WIPO技术趋势技术附件：海上运输的未来

© WIPO, 2025wipo.intDOI: 10.34667/tind.57969Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)世界知识产权组织 34, chemin des Colombettes, P.O. Box 18 CH-1211 Geneva20, Switzerland封面：Getty Images / KrisCole, pariwat pannium 目录顶尖发明者所在地 14主要专利持有者22新兴技术在细节：智慧港口 55全球专利趋势10在四大技术趋势中的专利活动附录：专利分析方法论 65海路运输简介新兴技术在细节：氨作为船用燃料60 本附件是关于《世界知识产权组织2025年交通运输技术趋势报告》的技术附件，深入探讨了动态发展的海运领域，对海上产业的全球专利趋势进行了详细分析。通过对专利数据的考察，本附件为一系列海运技术的创新提供了洞见，涵盖了船舶设计、推进系统、自主导航、货物管理和环境可持续性等方面。它捕捉了前沿发展的趋势，如节能发动机、先进船体设计和可再生能源整合，以及智能港口和实时物流解决方案等数字化进展。关于研究方法细节以及所使用的不同专利指标，可参阅报告附录。海路运输简介通过识别关键参与者、地域模式以及新兴技术关注的领域，本附件为创新如何重塑海运以满足日益增长的效率、安全和减少环境影响需求提供了全面视角。本附件面向行业领导者、政策制定者、研究人员和创新者，旨在作为理解海运未来及其在全球贸易和可持续发展倡议中关键作用的战略资源。 1990200020182030204020509.45.2213.0228.9134.5637.4437.6海上运输概述图B2 全球海运贸易：历史发展与预测，1990–2050世界知识产权组织技术趋势技术附件：海上交通的未来BulkCarrier集装箱船可持续性与数字化转型宏观趋势在塑造海运业未来方面发挥了关键作用。可持续性这一宏观趋势将在航运业的未来发展中扮演主要角色。虽然船舶是长距离大规模货物运输中最节能的运输方式，但其行业规模巨大，意味着对环境有着显著影响。根据世界银行的数据，2022年国际航运业约占全球温室气体排放的3%，与航空业基本持平。）和颗粒物排放量（占全球总量的11%）的份额要高得多。航运业的其他负面影响还包括水污染、噪音和石油泄漏。更糟糕的是，航运部门的排放正在朝着错误的方向发展，2022年温室气体排放量增加了5%（图B3）。尽管航空旅行的兴起降低了海路旅行对乘客的重要性，但它在较短的航程和休闲巡游方面仍然是受欢迎的交通方式。因此，沿海和海洋旅游业对许多岛屿和沿海社区的经济繁荣至关重要。更重要的是，海运在全球经济中的作用，因为它占全球商品贸易的80%以上。海运（或海上运输）是指在货运船、油轮、渡轮和游轮等船舶上，通过海上航线和港口，将货物和乘客跨越水体进行国际贸易和旅行的运输方式。注意：单位：十亿吨公里。来源：DNV，克拉克森研究。1 UNCTAD (2024).《2024年海运回顾：应对海上咽喉要道挑战》. 纽约：联合国贸易和发展会议. 获取链接：https://unctad.org/publication/review-maritime-transport-2024. 2 DNV (2021).《至2050年的海洋未来：蓝色经济行业与区域预测》. 获取链接：www.dnv.com/ oceansfuture/shipping. 3 Dominioni, G., I. Rojon, R. Salgmann, D. Englert, C. Gleeson and S. Lagouvardou (2023).《航运业碳收益分配》. 华盛顿特区：世界银行. 获取链接：http://hdl.handle.net/10986/39876. 4 IEA (2023).《国际航运》. 国际能源署. 获取链接：www.iea.org/energy-system/transport/ international-shipping.预计到2050年，全球海运贸易总量将增长约35%，这主要是由不断增长且更加富裕的全球人口所驱动的（DNV，2021）当今的海上贸易主要由油轮和散货船运输化石燃料驱动（见图B2）。其他重要领域包括集装箱航运和其他货船。根据船级社DNV的预测，至2050年，海上贸易总量预计将增长39%。个日益增长且更加富裕的全球人口是关键的增长动力。然而，海运贸易将受到向更循环经济模式转变的影响，这反映出更加注重气候的社会意识。这将导致煤炭和石油运输量下降，而DNV预计集装箱船和液化气运输船将继续保持强劲增长。然而，预计为海上风电行业服务的专用船舶将具有最高的增长率。 8.064.6510.628.854.7212.2411.527.23.614.0410.924.687.816.89.65.68原油油轮GasCarrier油品货轮其他货船3航运业占全球硫排放量（占全球总量的15%412一 2012201320140来源：联合国贸易和发展会议（UNCTAD）（2023）。图B3 主要船舶类型二氧化碳排放量，吨，2012–2023航运排放持续增加。如果要在气候目标中实现，可持续推进/高效船舶设计是必需的。油轮干散货和普通货物数字化同样对航运业也具有巨大的发展潜力。通过利用数字技术的力量，船舶的航行可以优化，燃料消耗可以降低，并且可以实现对陆地与海上物流网络之间更好的连通性。这不仅有可能简化全球供应链，而且可以显著减少环境足迹。航运业面临一个严峻的挑战：在持续增长与脱碳目标之间取得平衡，包括到2050年实现净零航运。因此，转向更可持续的推进方式至关重要。技术突破在推进低排放和零排放解决方案方面发挥着重要作用。关键研究领域包括：为实现更可持续的航运业目标，国际海事组织（IMO）在2023年修订了其减排目标，以确保其与《巴黎协定》限制全球气温升高的目标相一致。