海洋是人类赖以生存的资源宝库，是地球上最大的活跃碳库，开发海洋、利用海洋、保护海洋、经略海洋是事关人类生存和发展的重大议题，也是建设海洋强国的根本要求。在能源绿色低碳转型的大趋势和“双碳”目标引领下，海洋油气成为重要的能源增长极，海洋可再生资源是实现“双碳”目标最重要的接续之一，海洋碳封存具有巨大的潜力。近年来，聚焦海洋高质量发展，我国海洋科技创新能力稳步提升，海洋油气开发力度持续增强，海上风电等海洋可再生资源开发增长迅猛，大洋海底矿藏从资源探测向试验性开发转变，传统海洋产业稳步发展，初步形成“陆海产业融合、科技创新引领、绿色转型提升、产业集聚发展”的现代海洋产业发展新模式，海洋产业结构不断优化，海洋经济总体上保持增长态势。
中国工程院院士周守为、中海油研究总院水合物和海洋资源战略研究中心总师李清平认为，加快建设海洋强国，保障能源安全，实现“双碳”目标，需要统筹海洋能源开发、海洋经济发展和海洋生态保护，推动海洋资源合理开发、海洋能源绿色低碳转型，着力建设现代海洋产业体系，强化创新驱动、加快构建海洋能源资源绿色开发技术体系。
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核心观点
我国在海洋能源开发利用创新技术和装备等领域虽取得了跨越性发展，但对海洋的认知水平、开发技术和经略能力尚无法满足能源转型的现实需求，距世界先进水平还有较大差距，主要有如下表现：
一是我国海洋工程技术装备处于全球第二梯队，核心技术装备与国际先进水平差距8～15年。
二是我国海上风电装机容量增速迅猛，前景广阔，但欧美在海上风电技术和装备研发制造方面仍走在世界前列。
三是我国在开采技术装备等方面自主可控性不足，装备核心部件对外依存度高，总体处于“跟跑”阶段，采矿装备系统性研发和验证尚未完成。
四是我国陆地CO2地质封存10吨级先导试验已经成功实施，百万吨封存试验即将进行，海上第一个CO2年封存30万吨CO2项目已经实施，但在总的CO2海洋地质封存基础研究、核心装备和安全监测等领域与国外先进水平仍有较大差距。
五是我国具备了先进的海洋及深水大型装备的集成制造能力，但核心设备、元器件、材料和高端制造能力亟待提升。
六是我国海洋经济发展模式较为粗放，产业结构层次较低，海洋新兴产业亟待发展。
七是海洋经济安全问题不容忽视。我国海洋产业发展受国际环境制约明显，发展面临诸多不确定性，如海洋产业的国际供应链不畅问题日益突出，海洋经济发展的资源环境制约日趋显著等。
科技创新、自立自强是海洋能源绿色转型的核心支撑，针对面临的诸多挑战和不确定性，建议重点部署4项科技创新工程，并加大“科技兴海”战略实施力度，推动海洋产业绿色转型升级，带动海洋经济高质量发展。
一是实施深水油气勘探开发重大科技创新工程，提高国民经济发展的资源保障能力。
二是实施海洋风电等多类可再生资源协同开发和海洋碳汇创新工程，统筹推进绿色能源转型。
三是实施深海大洋多金属结核的开发利用创新工程，为能源绿色转型提供核心要素。
四是建成完善的立体海洋监测、环境保护和应急救援体系。
五是加大“科技兴海”战略实施力度，加强海洋产业高新技术的研究与应用，着力推动海洋经济向海洋科技创新引领型转变。
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01 引言
海洋是人类资源的宝库和科技创新的前沿，是人类未来发展的新疆域，是我国与世界合作共赢的新空间。21世纪，海洋在国际政治、经济、军事、科技竞争中的战略地位不断提升，美国、欧盟、英国、日本、俄罗斯等国相继推出海洋新战略和新技术，加快其对海洋能源资源的开发利用步伐。早在20世纪80年代初，围绕海洋油气等能源开发利用，欧美即启动了“海王星”“海神号”等深海大洋的大科学计划，不断扩展海洋能源开发力度和海洋空间利用范围。
在全球能源绿色低碳转型的大趋势和“双碳”目标引领下，海洋能源资源绿色开发科技创新正在成为国际海洋竞争的核心环节。海洋油气开发技术创新对于保障全球能源供给战略意义重大；海洋风能等可再生能源开发技术创新对实现“双碳”目标、能源转型现实意义重大；大洋海底矿产资源开发科技创新对清洁能源储能等技术发展具有重大战略价值；实现海洋能源资源的合理有效开发利用、推动能源绿色低碳转型，已经成为世界各大国可持续发展战略的重要组成，做大做强海洋经济机遇与挑战并存。
