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深远海智能养殖平台最新发展

随着我国人口数量的增加和生活水平的提高,对水产品的需求将会越来越大。据估计,到2030年,将会出现2000万吨水产品的缺口需要弥补,而水产品产量的增量将主要依托海洋渔业来实现。发展水产养殖必须充分利用广阔的远海和公海资源,依靠更加先进、高效的生产模式,实现依托深远海优质海水资源进行水产健康养殖的目标,进而提高我国养殖水产品质量以满足消费者要求和增强我国水产品的出口能力。


目前深远海智能网箱式牧场专用平台和冷水养殖等高端渔业装备蓬勃发展,但核心技术被挪威、日本、加拿大、俄罗斯等国所垄断。我国网箱养殖虽已有一定规模,但主要分布在内湾和沿海,养殖密度高、水体质量差,受污染情况比较严重,同时网箱养殖不能抵御较大风浪且使用寿命短。鉴于我国与国外发达渔业大国在深远海渔业养殖领域的巨大差距,亟需创新养殖模式、提升养殖技术、革新养殖方法、开发新型养殖装备,利用新技术、新装备大幅提升渔业养殖水平。


深远海智能养殖平台的构成


2013年,国务院《关于促进海洋渔业持续健康发展的若干意见》,要求控制近海养殖密度,拓展离岸养殖及深远海养殖,提高设施装备水平和组织化程度。推进国家“一带一路”战略,实施海上经济带建设,需要搭建更多的经济发展产业平台。拓展深远海养殖新空间,是我国海洋强国战略对海洋渔业的现代化建设提出新的发展要求,也是我国维护国家海洋权益、争取发展空间的重要战略手段。


深远海海水养殖是一个综合体系,如图1为典型海洋养殖系统六大组成部分,包括适养物种、养殖技术、养殖平台、物流运输、养殖装备、环境保护及养殖产品加工,需要多方面权衡发展。智能养殖平台中的“智能”主要是运用现代化通信与信息技术、计算机网络技术、智能控制技术等实现对培育、养殖、捕捞、加工等过程的智能化管理。


图1 海水养殖系统主要组成部分

其中,现代化、智能化新型海水养殖平台需具备以下条件:


(1)适宜的养殖生态环境。适宜的养殖生态系统是开展水产品健康养殖、确保产品品质的先决条件。养殖装备需要配备海水温度控制、渔网自清洁和死鱼收集、水温和水质监测等控制系统或海洋科学考察站。


(2)完善的生活保障系统。由于深远海海水养殖平台远离大陆架,养殖基地人员的基本生活保障也是大规模深远海海水养殖平台所必须具备的条件之一。为降低淡水和新鲜蔬菜等必需品运输成本,有必要利用海上能源进行海水淡化,配备紧凑型海水淡化设备,同时利用较小的空间进行水培蔬菜,满足养殖人员蔬菜供给。


(3)安全可靠的养殖平台。海上生产设施的安全作业和养殖对象的安全生长是重中之重。养殖装备必须具有抵御恶劣海况的影响,保障生命与财产安全的能力,并同时保护养殖对象免受海洋物理、化学或生物性灾害的侵袭。


(4)安全可靠的工程装备。养殖生态环境及养殖设施的构建需要安全可靠的工程装备,养殖生产的各个环节需要配套全面的机械化及自动化装备,以及信息化管理系统、专业的海上物流保障系统等。


(5)完善的生产设施。设置在深远海的大型养殖平台,还需配置海上捕捞渔船的补给、渔获物物流与加工、水产名优苗种繁育等生产功能,形成相互关联的产业链。


(6)稳定的能源供给系统。深远海海水养殖所需的自动投饲、日常管理和维护以及工作人员生活所需的基本能源保障,都需要稳定和持续的能源供给。太阳能、风能及波浪能等新能源是深远海海水养殖可持续利用的能源,以新能源为基础建立的微电网系统可确保深远海海水养殖能源的安全供给。此外,还应配备储能器件及一定规模的柴油发电机以弥补新能源间歇性不稳定发电的缺陷,从而确保养殖平台能源供给的稳定性。


