海洋科技水平是衡量一个国家科技实力的重要标志，在全球绿色能源低碳转型的大趋势和“双碳”目标引领下，海洋能源资源成为保障中国能源安全的重要增长极。本文选取海洋领域具有代表性的6个子领域，通过综合分析工程科技发展态势、发展需求与挑战，运用技术预见战略研究方法，结合经济社会发展愿景，创新性地凝练出了10项关键技术、10项共性技术和3项颠覆性技术，提出了2040年中国海洋工程科技发展战略框架，以及6项海洋科技重大工程。

海洋蕴藏着丰富的石油、天然气、水合物、生物、矿藏和可再生能源，开发利用海洋是事关人类生存和发展的重大战略，也是建设海洋强国的根本要求。中国海洋工程科技总体上处于快速发展阶段，部分关键技术如深水浅层钻井、天然气水合物勘探开发、碳汇渔业、卫星传感器等已达到国际先进水平，实现了与世界先进技术的并跑乃至领跑。然而，中国在海洋开发领域仍然存在诸多“卡脖子”问题。为此，有必要深入分析海洋领域工程科技发展态势、发展需求与存在的困难和挑战，提出面向2040年的海洋工程科技发展战略，助力建设海洋强国。

1、面向2040年的全球海洋工程科技发展态势

当前，海洋工程科技发展态势呈现出深海化、绿色化、智能化、信息化等显著特征，世界各国纷纷开展科技创新布局（表1），共同推动海洋科技的发展。海洋油气、生物、可再生能源资源迈向全方位安全绿色开发，正在推动大规模海洋碳汇技术应用，安全环保技术受到更多的重视。攻克海上可再生能源装备清洁运营核心技术，建立环境友好型实施工艺，推动海洋“蓝色经济”发展。

表1 世界各国正在开展的重大海洋领域科技计划

2、2040年中国海洋工程科技发展需求与挑战

围绕海洋强国目标，中国社会经济的不断发展对海洋工程科技的需求主要来自3方面：海洋安全与维权，保障中国能源和资源安全；建设海洋工程科技强国，推动海洋经济优化转型；助力实现“双碳”目标，建设海洋生态文明。由此提出4大经济社会发展愿景：

海洋经济完成高质量发展转型，产业结构进一步优化。科技创新驱动的海洋战略性新兴产业实现集群化高质量发展，占国内生产总值（GDP）比重明显增加，基本建成与中国综合实力和国际影响力相适应的海洋强国。

海洋油气及新能源助力海洋能源开发低碳转型，海上负碳技术广泛应用，为能源安全和“双碳”目标作出显著贡献；海底矿产、海洋生物资源实现高效开发和用途拓展，为中国资源安全和经济发展提供有力支撑。

海洋战略空间保护和利用取得显著突破，深远海、大洋、极地等领域的自主装备和技术为中国海洋发展空间和安全空间的保障提供有力支撑，助力中国在全球海洋治理中发挥更大作用。

建成海底—海洋水体—海面全方位海洋监测系统，实现海洋大数据的高效利用，为中国海洋绿色开发和生态环境保护提供全方位的智能信息保障。

中国海洋工程科技总体上处于快速发展阶段，部分技术已实现并跑甚至领跑，但同时也存在核心技术不足、关键设备和装备国产化率低等诸多挑战：

1）海洋能源开发。深水油气勘探关键设备依赖进口，海上低渗油气田有效开发、非常规稠油及油砂有效开发等方面的技术和经验有待加强，在海外风险勘探及深水工程作业方面的技术经验积累不足，对深水、低渗、稠油、智能化等领域相关技术提出了更高的要求和更多应用的空间。CCUS总体处于技术研发阶段，封存过程中的工程关键技术尚待突破。新能源方面的关键技术未成熟、产业结构不健全、标杆电价未出台、补贴机制待构建。 