党的十八大报告首次提出“建设海洋强国”，“要提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益”。党的十九大作出“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”的战略部署。当前，我国正处于进入全球海洋科技竞争格局第二梯队的发展阶段，实现了1500米超深水大气田的自主开发，海上风能新增装机容量位列全球第一，大洋矿藏资源调查取得实质进展，首个海上二氧化碳封存项目正式启动，初步形成“陆海产业融合、科技创新引领、绿色转型提升、产业集聚发展”的现代海洋产业发展新模式。然而，尽管我国已成为全球海洋科技创新能力格局中的新兴力量，但我国海洋科技能力仍面临满足重大内生需求和有效应对国际形势变化外部压力的双重严峻挑战。
本文围绕能源安全和能源转型，基于对海洋油气、海洋风电等可再生资源、大洋矿藏以及海洋碳封存等开发利用现状与挑战的分析，提出应充分发挥海洋在保障能源安全和能源绿色低碳转型中的作用，加快构建海洋能源资源绿色开发技术和装备体系，形成海洋强国战略科技力量。
02 海洋能源资源勘探开发利用与能源转型
进入21世纪，海洋油气开发创新技术日新月异，成为油气增储上产主力；海上风能等海洋可再生资源的开发利用、海洋碳封存等创新技术不断涌现，促使海洋能源绿色低碳转型稳步推进，海洋能源的开发利用正在全球能源转型中发挥着越来越重要的作用。主要特点如下：
一是海洋油气成为全球重要的能源基地和科技创新前沿。全球大型油气发现和产量增量主要来自海洋，海洋油气资源勘探开发水深记录达到2943米，深水成为油气增储上产的主力，全球97%的天然气水合物赋存在海洋深水区，海洋天然气水合物试采实现零的突破，海洋油气特别是海洋天然气开发成为能源绿色低碳转型的重要组成。
二是以海上风电为主的海洋可再生能源展示了强劲的发展动力，成为全球风电发展的重要方向、能源绿色转型的核心要素。从2010年到2020年，全球海上风电年均增长速度近30%，深远海漂浮式风电技术快速发展，海上风能等海洋可再生能源在促进跨行业合作和能源低碳转型中发挥着越来越独特的作用。
三是深海采矿技术的研发投入和产出进入了快速增长期，有望为清洁能源开发所需的多金属提供有效供给。大洋海底多金属结核矿藏进入试验性开发阶段。海底结核矿铜、镍、钴等是清洁能源储能单元重要元素的潜在来源，这些领域呈现明显的产业带动研究的发展结构。
四是海洋在“双碳”目标实现路径中扮演着越来越重要的角色，数字化、智能化、碳中和等引领未来海洋能源勘探开发技术的发展方向。
世界海洋科技的发展和竞争，正发生着“从水面到水下、从浅海到深海、从近海到大洋、从自动化到智能化”的快速变化，“以深制浅”“以深带浅”成为国际海洋技术发展重要而鲜明的特征，绿色低碳成为海洋资源开发和科技发展的根本遵循。
海洋油气成为全球能源重要基地和科技创新前沿。世界海洋石油工业始于20世纪40年代，20世纪80年代以来，海洋石油勘探开发技术加速发展，海洋油气勘探开发步伐不断加快，2016年海洋油气产量占全球油气总产量四分之一以上。
（一）全球海洋油气开发现状
一是海洋石油特别是深水油气成为全球油气储量、产量的主要增长点。21世纪全球油气重大发现主要集中在海洋，特别是大西洋两岸的深水海域。目前全球已发现深水油气田1178个，大型油气田中有56个位于深水区、12个位于超深水区。如图1所示，近10年来，全球约65%～77%的新增油气储量来自海洋，全球年新增可采储量40%以上来自深海，其中2012年高达近70%。海洋石油成为全球石油储产量最重要的接续之一。
二是深海资源战略潜力巨大，各国大力提升勘探开发高技术能力。随着欧美等国海洋大科学计划的实施，深水勘探开发技术和装备不断创新，形成了被动大陆边缘深水区油气成藏理论和勘探技术、建立了3000米超深水勘探、钻完井、工程作业重大装备体系及开发工程技术体系，研发了深水半潜式生产平台、单立柱浮筒式平台、张力腿平台等深水浮式生产设施；新型浮式装置，如浮式液化天然气生产储卸装置、浮式钻井生产储卸油装置等不断涌现；创新了水下增压、水下分离等生产装备。目前全球深水钻探水深记录为3400米，已投产海上油气田水深记录达2943米，浮式设施最大作业水深达2896米。
