读2025世界前沿技术发展报告34海洋信息技术

1. 海洋通信导航技术向综合化发展

1.1. 多国积极部署北极卫星系统以增强连通性

• 1.1.1. 2024年8月，美国太空探索公司的“猎鹰”-9号火箭成功发射由美国诺斯罗普·格鲁曼公司建造的“双卫星北极卫星宽带任务”​（Arctic Satellite Broadband Mission，ASBM）星座卫星，标志着美国商业运载火箭首次成功发射军事有效载荷

• 1.1.2. 北约成员国同意加强对北极地区的卫星覆盖范围

1.2. 世界主要国家持续升级卫星通信技术

• 1.2.1. 2024年6月，日本海上自卫队为训练舰“鹿岛”号（Kashima）和“岛风”号（Shimakaze）配备了“星链”互联网卫星通信天线

• 1.2.2. 2024年8月，美国SpaceX的“星链”作为美国海军“海上与岸上水手边缘计划”的一部分，已部署于海军舰队，以建立持久、可靠和安全的高速互联网连接

1.3. 5G技术在海上通信中获得广泛应用

• 1.3.1. 2024年7月，美国大西洋海军信息战中心（Naval Information Warfare Center Atlantic，NIWCAtlantic）与国防部未来G办公室（Future G Office）完成5G技术在海军舰艇环境中的开发与测试工作，标志着5G技术在海军舰队部署的条件已经成熟

• 1.3.2. 2024年10月，韩国海军选择三星电子公司和韩国电信（Korea Telecom）公司为“智能海军港口”​（Smart Naval Port，SNP）项目部署专用5G网络，旨在提高战舰和基地的作战保障能力，并实现基地的全面防御

  • 1.3.2.1. 借助数字孪生技术，建立三维、高清的军港数字副本，以实现综合管理

  • 1.3.2.2. 引入一站式战舰运营管理系统，通过一体化系统简化海军行政工作

  • 1.3.2.3. 提供端到端专用5G网络解决方案，实现海军快速部署和简化操作

1.4. 海上通信网络多元融合发展

• 1.4.1. 2024年5月，全球移动卫星供应商Inmarsat推出新型通信服务“连接波”​（Nexus Wave）

  • 1.4.1.1. 该服务以多维网络为基础，提供高速连接、无限数据、全球覆盖的基础服务

  • 1.4.1.2. 海事活动的数据通信出于通信安全和效率考虑，通常需要依赖多个通信方案，因而存在数据传输限制和范围重叠拼凑等问题

• 1.4.2. 2024年8月，北约和平与安全科学中心（Science for Peace and Security Programme，SPS）和美国康奈尔大学启动海底空间通信系统原型设计项目

• 1.4.3. 2024年8月，美国太空发展局通过T0低轨卫星使用Link16通信数据链技术，成功与美国海军航母建立起通信连接

  • 1.4.3.1. Link16是一种美军、北约及盟友进行终端实时数据交换的战术通信系统

  • 1.4.3.2. 天基Link16则在此基础上采用卫星中继的方式实现超视距通信，大幅增加了通信距离，从而推动美军实现多军种联合作战

• 1.4.4. 2024年9月，日本确认向印度转让“统一复合无线电天线”​（UNified Integrated Composite OmNi-RF，UNICORN）系统

  • 1.4.4.1. 相比传统船舶桅杆上单独安装多个天线，该系统将多个天线整合至一根桅杆中，有利于提高船舶隐身性能

  • 1.4.4.2. 该系统还延长了无线电波的接收距离，并简化了维护和安装过程

  • 1.4.4.3. 该系统主要集成Link16数据链天线、敌我识别天线、通信用电子战系统或ES-C高频侦察天线、UHF/VHF发射/接收天线以及ORQ-2B-4海上无线路由器等通信天线，目前已安装于日本“最上”​（Moorigami）级护卫舰

