探索海上風電與海洋養(yǎng)殖融合發(fā)展

文章通過簡述海上風電與海洋養(yǎng)殖融合發(fā)展的現(xiàn)狀，根據(jù)交互程度提出3種融合交互模式，并系統(tǒng)闡述這幾種融合發(fā)展模式的優(yōu)勢與不足，探討后續(xù)發(fā)展中面臨的問題和瓶頸，探索漁業(yè)裝備與可再生能源融合發(fā)展的可行性，為后續(xù)新模式的融合發(fā)展提供參考。

海上風電與海洋養(yǎng)殖融合發(fā)展模式簡析

借鑒目前國內(nèi)外研究進展并綜合考慮2種產(chǎn)業(yè)融合的程度，可根據(jù)協(xié)同交互的程度可分為3種模式：風電機組與養(yǎng)殖網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)共用的融合發(fā)展模式；利用風電基礎(chǔ)系泊的融合發(fā)展模式；海上風電與海洋養(yǎng)殖相對獨立的融合發(fā)展模式。簡要分析各種模式的優(yōu)勢與不足。

風電機組與養(yǎng)殖網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)共用的融合發(fā)展模式

該方案多采用導(dǎo)管架基礎(chǔ)，并采用分片式網(wǎng)衣方案，形成封閉的養(yǎng)殖空間，將海上風電機組結(jié)構(gòu)與養(yǎng)殖網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)合為一體，見圖4。

此模式不僅可以為網(wǎng)衣提供支撐，又可以支撐風電機組，實現(xiàn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)共用。導(dǎo)管架平臺上部設(shè)置養(yǎng)殖操作平臺，并配備配置智能化投料系統(tǒng)，形成結(jié)構(gòu)緊湊的多功能平臺。

圖4 風電機組與養(yǎng)殖網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)共用示意圖

利用風電基礎(chǔ)系泊的融合發(fā)展模式

該方案考慮了漁業(yè)養(yǎng)殖的特殊性，將海上風電與海洋養(yǎng)殖的功能區(qū)分隔，但將養(yǎng)殖設(shè)施的其中1個系泊點設(shè)置在風電基礎(chǔ)上，利用風電基礎(chǔ)系泊養(yǎng)殖網(wǎng)箱從而降低養(yǎng)殖設(shè)施成本，見圖5。

圖5 利用風電基礎(chǔ)系泊養(yǎng)殖網(wǎng)箱

海上風電與海洋養(yǎng)殖相對獨立的融合發(fā)展模式

該方案將海上風電與海洋養(yǎng)殖功能盡可能地分離開，相互獨立，互不干擾，見圖6。為了保證網(wǎng)箱的自動化和智能化正常運行，將風電場與漁業(yè)設(shè)施通過電纜或者無線網(wǎng)絡(luò)連接，保障漁業(yè)養(yǎng)殖的遠程監(jiān)控的安全高效，目前國內(nèi)較多采用此種方案。

圖6 海上風電與海洋養(yǎng)殖相對獨立示意圖

綜上，風漁融合還屬于新興產(chǎn)業(yè)，以上3種模式各有利弊，還仍需面臨很多問題需要解決，詳見表1，在后續(xù)項目推進過程中可根據(jù)具體情況選擇。

海上風電與海洋養(yǎng)殖融合發(fā)展的現(xiàn)實意義

根據(jù)“框架用海原則”，海上風電場的用海僅包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)外擴50m的海域，而海纜則采用外擴10m的點線式用海。因此，海上風場中大面積的連片海域并未確定海域使用性質(zhì)，利用風場基礎(chǔ)設(shè)施或在風電場未使用海域開展海洋養(yǎng)殖，可有效提高海洋空間利用率，兩者融合發(fā)展對于推動國內(nèi)海洋經(jīng)濟發(fā)展意義深遠。

