公海赌赌船官方网站在央视财经频道《中国经济大讲堂》节目中,中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇,从大国重器的研制,谈到高端装备制造业的整体发展,得出这样一个结论:只有立足自主创新,才能走出一条高水平科技自立自强之路。
在大国重器和超大工程建设方面,中国人在人类历史上留下了一道永久的、亮丽的风景线。但是,我们的路还很长。要推进新型工业化,加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国,我们必须始终以科技自立自强为己任,立足自主创新,为实现中华民族的伟大复兴而奋斗。——干勇
装备制造业,是大国重器,是实体经济的重要组成部分。几十余年来,我国装备制造业成为推动工业增长的主力。一大批标志性的大国重器取得突破,国际竞争力不断增强,产业规模不断扩大。
我国高端装备为什么能够取得很好的成绩、发展出较高的水平,一下子进入世界一流方阵,有的甚至超过国外了呢?因为我们用40年时间走过了很多西方国家200年的工业化进程,基本建设突飞猛进。而且,我们遇到一个很好的机遇,那就是信息社会来了,第四次工业革命来了,因此,我国的大型高端装备发展很快。
以超大型盾构机为例。随着我国铁路、公路、地铁、海底隧道等大量基础设施的建设,对盾构机的需求量很大。过去,盾构机完全依赖进口,比如从德国买一台盾构机,一旦出了问题,刀盘一断,拿回去换,修一次就是5000万元。不仅花钱,还影响工程进度。
盾构机,也叫全断面隧道掘进机,是涉及机械、液压、电气、力学等数十个学科的复杂的大型装备。一台盾构机的精密零部件有多少?3万多个,每一个单体控制就有2000多个控制点。所以,它也是世界上建造难度最大的大型装备。
我国幅员辽阔,地形非常复杂,盾构机在使用中会遇到各种各样的问题,因此必须保证刀盘的强度、韧性和使用寿命。2008年,我国自己建造的第一台盾构机——“中国中铁一号”横空出世,它完全是自主设计的,打破了洋盾构机一统天下的格局。
后来,我们又研制了一台最大直径的盾构机叫“京华号”,开挖直径达16.07米,整机长150米,重4300吨,是个名副其实的“巨无霸”。该盾构机打破了国外对常压换刀式泥水平衡盾构机的技术垄断,解决了多项世界性难题。开挖、排土、出渣、支护、衬砌、封固,一气呵成,隧道主体结构一次成型。
川藏铁路是迄今为止全世界建造难度最大的铁路,全长1800多公里,有340座大桥、180多条隧道,桥隧占比达到全长的84%,而且那里的岩石非常坚硬,一般的盾构机根本无法掘进。但是,中国铁建研发出来的硬岩隧道盾构机就解决了这一世界性难题。目前,我国国产的盾构机已经出口到全世界24个国家,特别是近3年,硬岩隧道掘进机出口就有103台,价值达235亿元。国产盾构机已经占领了全球近70%的市场。
发达的海洋经济是建设海洋强国的重要支撑。但是,走向深蓝并不比走向深空简单,这里是世界各国科技力量角逐的重要舞台。
2023年,我国海洋生产总值突破了9.5万亿元,呈现稳中向好态势。可以说,正是高端海洋工程装备支撑了我国的快速发展,并为我国300万平方公里海域的发展和开发持续增添了澎湃动力。
为什么南海这么重要?因为目前我国每年大概要引进5亿吨原油,石油对外依存度超过70%,保障能源安全成为当务之急。而据勘探,我国55%以上的油气资源都埋藏在水深超过1000米的南海海域。20世纪80年代起,曾先后有6个国家包括美国的石油巨头在南海展开了长达20余年的勘探,耗资50亿元左右,想在那里开采石油。但是由于钻井事故频发,纷纷铩羽而归。因此,南海被国外石油公司称为“海上油气勘探开发的禁区”。
近年来,随着科技进步和海洋工程装备能力的提升,我国深水油气勘探开发逐渐拉开大幕。“深海一号”是由中国自主研发建造的全球首座10万吨级深水半潜式生产储油平台,它彻底打破了海上“禁区”的魔咒。
建造“深海一号”有哪些难点?一是深远海地质条件复杂,既有高山峡谷、硬岩淤泥,又有台风袭扰、暗流涌动。我们并不怕远洋的台风,因为有时间准备,最怕的是南海本地的土台风,距离近,来得快。1983年,曾经发生震惊世界的“爪哇海”号沉船事件:一艘美国钻井船在南海遭遇了强台风,最终造成船上81人全军覆没。除了台风以外,还有内波。内波就是海里的暗流涌动,非常复杂。1963年,美国的一艘潜艇曾被内波卷到海底,船上160人全部遇难。“深海一号”钻井平台有1万多个传感器,能随时感知风速、温度、海水流速等环境变化。它能够在卫星定位和计算机系统的引导下,用电推进器来化解风和海浪的冲击,使整个平台稳如泰山。
