基于中国海洋产业结构优化的海洋科技创新思路

[摘要]中国海洋科技进步催生了新的海洋产业,不同的海洋科技进步速度导致主导海洋产业的更迭,促进了海洋产业结构的优化。文章分析了制约中国主要海洋产业的科技因素,结合全国海洋科技发展规划纲要,以科技创新推进海洋产业结构优化应加强第一产业的技术改造,重点发展第二产业的海洋油气、深海矿产开采技术,推进潜在高增长海洋技术的产业化应用,强化海洋共性技术的研究。

[关键词]海洋产业;海洋科技;制约因素;战略重点

[[[[[中图分类号]][P74][[文献标识码]][A][[文章编号]]]]][1002-736X(2010)10-0140-04]

The Analysis of Marine Technological Innovation

on the Basis of Marine Industry Structure Optimization in China

Qiao Junguo

(Marine Economy and Management Research Center, Guangdong Ocean University, Zhanjiang, Guangdong 524025)

Abstract: Marine technique progress produce new marine industry, different rates of marine technique progress results in the change of domain marine industry, improves the structure of industry. The paper analyzes the technological restrictions of main marine industry, and then according to the National Marine Technology Development Plan it puts forward advices for marine technology development. The government should take some effective measures that implements technology innovation of primary industry, what"s more, put greater emphasis on the need to develop the ocean deep-water oil and gas mining technology. In addition, promoting potential high-growth industrial application of marine technology and strengthening marine industrial common technology can be viewed as partial of government efforts.

Key words: marine industry; marine science and technology; restrictions; strategically emphasis

一、改革开放以来中国海洋科技进步对主要海洋产业发展的贡献

中国海域空间广阔,南北跨度约38个纬度,东西跨度约24个经度,大陆岸线1.8万多公里,滩涂面积2.1678万平方公里,拥有丰富的自然资源。改革开放以来,中国迅速加大对海洋资源开发利用的程度,海洋事业发展迅猛,对国民经济的贡献率不断上升。1996年至2008年,年均增长18%,明显高于国民经济增长速度。2003年主要海洋产业总产值突破1万亿元,到“十五”期末海洋产业增加值占国民经济的比重达到4%,2008年海洋经济增长速度高出同期国民经济增长速度2个百分点,海洋经济总量达2.9662万亿元。综观中国海洋经济发展的历程,我们发现有两个特点。

(一)海洋科技进步催生了新的海洋产业

统计资料表明,1978年中国海洋产业具备一定规模的仅包括海洋水产业、海洋交通运输业、海洋盐业、沿海造船业和滨海沙矿业,且一直延续到1985年。众所周知,1978年是中国体制改革的转折点,改革开放这种体制创新大幅度地提升了所有产业的生产效率。也就是说,在此期间体制改革对产业增长的贡献可以认为是系统因素。这五个产业相比其他涉海产业规模扩张迅速,主要原因是他们的技术进步和扩散较快。通过借鉴陆地石油开采的经验和引进海洋石油勘探开采技术以及渤海海底石油的发现,海洋石油产值增长迅速,1985年产值达5.26亿元,海洋油气业首次纳入海洋经济的范畴。此后,较深海域油气与天然气水合物资源勘查技术的突破,为我国油气资源评价和勘查提供了有效的支撑。20世纪90年代之后,生物医药技术在海洋领域的应用,取得了一批海洋生物医药技术成果,推动了我国海洋生物产业的发展。如第一代抗脑血栓降血脂的海洋药物——藻酸双酯钠,自投放市场以来产值达数十亿元,2001年海洋生物制药和保健品业总产值为20.87亿元,成为增长潜力较大的海洋产业之一。海水淡化技术的成熟及拥有自主知识产权的千吨级海洋淡化成套设备推广应用,海水利用产业影响力逐渐增大,2001年纳入海洋经济范畴,2008年海水利用业实现增加值8亿元。上述海洋产业体系不断扩展的历史表明,每个海洋产业的兴起都是技术进步推动的。到2008年为止,随着技术的进步,海洋产业体系的广度和深度不断扩展,已

渗透三次产业的十五个类别。

(二)海洋科技进步速度不同导致主导海洋产业更迭,促进海洋产业结构优化

1978年至1985年期间,很多渔船采用二桨二机或三桨三机增大推进功率,到达较远的海域进行生产,加上助渔设备的普遍应用,大大提高了劳动生产率,海洋捕捞业的产值年均增长20%以上。在海水养殖、海洋水产品加工业规模较小的情况下,捕捞业的高速增长使得海洋水产业的产值占整个海洋经济总产值的一半左右。