三是深水天然气水合物海上试采实现零的突破，有望成为天然气绿色能源的接续。据美国能源部估测，海洋天然气水合物资源量占全球的97%。20世纪70年代以来，沿海30多个国家地区相继开展了天然气水合物资源勘探开发科学计划，2013年日本在全球首次实施了海洋天然气水合物试采，2017年日本再次进行了两次试采，目前美国、日本制定了于2030年前后进行规模性生产的时间表。
四是传统能源绿色低碳转型、智能化和数字化成为海洋油气工业发展的方向。数字孪生技术从北海油气田扩展到全球各大海域，完整性管理技术将成为保障海上油气田运维的重要手段，智能制造、低碳零碳海洋油气生产将成为下一个目标。
（二）我国海洋油气开发现状
我国海洋石油工业起步于20世纪50年代，经历了引进消化、集成创新、自主研发、自立自强等四个发展阶段（见图2）。2013年至今，我国石油天然气新增产量的72%来自海洋；2020年全年，我国海洋石油实现国内油气总产量6530万吨油当量，创历史新高。2019年、2020年和2021年，海洋原油在国内原油增产量中占比分别为56%、83%和79%（见图3）。“国内原油增产关键在海上，海上原油增产关键在海油”已成为石油行业共识。同时，我国海上原油资源前景广阔，南海深水远景资源量约240～300亿万吨油当量，天然气水合物远景资源量约744亿吨油当量，因此海上油气生产已成为并将在很长一段时间内成为我国油气增产的主要来源和重要能源增长极，肩负着保障国家能源安全的重要使命。
目前我国海上油气开发主要成就如下：一是建立了深水重大装备作业船队。建立了以深水12缆地震采集船、深水半潜式钻井平台、深水起重铺管船等为代表的3000米深水工程作业船队，最大钻探水深2480米。2014年，首次自主钻探发现首个自营深水气田（水深1520米）——陵水17-2气田，后陆续发现陵水18-1、陵水25-1等大型深水油气田。
二是建成我国国内最大原油生产基地，初步建立深水油气田勘探开发技术体系。2021年，我国最大海上油田——中国海油渤海油田原油产量达到3013.2万吨，成为我国第一大原油生产基地。同年，我国自营勘探开发的首个1500米超深水大气田“深海一号”在海南岛东南陵水海域正式投产，标志着中国海洋石油勘探开发能力全面进入“超深水时代”。该油田初步建立了1500米深水油气田勘探开发技术体系（见图4），包括自主建立的深水勘探技术体系、深水钻完井及工程试验技术以及设计、建造和关键装备国产化，还有全球首次提出、采用并建造的十万吨级半潜式生产储卸油平台——“深海一号”和水下生产回接系统，实现了多项技术创新。
三是我国在海域天然气水合物勘探试采领域取得了显著成效。2019年，我国依托自主技术和装备成功获取1720米超深水全层段代表性水合物样品，2017、2020年成功实施3次海洋天然气水合物试采，提出了深部油气、天然气水合物等多气源综合勘探、联合开发技术策略，代表全球深海多气源多资源协同开发的方向。
（三）海洋油气的发展趋势
未来10～20年，全球能源需求将继续呈持续增长趋势，石油与天然气仍将是未来全球一次能源消费的主体，油气勘探开发技术重点向复杂环境、提质增效、智能清洁等方向发展。
海洋油气勘探开发技术发展整体趋势是，从构造油气藏向岩性地层油气藏、从中浅层向深层－超深层、从浅水区向远海深水－超深水区转变；从常规油气向非常规油气（天然气水合物、致密油气等）扩展，海洋天然气将在能源转型中扮演重要角色；深远海油气田勘探开发工程技术及装备研发、数字化、智能化和零碳油气田开发技术与装备、多资源多能源协同开发将成为未来主要发展方向。
海上风电成为全球风电发展的重要方向，可再生能源是能源转型重要组成。在“双碳”目标背景下，全球能源消费结构中化石能源占比将从2020年的80%降低到2050年的20%左右（见图5），太阳能、风能等可再生能源在全球能源需求结构中占比不断提升（见图6）；2021年，我国能源结构中化石能源占比为84%，预计2030年降到75%，2050年降到40%以下，2060年降至20%以下（见图7），同时太阳能、风能等比例将显著提升（见图8）。
（一）全球海上风电发展现状
海上风能具有开发潜力大、可持续利用、绿色清洁等优势，正在成为世界风电发展的重要方向，其发展态势主要呈现以下特点：
