近年來，我國在對傳統(tǒng)海洋油氣裝備持續(xù)深耕細(xì)作的同時，我們也一直奮力耕耘新興海洋裝備，并取得了豐碩成果，如海上風(fēng)電的相關(guān)裝備，包括浮式風(fēng)機(jī)、風(fēng)電安裝船/平臺、風(fēng)電運(yùn)維船等，以及深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖的相關(guān)裝備——大型養(yǎng)殖平臺和養(yǎng)殖工船都取得了不俗的成績。放眼全球范圍內(nèi)，在這兩個領(lǐng)域的裝備研發(fā)、建造水平也均處于多數(shù)并跑、少數(shù)領(lǐng)跑的態(tài)勢。那么，這些新型海洋裝備，誰又會成為明日之星?

1、數(shù)據(jù)中心向海而來

數(shù)據(jù)中心是公認(rèn)的高能耗行業(yè)，而一個數(shù)據(jù)中心每年的電力成本中，有41%都用于制冷，因此寒冷環(huán)境可大幅降低運(yùn)營支出中的電費(fèi)。雖然數(shù)據(jù)中心可以在高原或者寒帶地區(qū)建設(shè)，但是一方面數(shù)據(jù)中心建設(shè)在陸地上需要占用大量土地資源，并花費(fèi)高額成本建設(shè)儲存;另一方面，由于沿海發(fā)達(dá)城市數(shù)據(jù)中心增長迅猛，導(dǎo)致類似資源矛盾尤為突出。因此，對于處在熱帶及部分溫帶地區(qū)的數(shù)據(jù)中心，沉入海底降溫以及將數(shù)據(jù)中心布置在海面上，用海水循環(huán)冷卻降溫，或?qū)⒊蔀樾兄�有效的解決方案。

(1) 海底數(shù)據(jù)中心

2018年6月，微軟在蘇格蘭海岸線附近的水域中實(shí)驗(yàn)性地部署了全球第一個海底數(shù)據(jù)中心。該數(shù)據(jù)中心為集裝箱樣式，由法國軍用艦艇和潛艇制造商N(yùn)aval Group設(shè)計(jì)并建造，采用與潛艇相同的冷卻技術(shù)。放置在水下35.7米處的巖質(zhì)海床，通過海底電纜與陸上操作中心相連。該數(shù)據(jù)中心擁有12個機(jī)架，包含864臺服務(wù)器。在海底運(yùn)行了2年后，微軟在2020年6月將其打撈上岸進(jìn)行分析。經(jīng)研究人員評估，其各方面的性能要優(yōu)于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，并且在水中的故障率是在陸地的八分之一。

2021年1月，我國首個海底數(shù)據(jù)中心完成樣機(jī)測試，并公布了相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：PUE值可達(dá)1.076，達(dá)到世界先進(jìn)數(shù)據(jù)中心能效水平。該數(shù)據(jù)中心樣機(jī)由海蘭信聯(lián)合廣船國際打造，廣船國際負(fù)責(zé)冷卻系統(tǒng)的管路設(shè)計(jì)以及管路和圓筒形罐體的建造。樣機(jī)為長5.76米、直(外)徑3.05米的圓柱體結(jié)構(gòu)，艙內(nèi)裝有4個機(jī)柜，單機(jī)柜功率35KW，在海底運(yùn)行了約40天。

(2) 海上數(shù)據(jù)中心

谷歌在2009年就申請了“基于水面的數(shù)據(jù)中心”專利。根據(jù)描述，該數(shù)據(jù)中心將配置基于海洋能利用的發(fā)電機(jī)，以及1到2個海水降溫系統(tǒng)。據(jù)美國科技媒體報(bào)道，谷歌可能正在加州沿海的一艘駁船上建設(shè)該海上數(shù)據(jù)中心，但截至目前尚未實(shí)際建成。

