孫岳 ，蔣欣慰 ，秦松 ，陳少波 ，羅一單 *，單樂州 ，郭瑾

（1.自然資源部海洋咨詢中心，北京100161；2.中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122；3.浙江省海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖研究所，浙江 溫州 325000）

我國是海洋大國，海洋資源得天獨(dú)厚。在生態(tài)文明可持續(xù)發(fā)展大方針的指引下，能源結(jié)構(gòu)正由傳統(tǒng)石化燃料向清潔能源轉(zhuǎn)變，漁業(yè)資源利用正由傳統(tǒng)捕撈型轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｑ竽翀龅馁Y源養(yǎng)護(hù)修復(fù)型。在生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展并重的前提下，將海洋牧場與海上風(fēng)電相結(jié)合，形成既能產(chǎn)出穩(wěn)定清潔的能源，又可以恢復(fù)海洋資源，達(dá)到海洋環(huán)境利用最大化的目的，契合了我國綠色發(fā)展與生態(tài)文明的需求。從科學(xué)用海、文明用海、生態(tài)用海、變廢為寶的宗旨出發(fā)，海上風(fēng)電融合海洋牧場建設(shè)，可以減少海域開發(fā)利用對海洋生態(tài)和漁業(yè)資源的影響，同時(shí)高效的立體空間用海，可以使海域資源利用程度最大化[1-2]，在提供水產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蛋白和供給生活所需的能源之間，做到了既改善國民膳食結(jié)構(gòu)，又促進(jìn)了國家能源產(chǎn)出結(jié)構(gòu)的調(diào)整。在大力推動國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和產(chǎn)業(yè)新舊動能之間的轉(zhuǎn)換等方面的同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”作出重要貢獻(xiàn)。

1 發(fā)展理念

由于傳統(tǒng)能源相對缺乏，歐洲關(guān)于海上風(fēng)電發(fā)展相關(guān)的研究較早，對海洋風(fēng)電環(huán)境修復(fù)、生物聚集效應(yīng)方面的研究也相對較多。調(diào)查顯示，歐洲北部海域海上風(fēng)電樁基，可以為紫貽貝提供新的棲息地，通過其濾食性特質(zhì)以及貝殼殘留物過濾和凈化水質(zhì)的共同作用，最終顯著增加海洋生物的多樣性和景觀的異質(zhì)性[3]。理論上認(rèn)為，海上風(fēng)電場風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)，具有明顯的可以成為海洋生物的理想棲息地的優(yōu)勢，這與海洋牧場人工魚礁的功能原理十分相似，兩者都是通過增加人工構(gòu)筑物，改變海底環(huán)境，為魚類等海洋生物營造良好的棲息場所，達(dá)到改善海洋生態(tài)環(huán)境、養(yǎng)護(hù)海洋生物資源的目的[4]。海上風(fēng)電場的建設(shè)，會引起海水水質(zhì)以及各理化因子產(chǎn)生明顯變化。當(dāng)水流經(jīng)過風(fēng)電樁基或半潛式海上平臺時(shí)，迎流面會隨著水流產(chǎn)生上升流，底層營養(yǎng)鹽伴隨上升流上涌，與表層海水充分交換，導(dǎo)致營養(yǎng)鹽如硝酸氮、氨氮、化學(xué)需氧量、磷酸鹽、總磷等濃度明顯增加[5]。上述水流活動可促進(jìn)海域內(nèi)大量浮游動植物的生長，從而提高風(fēng)機(jī)樁基所在海域的初級生產(chǎn)力，進(jìn)而誘集附近水域生存的其他浮游動物、游泳生物前來進(jìn)行生殖或索餌等行為，甚至可能會吸引不同類型的海鳥或其他獵捕型生物，形成一條高度復(fù)雜且緊密的食物鏈[6]。

將海上風(fēng)電建設(shè)與海洋牧場建設(shè)結(jié)合起來，與生態(tài)修復(fù)方面存在高度契合性。在海洋風(fēng)電建設(shè)之前，對風(fēng)機(jī)樁基等進(jìn)行專門的規(guī)劃設(shè)計(jì)，結(jié)合海區(qū)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)特殊的結(jié)構(gòu)和外形的樁基，以發(fā)揮人工魚礁功能，不僅可以改善海域環(huán)境，還可以為魚類等生物提供庇護(hù)所、索餌場等，形成良性發(fā)展的小生態(tài)系統(tǒng)。與此同時(shí)，在風(fēng)機(jī)水上部分建設(shè)水上平臺，配套監(jiān)測設(shè)備、人工馴化設(shè)備和水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)備等，形成海洋牧場產(chǎn)業(yè)體系，最終達(dá)到海洋牧場與海上風(fēng)電融合發(fā)展[7-9]。

