水下觀測和探測裝備是發(fā)展海洋強國的攻堅利器

黨的十八大以來，我國提出建設(shè)海洋強國的戰(zhàn)略部署，要求提高海洋資源開發(fā)能力。2016年5月，習(xí)近平總書記在全國科技創(chuàng)新大會、兩院院士大會、中國科協(xié)第九次全國代表大會上指出，“深海蘊藏著地球上遠未認知和開發(fā)的寶藏，但要得到這些寶藏，就必須在深海進入、深海探測、深海開發(fā)等方面掌握關(guān)鍵技術(shù)”。深海戰(zhàn)略“三部曲”明確了海洋強國的實施規(guī)劃。2021年12月，《“十四五”海洋經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》明確提出：優(yōu)化海洋經(jīng)濟空間布局，加快構(gòu)建現(xiàn)代海洋產(chǎn)業(yè)體系，著力提升海洋科技自主創(chuàng)新能力，協(xié)調(diào)推進海洋資源保護與開發(fā)，維護和拓展國家海洋權(quán)益，加快建設(shè)中國特色海洋強國。

耕海探洋，裝備先行。在認知、探索海洋的過程中，水下觀測和探測裝備是海洋進入、海洋探測的必備設(shè)施，為海洋資源的開發(fā)與利用提供基礎(chǔ)保障，是發(fā)展海洋強國的攻堅利器。近年來，世界海洋強國紛紛加大在海洋基礎(chǔ)設(shè)施和裝備方面的戰(zhàn)略部署，以期在未來海洋資源開發(fā)利用“爭奪戰(zhàn)”中搶占先機。美國發(fā)布《2030年海洋研究與社會需求的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施》，制定了關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃；英國發(fā)布《全球海洋技術(shù)趨勢2030》報告，分析了商業(yè)運輸、海軍和海洋健康等方面未來技術(shù)趨勢，并對海洋鉆探船、科學(xué)考察船、水下機器人、水下滑翔機等海洋裝備的作業(yè)時間、效率及可靠性提出了更高的要求。“十二五”以來，我國持續(xù)部署國家重點研發(fā)計劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點專項，從“蛟龍?zhí)枴薄吧詈Ｓ率俊碧柕健皧^斗者”號，取得了一系列重大成果突破，關(guān)鍵技術(shù)也逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化，這標志著我國已掌握了深海資源開發(fā)的攻堅利器。

水下觀測和探測裝備能源供給技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀

眾所周知，水下裝備的能源供給水平直接決定了其作業(yè)能力和續(xù)航時間。目前，水下裝備動力能源通常以化學(xué)電源為主，包括鉛酸、銀鋅、鋰電池和燃料電池等，主要性能指標詳見表1。受限于水下裝備的體積、重量、可靠性等設(shè)計要求，自主水下潛航器（AUV）、水下遙控航行器（ROV）、深海載人潛水器（HOV）等深水裝備的能源裝載量受到極大的限制，導(dǎo)致作業(yè)時間和作業(yè)效率偏低，作業(yè)成本居高不下。因此，近年來持續(xù)提升水下裝備的續(xù)航能力、延長作業(yè)時間和作業(yè)效率已成為世界海洋強國水下裝備技術(shù)競賽的焦點。

水下探路者——AUV和ROV等水下裝備能源系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀

AUV（圖1）和ROV（圖2）等水下無人航行器作為水下探索和作業(yè)的先鋒，是觀測、探測海洋的核心裝備。由于ROV需要人為操控，其工作效率和活動范圍受到極大的限制，具有一定的局限性；AUV本體攜帶能源和自主導(dǎo)航，具有自主航行控制與作業(yè)能力，廣泛用于海洋經(jīng)濟開發(fā)與海疆防衛(wèi)。

