伴随着世界能源需求的增长，海洋资源开发由浅海走向深海成为全球趋势，从而带动了世界范围内的海洋工程装备产业快速发展。2011～2013年，全球海洋工程装备订单额分别达到500亿美元、600亿美元和610亿美元，在船舶工业整体低迷的背景下异军突起，实现了持续增长。分析预计，今后几年全球海洋工程装备年均市场容量将在700亿美元以上，其中中国海洋工程装备年均市场容量有望达到120亿美元，发展前景广阔。
山东作为海洋工程装备制造业大省，近年来取得了快速发展，形成了青岛、烟台、威海、东营四大产业技术集聚区，崛起了海洋油气、海洋监测和仪器仪表、海水淡化三大海工装备优势领域。2012年山东海工装备制造业实现产值147亿元、销售收入144亿元，同比分别增长54%和52%，实现了跨越式发展。山东海洋工程装备产业快速增长的背后依然存在着阻碍产业长足发展的诸多壁垒，如原创、核心、关键三大技术缺乏导致国产化程度低，概念、基础、详细三大设计落后造成自主研发不足，协同、有序、高端产业链条不完善致使产业配套程度低等。
依靠科技支撑，突破产业发展壁垒，成为提高海洋工程装备制造业核心竞争力、推动中国成为全球海洋工程装备研发制造强国之列的必经途径。当前，山东半岛蓝色经济区正在加快建设，同时船舶工业又面临着结构调整和转型升级，在多重背景下，如何强化科技支撑推动海洋工程装备和船舶工业制造水平不断提升，值得深入研究和思考。
根据青岛国家海洋科学研究中心的统一安排，本调研项目由技术开发处负责组织实施，王健、徐科凤等为主承担。
一、海洋工程装备产业发展意义
海洋工程装备是人类开发、利用和保护海洋活动中使用的各类装备的总称，是战略性新兴产业的重要组成部分，也是高端装备制造业的重要方向，是发展海洋经济的先导性产业1。《海洋工程装备制
造业中长期发展规划》将海洋工程装备分为海洋矿产资源开发装备、海洋可再生能源开发装备、海洋化学资源开发装备和海洋观测和监测装备；中国船舶工业行业协会统计的海洋工程装备主要是指海洋油气开发装备，包括海洋钻井平台、工程作业船及辅助船等。本报告涉及的海洋工程装备主要包括海洋油气工程装备、远洋渔业工程装备、海洋观测工程装备、海水淡化工程装备和海洋新能源工程装备等。大力发展海洋工程装备制造业，对于我国开发利用海洋、提高海洋产业综合竞争力、带动相关产业发展、建设海洋强国、推进国民经济转型升级具有重要的战略意义。
(一)海洋工程装备制造业是海洋经济发展的重要基础和保障。海洋渔业、海水淡化、海洋化工、海洋生物医药、海洋资源勘探开发等各类海洋产业与海洋工程装备产业关联度高，其快速发展均离不开工程装备的支持，诸多核心技术的突破也依赖海洋工程装备来支撑解决。
(二)海洋工程装备产业科技含量高、技术难度大、产品附加值高，是国家制造业发展水平的重要标志。目前，海洋工程装备产业的大量关键核心技术掌握在欧美等发达国家手中，我国海洋工程的核心装备和部件长期依赖进口，产业发展受到严重制约。大力推动海洋工程装备制造业的集成创新，有利于改变我国产业发展整体落后、关键核心技术受制于人的被动局面，提升我国海洋工程装备产品的国际竞争力。
(三)海洋工程装备作为朝阳产业，发展潜力巨大。根据近年发展分析，预计全球海洋工程装备年均市场容量在700亿美元以上，其中中国海洋工程装备年均市场容量有望达到120亿美元，年均增速20%以上2。海洋工程装备产业在世界海洋经济发展格局中具有不可替代的作用。
(四)山东海洋工程装备有良好的基础，面临新的发展机遇。山东与江苏、上海、辽宁等沿海省市构建了中国海洋工程装备第一集团军，在深海半潜式钻井装备、海洋探测监测装备、海洋石油装备等领域具有优势，特别在山东半岛蓝色经济区加快建设、船舶工业大力进行结构调整和转型升级背景下，山东海洋工程装备制造业发展进入新阶段。2012年山东海工装备制造业实现产值147亿元、销售收入144亿元，同比分别增长54%和52%3，实现了跨越式发展。
二、海洋工程装备发展基本情况
（一）国际海洋工程装备产业与技术发展概况
1．发展简史
