



国内海洋牧场与海上风电融合发展起步较晚,但近年来随着海洋经济多元化开发趋势的深化,国内逐渐涌现出了一些优秀案例。粤港澳大湾区海洋牧场与海上风电融合发展的产业链基本完善,未来发展海洋牧场与海上风电融合具有一定潜力。
国外在海洋牧场与海上风电以及风渔融合发展领域的实践研究起步较早,欧洲的德国、荷兰、比利时以及亚洲的韩国于21世纪初便开始进行海上风电与海洋牧场融合的试点研究活动,荷兰在北海风电场养殖海藻试验成功,比利时在海上风电场养殖贻贝试验成功,这都表明风渔融合的经济利益可观。
1.全球海洋牧场发展历程
全球最早的海洋牧场起源于18世纪末,日本使用制作简易的人工鱼礁吸引鱼群聚集,后来英国、美国、芬兰、挪威和韩国逐渐开展增殖放流等海水养殖技术研究。21世纪初至今,国外海洋牧场由单纯地追求经济效益慢慢转变为兼顾海洋资源养护和生态环境修复,成为生态化海洋牧场。
2.全球海上风电发展历程
当前全球传统化石能源日渐枯竭,全球气候变化形势较为严峻。海上风电作为新能源产业之一,具有海上风能资源供应稳定和发电功率大的优势,全球多个国家都在大力推进。国外海上风电探索实践起步于欧洲,1991年丹麦建成最早的海上风电项目,时至今日固定底桩海上风电是欧洲具有成本竞争优势的新能源产业之一,在北海和波罗的海周边分布着发展成熟、配套完善的海上风电产业供应链。2009年,挪威研制出首个漂浮式海上风电机组。21世纪初,欧洲各国建设兆瓦级商用海上风电场并成功实现电力输送;21世纪10年代,国外海上风电装备开始向大型化方向发展。2022年全球海上风电新增装机并网容量880万千瓦,同比下降约58%(见图2-1)。主要原因是得益于2021年中国市场的风电抢装潮,当年全球新增海上风电装机容量80%来自中国(见图2-2),2022年,中国市场增速放缓导致全球海上风电新增容量有所回归。截至2021年底,中国海上风电累计装机容量在全球份额占比近一半(见图2-3),中山市风电装备制造企业明阳智能目前已处于全球风电制造龙头地位。
图2-1 2015—2022年全球海上风电装机情况
资料来源:GEWC。
图2-2 2021年全球海上风电新增装机容量分布
资料来源:GEWC、前瞻产业研究院。
图2-3 2021年全球海上风电累计装机容量分布
资料来源:GEWC、前瞻产业研究院。
1.国内其他地区风渔融合实践情况
自2019年以来,国内除了广东阳江、揭阳、汕头、江门和深圳等城市在探索建设海洋牧场与海上风电融合发展项目之外,山东潍坊、山东莱州、江苏射阳、福建平潭等地也在探索实践的不同阶段当中。中国近年来大力发展海洋经济,各沿海地区积极推动海洋牧场建设探索现代化海洋渔业模式。截至2023年底,中国共建成169个国家级海洋牧场示范区(见图2-4),其中山东省67个,在数量上遥遥领先。广东省现有国家级海洋牧场示范区数量上在全国排名第四,拥有较好的发展基础。
图2-4 国家级海洋牧场示范区地区分布情况
资料来源:农业农村部。
2.国内海上风电基地分布情况
《“十四五”可再生能源发展规划》提到我国将在山东、长三角、福建、广东、广西等地开发建设千万千瓦级海上风电基地,推进重点项目集中连片开发,并推进深远海海上风电平价示范。2021年是国家补贴海上风电的最后一年,2022年新增装机数量骤减(见图2-5),平价时代到来,海上风电行业面临着一些挑战。中央补贴中断使得业内企业要通过规模化生产实现进一步降本增效,而这可能导致行业集中度进一步提高,也驱使海上风电行业通过与海洋牧场协同开发,利用海洋牧场的收益来补贴海上风电高昂成本。由于海上风电补贴政策,海上风电项目在多个地区获得政府和企业的青睐,补贴中断一定程度上会在短期内影响海上风电新增装机规模和增速,但随着国内能源结构转型大势所趋,海上风电规模仍将增长。
图2-5 2016—2022年中国海上风电新增装机容量
资料来源:国家能源局、前瞻产业研究院。