有效改善近岸海洋環(huán)境

目前海洋養(yǎng)殖基本集中在近海海域，因此局部海域海水養(yǎng)殖超規(guī)劃養(yǎng)殖的問題突出，這一問題也引起了環(huán)保部門的密切關(guān)注，但貿(mào)然清退會導(dǎo)致面臨從業(yè)人員失業(yè)、養(yǎng)殖規(guī)模縮減、漁業(yè)設(shè)施處理及清退賠償?shù)葐栴}。海上風電與海洋養(yǎng)殖海域綜合利用可以比較好的解決這一問題，既可以清退不符合規(guī)劃的養(yǎng)殖海域，從而滿足環(huán)保要求，又可以在風電場內(nèi)開辟新的養(yǎng)殖海域，提高海洋的利用率。這一舉措對于有效改善近岸海洋環(huán)境，保障養(yǎng)殖規(guī)模，增加就業(yè)機會有積極的促進作用。

推動國內(nèi)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級

國內(nèi)傳統(tǒng)的海洋養(yǎng)殖多為個體化和家庭化養(yǎng)殖模式，采用的養(yǎng)殖裝備較為簡易，不利于海洋養(yǎng)殖走向深遠海。海上風電與海洋養(yǎng)殖融合發(fā)展可用力推動國內(nèi)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的往規(guī)模化、工廠化和智能化方向發(fā)展。與此同時，隨著養(yǎng)殖裝備進一步的規(guī)范化，風電場構(gòu)建的完善的結(jié)構(gòu)、供電和通信等設(shè)施，可以為其提供電力和通信等方面的支持，有效推動生態(tài)漁業(yè)、智慧漁業(yè)和休閑漁業(yè)發(fā)展，推動養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

推動產(chǎn)業(yè)綜合利用集約化發(fā)展

依托海上風電在能源和結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢，在風電場內(nèi)發(fā)展海洋養(yǎng)殖，可有效提高海洋的使用率，解決兩者融合發(fā)展的技術(shù)瓶頸。通過探索發(fā)展風漁融合、海洋文旅、休閑漁業(yè)和智能微電網(wǎng)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)，推動產(chǎn)業(yè)多元化，帶動海洋經(jīng)濟全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，帶動多產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，降低項目綜合成本，有效推動產(chǎn)業(yè)綜合利用集約化發(fā)展。

后續(xù)需研究解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

現(xiàn)階段，風漁融合發(fā)展在規(guī)范標準、模式建設(shè)、技術(shù)發(fā)展等發(fā)面還存在很多現(xiàn)實問題，為進一步推動海上風電與海洋養(yǎng)殖的深入融合，筆者認為在后續(xù)的研究過程中需關(guān)注以下問題，進一步解決兩者融合發(fā)展的技術(shù)瓶頸。

海洋裝備規(guī)范標準適用性研究

目前針對漁業(yè)養(yǎng)殖平臺的規(guī)范標準體系還不完善，基本上均是借鑒船舶和海洋平臺的相關(guān)規(guī)范要求，存在一定的不適應(yīng)性，而針對風漁融合的規(guī)范標準還處于空白狀態(tài)。綜合分析平臺需求、海況條件和魚種特性等情況，對養(yǎng)殖裝備的總體布置、結(jié)構(gòu)安全性、系泊系統(tǒng)、穩(wěn)性安全性、最小干舷、動力、電氣和消防救生等各方面進行規(guī)范適用性研究，達到經(jīng)濟和安全的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。此外，加快制定深遠海養(yǎng)殖裝備、養(yǎng)殖生產(chǎn)規(guī)范或標準，既可以避免無序開發(fā)，又可以推動標準化生產(chǎn)。

風漁融合發(fā)展共建模式研究

通過海洋工程、漁業(yè)裝備和海上風電等多領(lǐng)域技術(shù)的跨界融合，創(chuàng)新利用深遠海海域的收益共享機制，因地制宜利用沿海風電場間的空置海域建設(shè)適應(yīng)的深遠海漁業(yè)養(yǎng)殖裝備，打造海上風漁融合發(fā)展共建融合新模式。開展深遠海漁業(yè)養(yǎng)殖與海上風機融合布局設(shè)計與綜合評價研究，推動海上風電與深遠海漁業(yè)養(yǎng)殖的融合發(fā)展;基于現(xiàn)有風電場，開展風電場和漁場的一體化運行維護保障技術(shù)研究，探索風電機組向漁業(yè)裝備提供電力保障的可行技術(shù)路徑;研究綜合風電場運行保障船舶和漁場物資供應(yīng)船使用特點，以功能需求為導(dǎo)向分析漁場和風電場在人員運輸、設(shè)備巡檢、物資供應(yīng)等方面的融合可行性，從而實現(xiàn)“藍色糧倉+藍色能源”的綜合海洋開發(fā)模式。

