億元,預計到2027年達736億元。

  船舶工業綠色低碳發展加速

  面對綠色航運發展新趨勢,我國船舶綠色化、低碳化發展情況怎樣?

  紀玉龍(大連海事大學研究生院院長):船舶制造業綠色低碳發展是全球海事行業新一輪科技革命和産業變革的重要方向。面對全球性氣候變化挑戰,國際海事組織(IMO)海上環境保護委員會第80屆會議通過的《2023年船舶溫室氣體減排戰略》明确提出,國際航運溫室氣體排放應盡快達峰,并在2050年左右達到淨零排放。

  我國船舶工業緊跟綠色低碳發展大勢,持續推進航運溫室氣體減排和船舶綠色化發展。爲使航運業與國際接軌,我國參照IMO船舶油耗數據收集機制、國際航運碳強度規則等,發布了《營運船舶燃料消耗限值及驗證方法》《營運船舶CO_2排放限值及驗證方法》《船舶能耗數據和碳強度管理辦法》等标準規範。在沿海水域設立船舶排放控制區,實施更嚴格的大氣污染物排放标準。要求進出我國港口的船舶應收集并報告能耗數據,爲構建船舶碳排放的監測、報告和核算體系打下基礎。

  自2010年起,我國開始推進船舶靠港使用岸電,有效減少了港口區域空氣污染。同時,将綠色船舶技術列爲重點發展方向,積極研發減排技術,開展“油改電”項目和全電力自動化集裝箱碼頭建設,有效降低船舶和港口的污染物排放。自主開發綠色節能型超大型原油運輸船、散貨船、集裝箱船等主力船型,以及風帆輔助推進的超大型油輪、雙燃料動力豪華客滾船、氫燃料運輸船、锂電池動力船等一批綠色低碳船舶。

  2021年,交通運輸部發布《海事系統“十四五”發展規劃》,提出推動建立全國船舶能耗中心,建立航運溫室氣體減排監測、報告和核算體系等一系列措施。2022年發布的《水運“十四五”發展規劃》提出構建清潔低碳的港口船舶能源體系,促進岸電設施常态化使用,鼓勵液化天然氣(LNG)、氫能等新能源和清潔能源船舶研發應用。《關于加快内河船舶綠色智能發展的實施意見》提出,到2025年,LNG、電池、甲醇、氫燃料等綠色動力關鍵技術取得突破;到2030年,内河船舶綠色智能技術全面推廣應用,配套基礎設施、運營管理、商業模式等産業生态更加完善,标準化、系列化綠色智能船型實現批量建造。

  綠色動力船舶主要包括零碳燃料(氨、氫)船舶、碳中和燃料(甲醇)船舶、低碳燃料(LNG)船舶和電池動力船舶等。不同應用場景的船舶适用不同的綠色動力類型。中短途内河貨船、濱江遊船及庫湖區船舶側重于應用純電池動力技術,由揚州中遠海運重工承建的全球最大700标箱純電池動力集裝箱船,續航能力達380公裏,可實現全程純電航行。受到電池能量密度限制,電動船舶主要集中在内河或近海水域,遠距離航線仍需使用内燃機動力。在沿海、長江幹線、西江幹線、京杭運河等中長距離所應用的2000載重噸以上貨船、工程船,重點使用低碳燃料或零碳燃料動力系統。

  在綠色燃料的選擇上,中期使用低碳燃料作爲過渡,長期将以轉向碳中和、零碳燃料爲目标。目前氨、氫的生産和運輸等配套技術仍待突破,短期内難以大規模商業化應用。LNG相較于傳統燃油,二氧化碳排放減少20%以上,是現階段較爲成熟且應用較廣的綠色替代燃料。然而LNG燃料船舶無法達到零碳目标要求,長期來看或将被可再生甲醇、氫等燃料船舶所替代。應用甲醇動力技術需研發船用甲醇發動機,降低甲醛等非常規污染物排放,提升船用甲醇燃料電池功率範圍和燃料轉化效率。氫能船舶側重于燃料電池動力系統、儲氫系統、加注系統等技術裝備研發和基礎設施建設。