伴随着世界能源的需求增长和海洋资源的大力开发，以海洋油气钻井平台为代表的海洋工程装备产业快速发展。1896年，在美国加利福尼亚海岸，从一只简陋的木筏上开创了石油水下钻探的历史；
2．产业技术现状
从产业层面来看，近年来世界范围内的海洋工程装备制造业实现了飞速发展。虽然受金融危机影响，全球船舶工业总体低迷，但海洋工程装备制造业异军突起，发展态势强劲。2011～2013年，全球海洋工程装备订单额分别达到500亿美元、600亿美元和610亿美元，实现持续增长(见图1)4。
图1 全球海洋工程装备订单额
从技术层面来讲，国际海工装备产业从设计到生产过程已经高度分工。欧洲与美国一直致力于研发设计，垄断着海洋装备的核心技术，其海洋平台和船舶设计公司均在设计标准规范和设计理念上引领世界海洋装备发展趋势。欧美企业以研发和建造深水、超深水高技术平台装备为核心，垄断着高端海工装备开发、设计、工程总包及关键配套设备的生产。新加坡和韩国则以建造技术较为成熟的中、浅水域平台为主，在总装建造领域占据领先地位。
总体来说，世界海洋工程装备产业格局形成了三大阵营。欧美企业处于第一阵营，逐渐脱离制造环节，重心在于设计、关键设备研制和总包环节等；韩国和新加坡组成了第二阵营，在制造环节处于领先地位，其中韩国凭借其在造船行业多年经验，在浮式生产储油船（FPSO）等领域具有一定优势，而新加坡在自升式钻井平台、半潜式钻井平台等领域优势明显；第三阵营包括中国、巴西和俄罗斯等国家，其海工装备产业发展处于起步和追赶阶段。
3．发展趋势
陆地的有限资源禀赋迫使沿海国家转向开发海洋资源，海洋油气矿产资源的开发利用、深海资源探测、海洋环境监测、海底空间利用和管道铺设等对海洋工程装备制造产生了巨大需求，海洋工程装备制造业正面临快速发展阶段，预计全球海洋工程装备年均市场容量在700亿～850亿美元。2010年以来，世界造船与海工装备市场需求结构发生明显变化，受全球贸易量降低的影响，散货船需求持续走低，而与海洋能源开发相关的海洋石油和天然气开发、海上风电开发、“可燃冰”勘探开发等成为船舶和海工装备制造的新领域，钻井装备、海洋油气生产装备以及铺管船、多用途工作船、风电安装船等海洋工程辅助装备的比例明显增加。仅2012年，全球共完工交付海洋钻井平台（船）就达974艘/座（见表1）5。特别在欧美等国家逐步脱离制造环节的情形下，以中国、巴西、俄罗斯为代表的海工装备新兴国家迎来巨大发展潜力。
表1 2012年主要国家完工交付海洋钻井平台(船)情况（艘/座）
（二）国内海洋工程装备产业与技术发展概况
1．发展简史
与欧美发达国家相比，中国以海洋石油开采装备为代表的海洋工程装备产业起步比较晚。1965年，我国用土办法制成了中国第一座浮筒式钻井平台，并钻了3口探井，在400米深的海底钻获了15升原
我国海洋工程装备产业走过了引进、模仿、再创新和自主设计研发制造的阶段。伴随着世界海洋工程装备产业的快速发展，中国海工装备产业取得了不俗成绩，近年来在国际市场的地位逐渐提升。目前，国内已经诞生了一批优秀的海工企业，在一些高技术含量的装备生产技术上取得了突破，沿海的上海、江苏、辽宁、山东、浙江等省市已经形成了多个海工产业集群。
2．产业技术现状
受全球航运市场、造船市场低迷的影响，中国船舶工业近年来发展整体低迷，部分船企向海工装备转型，海工装备制造业整体发展迅速。
（1）2011年到2013年船舶工业整体呈现下滑态势，我国船舶工业整体低迷态势没有改观（见表2～表4）4,6。
表2 2011年-2013年全国船舶行业三大指标（单位：万载重吨）
表3 2011-2013年全国规模以上船舶工业企业主营业务收入（亿元）
表4 2011-2013年全国海洋船舶工业增加值（亿元）
（2）海洋工程装备制造业呈现高速发展态势。2010年，中国半潜式钻井平台手持订单量已超过韩国，居新加坡之后，而到了2013年，我国承接海洋工程装备订单额达到180亿美元，占世界份额的29.3%
表5 2011-2013年承接各类海洋工程装备订单额（亿美元）
