為深入貫徹習近平總書記的重要批示精神:「在共建『一帶一路』、推進粵港澳大灣區建設、高水平參與國際合作方面發揮更大作用」,積極響應對外開放合作新要求,進一步深化中瑞創新合作,落實中國科協與瑞典皇家工程科學院合作協議,推動瑞典創新資源與中國產業深度對接,並形成務實成效。2019年11月14日-16日,由中國科協、深圳市人民政府共同主辦,中國科協企業創新服務中心、廣東省科學技術協會、深圳市科學技術協會、南山區人民政府承辦的「2019中瑞產學研發展論壇」在深圳成功舉辦。來自中國、瑞典、芬蘭、比利時、挪威、日本、香港等多個國家和地區的院士科學家,高等院校、科研院所、知名企業、創投機構代表,創新項目團隊等300餘人參加了論壇。
在開幕式暨主旨論壇上,挪威技術研究院院士白勇先生向在場觀眾介紹了北歐、挪威的海洋工程發展情況。
海洋工程行業面臨的挑戰
海洋的能源有水產、礦產資源、船舶運輸、海洋基礎設施,主要面臨的挑戰,一方面是氣候,另一方面是環保。
氣候方面,過去一千年我們氣候的變化、二氧化碳濃度及碳排放的變化,都使得地球在變溫暖,所以要注意海洋能源的使用。現在北極的冰在上升。全球範圍內,我們有可持續性發展的需求。
對海洋能源的要求,主要是煤炭、石油、天然氣、風力發電,要進行運輸。過去40年,石油的需求量用百萬噸油當量來計算,差不多是成倍的增長,主要用於運輸、工業、居民使用。在石油能源方面,主要有三個平衡的問題,包括經濟、供應安全、環境及可持續性。
在能源這個行業,比如石油和風力發電,我們有一個全生命周期的考慮,主要包括設計、建造、製造、使用。
傳統的三大產業(船舶、海洋、水產)創新
第一個行業是船舶。挪威是世界上比較大的海運國家,中國的船廠造了很多船舶,實際船東是挪威人,設計的圖紙是挪威的,全都是他們的,船是中國造的。15年前我回中國的時候,就是作為船東回來,在中國尋找船廠生產挪威所需要的船。
船舶海運方面,70%的世界貿易是通過船舶進行運輸的,現在仍然以2.3%的增長速度每年進行增加,將來的船會造得越來越大,需要更多考慮油的價格和國際海事組織對能量效益的要求,並且要減少排放的汙染,提高安全操作。船是無人化的,將來船員的數量會越來越少,現在都減少到只有十幾個人,還會進一步減少,主要靠無人造船的技術來航行,避免在海上船舶的碰撞和觸礁。將來,船舶的操縱將使用自動駕駛技術,主要的挑戰是,我們需要開發自動駕駛技術所需要的傳感器,這個技術本身要被公眾所接受,比如海岸以及海運的管理規則,需要允許我們這樣做。
目前挪威有了全世界第一個無人駕駛的貨船。將來的技術主要是低碳的推進系統,比如提高化石燃料的效能,使用甲醇、氫、核動力推動船舶。另外,電力推進也被廣泛研究。
總而言之,造船越來越往高技術化、低成本、更安全、少排放的方向發展。船舶由此進行設計,船的航向也要考慮天氣和波高,我們可以同時使用不同的推進系統,比如燃料、電子、混合,就像汽車有電動汽車、能源汽車,船舶也是這樣的。
第二個行業是海洋石油。在中國1982年才開始,到現在還在100米左右的水深進行石油開採。挪威是最開始在中國搞深海石油開發的國家,他們利用水下生產技術開發了石油。
1960年左右挪威開始做海洋石油開採,過去三四十年,挪威一直是全世界海洋石油的技術中心,他們很多技術也通過中挪兩國的交往傳授了很多技能。現在技術正在往海底發展,把設備放到海底兩三千米的水下,這樣可以更高效、更安全、低環境汙染地生產石油。白勇介紹,他回中國這十多年,主要的力量就是研究石油管道的設計、製造、安裝、檢測、維修等問題。海洋油氣存在可持續性、安全、環保的問題,所以這方面也正在做很多工作。
