2023年我国深远海养殖设施装备发展现状与趋势
一、引言
随着经济社会的发展和人们对生活环境提出的更高要求，能够提供给海水养殖的空间受到严重挤压，导致海水养殖密度过大、环境恶化、病害频发等问题日益突出。为减轻养殖对近岸海区的影响，拓展养殖空间，实现海水养殖业可持续发展，国内一方面以海洋牧场方式协同发展水产养殖及休闲渔业、对海洋生态进行修复，另一方面深远海养殖培育产业呈现出蓬勃的发展趋势。2019年2月，国务院十部委联合发布《关于加快推进水产养殖业绿色发展的若干意见》（农渔发[2019]1号）指出：加强科学布局、拓展养殖空间、发展深远海绿色养殖，鼓励建设深远海大型智能化养殖渔场。走向深远海养殖，开发适用于我国海域的养殖装备与设施是我国渔业转型发展的必由之路。本文总结我国深远海养殖装备、设施的发展现状，并分析我国深远海养殖未来将呈现的发展趋势，为推进我国深远海养殖高质量发展具有一定的指导意义。
二、我国深远海养殖设施装备发展现状
（一）深远海养殖装备
深远海养殖装备对渔业养殖产业长远健康发展起到了重要的支撑作用，我国目前已经具有了丰富的养殖装备建造经验，并且在自主研发方面成绩优异，在自动化和信息化方面弥补了国内不足，正在朝着国际高端深远海养殖装备领域迈进。我国深远海养殖模式主要包括大型网箱和养殖工船两种关键装备。目前国内企业设计的先进深远海养殖装备清单见表1。
1. 大型网箱
我国养殖网箱的发展过程中，经历了普通网箱、深水网箱及深远海大型网箱等3个发展阶段。普通网箱养殖存在自动化程度低、抗风浪能力弱、管理成本高、养殖污染大等问题。我国已自主研发建造的深远海养殖网箱包括长鲸1号、深蓝1号、耕海1号等，已迎来深远海养殖模式大发展阶段。其中“深蓝1号”由湖北省海洋工程装备研究院有限公司设计建造，于2018年5月交付使用，创建了半潜和全潜式相结合的三文鱼养殖模式。该装备周长180m，高28m，养殖水体5×104m3，三文鱼生产能力达1500吨/年（图1）。
2. 养殖工船
养殖工船可利用自主航行找到适宜鱼类生长的高品质水源和水温环境，并可躲避台风及赤潮，实现全年养殖，有效解决我国海水养殖产业的痛点，是我国发展深远海养殖的优选方案。由国信中船（青岛）海洋科技有限公司投资建造的“国信1号”养殖工船，于2022年5月20日顺利完成交付并投入运营，目前已在福建海域开展养殖作业。“国信1号”养殖工船载重量为10万吨，全船设15个养殖舱，养殖水体共计8×104m3，设计年产高品质大黄鱼3200吨，第一批成鱼于2022年秋季出货。其通过低扬程大流量海水泵进行养殖舱内海水交换，采用开放式循环水养殖模式，日最大换水次数达16次。配备了先进的养殖集控系统，可进行养殖全过程的监控，实现鱼苗入舱、自动投饲、水体交换、水体增氧、光照调节、自动清污、水质监测、成鱼起捕、成鱼加工等养殖全周期的自动化及信息化管理，实现智能化养殖。
（二）深远海养殖关键设施
围绕深远海养殖主线，其关键系统设备的分类可分为8大系统，包括：养殖水系统、饲料系统、集捕转运系统、加工系统、管控系统、监测系统、网衣系统、平台系统。以下重点介绍8大系统中具有代表性的6种深远海养殖关键设施。
1. 洗网机器人
采用网箱养殖时，贝类、藻类等附着物会在网衣表面快速繁殖而使网孔堵塞，影响内外水体交换，从而减少了溶氧量和食物供应。同时随着附着物的增多，将影响网箱浮力，从而导致网箱倾斜和抗风浪能力减弱，甚至可能对网衣进行破坏。因此，快速高效的网衣清洗对于网箱养殖尤为重要。
