工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的新能源應(yīng)用

　　摘要：現(xiàn)有陸基工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖市場體量大、產(chǎn)量高，存在能耗高、污染環(huán)境等問題，以及新能源利用效率低，應(yīng)用于循環(huán)水養(yǎng)殖范圍少等問題，因此本項目提出應(yīng)用新能源滿足和匹配陸基養(yǎng)殖基地用能需求，建成具有地方海岸特色的新能源應(yīng)用保障示范基地，研究方案擬設(shè)計太陽能熱電系統(tǒng)集熱及發(fā)電，利用潮汐能提供高壓水頭，又可直接發(fā)電及海水淡化，還可以做測試研究的示范平臺。

　　關(guān)鍵詞：潮汐能,海水淡化,太陽能,新能源,循環(huán)水養(yǎng)殖

　　引言

　　我國是全球最大的海水養(yǎng)殖國，2018年，全國水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量超過5000萬噸，我國成為世界上唯一養(yǎng)殖水產(chǎn)品總量超過捕撈總量的主要漁業(yè)國家。陸基工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖具有資源節(jié)約、環(huán)境友好和產(chǎn)品安全等特點(diǎn)，是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的重要發(fā)展方向之一，也是實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖與環(huán)境和諧發(fā)展的重要途徑�，F(xiàn)有文獻(xiàn)研究表明工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖，單產(chǎn)量24462225kg/hm2時，耗電量93913695kWh/hm2，單位產(chǎn)量電耗為5.07kWh/kg。

　　研究表明，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的能耗強(qiáng)度為0.24萬噸標(biāo)煤/萬元產(chǎn)值，是農(nóng)業(yè)平均值的1.26倍。我國水產(chǎn)養(yǎng)殖二氧化碳排放量高。現(xiàn)有工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖市場體量大、產(chǎn)量高，存在能耗高、污染環(huán)境等問題，因此發(fā)展可再生能源解決其能耗是非常重要的，同時因?yàn)楝F(xiàn)有新能源利用效率低，應(yīng)用于循環(huán)水養(yǎng)殖范圍少等問題，因此開展本項目新能源系統(tǒng)應(yīng)用研究與示范。

　　1潮汐能與太陽能應(yīng)用于循環(huán)水養(yǎng)殖的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

　　目前海洋能應(yīng)用于循環(huán)水養(yǎng)殖研究較少，研究熱點(diǎn)主要集中在潮汐能發(fā)電。國外關(guān)于潮汐能發(fā)電的研究持續(xù)時間長、涉及領(lǐng)域廣泛，技術(shù)相對成熟，總體而言，英國和美國的潮汐能研究則更為成熟，相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量龐大。我國關(guān)于潮汐能發(fā)電的研究主要集中在福建省、浙江省、江蘇省、上海市、山東省一些東部沿海省份，基本上在對潮汐能的技術(shù)開發(fā)、發(fā)展前景、資源利用等方面，而對沿海地區(qū)應(yīng)用于循環(huán)水養(yǎng)殖的潮汐能的研究較少，國內(nèi)未見有應(yīng)用型示范基地的報導(dǎo)。

　　直驅(qū)式潮汐能反滲透海水淡化技術(shù)是近年發(fā)展起來的一種海洋能海水淡化技術(shù)。相比于間驅(qū)式潮汐能反滲透海水淡化系統(tǒng)，直驅(qū)式潮汐能反滲透海水淡化系統(tǒng)可減少潮汐能先發(fā)電再用電能驅(qū)動反滲透海水淡化裝置的兩次能量轉(zhuǎn)換損失，具有能效高和成本低等優(yōu)勢。

　　目前，關(guān)于直驅(qū)式潮汐能反滲透海水淡化技術(shù)的研究主要來源于廣東海洋大學(xué)凌長明教授課題組。課題組研究團(tuán)隊在海洋能海水淡化方面已經(jīng)進(jìn)行了近十年的研究，先后進(jìn)行了潮汐能聚能增壓方案的熱力學(xué)性能分析、潮汐能直接驅(qū)動海水淡化方法的優(yōu)勢分析，以及直驅(qū)式潮汐能反滲透海水淡化系統(tǒng)性能計算模型及分析等研究。