2021年1月，吉寶集團(tuán)宣布，吉寶岸外與海事將徹底退出海上鉆井平臺建造業(yè)務(wù)，并將重心轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目和海洋可再生能源。吉寶集團(tuán)已于2019年年中發(fā)布了海上數(shù)據(jù)中心的概念，并與2020年4月開始展開聯(lián)合調(diào)研及測試，利用澳大利亞物流企業(yè)拓領(lǐng)控股的物流基地實(shí)施海上數(shù)據(jù)中心的測試。吉寶計(jì)劃未來將海上數(shù)據(jù)中心設(shè)置在類似于鉆井平臺的基臺上，充分利用海上大型結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)建造方面的豐富技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

2、海洋空間資源利用裝備

(1) LNG發(fā)電船/系統(tǒng)

2009年，土耳其能源集團(tuán)Karadeniz就投資建造了全球第一艘發(fā)電船，并成立了發(fā)電船運(yùn)營公司Karpowership。自2010年以來，Karpowership已擁有25艘發(fā)電船，總裝機(jī)容量超過4100兆瓦。另外有4400兆瓦的發(fā)電船正在建造中。這些船大部分都采用雙燃料發(fā)動機(jī)，可用駁船儲存及岸基輸送的重油和天然氣發(fā)電，主要用于非洲國家以及古巴、中東和亞洲等電力供應(yīng)缺乏的區(qū)域。隨著環(huán)保要求日益嚴(yán)苛，Karpowership也開始考慮采用更為環(huán)保的LNG作為燃料來替換高污染排放燃料。2019年8月，聯(lián)手日本商船三井共同研發(fā)LNG發(fā)電船，主要方式為通過一座LNG-FSRU為發(fā)電船提供再氣化的LNG。2021年1月，惠生海工投資開發(fā)的240MW浮式燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)電站項(xiàng)目在其南通基地順利開工建造，該浮式發(fā)電項(xiàng)目也是由一艘LNG-FSRU+天然氣發(fā)電駁船組成。

除此之外，還有一種將LNG氣化裝置+天然氣發(fā)電裝置融合在一座裝備上的LNG發(fā)電船，稱為浮式再氣化發(fā)電船(Floating Storageand Re-gasification Power Plant，F(xiàn)SRP)，也得到了廣泛研究和應(yīng)用。2014年10月，全球首艘FSRP“Hummel”號在德國漢堡港投入使用，為靠港船舶提供電力供應(yīng)。2017年，三星重工推出了500MW級FSRP，采用SEP-T500GC設(shè)計(jì)，集成了聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施、基于GTT Mark III薄膜型技術(shù)的LNG貨物圍護(hù)系統(tǒng)和再氣化裝置。2018年，惠生海洋工程有限公司宣布其最新研發(fā)的300兆瓦FSRP獲得英國勞氏船級社頒發(fā)的原則性認(rèn)可證書。

(2) 浮式火箭發(fā)射平臺

20世紀(jì)90年代，由美國、烏克蘭、俄羅斯和挪威等國組建的海上發(fā)射公司，采用奧德賽移動式海上發(fā)射平臺，可在赤道水域的任何地點(diǎn)進(jìn)行發(fā)射，能最大限度地發(fā)揮運(yùn)載火箭的能力，具有較強(qiáng)的發(fā)射適應(yīng)性和商業(yè)價值。2019年6月中國首次以民用船舶為發(fā)射平臺，在海上實(shí)施運(yùn)載火箭發(fā)射技術(shù)試驗(yàn)——長征十一號海射運(yùn)載火箭將技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星捕風(fēng)一號A、B星及五顆商業(yè)衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道。2020年9月，“德渤3”號打撈工程船作為海上發(fā)射平臺執(zhí)行了長征十一號海射遙二火箭發(fā)射，該船總長159.6米，最大載重量20500噸，采用全電力推進(jìn)，配備DP 1動力定位。