另一个难点是深海之下工作环境恶劣。在1000米以下的深水里,什么也看不见,而45厘米的钻头要对准井口去,只有1.8厘米的缝隙。为此,我们研发了水下机器人,进行各种复杂的水下作业。现在,的深潜能力已经达到4500米左右,从而顺利解决了水下操作的问题。
一句话,要想突破这些难关,就必须牢牢掌握高端海洋工程装备的各种制造技术。
我国是世界上最大的能源消费国之一,要筑牢能源安全的根基,离不开高水平能源装备。
我国的能源装备市场规模达到了1.8万亿元,占全球1/4。推动能源转型的根本途径是打造新型能源体系。最近几年,我国的新能源产业发展势头强劲。在目前全球动力电池市场上,宁德时代和比亚迪分列第一、第二,其中,的市场占有率首破40%。全世界排名前10位的动力企业中,有6家是中国企业。此外,我国光伏硅片占全球市场份额的90%以上,多晶硅、硅片、片、组件等产能的全球占比均达80%以上。我国的光伏电池已经达到了26.1%的转化率。这些都为我国未来发展可再生能源、“绿电”制“绿氢”创造了条件。
在能源技术方面,中国是目前唯一一个掌握和实践特高压输电这项尖端技术的国家。要建立一个大型的、安全的、强大的能源网络,就是这个网络的核心部分。有了强大的能源网络,配电网可以实现广泛互联,分布式能源、电动汽车电池系统都可以进入。输电技术中最难的是输电设备的设计和制造。目前,我国特高压输电设备所采用的超低铁损取向硅钢全部实现国产化,从100万千伏安的变压器一直到450万千伏安的变压器都能用。我国已经累计突破了数百项特高压工程技术难题。到目前为止,我国共有33项特高压输电工程,线多亿元。这直接带动了西部投资1.3万亿元,每年拉动西部GDP(国内生产总值)2600亿元,增加税收500亿元。
同时,我国累计出口了500亿美元的特高压工程装备。巴西美丽山水电站要把1100万千瓦的电力输送到巴西东南部地区,需要传输2000多公里。这个工程由中国中标,已经顺利完工。
“国和一号”是我国自行研制的三代核电技术。最初我们引进了美国的AP1000核电技术,它号称安全性能比原来的二代增加了数百倍。但是,美国只有设计方案,没有核电工程,而且它后来不再向我们提供一些设备,比如真空泵。于是,我们只能自己干。
“国和一号”采用了CAP1400技术。为什么是1400?因为AP1000是美国设计的核电技术,它的专利覆盖到135万千瓦的核电机组。所以,我们就自己设计出140万千瓦的核组,突破了它的专利封锁。“国和一号”的安全系数达到10的负7次方,单台机组的发电量达到125亿度电,每年可减少二氧化碳排放近千万吨。
“国和一号”有一个非常大的蒸汽发生器,钢壳达800吨重,其中有1万多根U型管,叫蒸汽发生器管,这是最重要的核心部件。但是,要完成U型管的变形非常难。当时法国的核电技术非常先进,有一家叫瓦卢瑞克的钢管公司能够生产蒸汽发生器管,我们就想与他们合作。但是他们拒绝了,只同意我们买他们的产品。有一位叫庄建新的民营企业家决定自己干。他是宝银特种钢管有限公司的总经理,钣金工出身,经过几年攻关,终于找到了窍门,生产出这种U型管。
一个100万千瓦的核组大概需要165吨这种钢管。我们生产不出这种钢管时,法国公司卖给我们的产品价格是每吨280万元。后来他们降到每吨60万元,我们也不买了。现在我们全部实现了国产化。最后,那家法国公司破产了,我们还把它给收购了。就这样,依靠自主创新,我们攻破了一个个难关,从跟跑、并跑,最后一直到领跑。
比如,高端医疗器械,这与百姓健康密切相关。到目前为止,我国仍大量进口高端,每年大概花费180亿美元。但是,超声检查、CT(电子计算机断层扫描)、磁共振成像等这些高端医疗影像和检测装备,我们慢慢发展起来了。不久前,联影集团作为国产高端医疗装备行业的头部企业,推出了世界首创全身临床超高场5T磁共振,取得了重大突破。
2023年1月,我国首台国产体外膜肺氧合系统(ECMO)获批上市。ECMO产品俗称“人工心肺”,可以辅助呼吸与血液循环,因此也被称为生命支持技术。过去这种高端医疗装备全部依赖进口。在新冠疫情期间,我们共有4家科研单位、100位科学家临危受命,花了1000天时间完成了研制工作。首台国产ECMO获批上市,标志着我国在ECMO的设计、研发、制造和核心零部件领域实现了重大突破,填补了国内空白,是我国高端医疗装备发展的重要里程碑。