1986年至1996年期间,海洋捕捞业年均增长约11%,但是以对虾规模化养殖、海水种苗人工繁育为代表的新技术的广泛推广应用,海水养殖业的暴发式增长使得在此期间海洋水产业产值年均增长率达28%,海洋水产业总值占同期海洋经济总量的一半,居于绝对的主导地位。出口导向型的战略促进外贸需求高速增长,沿海造船技术的突破和港口设施建设的大力推进,海洋交通运输和沿海造船产业与同期海洋渔业的增长幅度接近,因此在海洋经济中的地位变化不大。值得注意的是,受海洋石油勘探及开采技术进步及扩散影响,尤其是南海珠江口盆地流花11-1亿吨大油田的钻探成功,海洋油气业的年均增长速度达40%,从1991年开始超过海洋盐业产值,成为增长强劲的主导产业之一。1996年海洋经济中产值居前六位的是海洋渔业、海洋交通运输、滨海旅游、海洋油气业、沿海造船、海洋盐业。

1997年之后,一方面受渔业资源衰退的影响,另一方面海洋渔业特别是养殖业自身发展面临病害防治等技术难题,海洋渔业的增长幅度逐年放缓,1997年至2006年年均增速保持在18%左右,产业地位逐渐下降。而海洋交通运输、滨海旅游的年均增长速度保持在35%以上,产业规模迅速扩张,2005年滨海旅游产值居于首位。海洋工程技术的进步进一步开拓了人类在海上的生存空间,多个大型海洋工程项目投入施工,海洋工程建筑业增长迅猛,2007年增加值为342亿元,占整个海洋经济增加总值的3.28%。在此期间,我国已经能够自主设计建造各种浅海石油平台、深水导管架和浮式储油轮,丛井斜井的钻探技术已跨入国际先进行列。这些技术创新使得海洋油气业的年均增长速度保持在24%左右,产业地位没有发生变化。到2007年底,海洋产业产值居前六位的分别是海洋交通运输、滨海旅游、海洋渔业、海洋油气业、海洋船舶制造业、海洋工程建筑业。

在主导海洋产业更迭、海洋经济总量增长的同时,海洋产业的结构也不断优化,第二、三产业的比重不断上升。2008年三次海洋产业结构比例为5∶47∶48,海洋产业结构先于陆域产业升级至“三二一”模式,尽管第三产业只比第二产业多了1个百分点。①

二、制约海洋产业发展的主要科技因素

海洋开发利用的广度和深度受到科技的制约,开发伴随的负面影响也需要先进的科学技术来解决。世界上发达国家海洋科技进步对海洋经济的贡献率已超过50%,而我国海洋科技对海洋经济的贡献率不高。②海洋科技产出能力和科技产出效率较低,海洋科技发展基础水平不高、科技转化率低,海洋高新技术产业在海洋经济中的比重偏低。

(一)第一产业的技术工业化改造不彻底

海洋捕捞业是指利用各种渔具、渔船及设备捕获海洋鱼类和其他水生经济动物的生产行业,其中渔船及其装备水平代表着捕捞技术的先进程度。首先,中国机动渔船发展与国际上大型化的趋势相反,单位船只功率越来越小。2006年全国机动渔船中功率小于45千瓦的小船占总数的77.72%,③这些小船只能在近浅海作业,加重了近海渔场的压力。其次,作业渔船船龄都较长,其配备的捕捞装备和助渔导航等设备都相对落后。绝大部分渔船主要采用传统的人工捕捞作业方式,甲板工作、驾驶、捕捞自动化程度不高,导航助渔电子仪器设备装备率较低。最后,选择性渔具应用少,不利于缓解近海资源衰退压力。我国在20世纪80年代曾做过一些刺网、拖网的选择性研究工作,到90年代也曾进行过网目形状对选择性影响的研究工作,但都没有深入延续下来。

海水养殖业在种质与育种、饵料与营养、病害防治、养殖技术等方面,与国际先进水平相差较大。主要海水养殖种类,如扇贝、对虾等大部分是未经选育的野生种,经过累代养殖,出现了遗传力减弱、抗逆性差、性状退化严重等问题。有相当数量的育苗场、繁育场的设施、设备条件十分简陋和落后,影响了苗种的质量。10—30米等深线以内水域增养殖资源利用率不到10%,滩涂利用率为50%,港湾利用率高达90%以上,布局不合理。传统的海水养殖业未赋予现代化的内容,科技成果与产业化对接率低,渔业科技含量低。