1.5. 量子传感器开始用于海上导航

• 1.5.1. 2024年6月，法国国防创新局宣布法国海军已接收首款量产的量子传感器

  • 1.5.1.1. 该传感器是一种用于绘制海底地图的量子重力仪，未来可能用于导航或探测敌方潜艇

• 1.5.2. 2024年8月，美国桑迪亚国家实验室在量子传感器领域取得重要突破，有望不依赖全球定位系统（Global Positioning System，GPS）也可实现导航定位

  • 1.5.2.1. 相比GPS，量子导航精度高且不依赖卫星信号，应用潜力巨大

• 1.5.3. 利用微型冷原子系统进行“定位、导航和计时”​（Positioning，Navigation，and Timing）

  • 1.5.3.1. 微型冷原子系统采用Aquark Technologies公司的激光冷却技术

  • 1.5.3.2. 该技术能将原子冷却到接近绝对零度的温度，使其显现出能够反映运动、电场和磁场细微变化的量子特性

  • 1.5.3.3. 相较于传统方法，该技术不需要耗电磁场，从而减少了对设备的尺寸、重量和功率等方面的需求

2. 高技术船舶

2.1. 高技术船舶是采用各种高技术、特种技术和尖端技术设计制造的各种类型船舶的总称，具有先进技术水平、特殊技术性能和高附加值等基本特点，属技术密集、劳动密集和资金密集的新型船舶和未来型船舶

3. 绿色船舶

3.1. 当前，全球航运业正经历深刻变化，保护海洋环境、实现绿色低碳发展已成为国际社会共同关切和迫切需求

3.2. 在全球航运业加速绿色低碳转型背景下，国际船东为满足国际海事组织评级需求及减少税费等需求，加速推进绿色燃料船舶研发应用

3.3. 可再生能源与绿色燃料仍是绿色船舶发展重点

• 3.3.1. 风力领域，主要国家加大对新型风力推进装置和风帆动力船舶的研发投入

  • 3.3.1.1. 2024年6月，日本商船三井宣布将在7艘新建散货船上安装风力辅助推进装置Wind Challenger

  3.3.1.1.1. 该装置是商船三井自主研发的全球首个硬翼帆式风力推进装置，采用纤维增强复合材料以兼顾强度和重量，预计能减少5%～8%的温室气体排放

  • 3.3.1.2. 首次安装由英国风力推进技术公司GT Wing研发的Air Wing风力推进系统，以减少航运能源消耗

  3.3.1.2.1. 该系统是一种为商业航运设计的紧凑型翼帆，长度20米，被放置在船头，利用风力辅助推动船只，能够减少高达30%的燃料消耗和碳排放

  3.3.1.2.2. 该装置既可以随新船制造安装，也可以改造加装于现有船只上，以帮助其符合相关海洋环境法规

• 3.3.2. 生物燃料领域，日本引领生物燃料船舶发展

  • 3.3.2.1. 生物燃料由可再生生物有机资源（生物质）制成，燃料产生的二氧化碳几乎为零，现已成为全球重点关注的一种替代燃料

  • 3.3.2.2. 日本邮船将基于此次试验来验证生物燃料长期使用时对船舶主机、发电机、马达、燃料供应系统等的影响，以及生物燃料储存一定时间后的质量

• 3.3.3. 甲醇燃料领域，船用甲醇燃料快速发展

  • 3.3.3.1. 与传统重油相比，绿色甲醇作为船用燃料预计可减少80%以上的温室气体排放，越来越受到船东关注

• 3.3.4. 氢燃料领域，船用氢燃料发动机研发取得重要进展

  • 3.3.4.1. 2024年3月，日本三井E&S造船与德国发动机巨头曼恩能源方案（MAN Energy Solutions）公司，合作实现了口径为50厘米的大型船用二冲程试验发动机的氢气燃烧运行，这在世界范围内尚属首次，为海事行业树立了新的里程碑

  • 3.3.4.2. 通过开发氢燃料推进系统技术和氢供应基础设施相关技术，掌握与下一代燃料氢的储存、供应和利用相关的技术，以在未来低碳/零碳船舶市场占据主导地位

  • 3.3.4.3. 日本洋马动力技术公司发动机采用了创新的燃烧策略，即利用微量的柴油作为引燃源，高效地点燃预先混合的氢气与空气混合物，能稳定输出约500千瓦功率