一是海上风电呈现高速发展态势。从2010年到2020年，全球海上风电年均增长速度近30%，到2020年年底，全球已投运的海上风电累计装机容量达到35.2GW，占全球风电总装机容量的5%，其中2020年海上风电新增装机容量为6.07GW，占新增风电装机容量的7%。截至2020年底，欧洲仍是全球最大的海上风电市场，占全球海上风电装机总量的70%；亚洲累计装机容量已超过10GW，成为全球第二大海上风电市场；英国是全球海上风电累计装机容量最大的国家，而中国海上风电累计装机容量已超德国，位居世界第二。
二是深远海浮式风电成为未来发展方向。海上风电的建设选址向着水深更深、离岸更远的海域发展，漂浮式风机日渐增多。2009年，世界上第一台MW级浮动式海上风力发电机组由挪威Equinor公司并网，兆瓦级浮式风电技术在欧洲和亚洲通过测试。然而，截至2020年，全球共安装浮式海上风电仅73.33MW，仅占风电装机总量的0.1%。当前，英国、葡萄牙、日本、挪威和法国是前五大浮式风力发电总装机市场。随着2020年欧洲和亚洲各国陆续宣布浮式海上风电发展目标，大型石油公司纷纷将浮式风电作为其实现能源转型和净零目标战略的重要组成。预计2025年欧洲浮式海上风电装机容量将占全世界的68.2%，位列第一，其次是亚洲（占比为21.4%）和北美（占比为10.4%）；预测未来十年，浮式海上风电累计装机容量将增加到16.5GW，占风电装机总量的6.1%，韩国、日本、挪威、法国和英国将成为前五大浮式风电市场。
三是以海上风电为主的海洋可再生资源将在能源低碳转型中扮演重要角色。《欧洲2010—2050年海洋能路线图》提出欧盟海洋能开发目标，即到2050年其海上风电接近188GW（预计占欧盟电力总消费的15%）。海洋风能、潮汐能、波浪能等可再生能源在西欧、北欧各国的发展，已经在一定程度上改变了当地能源结构。预计到2025年，全球海上风电的年新增装机量将超过20GW，其在全球新增装机容量中的份额将提高到20%；到2030年，全球海上风电累计装机容量将达到270GW；据国际可再生能源机构（International Renewable Energy Agency, IRENA）预测，未来海上风电有望保持高速发展态势，2050年世界海上风电装机容量可达1000GW。
（二）我国海上风电发展现状
我国拥有超过1.8×104km的大陆海岸线，可利用海域面积超过3×106km2，海上风能开发利用对于促进我国沿海及海岛经济社会发展、保障深远海开发等具有重要的现实意义。近年来，我国海上风电发展迅速，装机容量不断提升，2021年，我国海上风电新增装机容量达到世界第一。我国发展海上风电优势巨大，主要包括以下几方面：
一是我国近海风能资源丰富，深远海潜力巨大。根据中国气象局对我国风能资源的详查和评价结果，我国近海5～25米、水深区50米高层风能资源储备约为2亿千瓦，5～50米水深区70米高层风能资源储备约为5亿千瓦，各沿海区域风能资源较丰富。我国海上风能资源分布情况总体是，东南沿海及其岛屿属于最大风能资源区，辽东半岛沿海属于大风能资源区，南海海域辽阔，其深远海年平均风速可达9米／秒以上，具有开发深远海风电的巨大潜力。
二是近年来我国以海上风电为代表的可再生能源产业发展迅速。近年来，我国海上风电保持了快速发展势头，根据国家能源局统计数据，2021年，我国海上风电并网容量达到10.42GW，装机容量跃居世界第二位。全球风能理事会（Global Wind Energy Council, GWEC）相关统计表明：我国海上风电年平均利用小时数约为2500h，比陆上风电高出约500h。2021年6月，我国装机规模最大的江苏如东海上风电项目建成投运，总装机容量为700MW，实现了国内第一个批量化、规模化应用5MW级国产机组海上风电场的自主建设，实现了一级部件100%国产、所有元器件级零件国产化率超过95%。
三是我国大型风机叶片设计和制造已经跻身世界先进水平。我国海上风能1.5～5.5MW级风电机组产品技术已经成熟，并大批量生产应用，风电场设备技术可利用率达到98%；5.5～7MW级风电机组产品技术基本成熟，并批量生产应用，风电场设备技术可利用率达到95%。
（三）海上风电发展与研究方向
随着技术进步，海上风能平准化度电成本（Levelized Cost of Energy, LCOE）将大幅下降并因此成为最具竞争力的清洁能源之一，海上风能在促进跨行业合作和实现“双碳”目标方面将发挥越来越独特的作用，成为传统石油天然气行业绿色低碳转型最重要的接续资源之一。为了适应深远海风电发展，当前全球海上风电研究的热点一是兆瓦及以上大功率深远海漂浮式风机研制及配套技术装备；二是深远海大容量装机规模漂浮式风电场建设、海上发输电装备、并网技术装备；三是风电制氢、风光电协同技术和装备。为了适应深远海风电发展，全世界海上风电发输电装置技术主要向着大功率风机、大容量装机规模漂浮式风电场建设和并网方向发展，其配套海上发输电装备技术将成为未来深远海风电发展研究热点。