海洋牧场和海上风电目前已各自进入产业化的成熟发展阶段,虽然海洋牧场建设与海上风电开发利用都已取得一定的经济效益和环境效益,但全国范围内二者融合发展的案例并不多,目前还处于区域局部建设发展的阶段,尚未形成规模。
2019年3月,山东潍坊昌邑海洋牧场与三峡能源共建的“海上风电+海洋牧场”示范项目获得批准。
2019年12月,广东阳江阳西青洲岛风电融合海域国家级海洋牧场示范区获得批准。
2021年8月,中山市风电头部企业明阳智能在阳江沙扒海上风电场完成了国内首个“海上风电+海洋牧场”融合示范项目的建设,并在2022年1月实现首次收鱼,标志着我国首个“海上风电+海洋牧场”示范区实践成功。
2021年9月,福建平潭“海上风电+海洋牧场”融合发展试点探索,成功将装有育苗的金属网箱放入海上风电场海域。
2022年,位于广东阳江南鹏岛海域的中广核国家级海洋牧场示范区获得批准,是阳江市风渔融合发展的又一项目。
2022年5月,国家电投“新能源+海洋牧场”融合创新示范基地开工仪式在广东揭阳举行。
2022年7月,中国广核集团在山东莱州“海上风电+海洋牧场”融合发展研究试验项目开工。
2022年11月,龙源电力的漂浮式风电+网箱养殖融合发展项目在福建莆田正式全面开工,为风渔融合发展领域提供了新的技术路径。
2023年2月新成立的江门海洋集团初步布局涉及海上风电渔业的现代化海洋牧场全产业链。
2023年4月,明阳智能“导管架风机+网箱”风渔融合一体化装备在浙江舟山正式开工建造,并于2023年下半年在阳江青洲四海上风电场安装和投入运营。除此之外,新能源与工业设备巨头宁德时代、格力集团也布局切入风渔融合发展领域。
2023年5月在江苏射阳海上风电场,国家能源集团大型“海上风电+海洋牧场”融合发展项目开启了前期技术研究施工设计。
海洋牧场与海上风电融合发展具备一定的技术关联。海洋牧场与海上风电融合发展是在集约用海目标导向下的一种综合开发海洋资源的发展模式,能够促进二者技术关联度提高,通过共用场域、共用结构、共同运维和生产周期耦合的方式,改善海洋牧场供电难题与水上空间开发不足的问题,降低海上风电运营维护成本与提高水下风机结构空间利用率,实现风渔融合同步高效产出清洁能源与海水产品。
1.融合发展可以实现共用场域
融合发展能够实现空间结构的整合,海上风电主要是利用海面上方的风能进行发电,但单一的海上风电发展模式存在一系列问题,如海上风电桩基间隔距离较远,桩基构筑物和海底电缆用海面积不到整个风电场用海面积的10%,导致空间利用率低,海上风电风机机组距离海岸较远,电网运维成本高,电力输送过程损耗大、风电场渔业资源开发不足等,成为限制海上风电降本增效的发展瓶颈。海洋牧场的人工鱼礁、浮筏、网箱、围栏、水下环境监测等养殖设备通常利用海面及海面以下的水域空间,海面上方空间开发不足,现代化海洋牧场大型设备还存在供电不足等技术难题。海洋牧场与海上风电融合发展共用场域的发展模式,能够综合利用水上空间和水下空间,改善各产业的技术瓶颈制约和运维成本,提高海域空间资源的利用率。
2.融合发展可以实现共用结构
融合发展能够实现功能的共享,海洋牧场与海上风电融合主要利用固定海上风机机组在水面以下桩基结构的稳定性,投放人工鱼礁、贝类与藻类延绳养殖结构和养殖网箱,为贝藻类生物提供附着基,吸引海洋野生生物栖息,再通过底播养殖、增殖放流等养殖技术实现渔业资源养护、海水产品增殖、关键物种保护和海洋生态环境修复等多重目标。此外,目前已出现漂浮式海上风机结合深水网箱养殖的新型融合模式。
3.融合发展可以实现共同运维
海洋牧场与海上风电共用场域及结构的模式使得两种业态共同运维具有可行性,海洋牧场和海上风电都有定期检修与维护设备的需求,海上复杂的自然环境对运维技术要求较高,共同运维能够一定程度降低成本。此外,融合开发的模式为海洋牧场经济收益补贴覆盖海上风电运维成本提供了可能。
4.融合发展能够实现风电和渔业生产周期耦合