综上所述,拓展深远海养殖新空间,装备须先行。建设深远海智能海洋牧场,离不开安全可靠的海洋装备。养殖平台作为深远海海水养殖的主体之一,必须全面考虑以上条件对其关键技术进行深入研究,从而为实施深远海养殖战略推进我国渔业的转型升级提供重要支撑作用。


结合我国拓展蓝色经济新空间、发展深远海智能化渔业的战略需求,针对不同区域的特点和需求研究相适宜的深远海智能养殖平台,可以形成一条从新型渔业资源调查装备、渔业养殖装备、渔业捕捞装备到渔获加工装备系列完整的产业链,极大提升我国海洋牧场的水平和能力。此外,受国际金融危机深层次影响,国际航运和海工市场持续在谷底徘徊,产业进入新一轮深刻调整期,开发深远海智能养殖平台等新兴海工装备可为我国海工装备企业结构调整和转型升级提供新的增长点。


深远海养殖平台的发展现状


根据2018年联合国粮农组织(FAO)关于世界渔业和水产养殖状况(SOFIA)中历年全球野生捕捞和水产养殖产量的数据统计,如图2所示,可以看出全球水产养殖产量在逐年攀升,野生捕捞产量在进入21世纪以来持平并维持在年产量0.8亿吨左右。据SOFIA-2018对世界渔业和水产养殖产量估计,如图3所示,到2030年全球渔业产量将达到2.01亿吨,其中捕捞产量预计为0.9亿吨,水产养殖可达到1.11亿吨,水产养殖产量将超过捕捞产量。随着人民生活水平的提高,对水产品的需求量将会逐年增加,由于野生渔业产品的有限性因此增加的水产品主要靠海水养殖来承担,这也是近年来深远海海水养殖不断发展的根本动力之一。


图2 全球野生捕捞和水产养殖产量


历年对比(1950-2016)

图3 全球野生捕捞和水产养殖产量(1990-2030)


目前海水养殖平台主要有养殖网箱、养殖工程船及浮式养殖平台等类型。


美国最早于1990年在德克萨斯的近海岸开始探索深远海海水养殖,其直接将养殖网箱系泊在导管架平台的桩腿上。1997年,美国进行了第二次深远海海水养殖探索,养殖网箱地点仍选在德克萨斯州中部海岸54公里外作业水深为40米的导管架平台附近,如图4所示。与第一次不同的是,这是美国首次商业规模的深远海网箱养殖尝试,网箱养殖系统所需的物品、食物、能源、淡水等必需品均由专用服务船提供,平台内设有养殖人员永久居住区、配备鱼料自动进料系统,网箱直径约为30-40米左右,水深达到15米,是现在众多海洋牧场框架重力式养殖网箱(HDPE)系统的雏形。


图4 位于德克萨斯州中部海岸54公里的养殖网箱


经过几十年的发展,目前已有20多个国家和地区通过试验、研究和风险投资参与了深远海养殖平台的专项项目。世界渔业发达国家发展深远海养殖工程装备的主要途径是深水巨型养殖网箱和浮式养殖平台。成立于2006年的挪威水产养殖设备制造公司(AKVA),研发出多种养殖平台如图5所示,并投入运营。


图5 挪威AKVA公司的养殖网箱产品


半潜式海洋结构物在深远海区域非常普遍,将半潜式结构应用于海洋牧场平台建设,可以避免养殖对象受到水面风暴的伤害,且可以通过自身的沉降系统避免有毒水藻一类生物的侵袭,并有利于养殖环境的保养及水温调节,图6为美国Ocean Spar公司研发的半潜式的养殖网箱。

图6 美国Ocean Spar公司的养殖网箱产品


此外,还出现了球形笼式和张力腿式的养殖网箱,如图7所示,俄罗斯GosNIORH Leonid Bugrov公司开发了SADCO系统可以使闭口式养殖网箱实现部分或全部沉降,该系统还包括自动喂养控制模块,如图8所示。


图7 球形笼式和张力腿式的养殖网箱


图8 俄罗斯GosNIORH Leonid Bugrov公司


研发的笼式养殖网箱


除以上养殖网箱,也有自带动力系统的深远海养殖工程船的研究,早在上世纪80-90年代,发达国家就提出了研发大型养殖工程船的理念,包括浮式平台,船载养殖车间、船舱养殖以及半潜式网箱工程船等多种形式,并进行了积极的探索,为商业化海水养殖发展储备了一定的技术基础。