在技术层面，经过了引进、模仿、集成创新和自主研发设计后，中国海洋工程装备技术水平和制造能力得到快速提升。以钻井平台为例，2010年出坞的第六代半潜式钻井平台“海洋石油981”，由中国自主设计，拥有自主知识产权，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。中远船务于2010年8月开始建造世界上最大的超深水钻井船“大连开拓者号”。中国企业已经全面涉足从海工产品设计、配套设备制造到总包建造的整个产业链。尽管如此，在设计和核心装备领域，中国海工装备制造企业仍严重依赖国外产品，如用于平台、船上的主机，特别是浮式钻井专用设备方面几乎还是空白，LNG-FPSO等技术含量和附加值更高的产品中国企业还未取得突破。
（三）山东海洋工程装备制造业发展现状
近年来，山东海洋工程装备制造业实现了长足发展，自主研发设计能力也得到了大幅度提高，依靠科技创新有力提升了海工装备产品的核心竞争力。
1．形成四大产业技术集聚区
在海洋工程装备制造发展的过程中，山东注重优势，推进集群式发展，到目前为止，已基本经形成以青岛、烟台、威海、东营为核心的四个海洋工程装备制造集聚区。2012年，山东海工装备制造业实现产值147亿元、销售收入144亿元，同比分别增长54%和52%，实现了跨越式发展。
（1）青岛集聚区
主要企业有中海油青岛海工基地、中石油青岛海工建造基地、青岛北海船舶重工有限公司、武昌船舶重工青岛基地、青岛武船麦克德莫特海洋工程有限公司、青岛海西重工有限公司等。专业科研机构包括山东省科学院海洋仪器仪表研究所、中船重工七○二所大型深海装备实验基地、蓝色硅谷核心区的中船重工七二五所海洋工程装备研究院、中船重工第七一○研究所青岛海洋仪器装备研发及产业化基地、TSC海洋工程与装备研究院等。同时，董家口临港产业区正在规划建设海洋工程装备产业集聚区。青岛集聚区在钻井平台、海工辅助船等装备制造基础上，形成了海洋水文气象观测设备、水下智能探测设备、水下焊接设备、海洋光学探测设备、船用电子设备等高端配套产品研发和制造体系。
（2）烟台集聚区
企业主要包括烟台中集来福士海洋工程有限公司、蓬莱中柏京鲁船业有限公司、大宇造船海洋(山东)有限公司、蓬莱巨涛海洋工程重工有限公司、烟台杰瑞石油装备技术有限公司等，研究机构包括中集集团海洋工程研究院。烟台集聚区形成了以自升式、半潜式钻井平台、远洋渔船、工程辅助船和海洋工程装备模块建造等为主导的深海油气勘探和远洋捕捞装备体系。
（3）东营集聚区
企业主要包括东营科瑞控股集团、胜利油田孚瑞特公司、胜利方兰德石油装备股份有限公司等石油装备制造企业，形成较为完整的高端石油装备制造产业体系，产值占全国1/5。主要科研教学机构包括中国石油大学、胜利油田钻井工艺研究院。主导产品主要包括自升式钻井平台、采油系统关键配套设备、海上油气水输送设备、水下生产系统及关键设备，多项产品技术打破国外技术垄断，并实现了工程化和产业化。
（4）威海集聚区
企业主要包括黄海造船有限公司、威海中复西港船艇有限公司、威海中远造船科技有限公司、中航威海船厂有限公司、山东威达集团有限公司、天润曲轴股份有限公司、文登鸿通管材有限公司等。主要科研教学机构包括哈尔滨工业大学(威海)和新成立的山东船舶技术研究院等。威海集聚区形成了重吊船、玻璃钢船、船用曲轴、海水淡化高压泵等主导产品。
2．崛起三大海工装备优势领域
（1）海洋油气工程装备领域
山东是海洋油气工程装备制造大省，产业分布以海洋油气资源勘探装备为主。目前，山东海洋工程装备生产能力达到40万标准吨，主要产品有浮式生产储油船(FPSO)、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、海洋工程船、石油导管架等。
在钻井平台领域，中集集团在烟台设立了海洋工程研究院，自主完成了多个DP2、DP3的产品分析及设计工作。烟台中集来福士海洋工程有限公司，交付了多座深水半潜式钻井平台，其基础设计和总装建造水平处于国内领先地位。在工程装备配套领域，中海油青岛公司制造的“荔湾3-1CEP”导管架垂直高度达到203米，重达32000吨，是亚洲范围内首次建造的最大吨位导管架，具有标志性意义；蓬莱巨涛有限公司开展的海洋工程大型法兰加工设备及其加工工艺填补了国内空白，奠定了海洋工程大型法兰的国产化基础。