　　關(guān)于直驅(qū)式潮汐能反滲透海水淡化系統(tǒng)的性能研究有待進(jìn)一步開展。太陽能利用技術(shù)主要有太陽能熱利用技術(shù)、太陽能發(fā)電和太陽能光化學(xué)轉(zhuǎn)換等，太陽能熱發(fā)電技術(shù)在美國、澳大利亞、德國等國家已經(jīng)比較成熟，并得到了實(shí)際應(yīng)用。國內(nèi)相關(guān)研究起步較晚。對于太陽能光發(fā)電技術(shù)，目前的研究主要集中在太陽能電池板的材料方面。中科院電工所對太陽能發(fā)電整體系統(tǒng)進(jìn)行了研究和設(shè)計，并建立了1MW的塔式太陽能發(fā)電項目。南開大學(xué)光電子薄膜與器件研究所在薄膜電池技術(shù)方面，四川大學(xué)在碲化鎘電池方面已經(jīng)取得了卓越的成果。

　　2工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的新能源應(yīng)用方案

　　本文的方案旨在應(yīng)用新能源(潮汐能和太陽能)滿足和匹配陸基養(yǎng)殖基地用能需求，建成具有地方海岸特色的新能源應(yīng)用保障示范基地，包括高、低位水池和延伸到海中間的引水管等基礎(chǔ)設(shè)施。研究可以為陸基工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖基地提供能源動力支撐的新能源技術(shù)及其示范。研究方案擬設(shè)計太陽能熱電系統(tǒng)集熱及發(fā)電，利用潮汐能提供高壓水頭，又可直接發(fā)電及海水淡化，還可以做測試研究的示范平臺。

　　陸基工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖常需要水溫調(diào)節(jié)，需要大量的熱能，因此采用太陽能集熱與供熱技術(shù)。太陽能集熱裝置冬季收集熱量加熱池水，多余熱量儲在蓄熱水箱(相變材料保溫)。夏天采用太陽能光伏板發(fā)電(供循環(huán)水泵和增氧機(jī)等)，多余電量儲在蓄能系統(tǒng)。潮汐能利用高低位水池，低位水池模擬海水，高位池模擬海灣潮汐能水壩。漲潮時水池蓄水，退潮時池水位有較高水頭，利用池水位差發(fā)電。

　　水輪機(jī)發(fā)電同時驅(qū)動增壓器，產(chǎn)生高壓水頭海水，為養(yǎng)殖循環(huán)水提供循環(huán)動力，并利用高壓水頭進(jìn)行海水淡化。同時優(yōu)化和整合太陽能和潮汐能運(yùn)行方案，實(shí)現(xiàn)新能源間互補(bǔ)運(yùn)行，用富余電量，抽水至潮汐能高位蓄水池蓄能等技術(shù)，進(jìn)行季節(jié)性產(chǎn)能調(diào)節(jié)和晝夜錯峰負(fù)荷運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)新能源間互補(bǔ)運(yùn)行。工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖采用傳統(tǒng)能源系統(tǒng)存在很大的改進(jìn)與提升空間。本文在研究了潮汐能與太陽能的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，提出了陸基工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖基地采用新能源技術(shù)的方案，減少能量轉(zhuǎn)換過程，提高可再生能源的利用效率。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]農(nóng)業(yè)部漁業(yè)漁政管理局.中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒[M].北京：農(nóng)業(yè)部漁業(yè)漁政管理局，2018.

　　[2]車軒，劉晃，吳娟，等.我國主要水產(chǎn)養(yǎng)殖模式能耗調(diào)查研究[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2010，37(2)：9-13.

　　[3]趙鵬，李賢，周興，等.海水工廠化養(yǎng)殖能耗及新能源應(yīng)用調(diào)研分析[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2011，38(2)：21-26.

　　[4]凌長明，陳明豐，徐青，等.潮汐能聚能增壓方案的熱力學(xué)性能分析[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2015，35(4)：906-912.

　　[5]凌長明，婁曉博，王逸飛，等.潮汐能直接驅(qū)動海水淡化方法的優(yōu)勢分析[J].廣州航海學(xué)院學(xué)報，2018，28(1)：37-42.

　　農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖方向論文刊物：《漁業(yè)現(xiàn)代化》創(chuàng)刊于1973年，由農(nóng)業(yè)部主管，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所和中國漁船漁機(jī)漁具行業(yè)協(xié)會主辦。漁業(yè)現(xiàn)代化編輯部審稿周期為1-3個月，若3個月內(nèi)未收到用稿通知，作者可自行處理。復(fù)合影響因子：0.911，綜合影響因子：0.763。

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