“海洋牧場+海上風(fēng)電”模式在國內(nèi)尚處于初期探索階段，目前已有專家開始進(jìn)行相關(guān)的研究，并逐步形成在海上風(fēng)電場區(qū)合理構(gòu)建大型海洋牧場的初步思路?！昂Ｑ竽翀?海上風(fēng)電”是一種生態(tài)重構(gòu)與雙贏的方案，不僅可以使風(fēng)電場生產(chǎn)出清潔電能，而且風(fēng)電場區(qū)下層海域?qū)楹Ｑ笊锾峁I養(yǎng)、健康、安全的生存環(huán)境[10-11]。

2 發(fā)展現(xiàn)狀

堅(jiān)持集約節(jié)約用海，高效配置海域資源，提高海域空間使用率，是今后海洋開發(fā)的方向，“海洋牧場+海上風(fēng)電”融合發(fā)展，正是集約節(jié)約用海、生態(tài)和效率并舉的可持續(xù)發(fā)展模式[4]。早在2000 年，以德國、荷蘭、比利時(shí)與挪威等為代表的歐洲國家，已經(jīng)開展海上風(fēng)電和海水養(yǎng)殖結(jié)合的試點(diǎn)研究。丹麥HORNS REV1 海上風(fēng)電場，通過10 年現(xiàn)場跟蹤調(diào)研，發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場區(qū)域海底生物及遠(yuǎn)洋魚類數(shù)量保持穩(wěn)定，生物多樣性明顯提高[12]；荷蘭Noordzeewind 海上風(fēng)電場，通過5 年實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場區(qū)域海底生物種群及數(shù)量雖然沒有明顯變化，但風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及四周覆石卻聚集更多生物，包括鰨、鱈在內(nèi)的魚類數(shù)量得到提升[13]；類似案例在英國Walney Extension、Ormonde、West of Duddon Sands 等海上風(fēng)電場也有發(fā)生。

荷蘭Wageningen 大學(xué)研究中心、Waardenburg研究所和荷蘭皇家海洋研究院（NIOZ），研究了北海Egmond aan Zee（OWEZ）附近海上風(fēng)電場對底棲生物、魚類、鳥類和海洋哺乳動物的影響，經(jīng)過2 年的研究，發(fā)現(xiàn)OWEZ 風(fēng)電場已經(jīng)成為生物群落的一個(gè)新的棲息地，甚至增加了生物多樣性[14]；早期國外的研究證實(shí)，風(fēng)機(jī)樁基能聚集鱈、馬鯖魚等魚類，不僅因?yàn)闃痘髅娈a(chǎn)生的上升流可促進(jìn)底層營養(yǎng)鹽與表層海水充分交換，樁基背流面會產(chǎn)生背渦流，多數(shù)魚類喜歡棲息于流速緩慢的渦流區(qū)。此外，渦流還可造成浮游生物、甲殼類和魚類的物理性聚集[15-16]。以韓國為代表的亞洲國家于2016 年也開展了海上風(fēng)電與海水養(yǎng)殖結(jié)合項(xiàng)目。我國有些專家學(xué)者借鑒歐洲國家的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和研究結(jié)果，提出在中國進(jìn)行海上風(fēng)電與海洋牧場融合發(fā)展理念。山東省率先出臺《山東省現(xiàn)代化海洋牧場建設(shè)綜合試點(diǎn)方案》，明確提出要提升海洋牧場綠色發(fā)展水平，探索深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖方式，推動海洋牧場信息化智能化發(fā)展以及促進(jìn)產(chǎn)業(yè)多元化融合。在北方黃渤海區(qū)域，組織并開展海洋牧場與海上風(fēng)電建設(shè)融合發(fā)展試驗(yàn)，將海上風(fēng)電樁的樁基底座進(jìn)行“魚礁化”改造，驗(yàn)證海上風(fēng)電樁基的建設(shè)是否會對海洋牧場中的土著生物產(chǎn)生生存及生物多樣性的影響，從而進(jìn)一步探索海洋牧場與海上風(fēng)電建設(shè)兼顧發(fā)展、雙管齊下的可能性，為探究適合深遠(yuǎn)海的新能源供給提供了研究方向。研究人員采用海洋中常見的波浪能、太陽能、風(fēng)電等清潔能源，作為深遠(yuǎn)海漁業(yè)生產(chǎn)所必需的電力來源，全方位集成了可以承受高鹽、高濕、高海況等嚴(yán)峻條件下的電力供給系統(tǒng)，進(jìn)一步構(gòu)建深遠(yuǎn)海生產(chǎn)海區(qū)微電網(wǎng)，提升極端氣象及惡劣海況條件下，仍然具備不間斷供給和自動化生產(chǎn)電力的可行性[17-18]。