深海矿产资源勘探开发有望为清洁能源开发提供核心元素。根据国际能源署（International Energy Agency, IEA）2021年报告，预估2020年到2040年在规定政策场景下，全球电动汽车和电池储存的矿物需求将分别增长近9倍和18倍，清洁能源技术发展所依赖的铜、镍、钴和稀土等元素供给亟需满足，深海大洋矿物资源成为全球关注焦点之一。
（一）全球海底矿藏资源现状
一是深海大洋蕴藏的矿产资源种类多、储量大，具有巨大的开发利用前景。以备受关注的多金属结核、多金属硫化物与富钴结壳为例（见图9），相对于陆地储量，仅东太平洋CC区的钴储量就为陆地储量的3.4～6倍，镍储量为陆地储量的1.8～3倍，铜储量为0.2～0.3倍。开展深海矿产资源勘探与开发是应对矿物资源危机的有效途径。
二是深海大洋矿产资源开发竞争激烈，其本质是技术实力的较量。截至2019年底，国际海底管理局（International Seabed Authority, ISA）共批准21个国家的31个勘探合同申请，多金属结核最为富集和潜在经济价值最高的中北太平洋优质矿区已基本分配完毕，20世纪70年代，以由美、日、加、德等国财团组成的海洋管理公司（Ocean Management Incorporated, OMI）为代表的国际海洋采矿财团已完成5500m水深的多金属结核采矿技术验证，发达国家拥有深海采矿技术输出以及采矿技术标准规则制定能力，目前占据了深海矿产资源开发制高点。
（二）我国海底矿藏资源现状
我国铜、镍、钴的全球储量占有率分别仅为3%、3%、1%。作为全球第二大经济体，我国铜、镍、钴消费量均超出全球的40%，对外依存度均超70%，因此不管从全球资源视角还是从我国自身经济的持续发展需要出发，深海大洋矿产资源开发利用战略意义重大。我国于20世纪80年代启动深海资源调查工作，在全球三大洋深海资源勘查的战略布局已形成，在国际海底区域拥有3种资源5块矿区，是世界上拥有勘探矿区种类最齐全、数量最多的国家，基本完成了常规技术装备体系化建设，是少数具备超大水深探测能力的国家之一，在深海矿产资源“勘探、开采、环保”的部分技术领域达到“并跑”水平，为未来深海矿产资源商业开发奠定了坚实基础。
海底矿藏资源研究热点：
目前国际在深海采矿领域的研究热点主要集中在船舶平台、采矿系统及环境保护三个方面。船舶平台方面热点包括专业采矿船、导航系统、动力供给等技术；采矿系统方面包括集矿车、提升系统、传输管道、控制系统、动力支持等；环境保护方面包括生物多样性、海底环境基线、遥感监测等。
海洋碳封存潜力巨大。海洋作为全球气候系统中的一个重要环节，是地球上最大的碳库，全球海洋蓄积的碳总量达到39×1012t，占全球碳总量的93%。海洋碳库的存储能力是大气的53倍，是陆地生态系统的20倍，全球海洋每年从大气吸收CO2约20亿吨，同时海洋还具有巨大的绿色资源开发空间以及海域空间利用价值，能够为实现“双碳”目标作出更大贡献。
目前海洋碳汇主要表现为两种形式：海洋生态系统的自我固碳循环和海洋能源低碳开发利用及固碳行为，其中地质封存具有广阔的应用前景。从1996年起，挪威开始依托海上油气田进行海洋CO2咸水层封存、CO2提高采收率以及废弃地质构造CO2动态封存。全球海上CO2封存区域分布如图10所示，主要包括挪威、日本及中国。欧美等国已将海洋CO2封存作为实现“双碳”目标的主要路径（见图11）。
我国海洋面积广大，海上盆地地质条件优于陆上，具有很好的储层物性和均质性，封存条件较好，海上丰富的油气资源为二氧化碳地质利用技术的实现提供条件。初步评估，我国现有海上油田通过实施CO2驱油技术可实现高达3.4亿吨的CO2埋存量，预计到2030年可增至5.6亿吨。相关路径一是注入咸水层或利用废弃地质构造，进行海洋CO2的动态封存；二是将CO2注入海底天然气水合物赋存区域，实现天然气水合物的安全高效开采和CO2长期稳定的地质封存。2021年，我国在南海恩平15-1项目实现了国内首个海上油气田CO2的动态封存，年封存量30万吨。