ROV的能源供給來自母船電源或岸上電源，通過具有承載強度的多功能復(fù)合纜進行電力、通信的傳輸，其能源供給方式較為簡單。而AUV的能源主要源自其所攜帶電源，其作業(yè)能力和安全性取決于所攜帶單體電池的能量密度和安全可靠性。AUV的一次電源主要采用質(zhì)子交換膜燃料電池、金屬海水燃料電池和鋰亞硫酰氯電池，部分置于干艙內(nèi)，其二次電源先后經(jīng)歷了鉛酸蓄電池、銀鋅蓄電池、鋰離子電池等階段。

早期的AUV二次電源大多采用鉛酸蓄電池。1994年，我國首臺水下自主航行器“探索者”號問世，采用充油鉛酸蓄電池，下潛深度1000m。20世紀90年代，銀鋅蓄電池一度成為AUV的主流動力電源，美國先進無人搜索系統(tǒng)（AUSS）、韓國OKPL-6000、加拿大Theseus、中國“CR-01”等均采用銀鋅蓄電池。由于銀鋅蓄電池存在充電速度慢、壽命短、成本高、充電析出易燃易爆氣體等缺點，陸續(xù)被鋰電池替代。中國“潛龍一號”、美國LMRS、Bulefin-9、法國Alister 3000等AUV均搭載鋰離子動力能源。美國REMUS-6000 AUV使用Saft公司研制的鋰離子電池組作為動力電源，最大工作水深達6000m。2015年，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所研制的6000m“潛龍一號”搭載鋰電池動力系統(tǒng)，最大續(xù)航24h，標志著我國深海AUV技術(shù)達到國際先進水平。深海燃料電池主要包括質(zhì)子交換膜燃料電池和金屬海水燃料電池，能量密度超過400Wh/kg，具有高能效、快啟動、無污染等特點。美國“海馬”“桑塔”、挪威Hugin 3000、德國Deep C、日本Urashima等應(yīng)用了燃料電池。挪威Hugin 3000攜帶45kWh鋁海水燃料電池，續(xù)航能力達到60h，一次續(xù)航440km。德國Deep C采用質(zhì)子交換膜燃料電池，續(xù)航時間60h，一次續(xù)航400km，航速60kn。2020年，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所成功研制出鎂海水燃料電池系統(tǒng)，最大下潛深度3252m，累計作業(yè)時間為24.5h，累計供電達3.4kWh（圖3）。

盡管金屬海水燃料電池具有更高的能量密度，但由于海水中的溶解氧濃度低，導(dǎo)致其輸出功率低，無法滿足AUV的瞬時高功率作業(yè)需求，作為唯一能源應(yīng)用時僅適用于水下長期觀測設(shè)備的能源供給。鋰離子電池具有長壽命、高功率等優(yōu)勢，目前仍為AUV的主流能源動力，符合具有水下隱蔽持續(xù)能源補給能力的智能化AUV集群發(fā)展需求。而由金屬海水燃料電池、鋰離子電池組成的一次、二次組合能源系統(tǒng)則為兼顧長續(xù)航和高動力性能的單兵AUV提供了可靠的能源支撐。

科考重器——HOV能源系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

HOV主要用于執(zhí)行深水考察、海底勘察與資源開發(fā)、深海打撈與救生等作業(yè)任務(wù)，是海洋資源探索與開發(fā)的科考重器。1960年1月，美國“迪里亞斯特”載人潛水器下潛至馬利亞納海溝，最大潛水深度達10916m，開啟了人類萬米深潛之旅。但該潛水器采用鉛酸蓄電池，僅用于驅(qū)動螺旋槳、舵等小型動力裝置，以實現(xiàn)水下姿態(tài)的微調(diào)和拋載，尚不具備海底勘探和采樣作業(yè)能力。