2021年1月，據(jù)外媒報(bào)道，SpaceX從Valaris公司以350萬美元的單價購買了2座超深水半潛式鉆井平臺，并將其改造成浮式火箭發(fā)射平臺。SpaceX自2020年開始就已經(jīng)公開招聘海上作業(yè)崗位，當(dāng)時該公司發(fā)布消息表示：正在建立“一支由工程師和技術(shù)人員組成的團(tuán)隊(duì)，旨在設(shè)計(jì)和建造一個海上火箭發(fā)射設(shè)施”。

3、海上風(fēng)電制氫

海上風(fēng)電逐漸走向深遠(yuǎn)海，新建輸電設(shè)施成本較高，而用電能來制氫，就可以利用已有的天然氣管道運(yùn)輸氫氣。由于當(dāng)前主要采用天然氣和煤炭來制氫，推動海上風(fēng)電制氫不僅可以有效利用深遠(yuǎn)海風(fēng)能或廢電、棄電，提海上風(fēng)能利用率，還可以降低制氫成本、減少二氧化碳排放。

全球范圍內(nèi)已有多個國家開展了海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目的研究。2019年7月初，荷蘭能源公司海王星的Q13a-A海上平臺被選為全球首個海上風(fēng)電制氫試驗(yàn)點(diǎn)，項(xiàng)目名為PosHYdon，由荷蘭的多家機(jī)構(gòu)及企業(yè)共同發(fā)起。項(xiàng)目將于2021年底之前正式生產(chǎn)。2019年10月，法國能源公司Engie旗下的Tractebel Engineering和Tractebel Overdick宣布將在德國建設(shè)一座400MW的海上風(fēng)電制氫平臺，平臺裝置了可轉(zhuǎn)化海上風(fēng)機(jī)電力的電解裝置和變壓器，以及一套海水淡化裝置以產(chǎn)生電解所需的超純水。2020年11月，新加坡能源公司Enterprize Energy與Tractebel Overdick簽署諒解備忘錄，正式加入該項(xiàng)目。2021年1月，西門子能源與西門子歌美颯發(fā)布了海上風(fēng)電制氫的一個創(chuàng)新解決方案：將電解槽完全集成到海上風(fēng)機(jī)中，以單機(jī)協(xié)同系統(tǒng)直接產(chǎn)生綠氫，計(jì)劃于2025或2026年全面示范。

國內(nèi)目前的項(xiàng)目也仍處于招標(biāo)或試驗(yàn)性驗(yàn)證階段。2020年9月，中海油海上制氫工藝技術(shù)研究招標(biāo)公告發(fā)布海上制氫項(xiàng)目招標(biāo)，項(xiàng)目旨在研究設(shè)計(jì)和優(yōu)化海上風(fēng)電制氫的工藝流程，提出技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性的邊界條件。研究完工期為2020年9月至2021年6月。此外，國內(nèi)海上制氫項(xiàng)目還有青島藍(lán)谷的“青島深遠(yuǎn)海200萬千瓦海上風(fēng)電融合示范風(fēng)場項(xiàng)目”，以及河北建投新能源有限公司投資的“沽源風(fēng)電制氫綜合利用示范項(xiàng)目”。

據(jù)克拉克森，2020年以全球海上風(fēng)電為主的海上可再生能源資本支出為510億美元，歷史首次超過了海上油氣開發(fā)資本支出(410億美元)約24%的份額。“因海而生，向海而興”，千百年來，海洋一直為人類帶來源源不斷的資源和活力。在繼海洋油氣開發(fā)產(chǎn)業(yè)之后，以海上風(fēng)電開發(fā)為主的海洋可再生能源開發(fā)產(chǎn)業(yè)又冉冉升起。那么數(shù)據(jù)中心、LNG發(fā)電裝備、海上風(fēng)電制氫……“明日之星”又會是哪一個呢?一切都未完待續(xù)。

(新媒體責(zé)編：xmtqyd)