CO2有效封存是实现“双碳”目标的根本保障。其中CO2地质封存和置换开发天然气水合物一体化技术能同时服务于“碳达峰、碳中和”和“能源安全”两大战略，这项技术不仅将对全球未来能源战略布局产生影响，同时也能缓解因大力发展经济带来的环境压力。
除此之外，海洋生物资源高效、可持续开发利用，特别是具有独特功能的深海生物基因资源开发、针对重大疾病的海洋创新药物研发已成为发达国家竞争的热点领域之一。推动海洋能源绿色开发与生态环境保护和谐发展，培育海洋领域高新科技增长极，助力海洋经济与产业结构优化转型，是推动经济高质量发展，建设海洋强国的重要组成部分。
03 我国海洋能源转型和海洋经济发展面临的挑战
海洋能源的开发利用带动了海洋经济的发展、产业链的构建，催生了新兴产业。海洋油气特别是天然气（含天然气水合物等）、海洋可再生资源和矿产资源的绿色开发正在成为保障海洋能源可持续利用的关键，是实现“双碳”目标、实现能源绿色低碳转型的海洋方案。
欧美等发达国家在深海油气勘探开发、海上风电等可再生能源开发利用、深海大洋矿藏开发、海洋碳封存等领域均走在世界前列，已形成了相对完备的海洋能源资源勘探开发工程技术装备体系以及配套产业链，正在稳步推进绿色能源转型和配套产业升级。我国在海洋能源开发利用创新技术和装备等领域虽取得了跨越性发展，但对海洋的认知水平、开发技术和经略能力尚无法满足能源转型的现实需求，距世界先进水平还有较大差距，主要有如下表现：
我国海洋工程技术装备处于全球第二梯队，核心技术装备与国际先进水平差距8～15年。全球海洋油气开发工程和装备市场已形成三层级梯队式竞争格局（如表1所示）。2011年以来，我国建立了3000米深水作业船队，在深水油气开发技术和装备国产化方面与国外先进水平差距逐渐缩小，但目前我国仍属于第二梯队。处于第一梯队的欧美已形成了设计、建造、安装和服务等全产业链技术和装备体系，支撑着其对北海、墨西哥湾、巴西、西非等深远海油气资源的开发利用，并且其部分高端产品，如水下生产设施、动力定位系统等已对我国形成技术壁垒。我国仅两座深水半潜式生产平台，3座海上浮式生产储油船（FPSO），其他各类深水平台（TLP、SPAR、FLNG）均处于研究阶段，在运行的102套水下采油树均来自欧美，而FLNG技术装备的缺乏将直接制约深远海油气田的独立开发。
我国海上风电装机容量增速迅猛，前景广阔，但欧美在海上风电技术和装备研发制造方面仍走在世界前列。欧美整机制造商已经完成4～7MW级风电机组的产业化，8～10MW级的风电机组样机已挂机；欧美整机设计公司均进入12～15MW级整机设计阶段，西门子Gamesa、维斯塔斯和通用电气等公司均在开发12～15MW的新一代风机。近年来，我国风电技术持续创新，但随着风电机组尺寸的不断增加，海上风电行业不仅受到现有供应链和基础设施的限制，所需关键元器件如核心轴承、控制系统等仍需要进口，同时受到材料的碳足迹及可循环利用性、地缘政治因素等的制约。
在深海矿产资源开发技术方面，以欧美和日本为主的国家处于第一梯队，以印度、韩国为代表的国家处于深海采矿第二梯队，均已开展深海采矿的技术体系开发和环境影响评价研究。我国在开采技术装备等方面自主可控性不足，装备核心部件对外依存度高，总体处于“跟跑”阶段，采矿装备系统性研发和验证尚未完成。
在海洋碳封存领域，欧美已实现了碳达峰，是海洋CO2封存利用的先行者。欧洲早在1996年即启动了第一个海上碳封存先导试验工程，目前海上CO2驱油提高采收率、海洋咸水层地质封存等已经进入推广应用阶段；CO2废弃地质构造封存等也进行了先导试验。我国陆地CO2地质封存10吨级先导试验已经成功实施，百万吨封存试验即将进行，海上第一个CO2年封存30万吨CO2项目已经实施，但在总的CO2海洋地质封存基础研究、核心装备和安全监测等领域与国外先进水平仍有较大差距。
我国具备了先进的海洋及深水大型装备的集成制造能力，但核心设备、元器件、材料和高端制造能力亟待提升。当前，我国海工装备、船舶制造等行业多处在产业链加工制造环节，在深海平台如深水半潜式生产平台、海外圆筒形浮式生产储油船、深水养殖装备等大型深水装备领域具备先进的集成制造、集成总装能力，是造船大国，但尚未具备自主开展深水高端船舶和深水平台的船型的自主设计能力，本地产业链配套率不到30%。