目前，世界上擁有6000 m級HOV的國家有美國、中國、日本、法國和俄羅斯。法國“鸚鵡螺號”HOV采用鉛酸電池，能量密度為~25Wh/kg，下潛深度6000m；我國“蛟龍?zhí)枴保▓D4a）則采用銀鋅電池，能量密度為~55Wh/kg，最大下潛深度7020m。這兩種電池均存在能量密度低、重量大、維護煩瑣等問題，已被世界先進國家摒棄。美國“阿爾文”號和日本“深海6500”號HOV裝備了鋰離子電池，能量密度達~130Wh/kg，其下潛深度分別為4500m和6500m，單次作業(yè)時間為6—10h（表2）。

近年來，在國家重點研發(fā)計劃和中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的支持下，我國HOV開啟了國產(chǎn)化和鋰電化的新征程。2017年，我國4500m“深海勇士號”載人潛水器問世，搭載120Wh/kg磷酸鐵鋰電池，海底作業(yè)時間約6h。2020年，我國“奮斗者號”載人深潛器（圖4b）順利完成萬米海試，搭載135Wh/kg鋰離子電池，最大載人深潛10909m，最大作業(yè)時間約10h，具有強大的勘察、探測等作業(yè)能力。HOV動力的發(fā)展趨勢顯示，持續(xù)提升能量密度、深水耐壓性能，同時延長潛水作業(yè)時間是世界各國水下裝備發(fā)展的剛性需求。

而固態(tài)鋰電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)液態(tài)電解液，不僅具有耐深水高壓特性，在顯著提升能量密度的同時，還具有本征安全性，是HOV動力能源的理想選擇。

水下觀測和探測裝備智能化、集群化發(fā)展趨勢引發(fā)深水能源系統(tǒng)供給技術(shù)革命

隨著海洋資源開發(fā)進程的提速，單一裝備的作業(yè)能力已不能滿足“透明海洋”工程與“海底工廠”的建設(shè)需求，水下裝備已呈現(xiàn)智能化與集群化發(fā)展趨勢。而以海上風(fēng)能、太陽能、波浪能、潮汐能、海流能、溫差能、鹽差能等形式存在的海洋能源具有蘊藏量巨大、可再生、清潔環(huán)保等優(yōu)勢，成為新時期亟待開發(fā)的戰(zhàn)略性清潔能源。中國科學(xué)院廣州能源研究所繼2019年完成我國首臺波浪能供電觀測浮標“海聆”應(yīng)用示范后，持續(xù)開發(fā)出10W、60W、100W、200W、300W、1 kW等多種型號的小型波浪能供電裝置，為浮標、航標燈及一些小型裝置做原位供電，滿足差異化海域及原位觀測儀器設(shè)備的電力需求，為我國海洋觀測系統(tǒng)建設(shè)提供技術(shù)與裝備支撐。2020年8月，中國科學(xué)院廣州能源研究所設(shè)計的“南海兆瓦級波浪能示范工程建設(shè)”500kW鷹式波浪能發(fā)電裝置“舟山號”建成交付，開啟了珠海市大萬山島的應(yīng)用示范。

由于受到氣候、洋流、深度等因素影響，現(xiàn)有海洋能源的發(fā)電裝置電力輸出存在間歇性、功率不穩(wěn)定、效率低、成本高、經(jīng)濟效益差及一些技術(shù)問題，尚不能直接對海洋裝備進行高效、可靠的能量補給。因此，如何實現(xiàn)電能在深海裝備中的持續(xù)穩(wěn)定傳輸、儲存與供給，提高深海裝備的作業(yè)效率和作業(yè)能力，保障深海裝備集群長期、可靠的復(fù)雜工況下長潛伏運行，是制約深海裝備智能化發(fā)展的瓶頸。

高能量密度、高安全儲能系統(tǒng)可大幅提升水下裝備的單次續(xù)航及作業(yè)能力

水下裝備單次續(xù)航及作業(yè)能力受限于自攜電源的能量密度和運行工況。常規(guī)電池的質(zhì)量比能量低，在同樣的荷載條件下，攜帶更多的能量將導(dǎo)致該裝備自身質(zhì)量的大幅增加，進而需要通過匹配更多的浮力材料進行系統(tǒng)總體優(yōu)化，最終會帶來自身重量大、起吊布放與回收困難等問題，極大地制約了水下裝備在復(fù)雜工況下的荷載能力與智能化水平。因此，持續(xù)提升深水復(fù)雜工況下的能量密度、安全性及壽命是水下裝備儲能電源的發(fā)展要素。