海洋方面的傳統產業就是海產養殖。大家餐桌上的三文魚,很多都是來自於挪威的。大概從五六年前,挪威人在青島造船廠生產了養殖三文魚的海上設備,從那之後在中國,尤其在山東和廣東生產三文魚變成了熱潮,這也是挪威技術與中國進行交流的例子。
到2050年,世界糧食需求相比現在可能會增長70%,但野生魚類的捕撈量已趨於平穩,年捕捉量介於9千萬噸至1億噸之間,不可持續,所以水產養殖業需要持續增長。海產品是環境友好型食品。我們面臨的挑戰是,需要到比較深的遠海進行養殖,包括養魚有時候需要比較低的溫度,同時我們需要防止魚生病,以及有寄生蟲病。中船重工造的養魚船舶,現在這種設計在中國很多地方都得到了推廣應用。
海洋新興產業
海洋的新興產業主要包括海上風力發電、深海採礦、海岸建設、橋梁建設等。大家都知道中國的港珠澳大橋,在挪威也正在500米水深上建橋。
海上新能源在北歐、丹麥、德國、英國、挪威得到了很大的發展,像丹麥這樣的國家,30%-40%的電來自於海洋風力發電。海底採礦最近在中國也非常流行,主要是大洋集團在做海底採礦。大家知道,港珠澳大橋具有很多世界第一的技術,在挪威也有一些世界第一的技術,比如在500米、1000米的水深要造橋,減少路程所需時間。
從世界上能源的變化趨勢可以看出,將來越來越多的能源將是風能和太陽能。風能主要是在海上發展,因為海上風的速度比較快,使用效率比較高。早期我們用的是固定式的平臺,現在往張力退式、單樁式、導管架式、半潛式進行發展,現在風機從5MW到10MW到20MW的方向發展,海上風機發電產能非常大,現在都裝在六七十米的水深。歐洲、德國、英國、丹麥、挪威都經歷過技術的發展階段、技術的驗證階段,現在已經進入了全方位的產業化階段。
深海稀有金屬的開採這些年在中國也非常熱門,挪威人也同樣在走我們前面。這裡頭最難辦的是兩個技術,一個是船的海上動力定位,船要在海上不動。目前船舶動力定位的儀器和裝備,挪威佔全世界的95%,全世界20個動力定位裝置,有19個是挪威生產的。
在海岸建設和橋梁建設方面,挪威正在E39高速公路上考慮建造浮橋,這裡面也有很多中國與挪威的合作。這個橋是挪威人的,他們是業主,設計也是他們自己的,但建造方中國已經很大程度進入了他們的市場,中國企業去那裡投標,往往會很容易中標,所以這個其實是中國人製造的,但設施和擁有歸挪威。中挪之間的技術交流對產業化發展以及浮橋技術的推動都有很大作用。還有海上風力發電、海洋空間的利用,水產養殖也會進一步產業化。
產學研體會
首先,我們的研究是以市場為推動的,大部分是根據市場來發展的,比如大型船舶、深海油氣、天然氣的生產、離岸風電、水產養殖,有的也是技術推動,靠科研人員來做主導。海洋技術的革命性因素往往來自於信息和通信技術,通信技術對海洋有非常大的影響,包括計算機的應用、人工智慧、大數據、無人船舶。另外一個推動的技術是生物技術,包括納米材料技術、生物技術、測量和傳感技術。海洋技術之間也有相互關聯的問題,我們把海洋石油的技術用於海洋風力發電。
我們在大學搞基礎性的研究,得到一些概念的產品,小的公司把這些產品變成市場屬性的產品,然後更大一點的公司把它進行工業化和商業化的推廣,變成回報,這是產學研的過程。
最後,我們用海上風力發電在描述一下產學研的過程。最開始,好幾十年前我們就有風力發電的概念,大約二十年前我們開始大規模搞模型試驗,二十年前開始在英國、義大利、德國、丹麥、挪威、瑞典搞demo項目。現在中國已經成為世界發電的大國,近十年左右中國的風電從無到有,現在開始在海上併網,通過海纜向陸上輸電,目前也成為很熱門的產業。
(根據2019「中瑞產學研發展論壇」速記材料整理)