但是，海工装备关键设备高度依赖进口的局面没有得到根本改善，在海工装备总成本中，配套设备比重超过50%，其中70%以上需要进口，而大功率长寿命柴油发电机组、动力系统、深水锚泊系统等关键设备95%要进口，严重影响了企业的国际竞争力6。
（2）海洋监测和仪器仪表
山东科研院所和企业紧密围绕海洋环境监测、海洋资源勘探、海洋可再生能源和水下安全防护等领域，进行了大量创新性研发，特别是海洋资料浮标系统、海洋水声探测设备、海洋水质污染监测设备、海洋台站自动化监测设备、船舶气象仪器、水文测量仪器、水下机器人系统、水下电视系统实时潜标等取得重要突破。海底观测网关键技术、大型资料浮标双机并行控制系统、海洋环境监测平台及海洋灾害预警系统等达到国际先进水平；海洋资料浮标系统拥有完全自主知识产权，获得“国家自主创新产品”证书。
海洋仪器装备产业虽然取得了长足发展，但与国外相比，差距仍然很大，主要表现在产品稳定性和市场占有率等方面，目前船舶和海洋工程装备等大型工程基本使用国外产品。
（3）海水淡化装备
山东近年来取得了一批与海水淡化产业密切相关的先进技术，山东省海洋化工科学研究院的离子膜材料制备与浓海水综合利用技术，青岛海诺水务公司的海水淡化工程集成与自动控制技术、聚偏氟乙烯超微滤膜制备技术等实现突破。相继建设了黄岛电厂的10000立方米/日反渗透海水淡化装置、青岛百发海水淡化工程（100000立方米/日）等一批海水淡化工程，总体上海水淡化产业走在了全国的前列。但就海水淡化装备方面的差距仍较大，主要表现在海水淡化装备的国产化率有待提高，目前装备国产化率不足40%，其中能量回收装置、耐腐蚀高压泵、膜及膜组件等关键装备基本依赖进口。
三、山东海洋工程装备产业存在的主要问题
目前，山东海洋工程装备制造业已经取得了较大发展，但与世界海洋工程装备制造强国相比，差距仍然很大。影响产业发展的核心问题主要表现在以下三个方面。
（一）国产化程度低，原创、核心、关键三大技术缺乏
国产化程度偏低是海洋工程装备产业各领域的普遍问题，主要表现为“两头”在国外，即产品订单和使用来自国外，设计研发和核心部件来自国外，中国从事中间加工制造环节。以国产半潜式钻井
目前山东乃至全国的海洋工程装备制造业，主要以劳动力密集型的组装焊接为主，缺少核心和关键技术，造船、造海工装备主要是“造壳”。我国海洋工程装备制造业的快速发展基本得益于中国的廉价劳动力，市场决定权取决于国外海工装备发达的欧美国家，结果导致产能过剩、环境污染等一系列问题。说到底是缺少核心技术，不能从事专业化程度高的核心装备研发制造，而是以仿造国外同类产品的方式来代替研发，自我创新能力弱，不能在动力设备、发电机组、深海钻机成套设备等方面形成具有竞争优势的核心技术产品。
（二）自主研发不足，概念、基础、详细三大设计落后
目前我国海洋工程装备的概念设计基本源自国外设计公司，基础设计开始涉及，详细设计相对较多，但总体来说我国的设计相对较为落后，海洋工程装备设计通常来自船东。我国企业或研究设计单位，完全依赖国外开发的设计软件，研发技术上的“短板”已成为海洋工程装备发展道路上最大的绊脚石。
（三）产业配套程度低，协同、有序、高端产业链条不完善
山东海洋工程装备产业协同程度不高，企业同质化严重，造成了产能过剩、产品结构单一、产品雷同、高端产品缺乏等普遍问题。迫切需要企业围绕海洋工程装备的上下游产业实现错位发展、协同发展，进一步优化、升级产业结构，建立起较为完备的海洋工程装备产业配套链条。
四、山东海洋工程装备产业与技术发展建议
山东海洋工程装备产业与技术发展要以海洋工程装备产业国产化为总目标，以信息技术、自动化技术、工程技术等技术集成为手段，突破研发设计，打造山东海洋工程装备产业集群。
（一）明确重点发展领域和方向
依托产业基础和技术优势，重点发展深海油气工程装备、远洋渔业工程装备、海洋观测工程装备、海水淡化工程装备和海洋新能源工程装备等领域。