固態(tài)鋰電池兼顧高能量密度、高安全、深水耐壓等優(yōu)勢，理論能量密度超過450Wh/kg，是商品化鋰電池的2—3倍，是深海儲能的理想選擇。在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“深海/深淵智能技術(shù)及海底原位科學(xué)實驗站”、國家重點研發(fā)計劃相關(guān)項目等支持下，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所首創(chuàng)“剛?cè)岵奔夹g(shù)路線，采用固態(tài)聚合物電解質(zhì)替代液態(tài)電解液，打通原位固態(tài)化工藝，研制出自主知識產(chǎn)權(quán)的聚合物固態(tài)鋰電池，成功實現(xiàn)深海電源系統(tǒng)研發(fā)與示范應(yīng)用，為中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所研制的“萬泉”“天涯”“金雞”“滄海”“鹿嶺”等深海裝備提供充足的能源動力，于2017、2018、2019年連續(xù)3年實現(xiàn)10901m全深海示范應(yīng)用、26天單次下潛持續(xù)最長作業(yè)、198天持續(xù)無故障運行等示范新突破。5年內(nèi)，固態(tài)鋰電池能源系統(tǒng)實現(xiàn)零故障深海示范運行，表明我國高能量密度深海電源技術(shù)已趨于成熟，為超大容量深海能源基站的構(gòu)建夯實了技術(shù)基礎(chǔ)。

構(gòu)建大型高安全儲能基站可為水下裝備集群化作業(yè)提供充足的能源動力

為滿足深海裝備智能化與集群化發(fā)展，水下高隱蔽、長潛伏、滿足復(fù)雜工況的大容量儲能基站技術(shù)研發(fā)和建設(shè)迫在眉睫，此類技術(shù)在國際上鮮有報道。面臨的主要難題有：深水復(fù)雜工況、超大容量、深水壓力、長期潛伏、系統(tǒng)自放電、瞬時高功率等。為解決以上難題，中國科學(xué)院于2018年率先部署了戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）“深海/深淵智能技術(shù)及海底原位科學(xué)實驗站”，針對深水發(fā)電、儲電、輸電和用電，進行了能源關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用全鏈條布局，提出構(gòu)建以全海深固態(tài)儲能系統(tǒng)為儲能樞紐，以海洋能、微型核能、溫差能、金屬燃料電池等為發(fā)電系統(tǒng)，以深海智能裝備為用電系統(tǒng)的“發(fā)、儲、輸、用”多能互補的大容量模塊化全海深能源基站^（圖5）。創(chuàng)新深海無線充電技術(shù)，實現(xiàn)從“儲”到“用”的高效供給，大幅提升水下作業(yè)時間和效率，從根本上解決了深海裝備的能源供給瓶頸。 

以上專項研究內(nèi)容中，部分工作已在國家重點研發(fā)計劃“深海和極地關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點專項中獲得“延續(xù)性”支持，如深海核能、深海大容量儲能系統(tǒng)已在2021年完成首批立項。

高能效水下無線充電系統(tǒng)保障水下能源基站至水下裝備的能源傳輸

如何實現(xiàn)電能的高效傳輸是制約水下能源基站發(fā)展的另一瓶頸。深海裝備所需電能一般通過母船電纜進行水下或船面補給。水下補給采用被世界少數(shù)國家所壟斷的濕插拔技術(shù)，該方式存在安裝難度大、操作困難、接口易磨損等問題，能量補給成本高、效率低。水下無線充電是一種非接觸式能量傳輸技術(shù)，通過電磁耦合實現(xiàn)高隱蔽可靠的能量傳輸，滿足水下裝備智能化、長潛伏與集群化的補給需求。