2）海洋与极地环境探测与装备。遥感分辨率不足，卫星成本制造偏高；海洋数据零散，标准不统一，水下观测技术受限；海洋遥感数据产业化低，实际应用少；海洋信息化缺乏顶层体系性设计和长远规划；海洋信息缺乏有效共享；缺乏高端智能化应用平台/工具及核心算法。 

3）海底矿产资源勘查与开发。深海采矿起步较晚，在集矿设备、提升系统、环境保护等核心技术领域与发达国家仍有一定差距，诸多基础科学问题和工程技术问题有待进一步解决；海洋基础地质勘探落后，造成海洋矿产开发后劲不足；应用型和原创性专利申请和使用较少，产业链核心技术创新缺失。 

4）海洋生物资源探查及开发。中国资源与环境双重约束趋紧，资源日益衰竭，渔业发展受到外部资源环境的制约越来越大，发展空间受到限制；中国海洋渔业管理措施单一，无法满足对资源的科学化和精细化管理需求；极地海洋生物资源开发利用起步较晚。 

5）海水资源和海洋能综合利用。大型海水淡化工程核心技术难以突破，反渗透膜元件、高压泵、海水淡化药剂等关键设备、核心部件还主要依靠进口。超大型海水冷却装备的设计建造能力还不能完全适应技术发展的需要。在海水化学资源利用方面，仍处于以盐田为依托的大宗初级产品生产水平。波浪能和潮流能发电装置大都处于工程样机阶段。 

6）海洋环境安全保障。中国海洋绿色开发起步较晚，前期主要集中于资源和能源开采技术和开采效率，环境生态影响研究起步较晚。随着海洋能源的逐步开发，环境生态保护亟须补位，才能保证资源和能源的可持续利用。相关的探测、监测、模拟技术都相对落后，需从顶层规划和基础研究等方面突破。

3、中国海洋工程科技关键技术方向

技术预见是一种将技术发展放在社会经济大系统中，对未来较长时期技术发展趋势进行预测与选择的研究方法。我们采用的是德尔菲问卷调查技术预见法，主要以工程科技愿景分析为背景，以德尔菲问卷调查为主体，以文献计量、专利分析等手段为技术支撑，识别优先发展的技术领域和技术项。

技术预见活动是面向2040年的中长期发展战略研究中提出关键性、颠覆性技术发展方向的一个重要途径。技术预见工作的总流程包括前期研究与工程科技发展愿景分析、确定备选技术清单、德尔菲专家调查及集成分析论证等阶段。这些技术的确定不仅体现了海洋工程科技发展的趋势与热点，也凸显了中国在未来科技竞争中的战略重点。

3.1 实现时间分析

主要分析海洋科学技术的世界范围内技术实现时间、中国范围内技术实现时间，以及中国范围内的社会实现时间等（图1），所有技术项的预期世界技术实现时间为2024—2031年，预期中国技术实现时间为2025—2032年，预期中国社会实现时间为2029—2036年。

图1 预期实现时间分布

3.2 技术实现时间与社会实现时间跨度分析

对技术项进行比较分析发现，中国海洋工程科学技术实现时间与社会实现时间跨度平均约3年，最长5年（图2）。海洋生物资源探查及开发子领域近海生物资源养护与提质增效工程技术社会实现时间较短，1年基本可以实现社会应用；海底资源勘查及开发子领域的深海矿物高效率、低能耗、环境友好的绿色开采工艺技术社会实现时间最长，达到5年；其他子领域社会实现时间大多集中在2~4年（图3）。

图2 技术实现时间与社会实现时间差距

图3 社会实现时间跨度与子领域分布

3.3 技术发展水平与约束条件

通过分析技术领先国家和地区分布可知（图4），美国在海洋与极地环境探测与装备、海底资源勘查及开发和海洋环境安全保障子领域拥有技术优势，欧盟在海水资源和海洋能综合利用子领域优势明显，日本在海洋生物资源探查及开发子领域具有优势，而中国在海洋能源开发子领域优势明显。