(二)第二产业技术进步缓慢

水产加工企业对新的设备、技术、工艺等消化吸收较慢,多数水产品以鲜货方式直接销售,附加值低,精深加工率不高。2008年水产品加工率只有33.2%,远远落后于发达国家75%的加工率。精深加工的比例就更少,缺少高附加值的产品。同时,加工的废弃物综合加工利用水平不高,加工过程中的鱼头、内脏、鱼鳞等废弃物,主要用来生产饲料鱼粉,对其中有价值的成分尚未充分提取和利用。

我国海上油气勘探开发基本上都在近海大陆架上,水深不超过200米。而中、深海的海洋油气与矿产资源的勘探开发还刚刚起步。天然气水合物资源量尚未正式勘查,海底多金属结核等矿产基本没有开采。国际上中、深海的油气与矿产的勘探水深已达3 000米。深海油气开采技术未突破严重影响了我国进行深海矿产资源商业性开发的进程。

(三)新兴海洋产业技术产业化程度不高

1.海洋生物制药技术。从20世纪60年代中期开始,每年从海洋中新发现的具有药用开发潜力的海洋生物呈现明显上升的趋势。到目前为止,各国研究人员已从1%左右的海洋动植物以及微生物中发现了近2万种天然产物,④它们分别在抗肿瘤、抗病毒及心血管疾病治疗等领域中显示出良好的开发前景。国内的学者在此领域内也做了大量的研究,在海洋生物研究和开发、生物活性物质提取等方面取得了一系列应用成果,并具有产业化的趋势。但是,除保健品之外,开发的药物进入工业化生产的为数不多。

2.海洋化学资源综合利用技术。20世纪90年代以来,我国海洋化学资源利用的产品从传统的苦卤化工“老四样”已经发展到近百个品种,但是综合提取利用技术仍很落后。目前仅开展了规模化制盐,多数化学元素的综合利用尚处于初级阶段,并且仅限于从地下卤水和盐田苦卤的提取,资源综合利用工艺流程落后,产品质量与国际有一定差距,急需技术更新和设备改造。

3.海水利用技术。在发达国家,海水冷却广泛用在沿海电力、冶金、化工、石油、煤炭、建材、纺织、船舶、食品、医药等工业领域。我国仅部分沿海火电厂和核电厂直接利用海水作为工业冷却用水,且大都以海水直流冷却技术应用为主。海水冲厕技术的重点是冲厕海水的后处理技术,此类技术已不再是难题。海水用来灌溉高耐盐的植物也是海水利用的一个方向。

国内海水淡化成本一般4至6元,热电水联产海水淡化成本可降到4元以下,高于全国大多数城市平均淡水成本。我国在核能海水淡化,以及在引进、消化和再创新海水淡化先进技术和装备制造等方面做了大量工作,工程规模多在千吨级,而国外已达到10万吨级水平。以低成本为特点的反渗透淡化技术,反渗透膜组件、高压泵、能量回收及水处理药剂等关键部件和材料仍以进口为主,缺乏大规模反渗透海水淡化成套技术和实践,迫切需要形成高压泵、能量回收、膜组件等关键设备的自主技术和批量生产,通过规模示范形成成套技术。有鉴于此,海水淡化产业化还需一定的时间。

4.海洋工程建筑业。我国海洋空间利用技术尚处于传统的海洋空间利用阶段,如港口码头、船舶运输、海底隧道、跨海大桥以及近海生产和生活空间的利用等,而在近海、深海以大型浮体结构建设海上机场、工厂、储藏基地、军事基地等方面还是空白,与美国、日本和欧洲先进国家相比有很大差距。

(四)产业共性技术研究不足

共性技术⑤是指整个行业或产业技术水平、产业质量和生产效率都会发挥迅速的带动作用,具有巨大的经济和社会效益的一类技术。共性技术本身具有外部性,私人部门和企业不愿承担此类技术的研发。国家很重视海洋基础研究项目,⑥已建立一支拥有不同类型和不同用途的调查船队,国家高技术发展计划(863计划)设立了海洋领域,先后研制成功6 000米自容式温盐深自记仪、200米无人遥控潜水器“海人一号”、1000米无缆水下机器人“探索者”号等一批海洋技术装备。但是,与海洋经济规模及粗放式发展带来的资源环境副产品量相比,海洋产业共性技术的研究仍不足,尤其在一些领域特别是深海资源勘探和环境观测方面,技术装备仍然比较落后。海洋关键技术自给率低,发明专利数量少,水下深潜作业器具也主要靠国外引进,主要的海洋仪器依赖进口的局面没有得到根本性的改变。