深海油气工程装备:围绕深海油气资源开发，大力发展深水半潜式钻井平台，采油工程导管架，深水钻井船、大型起重铺管船等工程作业船及辅助船，以及海洋油气资源钻采设备等，抢占深海油气工程装备制造领域制高点。远洋渔业工程装备:发展特色远洋渔业工程装备，重点开发秋刀鱼/鱿鱼钓船、大型超低温金枪鱼延绳钓船、大型金枪鱼围网船、南极磷虾捕捞船等适合我国远洋渔业生产需求的高性能远洋渔船。
海洋观测工程装备:加快海洋高端仪器装备研制，包括海洋监测仪器装备、深海探测仪器、自适应海洋观测平台装备等的开发。
海水淡化工程装备:加大海水淡化关键设备研发，重点开发蒸馏法成套装备、反渗透法膜装备和高效能量回收装置等。
海洋新能源工程装备：加快研制性能稳定、转化效率高的透平装置，重点开发技术成熟度较高的波浪能和潮流能发电装置产品，稳步推动海洋能装备制造产业化。
（二）突破关键核心技术
围绕国家目标和产业需求，加强集成创新，力争突破关键核心技术，包括半潜式海洋钻井平台的高效钻井作业系统配置技术，自升式钻井平台总体设计技术，深水钻井船特殊结构的设计与分析技术，锚泊定位、动力定位等定位系统研究，立管系统设计与分析，高精度船体施工技术研究，大厚度高强度钢材焊接工艺研究，大功率长寿命低转速船用发动机、超深井大功率高压力自动化石油钻机等海洋工程关键系统和配套设备技术；海水淡化膜材料；海底耐压、耐腐蚀材料；高效透平装置关键技术；海洋信号传输技术等。
（三）建立完善的配套产业链条
配套设备在整个海工装备中所占比重较高，比如一艘造价数亿美元的FPSO，船体造价不到总造价的20%，主体是配套设备，且部分核心配套设备制约着整体装备的整体性能。围绕海工装备产业发展，大力增强配套产业与海工装备制造业同步发展能力，提升中国企业在海工产业链环节的地位和作用。针对山东产业配套需求，大力发展油气钻井平台导管架、新型深水平台关键配套设备、船用仪器仪表、海水淡化能量回收泵等配套设备。
（四）建设高标准的测试、模拟平台
强化海洋工程装备基础研究，依托青岛海洋科学与技术国家实验室建设，围绕工程模拟测试和模拟试验，建设室内大水槽和海上测试场。重点开展海洋工程装备领域的数值模拟和物理模拟，进行海洋动力系统、海洋地球物理、海洋生态环境、复杂工程结构计算与仿真等数值模拟和物理海洋、海洋工程、河口海岸动力、海洋地球物理、深海环境等物理模拟，为关键核心技术和共性技术的开发提供基础理论支持，提高海洋工程装备制造业虚拟仿真及综合集成研究能力。
（五）推动建设国家海洋工程装备转化推广中心
多年来，我国海洋工程装备在国家、省科技计划的支持下，取得了诸多成果。特别在海洋监测领域，依托国家高技术研究发展计划（863计划）等研制的装备已达400多台（套），部分产品已进行规模化生产或应用，但更多只是停留在样机的层面，离产品化或商业化仍有距离。配合青岛海洋科学与技术国家实验室建设，以推动海洋工程装备配套的发展以及海洋监测设备产业化为目的，建设国家海洋工程装备展示转化中心，集中展示相关领域的样机或模型，同时汇集各类海洋仪器装备，在中心内集中保存和展示，搭建工程装备供需渠道，推动成熟装备的商业化，加速实验样机的产品化，将中心建成为集保存、展示、转化、推广和交流等功能的国内最大海洋装备集聚地，加快海洋工程装备技术的转移转化。
（六）规划建设海洋工程装备研发设计工程中心
依托青岛海洋科学与技术国家实验室建设，利用中船重工集团准备在青岛建设海洋工程装备研究院及研发基地、中集集团在烟台建有研究院等优势条件，联合中船重工、中集集团等海工装备大型企业，中国海洋大学、中国石油大学、哈尔滨工业大学等高校，山东船舶技术研究院等地方机构，规划建设海洋工程装备研发设计工程中心，协同解决研发中的关键和共性工程问题，推动集成创新。根据海洋工程装备产业特点，创新体制机制，设立中心工程技术委员会，委员会确立阶段研究方向和重大问题，中心业务运转实行项目管理模式，以重大项目研发为组织单元，聘请行业领军人才担任项目责任人，集聚资金、课题、人员，联合院所和企业产业化平台等，进行关键核心技术研发和重大工程设计。
参考文献
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