在技术预见中，针对每个技术项，设置工业基础能力及科技资源、人才队伍、研发投入、协调与合作、标准规范、法律法规政策、科学原理突破、经济可行性、危害性或伦理性风险、国外限制竞争等选项，结合专家熟悉程度，计算每个因素对技术项的制约程度。整体来看，当前研发投入和人才队伍是中国海洋工程科技发展的主要制约因素（图5），危害性或伦理性风险、国外限制竞争、法律法规政策等对海洋领域发展的制约性较小。

图4 技术领先国家和地区分布

图5 海洋领域制约因素情况

3.4 海洋领域关键技术方向

通过技术预见调查结果，以及院士和技术专家的研判，提出海洋领域的关键技术方向、关键共性技术方向以及颠覆性技术方向。关键技术方向和共性技术方向按照重要程度指数排序，选取了前10项技术。颠覆性技术方向在颠覆性指数排序的基础上，结合专家研判，最终筛选出3项技术（表2~表4）。

表2 海洋领域关键技术方向

表3 海洋领域关键共性技术方向

表4 海洋领域颠覆性技术方向

4、海洋工程科技发展的总体战略构想及重大工程

4.1 海洋工程科技发展战略构想

中国需要在发展海洋工程科技的同时，以“发展海洋经济、保护海洋生态环境、加快建设海洋强国”的战略目标为指引，紧密围绕建设美丽中国、推动海洋经济高质量发展、保障能源资源安全、拓展生存与发展空间及捍卫国家海洋权益等战略需求，加大技术攻关力度，显著提升自主创新能力，以技术创新带动海洋装备和产业升级，抢占海洋领域未来发展高地。以支撑海洋强国建设作为战略目标，重点发展海洋能源开发、海洋与极地环境探测与装备、海底矿产资源勘查及开发、海洋生物资源探查及开发、海水资源和海洋能综合利用、海洋环境安全保障6个子领域的重大关键技术，加强深远海、大洋、极地利用和保护能力建设，推动“绿色”“低碳”“智能”规模化、产业化发展，提升海洋战略高新技术与装备水平，建立全球海洋安全和治理保障体系，以推动整个海洋产业健康、快速发展。

4.2 海洋工程科技发展总体架构

2040年，海洋工程科技迈入强国行列，为2050年中国实现海洋强国发展目标打下坚实基础，为全方位建设海洋强国体系提供工程科技的有力支撑。基于此，提出具备先进的自主的海洋装备和技术体系、提升海洋能源和资源绿色开发能力、建立海洋安全和战略利益技术保障体系“三位一体”的中国2040年海洋工程科技发展战略框架（图6），以保障中国海洋工程科技的跨越式发展。

图6 面向2040年的海洋工程科技发展战略框架

4.3 海洋工程科技重大工程

针对面向2040年的中国海洋工程科技发展战略，提出了6项重大工程：

1）海上能源综合开发示范工程。以国家能源需求为导向，围绕南海超浅层天然气领域勘探、渤海稠油规模化热采/提高采收率、南海深水与渤海受限区油气、北极海域油气、琼东南海域天然气水合物、海洋CO2水合物法固态封存、深远海漂浮式风电等勘探开发示范工程设，为国家能源安全提供坚强保障。

2）全球智能空天地海一体化海洋信息组网工程。立足全球视野，以构建保障国家安全和战略利益的海洋信息精准服务体系为目标，重点突破涵盖天基−岸基−水下−深海的各种智能化海洋观（监）测传感器、观测平台、立体观测组网、海洋大数据应用及信息服务等新技术；研发深海矿产、能源、生物资源、海水和海洋能源资源信息化探查技术及应用示范系统；推动探测海洋水中、水面目标与海底资源的大功率、极低频主动探测试验及示范系统研究；研制具有自主知识产权的，包含海洋环境、生态、资源、灾害多要素综合的数值预报体系并实现有效运行。