  近年來,我國在綠色低碳船舶技術研發方面持續發力并取得積極進展。目前已開發出LNG動力超大型集裝箱船、散貨船、油船等,部分船型已交付使用。我國船企在全球大型LNG運輸船的市場份額提升至35%。2023年7月,中國船舶集團旗下河柴重工公司自主研發的國産甲醇燃料發動機首次點火成功。2024年3月,國内首艘投運的甲醇燃料加注船“海港緻遠”輪在洋山港申港石油碼頭順利完成甲醇燃料補給測試,标志着洋山港已具備甲醇燃料補給能力。2023年10月,我國首艘氫燃料電池動力示範船“三峽氫舟1”号首航,這是氫燃料電池技術在我國内河船舶的首次應用。

  通過綠色低碳船舶技術研發、應用示範和産業化,我國一定程度上實現了船舶溫室氣體排放控制,沿海和港口城市空氣質量大幅改善,爲船舶工業可持續發展奠定基礎。

  推動智能船舶技術研發應用

  我國智能船舶建設有何進展?航運企業如何通過智能化技術提高效率?

  耿雄飛(交通運輸部水運科學研究院智能航運技術研究中心主任):随着新一輪科技革命和産業變革深入發展,以人工智能、大數據、衛星互聯網等新技術爲核心的船舶智能化成爲航運業發展新趨勢。智能船舶指利用傳感器、通信、物聯網等技術手段,自動感知和獲得船舶自身、海洋環境、物流、港口等方面信息數據,并基于計算機技術、自動控制技術、大數據處理和分析技術,在船舶航行、管理、維護保養、貨物運輸等方面實現智能化運行的船舶。

  近年來,我國智能船舶發展迅速。2015年,中國船級社發布《智能船舶規範》,該規範體系涵蓋智能航行、智能船體、智能機艙、智能能效管理、智能貨物管理和智能集成平台六大功能。2018年,科技部啓動國家重點研發計劃“基于船岸協同的船舶智能航行與控制關鍵技術”項目,旨在突破共性關鍵技術。2019年,交通運輸部聯合相關部委發布《智能航運發展指導意見》,爲智能航運高質量發展指明方向。2020年、2021年,工信部兩次就《智能船舶标準體系建設指南》公開征求意見,旨在充分發揮标準對推進智能船舶發展的指導、規範、引領和保障作用,從基礎共性、關鍵技術應用、智能船舶設計、智能船載系統及設備、智能船舶測試與驗證、岸基服務和運營管理等方面進行标準建設。2023年,中國海事局發布《船舶自主航行試驗技術與檢驗暫行規則》,使船舶自主航行試驗有據可依,加快推動智能船舶技術應用。

  随着智能船舶技術持續突破和規模化應用,大量船載電子設備更新換代,相關岸基服務全面升級,我國船舶工業産業升級迎來發展機遇。目前,我國在智能機艙、遙控駕駛、自主航行等智能船舶技術應用方面取得一些成果。商船方面,2022年,智能集裝箱商船“智飛”号正式交付并投入運營,實現商船智能航行“基礎理論―關鍵技術―裝備研制―系統集成―測試驗證―商業運營”的全面突破。科考船方面,2023年,全球首艘智能型無人系統科考母船“珠海雲”圓滿完成海試,該船兼具遠程遙控和自主航行功能,可在複雜多變的海洋環境中準确預測并選擇最佳航路。教學培訓船方面,大連海事大學建設集自主航行、遠程操控、自主操作于一體的科研實訓船,不僅能滿足智能船舶前沿研究需求,還可通過教學實訓培養出與智能船舶相匹配的高素質船員。

  智能船舶通過人機協同、等效替代,可有效降低船舶航行安全風險,提升水上交通運輸效率并降低油耗、減少大氣污染物排放。

  一是利用先進感知技術,增強水面目标探測識别能力,降低船舶交通事故風險。國家能源集團航運有限公司牽頭開展了沿海大型散貨船智能航運先導應用試點,利用先進的探測和處理技術,實現了沿海交通複雜水域的船舶電子

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