海上风电与海洋养殖兼容优势与可行性研究

（福建省新能海上风电研发中心有限公司 福建福州 350108）

海上风电场的发展是对日益增长的能源需求的一种回应，风能作为世界上动态增长最快的能源，截至目前，全球已有1874个海上风力发电项目 （包括安装、建设、批准或计划），而这一数字仍在不断增加。随着海上风电场对空间占用不断扩大，沿海和近海海域的人类活动普遍增加，海洋功能区的重叠和冲突愈发明显，对海洋空间进行综合管理已是迫在眉睫。因此，如何将海上风电场与其它产业兼容开发并综合利用也受到了广泛关注。

1 可行性与必要性研究

早在21世纪初，德国就开始研究在离岸风场内进行海水养殖的技术可行性，重点从养殖种类、生态影响、技术发展和市场条件等方面对双方兼容的可行性进行初步分析。其出发点主要在于提出一种可行性方案用于缓解近岸密集的水产养殖所带来的环境问题，通过设计远海养殖与离岸风场相结合的系统，以解决养殖水体污染的现状，实现绿色养殖。

提出兼容的技术构想之后，运用态势分析法（SWOT）将海上风电场、海洋养殖、海上风电场内进行养殖这三种情况的主要内部优势、劣势、外部机会和威胁等一一列举出来，然后把各种因素相互匹配之后进行全面、系统、准确的研究分析，最终得出两种产业兼容的前景与可能产生的问题。

产业兼容的可行性与必要性研究作为项目前期的准备工作，可为项目的实施与规划提供有力的理论依据。欧洲地区是开发海上风电场的前驱，在进行了大量的可行性与必要性论证之后，英国North Hoyle试验风电场、德国Meerwind海上风电场等联合大型渔业公司与水产研究所，陆续发起了多个项目计划以对兼容问题进行实践验证。这些兼容项目均在试验阶段取得了良好的成果，从技术上证明了项目的可行性［1］。但由于涉及到产业双方各大公司的交叉管理与欧洲海域政策法规等实际问题，目前未完成向商业化项目的转变。

对于我国目前的产业发展情况来说，还没有在远海进行水产养殖的先例，与兼容相关的前期研究与调查工作也才刚刚起步，难以吸引水产渔业公司参与其中，因此必须先进行半商业性试验以证明项目的经济前景。其次，海上风电从业人员较缺乏水产养殖技术和设备领域的专业知识，更倾向于得出水产养殖会影响海上风电场安全、无间断的运维的结论，因此需要大量的研究论证与前期规划方案作为技术指导。第三，当前的海水养殖业主要是在近海地区布放养殖笼，而用于近海的水产养殖设施基本上不能适应较深的水域，因此也不能直接应用于海上风电场内，亟需开发高强度抗风浪的养殖设施。最后，我国地域广阔，海岸线漫长，从北到南各大海域的特点皆不相同，在推动兼容项目之前应充分开展实地调查与研究分析，针对当地特点制订行之有效的兼容方案。

2 风电场对海洋生物的影响

关于海上风电场对海洋生物的影响，主要表现在水下噪声和电磁辐射两方面，多数研究结果均给出了积极正面的评价。

厦门大学相关课题组开展了多个风电场营运期的水下噪声监测，结果表明：风机在营运期中所产生的水下噪声级总体比较低，基本上与海域其它点测量到的背景噪声相近。在噪声强度和频域分布上的测量结果与英国4个海上风电场的结论相近。

水下噪声的现场试验结果显示，花鲈、鲻、矛尾复鰕虎、辫子鱼等福建沿海常见鱼种对海上风电场营运期水下噪声 “无明显反应”。水下噪声的室内试验结果显示，水下甲壳类动物如本试验中的梭子蟹、花蛤、文蛤等“无明显反应”。连续3天持续的间断性（晚上不进行）现场试验，没有发现这些噪声对试验鱼种、甲壳类等产生“致死”现象。

对噪声敏感的大黄鱼，具有明显反应的噪声强度在140dB左右，仅施工期打桩噪声可能超过这一数值，运营期风电机组的噪声不会对大黄鱼产生影响。

关于海上风电磁场对海洋生物存活率与行为的影响，江苏省海洋水产研究所在2016年以江苏如东龙源风电示范区为例，选取江苏近海常见的12种海洋生物，通过试验方法研究不同磁场强度下，风电磁场对鱼、虾、蟹和贝类的存活、行为等方面的影响［2］。该试验表明海洋生物因风电磁场强度、距离、作用时间不同会产生细微变化。当磁场达到4.05 mT的模拟事故状态时，多数被试生物存活率有所降低。但距离海底电缆1.20 m以外磁场强度约为0.20 mT，而暴露在0.20 mT强度下的各类试验生物均未表现出异常行为。因此，以海底电缆2 m以上的埋深计算，正常运行下的海缆磁场强度不足以对2 m以外的各类被试海洋生物，甚至是底栖生物产生影响。

英国水产学会以英国最早的一批离岸风场作为试验区，以海洋牧场的形式开展甲壳类水产品的底播养殖，同时也收获一年大小的野生贻贝苗，并移至潮间带进行后续养殖。结果表明，底播养殖的贻贝数量稳定（样本数量500个），质量也有了显著提高，贻贝个体平均体长由23 mm上升到41 mm［3］。该项目成功验证了在海上风电场既可完成海洋生态修复，也可进行海水养殖活动。其一，利用风电桩基的渔礁作用，通过底播甲壳类实现了海洋牧场的建设，提升了海洋生态环境；其二，获取贻贝苗开展人工养殖，实现了可持续发展的海水养殖模式。