海洋漁業(yè)裝備服務(wù)保障技術(shù)研究

我國目前還沒有成熟的多功能漁業(yè)保障支持裝備，提供養(yǎng)殖保障的設(shè)備系統(tǒng)搭載試驗的平臺也處于空白階段，國產(chǎn)化研制的系統(tǒng)設(shè)備更是處于無處可試的狀態(tài)。針對漁業(yè)運輸、活魚存儲、海產(chǎn)品精深加工、海產(chǎn)品冷藏包裝、船舶駐泊、物資補給、人員輸送和設(shè)備維修等一系列海上作業(yè)，選取關(guān)鍵漁業(yè)養(yǎng)殖保障技術(shù)進行集中突破，為后續(xù)形成深遠海一體化的漁業(yè)綜合服務(wù)保障能力奠定基礎(chǔ)。

海洋平臺智能管控協(xié)同控制技術(shù)研究

海洋裝備的智能化、規(guī)模化是從“淺藍”走向“深藍”的必由之路。通過對風電場與養(yǎng)殖網(wǎng)箱的協(xié)同控制進行研究，利用信息化智能技術(shù)，對海域環(huán)境信息監(jiān)測、生產(chǎn)管理信息化、物資調(diào)撥管理、設(shè)備遠程診斷及健康評估以及設(shè)備輔助決策等技術(shù)進行深入分析，實現(xiàn)項目運行的一體化、智能化。

大型漁業(yè)養(yǎng)殖裝備制造安裝技術(shù)研究

結(jié)合現(xiàn)代化海洋工程建造模式，抓住裝備平臺在設(shè)計、建造、試驗和調(diào)試以及運維等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，利用虛擬仿真、三維模擬、綜合聯(lián)調(diào)等智能制造技術(shù)，解決超大型漁業(yè)養(yǎng)裝備的在平臺重量、結(jié)構(gòu)型式、防腐抗污、運輸安裝等方面的技術(shù)難題，從而縮短產(chǎn)品總裝建造周期，提高產(chǎn)品建造精度與質(zhì)量。

浮式風電與海洋養(yǎng)殖融合發(fā)展技術(shù)研究

探索浮式風電與海洋養(yǎng)殖的深度融合發(fā)展模式，研究浮式風電場與養(yǎng)殖裝備在結(jié)構(gòu)布局設(shè)計、網(wǎng)衣對結(jié)構(gòu)影響、耦合動力分析、選址策略、智能運維、能源供給等多個方面，打造新型海洋裝備，根據(jù)裝備的特點，突破數(shù)字模型、水池試驗、海上模型試驗等技術(shù)驗證，研制平臺裝備和系統(tǒng)功能的可靠性，為海洋融合發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

海上風電與海洋養(yǎng)殖融合開發(fā)具有廣闊的發(fā)展前景。探索融合發(fā)展模式下魚品在養(yǎng)殖環(huán)境、養(yǎng)殖作業(yè)、養(yǎng)殖品質(zhì)等方面的影響;研究漁業(yè)裝備與可再生能源，如光伏、風電、波浪能、溫差能、潮汐能等低密度間歇性的能量，融合發(fā)展技術(shù)的應(yīng)用;推廣蓄電池儲能、制氫儲能、壓縮空氣儲能等可再生高密度能量的穩(wěn)定輸出，實現(xiàn)深遠海漁業(yè)養(yǎng)殖能量的無碳化生產(chǎn)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)研究能源的獲取和貯存問題，實現(xiàn)多場景應(yīng)用的優(yōu)勢互補，這一融合方式可以產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟和社會效益。在后續(xù)的推進過程中還需在運維策略、運營模式、法律法規(guī)、用海審批等方面加強研究，為后續(xù)融合發(fā)展新模式的建立奠定基礎(chǔ)。