CCS湛江分社 鄧炳林

海洋養(yǎng)殖在我國漁業(yè)經(jīng)濟中的地位在不斷提升，大力發(fā)展海洋牧場及其裝備產(chǎn)業(yè)已成為我國海洋漁業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略選擇。

隨著我國人口數(shù)量的增加和生活水平的提高，對水產(chǎn)品的需求將會越來越大。據(jù)估計，到2030年，將會出現(xiàn)2000萬噸水產(chǎn)品的缺口需要彌補，而水產(chǎn)品產(chǎn)量的增量將主要依托海洋漁業(yè)來實現(xiàn)。發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖必須充分利用廣闊的遠海和公海資源，依靠更加先進、高效的生產(chǎn)模式，實現(xiàn)依托深遠海優(yōu)質(zhì)海水資源進行水產(chǎn)健康養(yǎng)殖的目標(biāo)，進而提高我國養(yǎng)殖水產(chǎn)品質(zhì)量以滿足消費者要求和增強我國水產(chǎn)品的出口能力。

目前深遠海智能網(wǎng)箱式牧場專用平臺和冷水養(yǎng)殖等高端漁業(yè)裝備蓬勃發(fā)展，但核心技術(shù)被挪威、日本、加拿大、俄羅斯等國所壟斷。我國網(wǎng)箱養(yǎng)殖雖已有一定規(guī)模，但主要分布在內(nèi)灣和沿海，養(yǎng)殖密度高、水體質(zhì)量差，受污染情況比較嚴重，同時網(wǎng)箱養(yǎng)殖不能抵御較大風(fēng)浪且使用壽命短。鑒于我國與國外發(fā)達漁業(yè)大國在深遠海漁業(yè)養(yǎng)殖領(lǐng)域的巨大差距，亟需創(chuàng)新養(yǎng)殖模式、提升養(yǎng)殖技術(shù)、革新養(yǎng)殖方法、開發(fā)新型養(yǎng)殖裝備，利用新技術(shù)、新裝備大幅提升漁業(yè)養(yǎng)殖水平。

圖1 世界首座大智漁業(yè)養(yǎng)殖平臺“海洋漁場1號”

深遠海智能養(yǎng)殖平臺的構(gòu)成

2013年，國務(wù)院《關(guān)于促進海洋漁業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的若干意見》，要求控制近海養(yǎng)殖密度，拓展離岸養(yǎng)殖及深遠海養(yǎng)殖，提高設(shè)施裝備水平和組織化程度。推進國家“一帶一路”戰(zhàn)略，實施海上經(jīng)濟帶建設(shè)，需要搭建更多的經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)業(yè)平臺。拓展深遠海養(yǎng)殖新空間，是我國海洋強國戰(zhàn)略對海洋漁業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)提出新的發(fā)展要求，也是我國維護國家海洋權(quán)益、爭取發(fā)展空間的重要戰(zhàn)略手段。

深遠海海水養(yǎng)殖是一個綜合體系，如圖2為典型海洋養(yǎng)殖系統(tǒng)六大組成部分，包括適養(yǎng)物種、養(yǎng)殖技術(shù)、養(yǎng)殖平臺、物流運輸、養(yǎng)殖裝備、環(huán)境保護及養(yǎng)殖產(chǎn)品加工，需要多方面權(quán)衡發(fā)展。智能養(yǎng)殖平臺中的“智能”主要是運用現(xiàn)代化通信與信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)等實現(xiàn)對培育、養(yǎng)殖、捕撈、加工等過程的智能化管理。

其中，現(xiàn)代化、智能化新型海水養(yǎng)殖平臺需具備以下條件：

（1）適宜的養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境。適宜的養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)是開展水產(chǎn)品健康養(yǎng)殖、確保產(chǎn)品品質(zhì)的先決條件。養(yǎng)殖裝備需要配備海水溫度控制、漁網(wǎng)自清潔和死魚收集、水溫和水質(zhì)監(jiān)測等控制系統(tǒng)或海洋科學(xué)考察站。

（2）完善的生活保障系統(tǒng)。由于深遠海海水養(yǎng)殖平臺遠離大陸架，養(yǎng)殖基地人員的基本生活保障也是大規(guī)模深遠海海水養(yǎng)殖平臺所必須具備的條件之一。為降低淡水和新鮮蔬菜等必需品運輸成本，有必要利用海上能源進行海水淡化，配備緊湊型海水淡化設(shè)備，同時利用較小的空間進行水培蔬菜，滿足養(yǎng)殖人員蔬菜供給。

