278-284 ghf2016-35张光发 出二校 英文已粘

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32 8 Vol.32 No.8 278 2016 4 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr. 2016 近海捕贝作业平台技术经济论证模型及应用 张光发,张 斌,许家帅,吕 (大连海洋大学航海与船舶工程学院,大连 116023要:为了辅助一种近海捕贝作业平台的方案决策,使其达到较佳经济效果,以解决近海扇贝养殖捕捞生产中的能耗 大、劳动强度高、捕捞效率低以及捕捞效果差的问题,该文根据给定的营运条件、捕捞能力和贝类资源情况,对其进行 了技术经济论证研究。选取捕贝平台的拖网主机功率、平台跨距、平台锚次横移时间、平台总建造成本、平台拖网速度 作为论证的参数,以单位面积捕捞油耗、单位捕捞成本、捕捞效率为经济评价指标,建立了近海捕贝作业平台技术经济 论证模型。基于该模型利用比较论证方法对渔船捕捞方式与捕贝作业平台捕捞方式进行了经济性计算,然后对选取的技 术经济参数进行了敏感性分析。结果表明:当平台拖网主机功率 400470 kW、平台跨距 0.53.0 km、平台锚次横移时 2.0 h 以下、平台捕捞拖网速度 1.4 kn 以上、平台总建造成本低于 2750 万元时,平台捕捞方案比渔船捕捞方案具有明 显的优势。实例计算证明,利用该文提出的技术经济论证模型,通过比较分析论证方法,可得到捕捞作业平台的技术参 数范围,为新型近海捕贝作业平台的技术参数设计与实施提供参考。 关键词:技术;经济性分析;捕捞;捕贝作业;海洋平台 doi10.11975/j.issn.1002-6819.2016.08.039 中图分类号:S975P751 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2016)-08-0278-07 张光发,张 斌,许家帅,吕 健. 近海捕贝作业平台技术经济论证模型及应用[J]. 农业工程学报,2016,32(8): 278-284. doi10.11975/j.issn.1002-6819.2016.08.039 http://www.tcsae.org Zhang Guangfa, Zhang Bin, Xu Jiashuai, Lü Jian. Technical and economical evaluation model of offshore scallops capture operation platform and its application[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(8): 278 284. (in Chinese with English abstract) doi 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.08.039 http://www.tcsae.org 0 海洋捕捞是中国渔业生产的主要领域。目前,国内 外针对捕捞底播成品贝类的作业都是沿用传统方法—— 拖网捕捞,即用渔船拖曳囊袋形网具,迫使捕捞对象进 入网内的捕捞作业方式。国内外的调查研究 [1-2] 表明,渔 船拖网捕捞的燃油利用率已成为制约海洋贝类养殖业可 持续发展的关键问题。文献[3]的研究表明,渔船拖网捕 捞扇贝不但能耗巨大,劳动强度高,而且捕捞效率低, 捕捞效果差。为了解决上述问题,课题组通过对国内渔 业水产养殖龙头企业大连獐子岛渔业集团进行了实地调 研,提出了一种近海捕贝作业平台,并进行了可行性分 析、结构概念设计 [3] 与相关试验等一系列研究。近海捕贝 新型装备是一种浮式海洋工程结构,与海洋石油装备相 比,属于简易结构范畴。而浮式平台自 20 世纪 60 年代 初出现以来已发展到第六代,其作业水深可达 30~3 000 m,在石油领域中已是完全成熟的技术。在捕贝 作业平台的方案决策阶段,为了达到较佳经济效果,需 要按照给定的营运条件、捕捞能力和贝类资源情况,对 收稿日期:2015-10-19 修订日期:2015-12-08 基金项目:国家科技支撑计划项目“海洋重要生物资源养护与环境修复技术 研究与示范/重要渔业种类增殖模式构建与示范”(2012BAD18B0)。 作者简介:张光发,男,湖北仙桃人,博士,副教授,主要研究方向:渔业 装备、海洋工程、船舶 CAD/CAM 等。大连 大连海洋大学航海与船舶工 程学院,116023Email[email protected] 其进行技术经济性研究 [4] 对于近海贝类养殖作业,国内外学者在养殖捕捞装 备、储存保鲜以及作业方式等方面进行了深入研究。李 明智、张光发等 [5-6] 对虾夷扇贝浮筏养殖作业装备、作业 方式以及捕捞网具在节能、生产效率以及保鲜储存等方 面进行了改进研究;徐静 [7] 对贻贝机械化收获与加工平台 装备进行了研究;马文昭 [8] 、徐泽智 [9] 、徐杰林 [10] 以及 Hara Junichiro [11] 等在养殖海产品以及渔获物的保鲜与能 耗方面进行了研究。对于海洋平台,国内外专家在其结 构优化设计 [12] 、结构检测 [13-14] 与评估 [15] 等方面进行了深 入研究,但是在海洋平台技术经济论证方面的研究则较 少。本文所研究的近海捕贝作业平台是课题组在生产实 践中根据养殖企业的实际需要而提出的一种新型海洋平 台装备,对于这种新型海洋养殖业装备的技术经济论证 研究,国内外尚没有关于这方面的报道。 本文基于比较论证方法 [16] ,通过对影响平台建造与营 运经济性的参数(如拖网主机功率、平台跨距锚次拖网次 数、锚次横移时间、平台总体建造成本、平台拖网速度等) 进行分析研究,选取了捕捞油耗、捕捞成本以及捕捞效率 3 个经济评价指标,建立了近海捕贝作业平台的技术经 济性论证模型。利用该模型分别对渔船捕捞方式与捕贝作 业平台捕捞方式进行经济性计算,通过比较分析,论证作 业平台的技术参数与经济指标,以期为新型近海捕贝作业 平台的设计与实施从经济性方面提供参考。