基础研究薄弱，核心设备如深水油气开发的核心设施水下生产设施、动力定位系统、电子装备及新材料等仍依赖进口，具有自主知识产权的核心产品开发不足；海洋能源绿色开采工艺技术储备不足，缺乏“原创性”“颠覆性”技术。
数字化、智能化技术自主研发与应用不足，海洋能源资源开发和现代通信与信息技术、网络技术、大数据、物联网和人工智能等技术联系有待加强，与国际先进水平仍有较大差距，核心工业设计软件、高端装备制造产业链有待提升。
我国海洋经济发展模式较为粗放，产业结构层次较低，海洋新兴产业亟待发展。海洋经济在我国国民经济和区域经济发展中发挥了重要作用。2001年以来，我国海洋经济总体贡献率一直保持在9%左右；海洋经济在沿海区域经济中的地位更加突出，近20年来贡献率总体保持在15%以上（2020年受疫情影响，降为14.9%）；海洋生产总值从2001年的9518亿元，增长到2020年的90385亿元，增长约9.5倍。
从海洋产业来看，我国主要海洋产业对国民经济发展贡献率保持在2.9%～4%，对沿海区域经济发展贡献率保持在55.7%，形成了北部、南部、东部海洋经济圈，已成为我国国民经济和沿海地区经济的支柱产业。当前我国海洋支柱产业相关产品产量及服务规模处于世界前列，但相比美国、加拿大、澳大利亚等发达国家，我国海洋产业经济效益仍有提升空间（见图12），发展模式较为粗放，产业结构层次较低（见图13），产业资源亟待整合。
一直以来，海洋资源绿色开发高技术研发催生了诸多海洋战略型新兴产业，成为海洋经济新的增长点，上海成为我国唯一一个海洋经济规模突破万亿元的城市，其深水平台、海上风电等新兴海洋产业比较突出。但总体而言，我国在以海洋新资源为主要开发对象、以海洋资源可持续开发利用新模式、新技术广泛应用为主要特征的战略性海洋新兴产业的创新技术水平上，距离发达国家仍存在较大差距。
海洋经济安全问题不容忽视。当前，受新冠肺炎疫情、地缘冲突、大国博弈等因素影响，国际政治经济形势错综复杂，贸易保护主义、国际金融市场和商品市场出现波动，地区热点问题此起彼伏，传统安全与非传统安全威胁叠加交织。作为外向度较高的海洋经济领域，我国海洋产业发展受国际环境制约明显，发展面临诸多不确定性。
我国海洋产业的国际供应链不畅问题日益突出，并存在产业链关键环节断裂、梗阻的风险。例如，我国海洋油气开发新增产能大多位于南海，受南海周边安全局势影响较大；我国大宗物资运输高度依赖马六甲海峡等几个关键海上通道；海洋油气开发、海洋监测探测、海洋船舶等若干产业的关键技术装备受制于人的风险尚未消除。
海洋经济发展的资源环境制约日趋显著。我国海洋开发活动主要集中在海岸线周边区域。随着海洋经济规模的持续扩张，近岸海域资源衰退、环境污染、产业冲突加剧，而深远海油气资源开发、海上风电、海洋矿业等资源开发型产业亦面临类似问题。如何在开发中保护、在保护中开发是海洋经济健康可持续发展的核心。
当前，百年变局和世纪疫情交织叠加，能源安全和生态安全协同推进，我国必须高度重视海洋经济发展的安全问题，把确保产业安全放在海洋经济发展的首要位置。
04 关于海洋能源绿色转型的思考
我国能源总体资源量和年生产量均位居世界前列，是能源生产大国和能源消费大国。鉴于我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋，现阶段能源结构和产业结构仍需优化，存在的主要难题如下：
一是能源结构以煤为主，煤炭占我国已探明化石能源资源总量的94%左右。
二是能源安全保障形势严峻。我国油气对外依存度逐年攀升，2021年油气对外依存度分别为72%、44.9%，同时我国油气战略储备不足，与国际能源署设定的90天储备安全线有较大距离。
三是可再生能源成为我国电力增量的主体，在能源结构中的占比逐年提升，但实现化石能源的有序替代还需要时间。
四是海洋（特别是深海）正在成为全球能源绿色转型重要的战略领域，但在此领域我国核心技术和装备对外依存度高。
因此，立足我国国情能情，要强化海洋能源绿色开发顶层设计，推动海洋能源为稳油增气、可再生资源多能协同开发及实现“双碳”目标作出更大贡献，这是保障国家能源安全和建设能源强国的现实选择和战略重点之一。
海洋能源绿色转型的战略目标应该是，在保障能源安全的前提下，强化科技创新，围绕“补充基础短板—增加技术优势—强化应用能力—实现自主可控”这一主线，体系化地掌握关键核心技术，形成自主可控的海洋能源绿色开发创新技术体系和装备实质能力，构建未来发展优势；海洋油气成为我国油气产量的主要增量，海洋天然气占比稳步提升；海上风电等海洋可再生资源装机容量显著提高；深海大洋矿藏开发利用有所突破；海洋能源实现绿色低碳转型，有力保障国家能源安全，科学实现碳达峰、碳中和。