無線充電技術(shù)已在電動汽車、家用電器領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其水下應(yīng)用仍處于試驗探索階段，需持續(xù)開展長期可靠性驗證。中國科學(xué)院電工研究所研制出兩套面向深海4500m和深淵萬米平臺需求的無線充電系統(tǒng)，設(shè)計功率最大1kW，效率達到81%，通過了127MPa模擬壓力環(huán)境測試，完成了AUV系統(tǒng)和塢站集成與聯(lián)調(diào)試驗。目前水下無線充電技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)有：水下無線充電的效率、大功率無線充電的海水渦流損耗、長期運行可靠性、長潛伏的安全性與隱蔽性等。

構(gòu)筑深遠海“能源島”，為艦船、島礁、海上平臺、海洋牧場、水下儲能基站、水下裝備等提供能源和支撐

近年來，為了實現(xiàn)“雙碳”目標，世界各國均加快可再生能源的開發(fā)與規(guī)模化利用。我國《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》明確提出，“十四五”末可再生能源發(fā)電量增量在全社會用電量增量中的占比超過50%。大力發(fā)展海上風(fēng)電、光電，創(chuàng)新能源供給模式，成為我國東部沿海地區(qū)實現(xiàn)“能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型”的重要舉措，其海上風(fēng)光等發(fā)電選址均在近海。由于受生態(tài)環(huán)境保護、海上交通航道占用等因素影響，近海風(fēng)電站址資源日趨緊張，而深遠海風(fēng)能具有風(fēng)速更高、風(fēng)向更為穩(wěn)定等顯著優(yōu)勢，更加適于大容量、長風(fēng)時、高效率的風(fēng)電場建設(shè)。

2021年，丹麥能源署公布了建立“能源島”（圖6）的計劃，選址為距海岸線80—120km的遠海，每個漂浮式能源島，海上風(fēng)能、光電等可再生能源裝機容量至少10GW，計劃于2050年建成，其中一期規(guī)劃3GW，將于2030年交付使用。由此可見，構(gòu)筑深遠海“能源島”，將海上可再生能源資源的開發(fā)與利用場所由近海推向遠海，一方面充分利用遠海更好、更穩(wěn)定的海上能源資源進行“冷熱電儲”，提升可再生能源資源的開發(fā)利用效率，另一方面將促進加快海上制氫等無人工廠建設(shè)，實現(xiàn)遠海風(fēng)、光等可再生能源高效利用。

此外，深遠海“能源島”可將遠海能源補給藍圖變?yōu)楝F(xiàn)實，在遠海即可實現(xiàn)對艦船、島礁、海上平臺、海洋牧場、水下儲能基站及水下裝備的能源供給，避免了大型裝備需回港或回岸補充能源帶來的各項損失，也大幅增強了水下作業(yè)的隱蔽性。與此同時，“能源島”也為深遠海通訊難這個“卡脖子”問題提供了新的解決方案。可以說能源島的建設(shè)作為探索深遠海域的跳板，每一個能源島都可以作為一個中轉(zhuǎn)站，“點亮”一片海域。由此可見，構(gòu)筑深遠海“能源島”具有重大的能源戰(zhàn)略價值，我國應(yīng)加快布局并盡快啟動，充分發(fā)揮多學(xué)科交叉融合優(yōu)勢，力爭建成全球第一座深遠海“能源島”，進一步從島到鏈，并形成集能源、信息、補寄為一體的重要平臺，為艦船、島礁、海上平臺、海洋牧場、水下儲能基站、水下裝備等提供充足的海面能源供給，這對我國經(jīng)略海洋具有重大戰(zhàn)略意義。