3 發(fā)展必要性

3.1 海域資源利用最大化

海上風(fēng)電由于其占海面積大、具有排他性、易受環(huán)境影響等原因，其發(fā)展速度在用海審批時(shí)受到很大限制。2016 年發(fā)布的《國家海洋局關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范海上風(fēng)電用海管理的意見》中，對海上風(fēng)電項(xiàng)目中的海底電纜建設(shè)部分提出：“鼓勵實(shí)施海上風(fēng)電項(xiàng)目與其他開發(fā)利用活動使用海域的分層立體開發(fā)，最大限度發(fā)揮海域資源效益。海上風(fēng)電項(xiàng)目海底電纜穿越其他開發(fā)利用活動海域時(shí)，在符合《海底電纜管道保護(hù)規(guī)定》且利益相關(guān)者協(xié)調(diào)一致的前提下，可以探索分層確權(quán)管理，海底電纜應(yīng)適當(dāng)埋深，避免用?；顒拥南嗷ビ绊?。”從政策角度，進(jìn)一步明確了海域立體化開發(fā)和確權(quán)的管理思路[19]。海洋牧場作為一種新型的漁業(yè)生產(chǎn)方式，正好利用了海上風(fēng)電場水下及間隙空間，減少海域開發(fā)使用對海洋生態(tài)和漁業(yè)資源的影響，使得海域資源利用程度最大化。

3.2 生態(tài)用海的重要舉措

隨著國家發(fā)展理念的轉(zhuǎn)變，生態(tài)文明建設(shè)上升為國家戰(zhàn)略，政策法規(guī)的陸續(xù)出臺，對海洋綜合管理提出了新的要求。海上風(fēng)電無論是在項(xiàng)目的建設(shè)還是運(yùn)行過程中，都或多或少不可避免地對周邊海域或岸基生態(tài)環(huán)境造成一定影響。如布放密度過大的風(fēng)機(jī)樁基對水位、流速、納潮量及海洋調(diào)節(jié)能力等水動力條件的影響，海上風(fēng)電場大型水面部分對候鳥遷徙的干擾以及對海洋生物的影響等[20]。海洋牧場作為一種海洋生態(tài)修復(fù)的重要手段，與海上風(fēng)電融合發(fā)展可以有效減少對海洋生態(tài)環(huán)境的影響，在開發(fā)清潔能源的同時(shí)，又能進(jìn)行生態(tài)修復(fù)、資源增殖，符合國家生態(tài)用海政策，可以實(shí)現(xiàn)多方共贏。

3.3 有效緩解能源緊張

由于我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)存在的用海問題、環(huán)境影響問題等，往往因?yàn)檫x址不合理、用海矛盾難以協(xié)調(diào)等，導(dǎo)致項(xiàng)目遲遲難以動工，同時(shí)受到海上風(fēng)電項(xiàng)目用海審批進(jìn)程緩慢，項(xiàng)目推進(jìn)困難等因素影響。海洋牧場與海上風(fēng)電融合發(fā)展，可以有效解決海上風(fēng)電與其他行業(yè)用海矛盾，弱化海上風(fēng)電用海排他性，加快推動海上風(fēng)電用海審批和建設(shè)進(jìn)程。為我國清潔能源開發(fā)建設(shè)開辟新的道路，有效緩解東部沿海能源緊張問題。

3.4 促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級

風(fēng)電作為清潔能源，一直受到國家重視與支持，尤其是海上風(fēng)電，因其具有風(fēng)能更大更穩(wěn)定、距離東南沿海發(fā)達(dá)城市較近等特點(diǎn)。從2016 年起，我國海上風(fēng)電建設(shè)就步入了快速發(fā)展期，近幾年，海上風(fēng)電吊裝容量每年的復(fù)合增長率超過60%。但海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也存在一些限制其產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度的問題，例如運(yùn)維成本高、過多依賴政府補(bǔ)助、自然環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及產(chǎn)業(yè)沖突等。海上風(fēng)電與海洋牧場融合發(fā)展，兩者可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢互補(bǔ)與互利共贏。通過海洋牧場的生態(tài)修復(fù)、資源增殖作用，吸引民間資本，開展?jié)O業(yè)生產(chǎn)活動，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)利用風(fēng)電平臺構(gòu)建休閑垂釣與旅游觀光平臺，發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，增加收益。甚至可以利用風(fēng)電持續(xù)穩(wěn)定的電源，長期開展科研觀測及自動化生產(chǎn)等建設(shè)，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，最終達(dá)到“政產(chǎn)學(xué)研用”多方參與、多方共贏的發(fā)展格局。