海洋渔业生产高峰是春、夏、秋三季,海上风能发电高峰季节则是冬季,利用两种资源生产周期耦合能够实现海域周年生产。在渔业生产高峰季,通过海上电网将海上风电生产出的清洁电能用于海洋牧场平台电力供应,可保障海洋牧场养殖和环境监测设施的使用,从而增强海洋牧场抵御台风、赤潮、绿潮、高温和低氧等自然灾害的能力,进而提高海洋牧场的产量。在海上风能发电的高峰期,生产出的清洁电能则将并入区域电网,用于其他生产生活的需要。
当前粤港澳大湾区海洋牧场和海上风电两大产业均有布局,未来两大产业融合发展具有一定的潜力基础。
1.海洋牧场建设规模与区域布局
广东省海洋牧场建设已形成规模,养护型国家级海洋牧场数量居全国第一。中国从2015年开始组织创建国家级海洋牧场示范区,截至2023年底,全国169个国家级海洋牧场示范区中广东省有15个(见表2-1),粤港澳大湾区城市中珠海有2个,深圳和惠州各1个。阳江市3个国家级海洋牧场中有2个重点开发风渔融合项目;江门初步投资探索构建海洋牧场产业体系;台山海洋牧场(一期)正在建设中;广州南沙正在谋划建设华南现代化海洋牧场产业科技创新中心,为省内海洋牧场产业供应链提供综合服务。
表2-1 广东省内国家级海洋牧场示范区概况
(续上表)
资料来源:农业农村部。
广东省海水养殖产量连续数年远超海洋捕捞产量,体现了广东省在渔业资源养护方面做出的不懈努力。2022年,广东省海洋渔业增加值为538.10亿元,同比增长0.9%。图2-6统计了近年来广东省海洋捕捞和海水养殖的产量,2022年广东省海水养殖产量339.67万吨,约占海水产品产量的74%,同比增长1.0%。
图2-6 2018—2022年广东省海洋捕捞和海水养殖产量
资料来源:《广东海洋经济发展报告(2023)》。
2.海上风机装机规模与区域分布
广东省正在快速推进海上风电装机,不断扩大海上风电产业规模。2021年是海上风电享有国家补贴的最后一年,广东省加大海上风电抢装力度,装机容量同比增长538.2%。由于2022年风电行业正式进入平价时代,新增装机容量逐步放缓。图2-7统计了近年来广东省累计建成投产海上风电装机容量。2022年广东省新增海上风电装机容量140万千瓦,累计建成投产装机容量约791万千瓦,占全国海上风电装机容量的26%,位于全国第二。年发电量约157亿千瓦时,同比增加302.6%。
图2-7 2019—2022年广东省累计建成投产海上风电装机容量
资料来源:《广东海洋经济发展报告(2023)》。
广东省海上风电场选址大多分布在海洋资源发展丰富的粤东与粤西海域,大湾区海上风电场选址较少。根据《广东省能源发展“十四五”规划》,粤西的阳江、湛江,粤东的汕头、汕尾、揭阳以及大湾区的惠州、珠海等是广东省海上风电建设项目主要所在地。深圳正在探索“海上风电+现代渔业”融合发展业态,并积极参与汕尾红海湾海上风电项目的产业合作,2022年深圳市提出开展市内海上风电产业发展思路、产业链梳理与选址布局前期研究。珠海与惠州正在扩大海上风电建设规模,江门目前处于海上风电场资源勘测选址阶段。
广东省:提出一批位于阳江、汕尾、惠州、珠海、湛江、揭阳、汕头的海上风电重点工程,建设阳江海上风电全产业链,以及粤东海工、运维与配套组装基地。推动规模化、集中连片开发利用,在粤东、粤西打造千万千瓦级海上风电基地,建设海洋牧场综合开发示范工程。“十四五”时期规划海上风电新增装机容量约1 700万千瓦。
广州:发展海上风力机组配套装备产业,提升海上风电技术研发和运维水平,研究布局海上风电、海洋牧场工程等产业集聚区。
深圳:探索“海上风电+现代渔业”融合发展业态。积极参与汕尾市红海湾海上风电合作开发项目,开展风机基础、智能运维平台的研发与应用。
珠海:续建金湾、桂山二期海上风电总装机容量约38.4万千瓦,新建高栏海上风电项目总装机容量100万千瓦。力争到2025年海上风电装机规模达155万千瓦。
惠州:扩大海上风电建设规模,推进建设中广核港口海上风电项目与近海深水区风电场资源调查和勘察等前期工作,“十四五”期间新增海上风电装机容量约100万千瓦。
江门:开展海上风电场资源勘测与场址储备等前期工作。
