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魏清明打败文一山成了新的站长
技经观察丨新型能源系统在提升军事能力方面发挥关键作用2023-12-26 21:21·全球技术地图军事能源在军事能力发展中扮演着至关重要的角色，随着武器装备性能不断增强，无人化、智能化水平持续提高，以及军事设施对于能源高效率、多元化、绿色化、抗打击、快速恢复等需求不断增加，发展新型的能源系统已成为提高军事能力的关键因素。近期，主要军事强国推进军用新能源技术的研发、部署和推广，重点包括：为无人武器装备开发更持久、更高效、更隐蔽的能源系统；在偏远地区部署新型能源系统，提升军队能源保障能力；利用新型能源系统增强军事设施抗打击能力和快速恢复能力等。一、化石能源系统在现代战争中存在一些短板，影响军事能力与行动效能主要军事强国现役的车辆、舰船、飞机等各类运输作战装备基本以石油等化石能源作为能量来源，这些国家在军用能源的生产、运输、储备等环节，以及在紧急情况下调整和分配能源资源等方面做了充足的准备，确保在可能发生的战争中维持军事行动的连贯性和效能，但是随着新技术的发展和战争形式的变化，化石能源系统依赖性和脆弱性等方面问题愈发突出。一方面，燃料运输是军队后勤系统的重要环节，尤其是在战区燃料运输需要投入大量的人力、物力和时间，容易成为军事行动的瓶颈。例如，在俄乌冲突中，俄军营级战斗群仅能携带5天用量的燃料，每3天就要进行燃料补给，后勤保障压力巨大。另一方面，燃料运输线路和储备站点成为潜在的军事目标，近年发生的冲突和战争中，无人机、无人艇等无人武器装备对于石油生产设施、运输管道或燃料储存设施的攻击事件频发，能源供应链的中断将削弱军队的运输能力和作战效能。在俄乌冲突中，俄军合成装甲部队的后勤通道就遭遇乌克兰战术小组袭扰，影响了俄军推进步伐。技术方面，化石能源系统能量转化率偏低、技术发展遇到瓶颈，难以满足未来战争武器装备的性能需求，而燃料电池、锂电池、智能微电网、军用太阳能、微型模块化反应堆等新能源技术赋予了武器装备新的军事能力，如使用氢燃料电池系统的无人水下潜航器可以在更深的水下工作，模块化太阳能系统可以为化石能源补给困难的偏远地区供能等。美国国防部于2022年2月发布的《竞争时代国防部技术愿景》中强调，美国需发展新能源技术确保美军在未来冲突中保持技术优势，并将太阳能、风能、生物基和地热技术、先进储能、电子发动机和电网集成等技术纳入美国国防部优先事项清单。二、新型能源系统带来的军事能力提升（一）提升武器装备性能新型能源系统赋予武器装备新的军事能力，体现在延长续航能力、提高机动性、降低热特征等方面。对于军用无人机、装甲车辆和其他电动装备而言，采用高效的能源系统可以显著延长武器装备的续航能力，增加适用范围或工作时长，减少频繁的补给或充电。在无人机方面，越来越多国家推出使用了氢燃料电池系统的无人机，提高无人机载荷和航时，如美国国防科技公司Zepher公司为美国陆军开发的远程和重型无人机，以色列Heven Drones公司开发的H2D 55无人机等。（图片来源：Heven Drones）在车辆方面，美国陆军作战能力发展司令部的“地面车辆系统中心”(GVSC)和美国陆军研究实验室正在研发氢能源坦克与步兵战车，采用氢燃料电池技术的驱动系统不会产生烟雾与气味，并且具有低噪音、低热量等特征，从而可以提高战车的隐蔽性；氢燃料电池提供的高扭矩增强了战车在复杂路面的通过性。在水下装备方面，传统锂电池驱动的无人水下航行器续航相对有限，且在深水低温环境运行效率受到影响，氢燃料电池高效能、快速补给和静谧性等优势则可以更好地满足该领域需求，近期，美国海军委托Saab公司研发能够在水下1200米执行长时间的任务（续航时间为12小时，活动范围约20公里）的氢燃料电池无人水下航行器；加拿大Cellula公司也于近期推出拥有2500升载荷能力、拥有自适应任务引擎的超大型氢燃料电池无人水下航行器Solus-XR，并开始海上试验。此外，氢能的广泛应用也提高了“随时随地”补给氢气的需求，如美国海军研究办公室正在开发能够在集装箱中生产氢气的系统，为美国海军陆战队的各种氢能装备提供就地补给。（图片来源：Saab）（二）提高军队在复杂环境下的能源保障能力长期以来，偏远地区、海岛地区、高原地区、北极地区等复杂环境对军事能源保障提出了巨大的挑战，也是各国军队关注的重点。不同的气候环境、地理环境、资源禀赋对于武器装备和军事设施提出了适应性要求。例如，在北极地区，极端低温导致一些可再生能源发电系统效率低下或无法发电，且资源利用难度大，核能成为更优选择。俄罗斯圣彼得堡“孔雀石”海洋机械设计局正在开发为北极军事基地提供能源的水下核电厂。（图片来源：Strana Rosatom）美国在核能技术方面更多关注在目标区域快速构建能源供应系统。例如，美国国防部通过“Pele”项目开发可以通过货运列车、集装箱车、战略运输机等方式运输的微型核反应堆，这种系统可以在3天内部署、7天内撤离；美国BWXT公司与Crowley公司开发搭载模块化核反应堆的浅吃水船体船舶，为岛屿、军事基地或灾后地区提供能源等。