4 發(fā)展瓶頸

海上風(fēng)電和海洋牧場融合發(fā)展存在著復(fù)雜性，需要開展進(jìn)一步的研究[21]。

4.1 環(huán)境影響

盡管任何類型的海洋牧場對近岸和近海區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)是可以評估和預(yù)測的，然而與海洋風(fēng)電融合發(fā)展后的潛在風(fēng)險(xiǎn)是未知的，特別是涉及海上風(fēng)電施工期間的累積效應(yīng)時(shí)[22]。目前國內(nèi)外有關(guān)海洋風(fēng)能設(shè)施對海床及其相關(guān)生物的生態(tài)影響方面，已經(jīng)開展了一些研究，比如珊瑚礁及其相關(guān)生物（無脊椎動物、魚類、哺乳動物及鳥類等），研究結(jié)果也表明，其對生態(tài)系統(tǒng)的影響可能是多種多樣的。海上風(fēng)電和海洋牧場融合發(fā)展過程中，特別需要考慮海上風(fēng)電施工過程中的環(huán)境影響和噪聲污染，是否可逆并且能夠達(dá)到平衡狀態(tài)，以及使用材料的耐久性和可持續(xù)性等。

4.2 技術(shù)與運(yùn)維

海上風(fēng)電和海洋牧場作為2 種海上工程的結(jié)合，需要對特定地點(diǎn)海洋環(huán)境的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的采集分析，同時(shí)對主要增養(yǎng)殖的關(guān)鍵物種進(jìn)行研究。考慮到深遠(yuǎn)海復(fù)雜多變的海洋環(huán)境，風(fēng)電樁機(jī)作為主要的固泊設(shè)施，如何在保障風(fēng)電安全正常運(yùn)行的同時(shí)，滿足海洋牧場構(gòu)建條件，顯得尤為關(guān)鍵，同時(shí)根據(jù)海洋牧場構(gòu)建類型和增養(yǎng)殖物種特性，應(yīng)當(dāng)充分考慮運(yùn)維成本和產(chǎn)出效益。由于目前尚無這些融合發(fā)展案例或僅處于試點(diǎn)規(guī)模，因此只能停留在理論研究的基礎(chǔ)上，亟須開展生物適應(yīng)性、融合發(fā)展布局以及運(yùn)維保障等相關(guān)研究[23]。

4.3 權(quán)屬和保險(xiǎn)

海上風(fēng)電和海洋牧場融合發(fā)展權(quán)屬問題，目前尚未得到解決[24]。海洋空間規(guī)劃還沒有海上風(fēng)電和海洋牧場融合發(fā)展利用的相關(guān)規(guī)定，亟須研究制定適用于融合發(fā)展的海洋空間分配方案，以避免海域權(quán)屬、項(xiàng)目投入和私有財(cái)產(chǎn)的復(fù)雜混合。需要解決海上風(fēng)電和海洋牧場建設(shè)和運(yùn)行過程中人員、設(shè)備等保險(xiǎn)方面的問題。海洋牧場設(shè)施或者增養(yǎng)殖對象，均會對風(fēng)電場正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。例如人工海藻場對風(fēng)電運(yùn)維船航行，可能會造成風(fēng)險(xiǎn)。

5 展望

國際上雖然有一些海上風(fēng)電和海洋牧場融合發(fā)展項(xiàng)目正在規(guī)劃，但大多數(shù)項(xiàng)目規(guī)模較小，基本上是對現(xiàn)有尚未實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的假設(shè)情景。海上風(fēng)電和海洋牧場融合發(fā)展相關(guān)技術(shù)，研發(fā)時(shí)間長、費(fèi)用高，需要整合多種資源。我國具有制度優(yōu)勢，在海上風(fēng)電和海洋牧場融合發(fā)展的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面與其他國家相比，更容易整合資源，快速推進(jìn)，形成在世界上具有特色的中國模式和中國方案。產(chǎn)生效益方面，海上風(fēng)電和海洋牧場融合直接經(jīng)濟(jì)效益有待考證，但生態(tài)與社會效益巨大是可以預(yù)期的。海上風(fēng)電和海洋牧場融合契合我國綠色發(fā)展與生態(tài)文明的需求，可為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”作出重要貢獻(xiàn)。