我国的海洋污染监测始于1978年的渤海、黄海的污染监测网, 1984年组建了全国海洋环境监测网。⑦2004年重组卫星、飞机、船舶、浮标岸基监测站等高新技术和手段,构成海洋环境立体监测系统,在近岸、近海和远海监测区域已开展海洋环境质量监测。但是,目前的海洋监测系统主要是近岸监测和静态监测,对远离海岸的海域基本不具备监测能力。总体来说,我国海洋环境监测技术水平要落后美国等海洋强国15年左右的时间。并且,海洋环境监测仅重视污染源监测,对环境影响状况的防治却不足。以目前国内发表的文献来看,基本上局限于对特定污染种类的分布特征和监测手段方面,污染物的分解和处理还处于小规模试验室阶段。⑧

三、以科技创新推动中国海洋产业结构优化的战略思路

(一)海洋第一产业科技战略重点

1.海洋捕捞业。发展一批大型化、机械化、节能化的渔船,开展系统控制研究,使液压传动技术与电子自动化技术有效结合,实现拖网作业高效、安全、自动化。开发高质量经济鱼类作业需要的围网渔船及捕捞装备。采用节能技术改造中小渔船捕捞装备,采用轻型船体材料,合理选择尺度、船型系数和线型,提高建造精度,减少固定压载。渔捞、保鲜等方面选用节能设备和设计节能系统。

2.海水养殖业。大力推广无公害养殖、环保养殖技术。重点解决10米等深线以外的养殖工程,促进养殖器材加工工艺和技术的发展。恢复近岸水域的生态环境,进行增殖。开发新的饲料蛋白源和研究植物蛋白的有效利用。以水产品良种培育技术为海洋渔业实现良种化、现代化提供途径。重点就海水养殖优良品种选育和苗种繁育领域中的海水养殖新品种培育、海洋天然产物生源材料的大规模培养技术问题进行研究。从流行病学的角度研究揭示我国海水养殖生物主要病害的流行与环境生态、宿主生态等因素之间的内在相互关系,从生态防治的角度建立主要重大病害的预警系统。发展病原快速检测技术、免疫防治技术、安全饲料开发技术和抗病育种基因工程技术等。

(二)海洋第二产业科技战略重点

1.水产品加工业。应以大宗水产品保活保鲜、优质水产品深加工和低值水产品精深加工为重点,搞好加工废弃物的综合利用。重点发展大宗鱼、虾冷冻处理和冷冻小包装。开发鱼脯、鱼排及高档模拟食品等多品种的鱼糜制品。创新传统水产品加工,提高低值水产品的综合利用率和产品附加值。重点加强海洋多糖、活性蛋白及活性脂类等的药用和保健功能的研究与开发;利用生物化工技术从海洋生物中提取活性物质,生产食品、保健品、药品添加剂等海洋生物制品。

2.海洋油气业。必须解决深海浮式生产装置在风、浪、潮、流海况下的定位技术和动力补偿调整技术、GPS实时定位技术以及动力定位系统的控制技术。深海油气田水下生产系统应着重进行深水条件下海底采油树、海底软管、海底采油系统的安装、监测及维修,水下大排量多相流混输,水下井口集成以及全自动水下采油系统的采油工艺技术的研究。

3.深海矿产的开采技术。研究隐蔽和稠油油田采矿技术和装备;深海钻井平台、天然气水合物采矿与传输技术和装备、海水贵重金属采矿技术和设备、多金属结核采矿技术和装备、海底热矿采矿技术和装备。攻克海底集矿和场矿中的关键技术,具备在6000米水深进行开采的能力,具备在2000米水深开采富钴结壳和热液硫化物矿床的技术能力;攻克深海矿产资源选矿和冶炼中的关键技术,多金属结核的选矿和冶炼,优化其他深海矿产资源选冶的工艺流程。开展天然气水合物的勘探理论与开发技术、勘探和评价技术、钻井技术和安全开采技术的研究。

(三)潜在高增长海洋产业技术战略重点

开展海洋重要经济生物的基因组研究工作,重点鉴定和分析与重要活性成分产生和蓄积相关的功能基因或蛋白质;开展海洋药用生物的系统生物学研究,注重已进入临床试验药物的产业化。

加快海水循环冷却、海水脱硫和海水冲厕等产业化示范工程的建设周期。重点突破万吨/日低温多效蒸馏、反渗透、水电联产、热膜耦合等海水利用成套技术,探索海冰淡化、核能淡化等新课题;突破10万吨/小时海水循环冷却成套技术和百万平方米大生活用海水利用成套技术。