我國水下能源供給技術(shù)發(fā)展建議

“十二五”以來，我國持續(xù)部署重大項目，如國家重點研發(fā)計劃“深海和極地關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點專項、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項，在水下能源、通信、裝備等領(lǐng)域開展了多輪次、全方位新興前瞻技術(shù)部署，科技實力正在從量的積累邁向質(zhì)的飛躍、從點的突破邁向系統(tǒng)能力提升，陸續(xù)實現(xiàn)核心關(guān)鍵技術(shù)國產(chǎn)化，取得了一系列突破性進展，為我國海洋經(jīng)濟發(fā)展、海疆防衛(wèi)及國家海洋權(quán)益維護奠定了堅實的基礎(chǔ)。然而，相比于發(fā)達國家，我國海洋經(jīng)濟還剛剛起步，海洋科技在原始創(chuàng)新能力、創(chuàng)新資源整合、創(chuàng)新力量布局、人才隊伍與評價體系等方面尚顯不足；海防任務(wù)依然艱巨，海流能、波浪能、潮汐能、溫差能等技術(shù)尚未得以真正應(yīng)用；海底勘察與探測作業(yè)能力仍需大幅提升，海底工廠也還處于概念階段。

水下能源供給技術(shù)水平?jīng)Q定著海洋開發(fā)的步伐，掌控著海洋強國的發(fā)展命脈，持續(xù)創(chuàng)新水下新型能源技術(shù)，構(gòu)筑取之不盡用之不竭的多能互補水下能源供給平臺，將大幅促進水下裝備的智能化進程，夯實海洋強國建設(shè)基礎(chǔ)，助力我國早日實現(xiàn)海洋強國夢。

技術(shù)層面。結(jié)合水下裝備的應(yīng)用工況，發(fā)展差異化的能源供給技術(shù)。對于一次性、低成本的智能感知設(shè)備，發(fā)展高能量密度、小型化、綠色無害能源技術(shù)；對于長期漂流式水下裝備，需要發(fā)展穩(wěn)定、緩釋、可靠、適應(yīng)廣域溫度的能源技術(shù)；對于固定的觀探測設(shè)備，發(fā)展原位自主供能方案；對于各類移動式裝備平臺，水下能源基站或“能源島”將是未來的首選方案。針對移動式智能化與集群化水下裝備，積極布局具有高安全、高比能、高可靠等顯著特點的發(fā)、儲、輸、用等水下核心能源輸配電技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化多能互補的水下能源平臺智能化集成技術(shù)。在水下“發(fā)電”方向，就地取材，發(fā)展差異化水下發(fā)電技術(shù)：常規(guī)海域發(fā)展多層次海洋能一次發(fā)電技術(shù)，如潮汐能、波浪能、海流能等機械能發(fā)電；冷泉、熱液等區(qū)域充分利用海洋溫差，開發(fā)溫差能發(fā)電技術(shù)；加快探索深海微型核能技術(shù)的研制與示范；繼續(xù)優(yōu)化深海金屬燃料電池，推進長效穩(wěn)定的金屬海水電池產(chǎn)品開發(fā)與工程化進程；進一步優(yōu)化貯存式一次電池金屬陽極合金，發(fā)展新型電解液輔助循環(huán)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新激活式大功率原電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，提升安全可靠性。在水下“儲能”方向，聚焦電化學(xué)儲能技術(shù)，持續(xù)挑戰(zhàn)充油耐壓二次電池的能量密度等核心技術(shù)指標。一方面繼續(xù)大幅提升深海聚合物固態(tài)鋰離子電池的重量能量密度，力爭實現(xiàn)400 Wh/kg；另一方面，發(fā)展新型固態(tài)電解質(zhì)，構(gòu)筑適合鋰金屬及合金材料體系的高可靠界面，提升固態(tài)鋰金屬電池的循環(huán)壽命，實現(xiàn)550Wh/kg以上高能量密度電池的長循環(huán)。在水下“輸電”方向，重點突破水下大功率無線充電技術(shù)的傳輸效率和長期可靠性，揭示海水介質(zhì)下的電磁耦合所引發(fā)的渦流損耗機制和變化規(guī)律，持續(xù)優(yōu)化深水壓力下的磁耦合機構(gòu)，創(chuàng)新無線充電系統(tǒng)熱管理，提高長期運行的可靠性。同時應(yīng)進一步探索其水下工作特別是長潛伏的安全性與隱蔽性。在水下“用電”裝備端，結(jié)合智能化裝備的工況需求，研發(fā)差異化的深海充油耐壓二次電源系統(tǒng)，持續(xù)優(yōu)化深海高可靠電池管理技術(shù)和輕量化充油耐壓一體化集成技術(shù)，大幅提升系統(tǒng)能量密度。在水面能源供給方面，加強海上綜合能源開發(fā)與利用，重點加快懸浮式海上基地建設(shè)，攻克海上風(fēng)光高效發(fā)電、海水制氫、CO₂轉(zhuǎn)化合成燃料等無人制造關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建風(fēng)能、太陽能、氫能、波浪能、潮汐能、海流能、溫差能、鹽差、海水淡化及海洋牧場等綜合能源集成的海上“能源島”，實現(xiàn)深遠海通信、各種能源水面供給及高效利用。