（3）安全可靠的養(yǎng)殖平臺。海上生產(chǎn)設(shè)施的安全作業(yè)和養(yǎng)殖對象的安全生長是重中之重。養(yǎng)殖裝備必須具有抵御惡劣海況的影響，保障生命與財產(chǎn)安全的能力，并同時保護養(yǎng)殖對象免受海洋物理、化學(xué)或生物性災(zāi)害的侵襲。

圖2 海水養(yǎng)殖系統(tǒng)主要組成部分

（4）安全可靠的工程裝備。養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境及養(yǎng)殖設(shè)施的構(gòu)建需要安全可靠的工程裝備，養(yǎng)殖生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)需要配套全面的機械化及自動化裝備，以及信息化管理系統(tǒng)、專業(yè)的海上物流保障系統(tǒng)等。

（5）完善的生產(chǎn)設(shè)施。設(shè)置在深遠海的大型養(yǎng)殖平臺，還需配置海上捕撈漁船的補給、漁獲物物流與加工、水產(chǎn)名優(yōu)苗種繁育等生產(chǎn)功能，形成相互關(guān)聯(lián)的產(chǎn)業(yè)鏈。

（6）穩(wěn)定的能源供給系統(tǒng)。深遠海海水養(yǎng)殖所需的自動投飼、日常管理和維護以及工作人員生活所需的基本能源保障，都需要穩(wěn)定和持續(xù)的能源供給。太陽能、風(fēng)能及波浪能等新能源是深遠海海水養(yǎng)殖可持續(xù)利用的能源，以新能源為基礎(chǔ)建立的微電網(wǎng)系統(tǒng)可確保深遠海海水養(yǎng)殖能源的安全供給。此外，還應(yīng)配備儲能器件及一定規(guī)模的柴油發(fā)電機以彌補新能源間歇性不穩(wěn)定發(fā)電的缺陷，從而確保養(yǎng)殖平臺能源供給的穩(wěn)定性。

綜上所述，拓展深遠海養(yǎng)殖新空間，裝備須先行。建設(shè)深遠海智能海洋牧場，離不開安全可靠的海洋裝備。養(yǎng)殖平臺作為深遠海海水養(yǎng)殖的主體之一，必須全面考慮以上條件對其關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究，從而為實施深遠海養(yǎng)殖戰(zhàn)略推進我國漁業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供重要支撐作用。

結(jié)合我國拓展藍色經(jīng)濟新空間、發(fā)展深遠海智能化漁業(yè)的戰(zhàn)略需求，針對不同區(qū)域的特點和需求研究相適宜的深遠海智能養(yǎng)殖平臺，可以形成一條從新型漁業(yè)資源調(diào)查裝備、漁業(yè)養(yǎng)殖裝備、漁業(yè)捕撈裝備到漁獲加工裝備系列完整的產(chǎn)業(yè)鏈，極大提升我國海洋牧場的水平和能力。此外，受國際金融危機深層次影響，國際航運和海工市場持續(xù)在谷底徘徊，產(chǎn)業(yè)進入新一輪深刻調(diào)整期，開發(fā)深遠海智能養(yǎng)殖平臺等新興海工裝備可為我國海工裝備企業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級提供新的增長點。

圖3 全球野生捕撈和水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量歷年對比(1950-2016)

圖4 全球野生捕撈和水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量(1990-2030)

深遠海養(yǎng)殖平臺的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)2018年聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)關(guān)于世界漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖狀況(SOFIA)中歷年全球野生捕撈和水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如圖3所示，可以看出全球水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量在逐年攀升，野生捕撈產(chǎn)量在進入21世紀以來持平并維持在年產(chǎn)量0.8億噸左右。據(jù)SOFIA-2018對世界漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量估計，如圖4所示，到2030年全球漁業(yè)產(chǎn)量將達到2.01億噸，其中捕撈產(chǎn)量預(yù)計為0.9億噸，水產(chǎn)養(yǎng)殖可達到1.11億噸，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量將超過捕撈產(chǎn)量。隨著人民生活水平的提高，對水產(chǎn)品的需求量將會逐年增加，由于野生漁業(yè)產(chǎn)品的有限性因此增加的水產(chǎn)品主要靠海水養(yǎng)殖來承擔(dān)，這也是近年來深遠海海水養(yǎng)殖不斷發(fā)展的根本動力之一。