发展高效溴化剂和新型阻燃剂等;积极发展“无机离子交换法海水、卤水提钾技术”;积极发展高技术含量、高附加值的镁产品;加强海水提铀技术的研究开发;加强直接从海水提取其他化学物质的研究和开发以及水、电、热联产与海水综合利用的结合。突破1000吨/年气态膜法浓海水提溴、5万吨/年海水提钾和1万吨/年浓海水制取膏状氢氧化镁等成套技术。

(四)产业共性技术战略重点

1.海洋环境立体监测与信息服务系统技术。大力发展水下监测技术、先进的雷达和浮标技术,并发展能源补充技术和远距离数据传输技术,完成具有高度集成能力的实时传输立体监测系统技术。开发一批具有国际先进水平的船用动力要素监测仪器,对水下环境和目标进行精细可靠的监测。要重点发展对赤潮、重污染、陆源污染物质扩散、灾害性海况、水下物体与岛礁识别等模块化应用技术,实现这些海洋参数的用户层面应用。同时重点发展航空遥感技术,实现对赤潮和溢油的高分辨率监测和高频率重复监测。

2.海洋环境保护与生态环境修复技术。在海洋生态环境应用基础性研究领域有突破性进展;在海洋环境污染预防和控制技术、生物修复技术、处置工程技术等方面的高技术及关键技术实现新突破;在海洋环境容量、生态系统行为与环境影响等方面研究取得较大进展;转化相关研究成果;建立2至3个海洋环境保护与生态环境修复示范区。高度重视养殖水域环境修复,以生物修复为主体,将动物饲养与有益菌的繁殖、水生高等植物栽培结合起来。

3.海洋装备。提高深海高技术装备系统中自主知识产权的比例,研究无外挂推进器的水下滑翔机,突破水下机器人的核心、关键技术。加速对大深度水下运载技术、生命维持系统技术、高比能量动力装置技术、高保真采样和信息远程传输技术以及深海作业装备制造技术和深海空间站技术的研究。加快海洋卫星的发射,在未来二十年内,发射的海洋卫星可以覆盖专属经济区。

四、结束语

中国拥有丰富的海洋资源。改革开放以来,海洋经济保持高于同期国内生产总值的增长速度,除体制因素外,这主要归功于海洋科技的进步。海洋经济发展的历史表明,海洋科技进步催生了新的海洋产业,导致海洋主导产业的更迭。制约当前主导海洋产业发展的科技因素主要是第一海洋产业的技术改造不彻底,第二产业海洋科技进步缓慢,新兴产业技术产业化程度不高及产业共性技术研究不足。以科技创新推进海洋产业结构优化的思路,应加强第一产业的技术改造,重点发展第二产业的海洋油气、深海矿产开采技术,推进潜在高增长海洋产业技术的产业化,强化海洋共性技术的研究。

注释:

①文中所用海洋产业数据源于《中国海洋经济统计公报》(1996-2008),1996年以前的数据源于国家海洋信息中心;海洋技术引自孙志辉:《回顾过去展望未来:中国海洋科技发展50年》,人民网。

②国内学者没有人进行实证研究,只有学者作出大致估计,约30%。见郑连福《树立科学发展观大力发展海洋科技》载于《海洋开发与管理》2006年第5期第56页。

③根据《中国渔业统计年鉴2007》计算得出。

④Guyot M 在其研究中认为具有开发价值的大约为4000~5000种活性物质。转引自邹立红,候竹美,秦松:《抗病毒海洋生物资源研究现状与展望》载于《海洋科学》2004年第28卷第5期第63页。

⑤ 共性技术在国内还未有统一的认识,本文采用徐冠华于1999年12月16日在“全国 CAD,CIMS 应用工作会议”上的讲话。

⑥国家自然科学基金支持,已有9项海洋基础研究项目得到“国家重点基础研究计划”的支持。先后开展了近海环流、海洋生态系统、海水养殖病害、边缘海形成和演化、赤潮等方面的基础研究。

⑦该网共设海上点232个,覆盖海域约150万平方千米。见高振会:《发展海洋科技强化海洋环境监测》,《海洋开发与管理》,2006年第5期,第62页。

⑧见《环境科学文摘》2005~2009年各期的海洋污染及防治部分。

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[责任编辑:梁小楠]

[基金项目]本文是广东省软科学面上项目(2009B070300130)、中国海洋发展研究中心青年项目(AOCQN200906)的阶段性成果。

[作者简介]乔俊果(1978-),女,山西稷山人,广东海洋大学海洋经济与管理研究中心助理研究员,硕士,研究方向:海洋经济与政策。

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