国内外网衣清洗主流技术均采用空化水射流技术，通过大量的空化泡作用于网衣微小区域，产生强大的微射流冲击力来去除污垢和附着的海洋生物。AKVA公司销售的FNC8洗网机器人较为常见，其搭载了多个传感器原件和摄像头，清洗速度为5000m2/h，但目前国内的洗网机器人设备仍较少，基础较为薄弱，其智能化自动化水平与国外仍存在一定差距，网衣清洗技术的发展仍是一项具有挑战性的任务。
2. 分级设备及吸鱼泵
通过对鱼类进行分级可保证不同大小鱼生长的需求，避免种内竞争、提高鱼体成活率，使养殖收益最大化。
国外对于吸鱼泵的研究起始于20世纪20年代，20世纪50年代已广泛使用，常见的吸鱼泵型式主要包括离心式、真空式和射流式。丹麦IRAS公司生产的真空吸鱼泵被法国、挪威、冰岛等国家使用，PV系列真空吸鱼泵最大水流量为500m3/h；法国FAIVRE公司的PESCAMTION 8吸鱼泵传送鱼的规格可达2500g，最大水流量为550m3/h。
现阶段我国水产养殖对鱼类规格的分级和起捕大多依靠手工操作，即通过人力提网、集鱼，凭人为观测和判断用手抄网捞取。从鱼苗放养到养成一般分级1-3次，其劳动强度非常大。此外，手工操作较易造成鱼体损伤以及对鱼类的长时间惊吓，会导致死亡率的增加。
3. 生物量监测设备
国外对鱼类活动状态监测采用声学和光学两种方式。其中，声学监测是采用声呐技术，通过对声波进行探测，将回波信号转换成数字或图像信号，并通过软件进行计算分析而获得生物量数据。光学监测是通过水下摄像头采集图像，然后将信号传输至显示器中观察，并通过软件进行计算分析从而评估生物量，如挪威AKVA公司的AkvaControl软件。
国内对于声学监测的研究较多，可通过声呐成像原理实现对养殖鱼种体长和体高的监测，但在监测精度和养殖鱼种的行为识别方面存在较大不足。国内光学生物量监测系统仍处于研制、研究状态，目前尚无成熟可靠的产品。
4. 智能投喂设备
投喂设备直接关系到养殖效益、养殖成本和人工劳动强度等。挪威、智利等国家在自动投饲系统研发及应用方面开展了大量工作，已经实现饲料转运、储存、输送及投喂等环节的自动化与智能化。国外的自动投饲系统多采用低压风送式原理进行投饲，如挪威AKVA公司的CCS投饲系统、美国ETI公司的FEEDMASTER投饲系统等。
国内自动投饲系统研发起步较晚，近年来相继研制出多种网箱搭载式、船载式自动投饲机。青岛海兴智能装备有限公司与院所院校合作开发了包括轨道式投饲机、气力投喂系统及固定式投饵机等多种型号的自动投喂系统，其气力投饲系统重量平均误差可控制在3%以内，最大送料量可达20吨/小时，已具备输送400m、600m的能力，但与挪威CCS投饲系统（传送距离可达1400m）相比仍存在一定差距。
5. 循环水养殖系统
国外开展循环水养殖系统的研究较早，已形成较为成熟的解决方案与商业化大规模的循环水养殖产业。欧洲目前主流模式是高密度封闭循环水养殖，通过提高养殖密度进而提高养殖总产量，其单产最高可达100kg/m3，所养殖的品种已普及到虾类、贝类、藻类等。总体来说，国外的循环水养殖系统已经形成工艺流程多样化、养殖装备标准化、操作流程规范化等特点。但是国外的工厂化循环水养殖系统均应用在陆基领域，对于养殖工船，主要还是采用的开放式养殖，封闭式循环水系统尚未得到应用。
我国发展循环水养殖模式较晚，在设施及装备等方面与发达国家仍有较大的差距，设备的标准化和自动化程度较低；循环水系统各项装备的集成运转、数字化监控系统、专家管理决策系统有待完善。中国船舶集团有限公司第七一一研究所于2022年在上海市某工业园区搭建完成高密度海水循环水养殖系统试验室。通过创建闭式水循环体系实现海水鱼类的高密度养殖，用以模拟船载循环水养殖系统。目前系统运行稳定，正在有序开展模块化功能验证试验。
