阅读说明：本技术 一种基于多能互补的冷水性海珍品海上养殖平台 (cold water precious marine culture platform based on multi-energy complementation ) 是由 鲍献文 鲍献忠 鲍奕霖 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于多能互补的冷水性海珍品离岸海上养殖平台,利用退役的中大型远洋散货船,在船体龙骨两侧设置圆柱体透水结构,将船体中部有效空间按养殖品种要求进行隔离,形成养殖单元体,在甲板层高度或顶棚以下高度安装空调管道和终端排风机系统,取水系统提取的海水作为海水空调的冷源或热源,为平台提供集中式供冷暖系统；养殖平台的更新水源来自经空调系统冷量交换后的海水,通过控制养殖水体与外海的温度差和水位差,实现养殖水体和污染物的自动排海；平台抽取低温海水和照明等的能源依托可再生能源供电系统。本发明的有益效果是可实现深远海养殖的全要素可测、全过程可视和全链条自动控制的功能。(the invention discloses a cold water precious marine offshore culture platform based on multi-energy complementation, which utilizes retired medium-large ocean bulk cargo ships, wherein cylindrical water permeable structures are arranged on two sides of a keel of a ship body, the effective space in the middle of the ship body is isolated according to the requirements of culture varieties to form culture unit bodies, an air conditioning pipeline and a terminal exhaust fan system are arranged at the height of a deck layer or below a ceiling, seawater extracted by a water taking system is used as a cold source or a heat source of a seawater air conditioner, and a centralized cooling and heating system is provided for the platform; the updated water source of the culture platform is from seawater after cold exchange of the air conditioning system, and automatic sea drainage of the culture water body and pollutants is realized by controlling the temperature difference and the water level difference between the culture water body and the open sea; energy sources such as low-temperature seawater and illumination are extracted by the platform and depend on a renewable energy power supply system. The invention has the advantages of realizing the functions of full element measurement, full process visualization and full chain automatic control of deep and open sea culture.)

一种基于多能互补的冷水性海珍品海上养殖平台

技术领域

本发明属于海洋养殖装备技术领域，充分利用夏季黄海冷水团和冬季黄海暖流水体的温度分布特征而设计，并涉及一种基于多能互补的冷水性海珍品离岸海上养殖平台。

背景技术

黄海温度分布具有其独特性，夏季在季节性温跃层(约25m)以下存在一个稳定的低温(<8℃)水体，其规模宏大(约5×10¹²m³)。同时，冬季因黄海暖流的作用，黄海中部又存在温度垂直一致的舌状暖水(6-12℃)分布。这样的温度年循环特征，为处于中纬度的黄海海域开展冷水性海珍品(如鲑鳟鱼类、刺参等)养殖提供不可多得的天然养殖场所。而且黄海暖流、黄海冷水团水体均来自外海，海水洁净度高，为海珍品养殖提供优质水源。黄海是世界著名的大潮差海域之一，潮流流速较大，夏季台风和冬季寒潮频发，再加上我国近海高强度捕捞作业带来的人为干扰等因素，显然，在黄海中部冷水团海域，采用筏式或网箱装备开展海上养殖具有极高风险。因此，构建一种风险可控的新型海上节能养殖平台，发展集约节约养殖模式，是综合利用黄海冷水团资源，开展冷水性海珍品规模化离岸养殖亟待解决的关键技术环节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多能互补的冷水性海珍品海上养殖平台，本发明最突出效益是海上养殖风险可控，分层结构平台可适用立体养殖，多能互补能充分利用海洋资源，有效解决远海养殖的能源问题。借助该平台可实现节能、安全、环保的离岸冷水性海珍品养殖模式。

本发明所采用的技术方案是：

1)采用海洋运输散货船，在其龙骨两侧的船底开启若干圆孔，依托各圆孔边缘焊接直径尺寸略大的圆柱体钢筒。该圆筒在紧邻船底的侧面加工成透水结构，通过圆柱体钢筒与船体及支架焊接固定，并确保圆筒外侧空间与船底外部海水能顺畅交换；

2)将船体内部的有效空间按养殖要求进行水平隔离，形成若干海水养殖单元体；

3)在各海水养殖单元体(或利用散货船底部压舱水空间)进行垂直分层隔离，上部空间为养殖单元。隔离板采用透水结构，确保养殖单元海水能够通过隔离板流入下层底部空间。各底部空间彼此联通，养殖单元海水通过隔离板，并沿底部空间能顺畅流动，并通过圆筒透水结构与外海联通；