近年来,我国新材料产业进入发展加速期,产业规模不断扩大,已成为名副其实的材料大国。日本东丽公司是一家高科技跨国企业,其碳纤维产品行销世界各地,年产量达到4万多吨。而仅在2022年,我国碳纤维产量就增加了4万多吨,全国碳纤维产能估计接近10万吨。
2023年,我国多晶硅的生产也发展很快。原来1000吨多晶硅的价格为10亿元,后来中国有色工程设计研究总院首先突破,把1000吨多晶硅的价格降到1亿元,再后来又降到8000万元,使生产成本降低了90%以上,而且产品的纯度越来越高。此外,第三代半导体材料的崛起,标志着我国在国际半导体材料领域已经可以改变竞争格局。这些的发展是非常鼓舞人心的。
截至2023年10月,我国领域建立了7个国家制造业创新中心,布局建设了35个新材料重点平台,一批重大关键材料取得突破。2023年前三季度,我国新材料产业的总产值达到5.7万亿元,全年很可能突破7万亿元。
新材料产业发展很快,这意味着装备制造业在提升,需求在提升,中高端的新兴产业需求在提升,从而推动了新材料的发展。
我国在高端装备制造方面取得了举世瞩目的成绩,但仍然存在一些科技短板,有些核心技术还有待突破。
众所周知,芯片是目前我国的一大科技短板。但是,我们已经做到了7纳米的设计、14纳米的制程、12英寸大硅片的生产。芯片还有什么技术难度需要突破呢?芯片制造需要极高的精密度和严格的环境控制,包括硅片的切割、电路设计、光刻、蚀刻等复杂工艺。中国在某些关键技术上仍高度依赖进口设备,比如高端光刻机。光刻机需要全球顶尖的供应链支持,它共有3万多个分件、超过10万个零部件、13个系统,全球共有5000多家企业服务于光刻机生产,相当于把世界上最精密的技术、装备和部件糅在一起。所以说,研发芯片是一项高度复杂、难度极大的任务。
还比如,航空发动机代表了一个国家工业和科技的最高水平,因为它综合了多学科和多种专业的技术成果,技术难度大,研制周期长。目前我们还有一些核心技术没有掌握。
还有,高端装备中的一些控制系统和软件,包括高端的智能系统、灵敏的传感系统等我们还没有完全掌握,所以,有些装备还得依赖进口。像大飞机的高性能雷达、航电系统、导航系统、通信系统还没有实现完全国产化。特别是高端装备的工艺设计软件,我们不能完全用别人的,要开发我们自己的系统软件。
此外,装备制造业的基础能力还有待提升,包括基础材料、基础工艺、基础元器件、基础软件以及技术体系。刚才说到,我们用40年走过了很多西方发达国家200年的发展道路,前面走得太快,后面有些还没有跟上,基础没有完全打牢,所以还要“补课”。这也是未来提升我国高端装备制造能力的一个很重要的方面。
2023年9月,习在黑龙江考察调研期间首次提出“新质生产力”这个概念。我认为,新质生产力的特点在“新”,关键在“质”。新,指的是新技术、新模式、新产业、新领域、新动能。现在人类的技术积累已经到了工业互联网、人工智能,提升了整个基础能力。质,是指质量、品质、特质要提升。过去,我们主要依靠传统产业、依靠基本建设来发展;现在,新质生产力成了我国经济发展的新动能。特别是在、新材料、先进制造、电子信息、战略性新兴产业和培养未来产业上,要加快形成新质生产力。
新一轮的科技革命要有新的驱动赋能。有人说,未来的国力就是算力之争。2030年,通用算力将增加10倍,算力将增加500倍。所以,建立在算力底座上的新一代、连续大数据,是未来竞争的重要手段。在未来布局上,我们要注重算力底座的构筑,像超算中心、中心、数据库的建立等等。
我举一个例子。材料基因组计划就是一种基于和人工智能技术的材料科学研究方法,它通过收集大量材料数据,进行大数据分析,可以使新材料的研发降低一半的成本,缩短一半的周期。也就是说,通过算力可以提升新材料的研发能力和水平。
未来,我国还将在网络元宇宙、空间信息、仿生、合成生物、未来医疗、氢能、储能、前沿材料、柔性电池等前沿科技领域持续推进发展。
总而言之,在大国重器和超大方面,中国人在人类历史上留下了一道永久的、亮丽的风景线。但是,我们的路还很长。要推进,加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国,我们必须始终以科技自立自强为己任,立足自主创新,为实现中华民族的伟大复兴而奋斗。
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