此外，美国国防部的“稳定战术远征电力计划”、美国空军的“完整的远征微电网系统”概念等开发针对复杂环境的微型电网系统，保障美军作战能力。（图片来源：美国政府问责局）（图片来源：Crowley）（三）提高军事设施抗打击能力和快速恢复能力提高军事基地等军事设施的能源系统抗打击能力和快速恢复能力是确保战备水平和作战能力的重要任务。以美国为例，美国《联合部队季刊》指出，美国国防部是美国政府中能源消耗最大的用户，其管理的基地、码头、航站、营区等超过500个，这些军事设施均依赖周边的配电系统和商业电网，对于区域电网的依赖将引发国家安全问题，如针对军事设施周边的电网的攻击与直接攻击军事设施一样极具破坏力，将破坏军事设施的正常运作。美国正采取一系列措施应对安全风险，包括开展能源韧性战备演习、增加军事设施备用能源系统容量、利用新技术减少对电网的依赖等。在技术方面，核能、太阳能、地热能、微型电网等技术被认为是增强军事设施能源独立性的重要技术。例如，美国空军开发出新型太阳能系统，可在电网受到破坏时快速部署，为基地提供基础能源；美国空军、美国国防后勤局能源部门与Oklo公司合作，推动在艾尔森空军基地部署美国空军首个微型核反应堆；美国国防部根据芒廷霍姆空军基地和圣安东尼奥联合基地的资源情况，启动了地热能发电项目等。此外，增加备用能源系统容量可以在电网中断后为军事设施提供更长时间的能源供应，新型能源系统被设计为可以更好地与波动性的可再生能源发电系统融合，充分吸纳发电系统生产的能量。例如，美国国防部国防创新部门在多个军事基地部署了液流电池长时储能系统。（图片来源：CellCube）（四）提高应对气候变化的能力当前，全球气候变化加速，极端气候对于军事行动产生严重影响。美国国防部在《国防部气候适应计划》指出，最具弹性和最有能力应对气候变化影响的国家将获得优势。该计划要求美国国防部及其下属机构、各军种和国防承包商，针对气候变化引发的潜在薄弱环节采取措施，确保未来美军的军事行动、军事设施和武器装备在受到气候变化影响时具备“适应”与“复原”能力。法国国防部发布首份《气候与国防战略》，旨在通过节能减排方案应对气候变化和环境问题带来的安全威胁，其中包括：推进油电混合动力研发，将法国陆军现役装甲车升级为混合动力版本；推动氢能源生产与应用，应用至武器装备领域。加拿大国防部和武装部队也于近期发布了《气候适应力和环境可持续性科技战略》，其中提出利用新技术改进现役军事设施和武器装备，应对气候变化产生的潜在影响。这对新型能源系统的智能化水平提出了更高的要求，包括极端气候监测、分析和预警能力，能源系统调节分配能力，受损后快速恢复能力等。（图片来源：DefenseNews）三、结语随着新技术的飞速发展以及全球安全环境的不断演变，未来战争的形式和形态正在经历迅速且深刻的变革，对能源系统提出了更为关键的挑战和需求。其一，未来战争将涌现新型武器装备集群。定向能武器、空间自主操作机器人、高空长航时无人机、超远程精确制导炮弹等高端武器装备正投入使用，航空母舰、潜艇、战略轰炸机等新一代武器装备的性能和威力远超过以往。这些武器装备为能源系统提出了更高的要求，更强大、更高效、更稳定的能源系统将直接影响作战效能和结果。其二，随着人工智能、机器学习、大数据等技术在军事领域的应用不断深入，未来战争呈现出信息化和智能化的趋势。人工智能、机器学习、自主无人系统等技术对于大规模计算和实时数据处理的需求十分巨大。稳定、高效的能源系统将确保战场信息系统和智能化武器装备等在战斗中持续高效运行和快速决策响应，提升整体作战能力。其三，未来战场的空间从传统陆地、海洋、空中领域向空天、极地、深海、电磁领域拓展，将促使主要军事强国加强在这些领域的军事投入和技术研发。新型武器装备要求发展新型能源技术，如微型核反应堆技术、高效储能技术、空间太阳能技术等。这些新型能源技术的发展将成为决定武器装备性能和可操作性的关键，并直接影响军队在各个领域内的作战能力。作者介绍张宇麒 国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究五室研究方向：能源领域前沿技术研究跟踪及产业、政策研究联系方式：1055791136@编辑丨郑实研究所介绍国际技术经济研究所（IITE）成立于1985年11月，是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构，主要职能是研究我国经济、科技社会发展中的重大政策性、战略性、前瞻性问题，跟踪和分析世界科技、经济发展态势，为中央和有关部委提供决策咨询服务。“全球技术地图”为国际技术经济研究所官方微信账号，致力于向公众传递前沿技术资讯和科技创新洞见。地址：北京市海淀区小南庄20号楼A座电话：010-82635522微信：iite_er巴黎奥运会 | 一键收藏！巴黎奥运会金牌赛程来了