%的减排，并在2050年实现航运业的碳中和。– 使用氢、甲醇或氨in engines or燃料电池一些液氢船已经投入运营，但液氢存在缺点。它的生产过程耗能，且由电解水产生的绿色氢气尚未大规模普及。此外，储存它也是一个挑战，因为它需要占用大量空间。5 IMO (2023). 2023 IMO Strategy on Reduction of GHG Emissions from Ships. International Maritime Organization. Available at: www.imo.org/en/OurWork/Environment/Pages/2023-IMO-Strategy-on-Reduction-of-GHG-Emissions- from-Ships.aspx.– 更多可持续的碳基燃料在航运业向低排放转型中扮演着重要角色。液化天然气（LNG）是最重要的替代燃料，并主导了替代燃料动力的新船订单。与传统的石油基燃料相比，使用LNG可减少排放，并提供高能量密度，使船舶能够航行长距离。然而，LNG动力船舶仍会排放温室气体，整个LNG供应链中存在甲烷泄漏的担忧，并且LNG比传统燃料更贵。然而，更绿色的解决方案（如生物燃料和沼气）则更为昂贵，生物燃料和沼气的供应量需要显著增加以满足航运业的需求。 5因此，国际海事组织现旨在到2030年实现15 法规在绿色船舶发展过程中发挥着重要作用。通信与安全这些技术使船舶更加智能和安全。它们已经在海事产业中扮演着关键角色，并且在未来其重要性只会增加。我们在这一技术趋势中识别出以下关键研究领域：缺乏监管正导致替代燃料推广缓慢。9尽管国际海事组织（IMO）已针对甲醇作为燃料发布了安全法规，但类似氨和氢气的指南仍在制定中。10这种不确定性至今一直让船东不敢投资。总的来说，扩大生产和确保碳中和燃料的成本效益仍然是一个挑战。如今大多数替代燃料都是灰色或棕色的，这意味着它们是由煤炭或天然气等化石燃料制成的，并且在生产过程中会排放二氧化碳。燃料灵活性将是应对不断变化格局的关键。我们可能会看到各种替代燃料在整个行业中获得关注度。每一种都有其优势和劣势。：需要制定明确的法规来推动对可持续燃料及其所需基础设施的投资，通过创造对这些技术的需求来实现。这可以降低成本，并使它们对船东来说更具可行性。例如，将于2025年生效的新“FuelEU Maritime”计划是朝着正确方向迈出的一步。其中，它列出了旨在确保航运部门使用的燃料的温室气体强度随着时间的推移逐渐降低的措施，并包括一项特别激励机制来支持可再生燃料的推广。11– 最重要的领域是导航传统地球同步轨道卫星几十年来一直是海上通信的中坚力量，确保了依赖全球定位系统（GPS）等系统的船舶获得可靠的导航信号。甲醇或许有所帮助，因为其可在环境温度下呈液态，因此可以像柴油一样进行运输、储存和加注。作为全球最大的航运公司之一，A.P. 美洲马士基公司截至2022年10月宣布订购了19艘甲醇双燃料集装箱船，计划于2023年至2025年期间交付。6然而，甲醇目前的价格是传统燃料的许多倍。从长远来看，国际能源署（IEA）预计氨（由氢气和氮气制成）将成为航运的关键燃料，到2050年将占海上燃料需求的45%。7但尽管有几项氨燃料船的示范项目正在进行中，但目前还没有氨燃料船可用。6 马士基公司 (2022). A.P. 摩勒-马士基持续推进绿色转型，新增六艘大型集装箱船。可访问：www.maersk.com/news/articles/2022/10/05/maersk-continues-green-transformation。 7 国际能源署 (2023). 交通。国际能源署。可访问：www.iea.org/energy-system/transport。 8 《卫报》 (2018). 未来水手：30年后船舶将是什么样子？可访问：www.theguardian.com/environment/2018/may/03/future-sailors-what-will-ships-look-like-in-30-years。 9 《对话》 (2023). 航运绿色燃料面临实现2050年净零排放目标的重大挑战。可访问：https://theconversation.com/green-fuels-in-shipping-face-major-challenges-for-2050-net-zero-target-211797。 10 国际海事组织 (2023). 关于氢燃料和氨燃料船舶安全指南的进展。国际海事组织。可访问：www.imo.org/en/MediaCentre/Pages/WhatsNew-1968.aspx。 11 欧洲理事会 (2023). FuelEU海事倡议：理事会通过新法规以脱碳航运业。可访问：www.consilium.europa.eu/en/press/press-releases/2023/07/25/fueleu-maritime-initiative-council-adopts-new-law-to-decarbonise-the-maritime-sector。–电动推进在短途航运方面具有应用前景，尤其适用于中小型船舶。电动引擎已在部分短途渡轮航程中投入使用。8电力推进系统比传统发动机更高效，从而降低运营成本。它们结构也更简单，活动部件更少，这有助于提升可靠性并降低维护成本。此外，船舶上可安装风能和太阳能装置以提供辅助推进。然而，纯粹的质量及其所占空间，batteries在远洋船舶上使用电力推进系统，直到未来有进一步的技术突破之前，都是不可行的。– 除了使用清洁燃料外，通过优化能源消耗来高效船舶设计例如，优化船体形状以最小化阻力、设计高效螺旋桨或在船体下方引入空气泡，是实现更可持续航运的另一个关键要素。 海盗袭击和恐怖袭击仍然是国际航运的威胁。然而，未来我们可以期待远程操作无人船和/或真正自主的船舶。无人船或自主船舶的主要优势在于其有可