图9 深远海养殖工程船


图9左图为三体养殖工程船,配备4门起吊机,具有自身动力定位,最大航速达4节,可装载450吨水产品,图9右图为挪威水产养殖Kjell Lorentsen公司开发的具有20个网箱可在200米深进行养殖生产的养殖专用船。


我国在“十二五”期间,开展了大型养殖工程船的研究,形成了自主知识产权,确定以10万吨级养殖平台为设计方案,建成后,预计养殖水体可达7.5万立方米,可以形成年产4000 吨以上石斑鱼养殖能力及50-100艘渔船渔获物初加工与物资补给能力,图10为该养殖平台的构建方案。


图10 10万t级大型养殖平台构建方案


2018年6月28日,我国首批3座用于我国南海的超大型渔业养殖装备“海南陵水深远海渔业养殖平台”在青岛基地开建。该深海智能渔场是由3座平台与1座保障设施构成的超大型渔业养殖装备,建成之后的效果如图11所示。


图11 海南陵水深远海渔业养殖装备效果图


养殖平台为六边形钢质框架结构,直径110米,高75米,单个平台养殖水体25万立方米,一次养殖金鲳鱼1000万条,产量6000吨。整个智能平台只需要9名工作人员在保障设施内远程遥控,平台就可以自动实现鱼饲料存储与投放、活鱼捕捞、死鱼收集、网衣清洗、平台监控等功能。


由日照市万泽丰渔业有限公司出资1.1亿元建设,中国海洋大学与湖北海洋工程装备研究院联合设计,青岛武船重工有限公司建造的“深蓝1号”于2018年7月初在黄海海域正式启用,如图12所示。


图12 由青岛武船重工建造完工的 “深蓝1号”


该全潜式养殖平台利用潜艇沉浮控制技术,结合挪威“海洋渔场1号”的研制经验,融合黄海冷水团三文鱼养殖技术,创建了我国独特的深远海全潜式三文鱼养殖模式。“深蓝1号”网箱周长180m,高38m,重约1400t,有效养殖水深30米,直径60.44米,整个养殖水体约5万立方,相当于40个标准游泳池,网衣面积接近2个足球场大小,设计年养鱼产量1500t,可同时养殖三文鱼5万尾。


2018年9月2日,我国第一艘半潜船形桁架浮体混合结构万吨级“德海智能化养殖渔场”“德海1号”,顺利投放至珠海万山枕箱岛外海域,并交付给珠海市新平茂渔业有限公司开展养殖试验。“德海1号”总长91.3m,宽度27.6m,设置3+1养殖区,养殖水体可达3万立方米;配备智能化投喂养殖专家系统、自动投饵机、监控监测系统、风光互补能源系统、海水制淡系统、起网机、水下洗网机和高弹性锚泊系统;设有养殖区、生活区、储藏区、控制区等多个功能区,适应20-100米水深海域区间养殖,可实现一体化管理及无人驻守养殖。


图13 半潜船型桁架浮体结构养殖船—“德海1号”


“德海智能化养殖渔场”的研制与实践,是我国渔业转方式调结构的一种重要物质装备基础,是我国海水养殖生产方式从传统向现代、从港湾向深远海养殖的一次变革,从而使构建我国广阔海洋时空分布的优质蛋白质生产新模式成为现实。


深远海养殖平台的发展趋势


未来海水养殖产业,深远海智能海洋牧场必然是其重要发展的方向之一,深远海智能养殖平台的发展趋势主要有以下几点:


1、多功能环保型专业化养殖平台的构建,成为渔业的转型升级,技术创新的驱动力量。

2、智能化、专业化养殖装备的技术水平将得以不断提升,实现水产养殖的安全可控和产能经济最大化。

3、在“养、捕、加”一体化大型深远海养殖平台支撑和物流保障系统的支持下,可以在深远海持续开展渔业生产,形成工业化养殖新产业。

4、海上新能源的发展,将成为深远海智能海水养殖能源保障系统发展不可或缺的重要“推手”。


编辑来源:中国船检


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