科技创新、自立自强是海洋能源绿色转型的核心支撑，针对面临的诸多挑战和不确定性，建议重点部署4项科技创新工程，并加大“科技兴海”战略实施力度，推动海洋产业绿色转型升级，带动海洋经济高质量发展。
一是实施深水油气勘探开发重大科技创新工程，提高国民经济发展的资源保障能力。围绕国家油气保障能力和海洋权益维护需求，践行“以深带浅”战略思想，加强基础性、原创性、颠覆性技术研究；掌握深远海油气勘探开发核心技术、海洋大数据和人工智能等高新技术研发；建立自主可控的3000米水深级深远海油气勘探开发技术体系、作业能力和安全运维体系；发展并建成一批深远海天然气勘探开发装备和装备配套，支撑促进深海装备产业发展，稳定海上自产油气供给；保障能源安全和绿色低碳转型。未来，逐步提高南海天然气规模化开发生产能力与清洁能源在国家能源结构中的占比；到2035年，新增发现天然气达到1950亿方，深水油气年稳产500万吨，具有3000米水深油气田自主开发能力，同时进一步提升我国海洋安全保障能力。
二是实施海洋风电等多类可再生资源协同开发和海洋碳汇创新工程，统筹推进绿色能源转型。围绕国家能源绿色转型规划和“双碳”目标，加大海上风电特别是深远海风电开发利用关键技术和核心装备研发，使海洋风电等可再生资源有序接续传统油气资源，海上风电、光伏发电成为绿色能源重要组成，风电和光伏成为主要电力来源；加大在海洋碳封存、利用及大规模碳减排、封存的关键核心领域攻关力度，2035前实现深远海风电平价上网，实现国内海上二氧化碳封存工程示范并逐步推广；2050年实现生产侧新能源转型，使风电、光伏发电成为能源在生产结构转变上的主力，使海洋可再生资源和蓝色碳汇在可再生资源有序接替与实现“双碳”目标中发挥更为重要作用。
三是实施深海大洋多金属结核的开发利用创新工程，为能源绿色转型提供核心要素。聚焦海洋战略资源开发的国家需求，以赋存于深海海底的多金属结核、热液硫化物及富钴结壳等海底资源认知和开发为目标，加大深海矿产资源勘探、开发等方面的研究，为能源绿色转型提供核心元素，同时推进深海装备技术不断创新，挖掘深海资源市场需求，逐步实现产业化和商业化开采。
四是建成完善的立体海洋监测、环境保护和应急救援体系。建成海洋监测体系和监测救援体系，实现海洋大数据的高效利用，为海洋能源绿色勘探开发提供“智慧大脑”，为海洋资源利用和管控、海洋生态监测、海洋二氧化碳、甲烷等温室气体以及新型污染物的源汇路径和时空变化掌控提供技术支持，为陆海统筹的海洋环境保护路径和现代海洋治理体系提供技术支持。
五是加大“科技兴海”战略实施力度，加强海洋产业高新技术的研究与应用，着力推动海洋经济向海洋科技创新引领型转变。进一步提高海洋油气、再生能源、金属矿产等在我国资源供给中的比例。发挥深水、绿色、智能技术在海洋传统产业转型和新兴产业培育方面的重要作用，大幅提升战略性新兴产业在海洋经济中的比重，完善新技术新装备研发、转移、孵化、产品化、产业化一条龙服务体系，推进创新链、产业链和价值链高度融合发展，加快提升国际市场竞争力和占有率。实现海洋科技创新、海洋经济、海洋产业的协同发展。2050年前后，实现科技驱动的高端海洋经济占比进一步提高，海洋经济占全国GDP的比重提升至10%左右，海洋产业结构进一步优化，创新驱动海洋经济高质量发展模式基本形成，基本建成能源强国和海洋强国。
保障能源安全，优化能源结构，科学实现碳达峰、碳中和，是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，我们应该在保障能源安全的大前提下，强化能源转型的目标和实施策略，通过实施重大科技工程，推动一批面向未来的低碳能源技术转化应用，培养战略型新兴产业，稳步推进海洋工程创新科技在海洋能源结构优化转型中的引领作用，为构建清洁、高效、安全、低碳的现代能源体系贡献海洋力量。
文章来源：《学术前沿》杂志2022年9月上（微信有删节）
作者：中国工程院院士周守为，中海油研究总院水合物和海洋资源战略研究中心总师李清平
原文责编：桂 琰
新媒体责编：贾晓芬
视觉：刘洁
（图片来自网络）
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