政策層面。聚焦國家重大需求，凝聚國家戰(zhàn)略科技力量，建立深海能源技術(shù)研究高地。關(guān)注基礎(chǔ)研究與工程化應(yīng)用技術(shù)的銜接，鼓勵產(chǎn)業(yè)化技術(shù)孵化，健全分類評價與人才晉升機制，制定水下高比能電池、水下無線充電、微型核能等技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化激勵政策，鼓勵水下能源平臺建設(shè)。推進落實產(chǎn)、學(xué)、研、金、服、用一體化融合發(fā)展機制，激勵構(gòu)建新時期海洋研產(chǎn)聯(lián)合體，打造海洋創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)共同體，建立以目標為導(dǎo)向的海洋領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，加速具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進程。

體制層面。強化頂層設(shè)計，優(yōu)化力量統(tǒng)籌，破“舊制”，立“新規(guī)”。打破傳統(tǒng)海洋“圈子”，去除海洋領(lǐng)域“圍墻”，海納百川，匯聚多方智慧，構(gòu)建跨學(xué)科、跨單位、跨系統(tǒng)的一體化深度融合的項目研發(fā)機制，鼓勵國內(nèi)頂尖工程技術(shù)力量進入海洋，聚焦深海能源核心難題，建立由科學(xué)院、高校、企業(yè)等組成的協(xié)同攻關(guān)創(chuàng)新團隊，銳意進取，突破關(guān)鍵技術(shù)，共享創(chuàng)新成果，為國家海洋強國建設(shè)與海疆防衛(wèi)提供能源技術(shù)保障。

平臺建設(shè)層面。聚焦海洋領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展需求，加快推進并完善海洋領(lǐng)域平臺建設(shè)，倡導(dǎo)“開放”“共享”“合作”，鼓勵協(xié)同創(chuàng)新，構(gòu)建我國海洋領(lǐng)域大型基礎(chǔ)設(shè)施和海洋大數(shù)據(jù)共享平臺，打破大型儀器設(shè)備及海洋基礎(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng)化、單位化、小集體化現(xiàn)象，實現(xiàn)國內(nèi)海洋領(lǐng)域平臺、數(shù)據(jù)等資源共享，提高其使用效率，充分發(fā)揮其科研價值和社會價值，形成強大協(xié)同的前瞻探索能力、應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新能力以及產(chǎn)業(yè)化推動能力，為海洋科技振興、國家海疆安全和海洋經(jīng)濟發(fā)展提供堅實的關(guān)鍵設(shè)施保障。

（作者：吳天元，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所青島儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院；江麗霞，中國科學(xué)院重大科技任務(wù)局；崔光磊，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所青島儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院。《中國科學(xué)院院刊》供稿）

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