目前海水養(yǎng)殖平臺主要有養(yǎng)殖網(wǎng)箱、養(yǎng)殖工程船及浮式養(yǎng)殖平臺等類型。美國最早于1990年在德克薩斯的近海岸開始探索深遠海海水養(yǎng)殖，其直接將養(yǎng)殖網(wǎng)箱系泊在導(dǎo)管架平臺的樁腿上。1997年，美國進行了第二次深遠海海水養(yǎng)殖探索，養(yǎng)殖網(wǎng)箱地點仍選在德克薩斯州中部海岸54公里外作業(yè)水深為40米的導(dǎo)管架平臺附近，如圖5所示。與第一次不同的是，這是美國首次商業(yè)規(guī)模的深遠海網(wǎng)箱養(yǎng)殖嘗試，網(wǎng)箱養(yǎng)殖系統(tǒng)所需的物品、食物、能源、淡水等必需品均由專用服務(wù)船提供，平臺內(nèi)設(shè)有養(yǎng)殖人員永久居住區(qū)、配備魚料自動進料系統(tǒng)，網(wǎng)箱直徑約為30～40米左右，水深達到15米，是現(xiàn)在眾多海洋牧場框架重力式養(yǎng)殖網(wǎng)箱(HDPE)系統(tǒng)的雛形。

圖5 位于德克薩斯州中部海岸54公里的養(yǎng)殖網(wǎng)箱

圖6 挪威AKVA公司的養(yǎng)殖網(wǎng)箱產(chǎn)品

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已有20多個國家和地區(qū)通過試驗、研究和風(fēng)險投資參與了深遠海養(yǎng)殖平臺的專項項目。世界漁業(yè)發(fā)達國家發(fā)展深遠海養(yǎng)殖工程裝備的主要途徑是深水巨型養(yǎng)殖網(wǎng)箱和浮式養(yǎng)殖平臺。成立于2006年的挪威水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)備制造公司(AKVA)，研發(fā)出多種養(yǎng)殖平臺如圖6所示，并投入運營。

半潛式海洋結(jié)構(gòu)物在深遠海區(qū)域非常普遍，將半潛式結(jié)構(gòu)應(yīng)用于海洋牧場平臺建設(shè)，可以避免養(yǎng)殖對象受到水面風(fēng)暴的傷害，且可以通過自升的沉降系統(tǒng)避免有毒水藻一類生物的侵襲，并有利于養(yǎng)殖環(huán)境的保養(yǎng)及水溫調(diào)節(jié)，圖7為美國Ocean Spar公司研發(fā)的半潛式的養(yǎng)殖網(wǎng)箱。

此外，還出現(xiàn)了球形籠式和張力腿式的養(yǎng)殖網(wǎng)箱，如圖8所示，俄羅斯GosNIORH Leonid Bugrov公司開發(fā)了SADCO系統(tǒng)可以使閉口式養(yǎng)殖網(wǎng)箱實現(xiàn)部分或全部沉降，該系統(tǒng)還包括自動喂養(yǎng)控制模塊，如圖9所示。

圖7 美國Ocean Spar公司的養(yǎng)殖網(wǎng)箱產(chǎn)品

圖8 球形籠式和張力腿式的養(yǎng)殖網(wǎng)箱

圖9 俄羅斯GosNIORH Leonid Bugrov公司研發(fā)的籠式養(yǎng)殖網(wǎng)箱

除以上養(yǎng)殖網(wǎng)箱，也有自帶動力系統(tǒng)的深遠海養(yǎng)殖工程船的研究，早在上世紀80～90年代，發(fā)達國家就提出了研發(fā)大型養(yǎng)殖工程船的歷年，包括浮式平臺，船載養(yǎng)殖車間、船艙養(yǎng)殖以及半潛式網(wǎng)箱工程船等多種形式，并進行了積極的探索，為商業(yè)化海水養(yǎng)殖發(fā)展儲備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

圖10左圖為三體養(yǎng)殖工程船，配備4門起吊機，具有自身動力定位，最大航速達4節(jié)，可裝載450噸水產(chǎn)品，圖10右圖為挪威水產(chǎn)養(yǎng)殖Kjell Lorentsen公司開發(fā)的具有20個網(wǎng)箱可在200米深進行養(yǎng)殖生產(chǎn)的養(yǎng)殖專用船。

圖10 深遠海養(yǎng)殖工程船

圖11 10萬t級大型養(yǎng)殖平臺構(gòu)建方案

我國在“十二五”期間，開展了大型養(yǎng)殖工程船的研究，形成了自主知識產(chǎn)權(quán)，確定以10萬噸級養(yǎng)殖平臺為設(shè)計方案，建成后，預(yù)計養(yǎng)殖水體可達7.5萬立方米，可以形成年產(chǎn)4000 噸以上石斑魚養(yǎng)殖能力及50～100艘漁船漁獲物初加工與物資補給能力，圖11為該養(yǎng)殖平臺的構(gòu)建方案。

圖12 海南陵水深遠海漁業(yè)養(yǎng)殖裝備效果圖

圖13 由青島武船重工建造完工的 “深藍1號”

圖14 半潛船型桁架浮體結(jié)構(gòu)養(yǎng)殖船—“德海1號”