4)各养殖单元内部结构可根据养殖品种和养殖阶段等要求，采用软式或硬式结构进行二次隔离；

5)在船体甲板或甲板以上搭建可拆卸的透明或半透明的隔热顶棚，顶棚与船体可形成封闭空间，应达到其空间环境温度可控的要求；

6)平台上所安装的节能海水空调系统设计(2012105142047.6；CN 102997493 A)充分利用了夏季黄海冷水团冷水和冬季黄海暖流暖水特征，可最大限度提高节能效果。从船体底部伸入可调深度的取水管，取水系统提取的海水作为节能海水空调的冷源(夏季)或热源(冬季)。海水空调系统在船头和船尾两侧空间建设，形成一主一副配置，平时主机工作，副机备用；

7)在甲板层或顶棚以下高度安装空调管道及终端风机系统，用于调节顶棚内的环境温度。空调管道与安装在船体尾(头)部的节能海水空调系统主(副)机系统连接，与养殖单元外部空间、人员生活空间和其他特殊单元(如制冰等)组成集中式供冷(暖)系统。通过空调管道和风机系统运送冷气或暖气，改善平台养殖单元的空间环境温度以及人员生活空间的舒适度。经海水空调系统冷量交换之后的海水，温度一般适合冷水性海珍品养殖要求(必要时可混合部分冷或暖海水)，是养殖平台的更新水源，由平台上的海水管道输运到各养殖单元；

8)养殖单元的水体温度由养殖品种决定，并可依托更新水的温度适当调节。为了使养殖单元海水能自动排出船体，养殖单元水体应比船外海水温度低，低温海水具有高密度特征。同时，更新水体从各养殖单元注入，可提升养殖单元海水水位。调节养殖单元海水与外部海水的水位差和温度差，底层养殖水体将携带养殖排放物可通过隔离板，顺沿底部空间，流经圆筒透水结构自动排海，实现水体更新循环和废物排放，保证养殖水体环境质量；

9)抽取深层海水、空调风机工作和照明等所需能源主要依托平台上的可再生能源供电系统。该系统采用海上风能和太阳能联合供电，太阳能板安装在隔热顶棚靠船舷内测，风电风机安装在船舷甲板侧，并在船尾或船头舱内建立电能储存装置。若遇阴天或无风等特殊天气，平台系统由船舶柴油副机补充供电；

10)平台拟建立养殖送风(供氧)系统，送风终端系统安装养殖单元底部，出风孔成网状均匀分布。投饵料时送风终端产生的气泡可增加饵料悬浮水中的时间，提高饵料摄食效率，该系统平时也可为养殖单元定时供氧。为减少养殖排放水体及饲料残渣等对海洋环境的影响，平台底部空间通过安装水下LED等灯光设备，促进藻类生长，并在其底部空间养殖鲍鱼、海参等海珍品，以此促进饲料利用率，尽可能减少氮磷排放。该平台可实现离岸养殖的立体、环保与生态理念；

11)平台可利用黄海夏季及早秋季的冷水资源开展离岸冷水性海珍品养殖，早春和深秋季平台可利用黄海自然水体开展养殖，冬季可利用黄海暖流水体养殖。平台只需要进行适当的移位，靠近养殖所需的海水温度位置，实现跨年度养殖计划，方便解决冬季转场等系列问题；

12)利用退役的中大型远洋船舶，可延长船舶服务年限。所构建的养殖平台，完全实现海上养殖风险和养殖环境可控。平台设计充分利用黄海资源季节变化特征，克服跨年度养殖转场的难题。平台采用封闭式设计理念，可实现深远海养殖的全要素可测、全过程可视和全链条自动控制的功能。

进一步，

1)采用海洋运输散货船，在其船体龙骨两侧开启若干孔径为60～150cm圆孔，圆孔数量不超过6个为宜，圆孔孔径大小和数量取决船型。依托各圆孔周边焊接尺寸略大2～3cm圆柱体钢筒，焊接固定该圆柱体钢筒，在圆柱体钢筒下端离船底1.0～1.8m的侧面加工成小圆孔透水结构，确保与外海水体顺畅交换；

2)利用圆柱体钢筒及其加固结构，将船体内部有效空间按养殖要求进行隔离，形成养殖单元体，用于养殖或育种；

3)各养殖单元的底部或部分底部采用圆孔或网状结构钢板进行水平隔离，隔离板距离船体底部1.0～1.8m，确保各个养殖单元底部海水能够顺畅流动，并通过透水结构与外海联通；