6. 养殖管控系统
传统的水产养殖主要依靠人工操作和控制，失误率高、养殖效率低。2015年，在“互联网+水产养殖”新型发展模式的推动下，通过物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术，对水产养殖的管理和服务等环节进行产业重构和优化，为养殖人员提供决策信息，减少人力、物力，但过于复杂的养殖操作、缺乏专业性的养殖流程管理和过程指导等问题，导致用户体验度不高。“十三五”规划大力推进实施水产养殖智能化，运用智能化设备和信息化手段实现水质监测、精细投喂等养殖过程，为养殖人员提供更加科学专业的信息化养殖过程指导，规范养殖流程信息化管理，同时明确养殖业务规则、提高养殖决策效率，亟需一种能进行流程化管理和智能决策的养殖管控系统。
深远海养殖工况包括投饲、起捕、水质调节、供氧、排污等模式，受到养殖品种、生物量、生长阶段、工作水域水文条件、海上遇险避风等诸多因素的约束，工况较为复杂，会产生溶氧不足、摄食状态不佳、氨氮检测值偏高、鱼病爆发等异常事件。如何处理及应对异常事件，保障深远海养殖工况下的鱼种安全是推进深远海养殖模式的难点之一。
三、我国深远海养殖设施装备未来发展趋势
基于我国现代渔业“以养为主”发展规律的基本判断，我国深远海养殖产业发展趋势是以深远海工业化养殖为构建主体，对应海洋水域资源，按照海上工业化养殖发展要求，构建以鱼产品为主的大型养殖平台及其工业化生产体系。
（一）深远海养殖装备规模化
深远海养殖发展潜力巨大，有学者预测，国内市场到2030年，将有2000万吨水产品的缺口需要弥补。随着我国南海渔业养殖产业链的不断完善，据测算，未来可形成约1800亿元人民币的渔业装备市场，成鱼年产值将达1350亿元。预计未来10年，全球将新增深远海渔场需求2000座以上，总计形成300亿美元以上的市场。我国已在积极布局养殖装备产业，国内网箱或工船“1号”爆仓，品种多样，未来将有更多企业投入到此领域，共同实现我国“蓝色粮仓”的宏伟目标。
（二）技术管理信息化
2016年《关于加快推进渔业信息化建设的意见》中指出，着力创新智慧渔业模式，以实现渔业生产数字化、网络化和智能化为目标，推进实施“互联网+”“现代渔业”行动，推广应用水体环境实时监控、自动增氧、饵料自动精准投喂、病害监测预警、循环水设备控制、网箱升降控制、无人机巡航等信息技术和装备，全面提升渔业的信息化水平。深远海养殖的信息化是集新兴的互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署的各种传感节点和无线通信网络，实现深远海养殖环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为用户提供精准化、可视化管理以及智能化决策控制技术。
（三）单一产品到产业链条化
我国经济已进入高质量发展阶段，养殖空间巨大的深远海养殖将是未来水产养殖业发展的主战场。我国深远海养殖发展将筛选适合深远海养殖的品种，研发深远海养殖技术，建立深远海养殖技术体系；同时大力发展深远海大型养殖装备制造，提升装备信息化、智能化水平，达到可视、可测、可控、可预警的要求。而深远海养殖迅速发展的背后仍将依托全产业链的发展，不仅是装备、设备以及信息化管理技术，尚需建立深远海陆基水产种业、专业饲料、鱼种疫苗、生物制药、水产品加工、冷链物流基地、陆海统筹等一体化发展体系，并不断开拓国内外销售市场，打通深远海产业链终端销售环节、提升产品竞争力，实现增产增效。