广东省海上风电项目逐渐迈向深远海海域,《广东省2023年海上风电项目竞争配置工作方案》中,共提出30个项目(见表2-2),总计装机容量2 300万千瓦,其中粤港澳大湾区的江门和珠海各有2个项目,装机容量共180万千瓦;方案中位于国管海域的项目15个,标志着广东省海上风电开发项目正从近海海域迈向深远海海域。
表2-2 广东省2023年海上风电竞争配置工作方案
资料来源:《广东省2023年海上风电项目竞争配置工作方案》。
综合上述产业现状,粤港澳大湾区在海洋牧场和海上风电方面皆有一定建设,融合发展潜力大。大湾区城市珠海和惠州在海洋牧场与海上风电两种业态上均形成了一定规模的项目布局,具备探索风渔融合发展的海域资源优势和产业潜力,但两座城市现有海洋牧场与海上风电项目尚未形成产业融合发展业态。江门市在海洋牧场与海上风电融合发展领域尚处于起步阶段。广州市拥有广东省海上风电大数据中心,具备风电安装平台研发能力,主要为海洋牧场提供产业供应链上下游综合服务,《广州市海洋经济发展“十四五”规划》提及加大海上风电技术研发,但广州市内尚未布局海洋牧场和海上风电的开发项目。深圳市内拥有国家级海洋牧场示范区,在海洋牧场上游装备制造业具备较大优势,但海上风电还在前期研究阶段,《深圳市海洋经济发展“十四五”规划》提出探索推进“海上风电+现代渔业”融合发展业态。
广东省唯一成功实践海洋牧场与海上风电融合发展并完成收鱼的城市是阳江,为大湾区城市探索风渔融合提供了邻近的先进案例。作为粤港澳大湾区往西延伸的第一座滨海城市,阳江发展海洋牧场与海上风电融合的实践在全国范围内遥遥领先。阳江地处广东省西南部沿海地区,拥有470.2千米的海岸线、1.23万平方千米的海域面积、30个主要岛屿,得天独厚的丰富海洋资源赋予其发展潜力。阳江将打造世界级风电产业基地,将海上风电培育成支柱产业,目前阳江已形成全国范围内产业链最完整的风电装备制造业产业集群。
此外,粤东地区的揭阳市神泉海域也为粤港澳大湾区风渔融合探索提供了参考案例,神泉海域于2022年5月举行了“新能源+海洋牧场”融合创新示范基地开工仪式,2023年4月实现在海上升压站下方开展浮筏养殖,2023年8月在海上风电桩基下方设置人工鱼礁和养殖网箱。
现代化海洋牧场产业链涵盖了上游的海洋水产种业、养殖海洋工程装备制造业,中游的海水养殖,以及下游的海洋水产品加工、冷链物流与海产品交易。海上风电产业链主要包括海上风电机组装备制造、施工安装、海上风电场运维以及海上风电专业服务业。
1.海洋牧场产业链布局
在海洋水产种业领域,粤港澳大湾区发展较快的城市有广州、深圳、江门、惠州和珠海。广州南沙正在积极创建国家级水产种业产业园,海洋牧场岸基种苗繁育与种质资源保护基地2023年在南沙揭牌。深圳市也推进建设现代渔业种业创新基地,未来将养殖生产海洋名贵经济鱼类。江门初步构建海洋牧场种苗培育产业。惠州、珠海和粤东地区的潮州,粤西地区的湛江、阳江等地布局水产良种场,并建设深远海养殖鱼类遗传育种中心,为省内海洋牧场选育深远海养殖鱼类良种与培育优质抗逆新品种。其中,湛江拥有国家863计划项目海水养殖种子工程南方基地;阳江市阳西县正在打造全省最大的海水鱼苗种业生产孵化基地。
在养殖海洋工程装备制造业领域,作为全国最先研制推广应用国产深水网箱的省份,广东省逐渐淘汰和减少一批传统的筏式、吊笼和传统网箱养殖等海洋养殖设备,将升级改造深海大型养殖设备——重力式深水网箱装备、桁架式大型养殖装备和大型养殖工船——作为重点发展方向。在粤港澳大湾区,广州、深圳、珠海和江门已布局现代化海洋牧场大型养殖装备制造业。位于南沙造船基地的广船国际为海南建造的两艘海洋牧场养殖平台目前已经移交投产。深圳正在推进建设4艘10万吨级的大型智能化养殖工船,预计年产量可达2.2万吨。珠海目前拥有3座深海智能养殖平台,未来2年内将新增9座智能养殖平台,并建造2艘大型养殖工船,致力于发展壮大深远海养殖。江门首个半潜桁架式养殖平台于2023年开工。