3 远海养殖装备研发

远海的高能海洋环境是阻碍兼容项目进一步发展的重要因素之一。为适应远海的恶劣海况，各大水产研究机构不断优化结构，改进设计，开发出了一代又一代的养殖设施，积累了丰富的经验，遗憾的是大部分传统养殖设施结构都没能经受住远海高能环境的考验［4］。

近年来，随着大型海工装备制造企业进军深远海养殖装备开发与制造，国内开发并示范应用了多种结构的新型养殖装备，为加速深远海养殖产业化提供了众多探索与尝试。

例如中国首座自主研制的大型全潜式深海智能渔业养殖装备“深蓝1号”，整个养殖水体约5万m3，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1500 t，潜水深度可在4 m到50 m调整，依据水温控制渔场升降，可使鱼群生活在适宜的温度层。目前“深蓝一号”在距离山东日照以东130海里的黄海上，可同时养殖30万尾三文鱼，距今已投放使用2年，成功抗住了2019年第9号台风“利奇马”的正面影响，取得了良好的经济效益。

由马尾造船股份有限公司负责建造的“海峡一号”是中国首座深海大黄鱼养殖装置，有效养殖水体在15万m3左右，可年产1500 t高品质大黄鱼和其他海水鱼类。配备全铜网衣、发电系统、压载系统、环境监测系统等相关设施设备，适用于45 m以上水深海域，可抵御17级台风，使用寿命25年。该单柱式半潜深海渔场已于2020年3月启运前往福鼎海域进行安装调试，未来将投放到福鼎台山列岛海域进行大黄鱼的仿野生养殖。

这些新型养殖装备针对深远海的环境特点设计开发，具备高自动化的特性，并且减少了人类活动，十分适合投用于海上风电与海洋养殖的兼容项目中。

4 海上风电对养殖的增益作用

海上风电场建设过程中，已对风电场区域进行了完成翔实的气象、水文动力、地形地貌、地质、底质、生态环境等基础资料，可为该海域内的海洋养殖开发提供充足的资料和有力支持。海上风电场自身的平台结构、电力供应、通讯网络等设施设备也可为海洋养殖开发提供强有力的支持。

4.1 环境友好

目前，福建省存在局部海域超规划养殖、高密度养殖等突出问题，海水养殖超规划的问题已经引起了中央第五环境保护督查组的关注。在清退不符合规划的养殖设施时，会涉及到原有养殖人员的就业安置和赔偿问题，实施过程中阻力较大。海上风电开发与海洋养殖渔业综合利用可以在清退不符合规划的养殖区的同时，在离岸较远的海上风电开发区域开辟新的养殖区，既可以改善近岸海洋环境，符合环保要求，也可以保障养殖产业规模，吸纳原有从业者的就业。

海上风电场与海洋养殖兼容符合海水养殖超规划问题整治的精神，加速清退整治不符合规划的养殖，改善近岸海洋环境。

4.2 降本增效

海上风电场与海洋养殖兼容有助于发挥风电的支撑作用，发展远海养殖，降低成本。尽管国家和地方政府一直积极推行远海养殖，但过去多年依然进展迟缓。究其原因，一方面是由于技术问题，还有一方面就是综合成本较高。海上风电建设过程中，已建成了完整的供电、通信、基础结构等设施，这些设施均可以为海水养殖渔业提供强有力的支持，降低养殖成本。

随着海上风电开发走向深远海，海洋养殖渔业与海上风电开发的综合利用可以实现集约节约用海、立体用海，并可以实现设备设施的综合利用。如利用风电场的供电系统为远海养殖提供电力，利用风电场的通信系统为远海养殖提供监控、自动控制等功能，利用风电场的结构设施为远海养殖固定提供支持。因此，未来海上风电和海洋养殖两者的结合，可以极大降低远海养殖渔业的成本。

4.3 产业升级

海上风电场与海洋养殖兼容有助于拓展生态渔业、推进智慧渔业、培育品牌渔业，推进海水养殖渔业产业升级。

海水养殖渔业与海上风电开发综合利用势必要求统一规范的管理，传统的家庭化、个体化的养殖模式无法满足要求，需要进行标准化养殖，采用深水网箱的工厂化养殖等，以便形成规模化养殖，规模化、工厂化，有助于培育品牌渔业，提升生产水平。

基于风电场对电力和通讯等方面的支持，现代信息技术与装备可运用于构建智能化的水产养殖系统，实现养殖生产智能化管理，推进智慧渔业发展进而推进海水养殖渔业产业升级。

4.4 综合利用

海水养殖渔业与风电场的综合利用还可以发展休闲渔业。即利用风电场基础结构和相关设施，建造休闲渔业设施，打造休闲渔业示范基地，实现多种产业结合，促进发展渔业经济发展。

5 总结

综合目前文献研究，海上风电施工期噪声可能对部分海洋生物产生明显影响，海上风电运营期噪声对海洋生物尤其是贝类并无明显影响。海上风电电磁辐射因其衰减明显，除对磁场极为敏感的生物外，几乎没有影响。反之，海上风电场可为海洋养殖提供从基础资料到保障设施等多方面的支持，可大大降低海洋养殖开发的成本，并有助于海洋养殖业的自动化升级。

海上风电与海洋养殖联合开发具有良好的发展前景，能带来显著的经济效益与社会效益。对于海上风电与海洋养殖双方，如何更好的联合运营，如何做好产业双方的发展规划是下一步的重要工作目标，因此需在运维策略、合作模式、法律法规等方面加强研究。