3）海洋矿产资源绿色开发工程。以海洋资源勘查及开发利用为主题，通过关键技术研发和示范系统建设，推进海洋新兴产业的商业化发展。

4）海洋环境全方位监测组网建设工程。以海洋能源、资源开发绿色安全为目标，突破涵盖海底、海洋水体多层位以及海面的多种智能化海洋环境监测传感器、观测平台、立体观测组网、海洋大数据应用及信息服务等新技术，研制具有自主知识产权的装备体系，提高监测装备国产化率，实现海洋环境生态全方位长期监测。

5）极地与大洋公海生物资源开发工程。建立适应气候变化背景下极地海洋生态系统变动趋势、南极海洋生物资源国际共同治理变化趋势的南极磷虾渔业生态评价方法与体系；发展北冰洋公海渔业资源潜力评价与动态演变评估技术；建立适应北冰洋公海国际治理新机制的潜在渔业生态评价指标、方法与体系；适应大洋公海国际治理的渔业活动生态影响评价方法体系；推动大洋海洋生物资源探测、捕捞、加工、转运装备技术升级与自主化。

6）中国海洋专属经济区渔业绿色开发工程。建立规模化生态健康养殖技术与新生产模式，水产养殖容量评估与管理体系；发展养殖环境实时监测技术、生物资源数字化、智能管理与收获技术；海水养殖经济动植物原种保护与利用，水产良种培育核心技术；建立近海生物资源调查与评估新技术，渔业捕捞种类配额评估技术与管理体系。

5、中国海洋工程科技发展建议

1）加强海洋工程科技领域的顶层设计，做好统筹规划。面向国家战略资源对外依存度高的痛点、难点，以核心技术创新为驱动，把握世界科技前沿，加强海洋工程科技发展的顶层设计和海洋科技项目的统筹布局。

2）发挥体制机制优势，实现产学研用一体化集成应用。以国家立项研发为宏观牵引，实施科研院所、高校与企业的联合攻关，努力推动海洋资源开发的人才队伍、技术装备和经济效益的综合发展。培育和共建科研创新平台，聚焦关键核心技术攻关，全面推进“产−学−研−用”一体化建设，促进中国海洋工程行业的持续高质量发展。

3）强化自主创新，形成技术装备高质量发展。以国家科技专项为牵引，重视基础性、共性的科技研究发展，构建国内海洋装备产业链，提升国产装备在海洋资源能源开发中的主体作用。

4）深化国际交流与合作，提升国际话语权。积极参与国际大洋和极地协会相关组织，提升中国在国际事务中的话语权。制定国际合作科学计划，凝聚国际科研力量，不断提高国际认可度。

5）创新海洋人才体制机制，加强人才培养和成果转化。完善海洋人才建设顶层设计，探索适宜中国海洋科技创新发展的人才队伍建设和培养的体制机制，形成各类海洋人才衔接有序、合理分布的良好格局，打造具有创新能力的海洋人才队伍。加强科技成果转化机制建设，促进创新成果转移、转化和产业化。

6）加大研发投入，把握跨越式发展新机遇。坚持系统思维，加大研发投入力度，强化和突出技术创新主体地位，系统梳理关键技术，重点布局基础性、前瞻性较强的技术，提升核心竞争力。同时，推动资源整合，吸收再创新，创造发展海洋能源资源开发的核心技术、颠覆性技术等超越发展的新机遇。

本文作者：姚靖婕、付强、程兵、李清平、吴英

作者简介：姚靖婕，中海油研究总院有限责任公司，工程师，研究方向为海洋资源开发战略。

文章来源：姚靖婕, 付强, 程兵, 等. 面向 2040 年的中国海洋工程科技发展战略[J]. 科技导报, 2025, 43(14): 60−68.