在中游海水养殖领域,粤港澳大湾区滨海城市均有布局,然而近海资源约束日益趋紧,以海洋牧场为代表的现代化海水养殖由传统近岸浅水养殖向深远海转移是必然趋势。粤港澳大湾区城市中,珠海在建设现代化海洋牧场、开展深远海养殖方面走在前列。珠海加快推进深海养殖区、渔港经济区、渔光互补区、国家级海洋牧场“三区一场”建设,截至2023年底,已经建成3座深海智能养殖平台,拥有60 ~ 90米周长重力式深水网箱190个,达26.2万立方米水体。深圳正在加快构建以“大型智能网箱+深海养殖工船+养殖平台”为主体的深远海海水养殖新模式。江门、惠州也正大力推进重力式深水网箱投放与桁架式养殖平台项目,逐步推动海水养殖走向深远海。
在下游加工运输和交易领域,由于海洋水产品有较高的保鲜需求,对加工厂、冷链和交易都有时间和距离上的要求,从鱼被捕上岸到交易过程已经出现海产品加工、冷链仓储物流和海产品交易等产业一体化发展趋势。具体来看,《广东省推进冷链物流高质量发展“十四五”实施方案》中提到,支持广州、深圳、汕头、江门、湛江、茂名建设国家骨干冷链物流基地,鼓励优势水产产区和集散地广州、珠海、汕头、佛山、江门、湛江等构建辐射全国乃至世界的冷链物流网络。在新建的大型海产品交易市场方面,珠海拥有粤港澳大湾区海产品交易中心,阳江拥有粤西水产交易市场,有力促进海洋牧场产业链向下游延伸。
2.海上风电产业链布局
在海上风电装备制造业领域,中山和佛山拥有龙头企业。海上风电装备包含风机组、电气装备、工程施工装备以及其他特种装备,零部件主要包括主机、叶片、齿轮箱、电力设备和钢架结构等部分。粤港澳大湾区在海洋工程装备制造领域有较好的产业基础,拥有中山市的明阳智能、佛山市的顺特电气和省属国企广东水电二局股份有限公司(粤水电)等龙头企业。中山市的明阳智能在2022年中国海上风电整机制造市场排名前三,与上海电气风电、重庆中国海装(现更名为中船海装)合计占75%的市场份额。明阳智能作为风电装备全球龙头,具备自主设计制造主机、叶片、齿轮箱、发电机和三大电控系统各项业务。
在施工安装专用船舶与海洋工程施工领域,粤港澳大湾区有较好的产业与技术基础,中山市的华尔辰和佛山市的广东精铟海洋拥有海上风电施工专用船舶,工程施工企业有深圳招商重工、中交四航局和广州打捞局。
在海上风电场运维领域,为抵御海上复杂自然环境带来的影响,需要对海上风电机组、升压站、塔筒、桩基和海缆等风电设备进行预防性维护、故障维修和定期检查等工作。海上风电运维对技术要求较高,运维包括相关船舶、运维机械工具、储能装备等以及电网并网配售。省内海上风电项目运营商主要是华能、华电、大唐、三峡、国家电投五大发电集团和南方电网综合能源有限公司、中核、中广核等。
在海上风电专业服务业领域,广州和佛山经验较为丰富。在海上风电场勘察设计方面,作为海上风电国家标准《海上风力发电场设计标准》的第一主编单位,中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司在业界具有一定权威。在海洋地质勘查领域,广州地质调查局和国家海洋局南海调查技术中心经验丰富。广州南沙粤科港航与佛山的广东精铟海洋开展了海上风电融资租赁业务,位于广州的广东省海上风电大数据中心负责采集全省海上风电数据。
3.海洋牧场与海上风电融合发展对产业链合作水平要求较高
海洋牧场与海上风电项目从前期的资源环境勘测、技术方案设计、项目工程可行性调查分析、项目用海申报、招投标投资对接到中期的装备制造施工安装再到建成投产后的项目运营,需要跨产业跨部门跨区域调动诸多技术、资金、产业链供应链支持,对于产业链合作水平要求极高。结合前述海洋牧场与海上风电产业布局情况,粤港澳大湾区主要负责技术服务支持、大型装备制造、施工安装专用船舶运输、海洋工程施工等环节。粤东、粤西沿海城市在种业、海洋养殖业、海产品加工和冷链运输产业等领域发展较为完善。海上风电属于海洋新能源新兴领域,整体技术难度与投入资金较大,粤港澳大湾区与粤东、粤西沿海城市在海上风电产业方面具有一定合作基础。