4)各养殖单元内部结构可根据养殖品种和养殖阶段等要求，采用软网或钢板等结构进行二次隔离；

5)在船体甲板或甲板以上搭建可拆卸的透明或半透明的隔热顶棚，顶棚与船体可形成封闭空间，实现其环境温度可控，夏季控制养殖单元外部环境温度不高于22℃；

6)在甲板层或顶棚以下高度安装空调管道和终端排风机系统，用于调节养殖单元空间环境温度，空调管道与安装在船体尾部的海水空调主机系统连接，船体头部安装另一套海水空调机组作为备用，养殖单元、人员生活单元和低温制冰单元等组成集中式供冷系统，用于夏季供冷。冬季则利用海水空调机组，为养殖单元和生活单元等供暖；

7)从船体底部伸入可调深度的取水管，取水系统提取的海水作为海水空调的夏季冷源或冬季热源，通过空调管道和排风机，运送冷气(夏季)和暖气(冬季)，改善平台养殖单元的空间环境温度以及生活空间的舒适度等，经过海水空调系统后的海水，作为养殖单元的更新水，由输水管道输运到各养殖单元。取水系统和空调系统是否工作，由养殖水体的温度和平台空间环境温度等决定，并自动控制海水空调工作模式；

8)平台养殖单元的水体温度由养殖品种和养殖所处不同阶段决定，作为冷水性海珍品养殖水体的温度一般需要控制18℃以下。为了使养殖海水能自动排出船体，养殖水体温度应比外海水体温度低2℃以上，确保低温养殖水体具有高密度特征。另一方面，更新水体从各养殖单元上部注入，控制养殖水体水位应高于外海水位3～5厘米。通过调控平台内外水体的水位差和温度差，可实现养殖水从船底圆柱钢筒的透水结构自动排海。养殖水体及其携带的排放物通过隔离板，顺沿底部空间，流经圆筒透水结构自动排海，实现水体更新循环和养殖废物排海，保证养殖水体环境质量；

9)平台抽取低温海水、通风、监控和照明等的能源依托可再生能源供电系统，该系统采用海上风能和太阳能联合供电，太阳能板安装在隔热顶棚靠船舷内测，风电系统风机安装在船舷甲板侧，并在船尾(或船头)空间建立电能储存装置。若在阴天或无风等特殊天气，系统由柴油副机补充供电；

10)为了节约能源，养殖送风(供氧)系统可采用磁悬浮式主机系统，送风终端系统安装养殖单元底部。投饵料时送风产生的气泡可增加饵料悬浮水中的时间，提高摄食效率，平时也可定时给养殖单元供氧。为减少养殖排放水体及饲料残渣等对海洋环境的影响，平台底部空间通过安装水下LED等灯光设备，提供光源促进藻类生长，并在其底部空间养殖鲍鱼、海参等海珍品，提高养殖饲料的利用率，减少氮磷污染物排海；

11)平台可利用夏季及早秋季的黄海冷水资源开展离岸冷水性海珍品养殖。在早春和深秋季，平台可利用黄海自然水体开展养殖。在冬季，平台只需要进行适当的移位，利用黄海暖流水体养殖。上述方案即可实现跨年度养殖，确保养殖产品的个体重量和品质。

附图说明

图1为养殖平台船体示意图；

图2是养殖平台内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

基于黄海冷水团和黄海暖流水体温度特征，本发明一种基于多能互补的离岸冷水性海珍品海上养殖平台如下：

1)采用退役的中、大型散货运输船只(18万吨、25万吨和40万吨级)，在其船体龙骨两侧开启若干孔径为60～150cm圆孔，圆孔数量与尺寸可据船体大小和船体结构确定，圆孔一般不宜超过6个，依托各圆孔周边焊接尺寸略大(2～3cm)圆柱体钢筒。焊接固定该圆柱体钢筒，圆柱体钢筒下端(离船底1.0～1.8m)侧面加工成小圆孔或其他形状的透水结构，确保与外海水体顺畅交换；

2)利用圆柱体钢筒及其加固结构，将船体中部有效空间按养殖品种要求进行隔离，形成养殖单元体，用于海水养殖和育苗等；

3)各养殖单元的底部或部分底部采用圆孔或网状结构钢板进行水平隔离，隔离板距离船体底部1.0～1.8m，确保个单元体底部海水能够顺畅流动，并通过圆柱体钢筒的透水结构与外海联通；

4)各养殖单元内部结构可根据养殖品种和养殖阶段等要求，进行软式(如网等)或硬式结构(如钢板等)二次隔离；

5)在船体甲板或甲板以上搭建可拆卸的透明或半透明的隔热顶棚，顶棚与船体可形成封闭空间，实现其环境温度可控。夏季空调控制养殖单元环境温度低于22℃。根据不同季节空气的温度，可进行自动或半自动折叠或卸装，但需保证养殖单元水体及其空间环境温度达到养殖要求；