3.3.4.3.1. 该发动机旨在通过巧妙融合少量生物燃料与氢气的混合燃烧，实现真正意义上的零排放目标

3.3.4.3.2. 该公司还正开发一款纯氢发动机，该发动机仅凭火花点火即可运行

• 3.3.5. 氨燃料领域，中日韩开始建造氨动力船舶

  • 3.3.5.1. 相比于其他替代燃料，氨作为船用燃料具备来源广泛、能量密度高、易于储存运输以及环保等优势

  • 3.3.5.2. 韩华海洋正在开发应用100%液氨的零碳技术燃气轮机，并将搭载于LNG船上

  • 3.3.5.3. 由中国自主研发设计的全球首艘氨燃料动力集装箱船获得来自比利时船东的订单，中国氨燃料动力船舶发展迎来里程碑时刻

• 3.3.6. LNG燃料领域，LNG燃料仍是航运业主流选择

  • 3.3.6.1. LNG在航运业脱碳进程中的主导地位依然坚固

  • 3.3.6.2. 该船采用双燃料动力全回转推进系统，可实现狭窄内河航道的灵活操纵，并配备“智能平台+智能航行+智能能效”的增强型智能集成自动化系统

  • 3.3.6.3. 该船独特的浅吃水设计，既满足远洋无限航区设计要求，又能实现长江航道极值低水位情况下的适航性，是一款“长江定制款”LNG加注运输船

3.4. 船用燃料电池发展势头强劲

• 3.4.1. 开发500千瓦高温质子交换膜（HT-PEM）燃料电池解决方案

  • 3.4.1.1. 该电池将首先解决大型游艇的动（电）力需求，随后应用范围逐渐扩大到渡轮和集装箱船等商船领域

• 3.4.2. 韩国方面，多家船企抢占环保船舶市场

  • 3.4.2.1. 韩华宇航将发挥之前开发航空用氢燃料电池系统的技术优势，将技术拓展到海洋领域，开发适合海洋环境的大容量、高效率、高耐久性氢燃料电池

  • 3.4.2.2. HD韩国造船海洋和HD现代其他子公司HD现代重工、HD现代尾浦（HD Hyundai Mipo Dockyard）​，负责开发液氢运输船、氢燃料电池动力船、液氢储罐等

• 3.4.3. 结合本田公司的氢燃料电池技术开发出来的模块化氢燃料电池动力系统，旨在为船舶带来可持续能源和稳定的性能，可以装配到邮轮、渡轮、工作船和机动游艇等多种船舶上

• 3.4.4. 丹麦方面，完成全球首个200千瓦船用燃料电池系统测试

  • 3.4.4.1. 已成功完成全球首个200千瓦船用高温质子交换膜燃料电池的系统测试，标志着该技术在推动海运业脱碳方面实现了一个重要里程碑

  • 3.4.4.2. 该电池系统自带高达100%的碳捕集功能，可用于绿色燃料生产和储存

  • 3.4.4.3. 该系统具有可扩展性，初期用于代替传统化石燃料发电机组，后续也可作为基于燃料电池的大型兆瓦级推进系统

• 3.4.5. 挪威方面，推出全球首艘氢燃料电池高速船

  • 3.4.5.1. 该船采用模块化系统，装机容量为400千瓦，具备卓越的能源效率、固有的安全概念、最佳的重量和尺寸、先进的组件设计、更长的使用寿命和快速的动态负载响应等特点

  • 3.4.5.2. 该船按照国际海事组织《使用气体或其他低闪点燃料船舶国际安全规则》​（International Code of Safety for Ships using Gases or other Low-flashpoint Fuels，IGF）等设计流程要求，完成了设计和审批流程的第一阶段

• 3.4.6. 印度方面，开建全球首款氢燃料集装箱船

• 3.4.7. 中国方面，船用燃料电池研发取得重大进展

  • 3.4.7.1. 标志着中船动力在落实“双碳”目标、布局氢能产业赛道上取得了重要突破，在新能源船舶技术开拓方面向前迈进一步