2018年6月28日，我國首批3座用于我國南海的超大型漁業(yè)養(yǎng)殖裝備“海南陵水深遠海漁業(yè)養(yǎng)殖平臺”在青島基地開建。該深海智能漁場是由3座平臺與1座保障設(shè)施構(gòu)成的超大型漁業(yè)養(yǎng)殖裝備，建成之后的效果如圖12所示。

養(yǎng)殖平臺為六邊形鋼質(zhì)框架結(jié)構(gòu)，直徑110米，高75米，單個平臺養(yǎng)殖水體25萬立方米，一次養(yǎng)殖金鯧魚1000萬條，產(chǎn)量6000噸。整個智能平臺只需要9名工作人員在保障設(shè)施內(nèi)遠程遙控，平臺就可以自動實現(xiàn)魚飼料存儲與投放、活魚捕撈、死魚收集、網(wǎng)衣清洗、平臺監(jiān)控等功能。

由日照市萬澤豐漁業(yè)有限公司出資1.1億元建設(shè)，中國海洋大學(xué)與湖北海洋工程裝備研究院聯(lián)合設(shè)計，青島武船重工有限公司建造的“深藍1號”于2018年7月初在黃海海域正式啟用，如圖13所示。

該全潛式養(yǎng)殖平臺利用潛艇沉浮控制技術(shù)，結(jié)合挪威“海洋漁場1號”的研制經(jīng)驗，融合黃海冷水團三文魚養(yǎng)殖技術(shù)，創(chuàng)建了我國獨特的深遠海全潛式三文魚養(yǎng)殖模式?！吧钏{1號”網(wǎng)箱周長180m，高38m，重約1400t，有效養(yǎng)殖水深30米，直徑60.44米，整個養(yǎng)殖水體約5萬立方，相當(dāng)于40個標(biāo)準游泳池，網(wǎng)衣面積接近2個足球場大小，設(shè)計年養(yǎng)魚產(chǎn)量1500t，可同時養(yǎng)殖三文魚5萬尾。

2018年9月2日，我國第一艘半潛船形桁架浮體混合結(jié)構(gòu)萬噸級“德海智能化養(yǎng)殖漁場”“德海1號”，順利投放至珠海萬山枕箱島外海域，并交付給珠海市新平茂漁業(yè)有限公司開展養(yǎng)殖試驗?！暗潞?號”總長91.3m，寬度27.6m，設(shè)置3+1養(yǎng)殖區(qū)，養(yǎng)殖水體可達3萬立方米；配備智能化投喂養(yǎng)殖專家系統(tǒng)、自動投餌機、監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)、風(fēng)光互補能源系統(tǒng)、海水制淡系統(tǒng)、起網(wǎng)機、水下洗網(wǎng)機和高彈性錨泊系統(tǒng)；設(shè)有養(yǎng)殖區(qū)、生活區(qū)、儲藏區(qū)、控制區(qū)等多個功能區(qū)，適應(yīng)20～100米水深海域區(qū)間養(yǎng)殖，可實現(xiàn)一體化管理及無人駐守養(yǎng)殖。

“德海智能化養(yǎng)殖漁場”的研制與實踐，是我國漁業(yè)轉(zhuǎn)方式調(diào)結(jié)構(gòu)的一種重要物質(zhì)裝備基礎(chǔ)，是我國海水養(yǎng)殖生產(chǎn)方式從傳統(tǒng)向現(xiàn)代、從港灣向深遠海養(yǎng)殖的一次變革，從而使構(gòu)建我國廣闊海洋時空分布的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)生產(chǎn)新模式成為現(xiàn)實。

深遠海養(yǎng)殖平臺的發(fā)展趨勢

未來海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，深遠海智能海洋牧場必然是其重要發(fā)展的方向之一，深遠海智能養(yǎng)殖平臺的發(fā)展趨勢主要有以下幾點：

1、多功能環(huán)保型專業(yè)化養(yǎng)殖平臺的構(gòu)建，成為漁業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動力量。

2、智能化、專業(yè)化養(yǎng)殖裝備的技術(shù)水平將得以不斷提升，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的安全可控和產(chǎn)能經(jīng)濟最大化。

3、在“養(yǎng)、捕、加”一體化大型深遠海養(yǎng)殖平臺支撐和物流保障系統(tǒng)的支持下，可以在深遠海持續(xù)開展?jié)O業(yè)生產(chǎn)，形成工業(yè)化養(yǎng)殖新產(chǎn)業(yè)。

4、海上新能源的發(fā)展，將成為深遠海智能海水養(yǎng)殖能源保障系統(tǒng)發(fā)展不可或缺的重要“推手”。