6)在甲板层高度或顶棚以下高度安装空调管道和终端排风机系统，用于调节养殖单元空间环境温度，空调管道与安装在船体尾部的海水空调主机系统连接(船体头部安装另一套空调机组作为备用)。养殖单元、生活单元和其他特殊单元(如低温制冰)等组成夏季集中式供冷系统和冬季供暖系统；

7)从船体底部伸入可调深度的取水管(深度选择取决海水温度垂直分布)，取水系统提取的海水作为海水空调的冷源(夏季)或热源(冬季)，通过空调管道和排风机，运送冷气(夏天)和暖气(冬天)，改善平台养殖单元的空间环境温度以及生活空间的舒适度等。经过海水空调系统后的海水，作为养殖平台的更新水，由输水管道输运到各养殖单元。取水系统和空调系统是否工作，由养殖水体的温度和平台空间环境温度等决定，并可自动控制工作模式；

8)平台养殖单元的水体温度由养殖品种和养殖所处不同养殖阶段决定，作为冷水性海珍品的养殖水体温度一般需要控制在18℃以下。为了使养殖海水能自动排出船体，养殖水体应比外海水体温度低2℃以上为宜，确保低温养殖水体具有高密度特征。另一方面，更新水体从各养殖单元的上部注入，控制平台养殖水体水位应高于外海水位3～5厘米。通过调控平台内外水体的水位差和温度差，可实现养殖水从船底圆柱钢筒的透水结构自动排海。养殖水体携带排放物通过隔离板，顺沿底部空间，流经圆筒透水结构自动排海，实现水体更新循环和养殖废物排海，保证养殖水体质量；

9)平台抽取低温海水、通风、监控和照明等的能源依托可再生能源供电系统，该系统采用海上风能和太阳能联合供电，太阳能板安装在隔热顶棚靠船舷内测，风电系统风机安装在船舷甲板侧，并在船尾(或船头)空间建立电能储存装置。若在阴天或无风等特殊天气，系统由柴油副机补充供电；

10)平台在黄海区域可实现冷水性海珍品一年或多年连续规模化离岸海上养殖。在夏季，所抽取黄海中下层低温水体，从海水中提取部分冷量，采用集中供冷方式，调控各养殖单元的空间环境温湿度，并改善生活区环境的舒适度。同时，也为养殖单元提供不断更新的水体，确保冷水性海珍品所需的水体温度和水质。在冬季，黄海暖流带来高温高盐海水，此时抽取温度较高海水作为海水空调的热端，为人员生活区提供所需的暖气，而黄海暖流水温度也较适宜冷水性海珍品养殖要求。冬季养殖单元海水通过自然降温，很容易达到养殖水体比外海水温度更低，从而实现船底自动排出部分养殖海水，确保水体及时更新；

11)平台设置为横向多单元、纵向多层次结构，可根据养殖的物质和能量循环理论，建立多品种、立体化生态养殖技术提供解决方案。平台的可控性设计，也为养殖生态系统的全面监测监控提供基础。

本发明平台系统依托黄海温度变化特征，系统实现节能、安全、环保、立体的冷水性海珍品离岸养殖模式，可提供一种规模化、风险可控的海上养殖新途径，不仅为我国黄海特色冷水性海珍品(如刺参等)提供新的养殖模式，而且也为我国因海洋资源匮乏的冷水性鱼类(如鲑鳟类等)的自主养殖提供创新平台。充分利用夏季黄海冷水团和冬季黄海暖流的独特资源，实现冷水性海珍品一年或多年连续循环离岸海上养殖，弥补目前该养殖领域冬季需要转场的技术缺陷。

图1为养殖平台的一种船体示意图。图2为一种养殖平台的内部结构。本发明在船体底部设计圆柱体钢筒透水装置，并利用内部养殖水体与外部海水的水位和温度差异，实现平台各单元养殖水体自动排海的控制方法。再次，平台将利用空间尺寸，设计安装风电、太阳能互补发电和储电装置，为平台抽水、通风和照明等供电，实现平台节能减排。在上述基础上，结合平台内部立体设计结构，并根据养殖水体物质组分，并控制养殖水体内部流动，构建一个实现多品种、立体化、生态型养殖模式的平台，并通过太阳能、风能和海洋能多能互补利用，实现离岸海上养殖平台的节能减排、循环利用、绿色环保的养殖理念。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。