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第 32 卷 第 8 期 农 业 工 程 学 报 Vol.32 No.8 278 2016年 4月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr. 2016

近海捕贝作业平台技术经济论证模型及应用

张光发,张 斌,许家帅,吕 健 (大连海洋大学航海与船舶工程学院,大连 116023)

摘 要:为了辅助一种近海捕贝作业平台的方案决策,使其达到较佳经济效果,以解决近海扇贝养殖捕捞生产中的能耗

大、劳动强度高、捕捞效率低以及捕捞效果差的问题,该文根据给定的营运条件、捕捞能力和贝类资源情况,对其进行

了技术经济论证研究。选取捕贝平台的拖网主机功率、平台跨距、平台锚次横移时间、平台总建造成本、平台拖网速度

作为论证的参数,以单位面积捕捞油耗、单位捕捞成本、捕捞效率为经济评价指标,建立了近海捕贝作业平台技术经济

论证模型。基于该模型利用比较论证方法对渔船捕捞方式与捕贝作业平台捕捞方式进行了经济性计算,然后对选取的技

术经济参数进行了敏感性分析。结果表明:当平台拖网主机功率 400~470 kW、平台跨距 0.5~3.0 km、平台锚次横移时

间 2.0 h 以下、平台捕捞拖网速度 1.4 kn 以上、平台总建造成本低于 2750 万元时,平台捕捞方案比渔船捕捞方案具有明

显的优势。实例计算证明,利用该文提出的技术经济论证模型,通过比较分析论证方法,可得到捕捞作业平台的技术参

数范围,为新型近海捕贝作业平台的技术参数设计与实施提供参考。 关键词:技术;经济性分析;捕捞;捕贝作业;海洋平台 doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.08.039 中图分类号:S975;P751 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2016)-08-0278-07

张光发,张 斌,许家帅,吕 健. 近海捕贝作业平台技术经济论证模型及应用[J]. 农业工程学报,2016,32(8):

278-284. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.08.039 http://www.tcsae.org Zhang Guangfa, Zhang Bin, Xu Jiashuai, Lü Jian. Technical and economical evaluation model of offshore scallops capture operation platform and its application[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(8): 278 - 284. (in Chinese with English abstract) doi : 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.08.039 http://www.tcsae.org

0 引 言

海洋捕捞是中国渔业生产的主要领域。目前,国内

外针对捕捞底播成品贝类的作业都是沿用传统方法——

拖网捕捞,即用渔船拖曳囊袋形网具,迫使捕捞对象进

入网内的捕捞作业方式。国内外的调查研究[1-2]表明,渔

船拖网捕捞的燃油利用率已成为制约海洋贝类养殖业可

持续发展的关键问题。文献[3]的研究表明,渔船拖网捕

捞扇贝不但能耗巨大,劳动强度高,而且捕捞效率低,

捕捞效果差。为了解决上述问题,课题组通过对国内渔

业水产养殖龙头企业大连獐子岛渔业集团进行了实地调

研,提出了一种近海捕贝作业平台,并进行了可行性分

析、结构概念设计[3]与相关试验等一系列研究。近海捕贝

新型装备是一种浮式海洋工程结构,与海洋石油装备相

比,属于简易结构范畴。而浮式平台自 20 世纪 60 年代

初出现以来已发展到第六代,其作业水深可达

30~3 000 m,在石油领域中已是完全成熟的技术。在捕贝

作业平台的方案决策阶段,为了达到较佳经济效果,需

要按照给定的营运条件、捕捞能力和贝类资源情况,对

收稿日期:2015-10-19 修订日期:2015-12-08 基金项目:国家科技支撑计划项目“海洋重要生物资源养护与环境修复技术

研究与示范/重要渔业种类增殖模式构建与示范”(2012BAD18B0)。 作者简介:张光发,男,湖北仙桃人,博士,副教授,主要研究方向:渔业

装备、海洋工程、船舶 CAD/CAM 等。大连 大连海洋大学航海与船舶工

程学院,116023。Email:[email protected]

其进行技术经济性研究[4]。 对于近海贝类养殖作业,国内外学者在养殖捕捞装

备、储存保鲜以及作业方式等方面进行了深入研究。李

明智、张光发等[5-6]对虾夷扇贝浮筏养殖作业装备、作业

方式以及捕捞网具在节能、生产效率以及保鲜储存等方

面进行了改进研究;徐静[7]对贻贝机械化收获与加工平台

装备进行了研究;马文昭[8]、徐泽智[9]、徐杰林[10]以及

Hara Junichiro[11]等在养殖海产品以及渔获物的保鲜与能

耗方面进行了研究。对于海洋平台,国内外专家在其结

构优化设计[12]、结构检测[13-14]与评估[15]等方面进行了深

入研究,但是在海洋平台技术经济论证方面的研究则较

少。本文所研究的近海捕贝作业平台是课题组在生产实

践中根据养殖企业的实际需要而提出的一种新型海洋平

台装备,对于这种新型海洋养殖业装备的技术经济论证

研究,国内外尚没有关于这方面的报道。 本文基于比较论证方法[16],通过对影响平台建造与营

运经济性的参数(如拖网主机功率、平台跨距锚次拖网次

数、锚次横移时间、平台总体建造成本、平台拖网速度等)

进行分析研究,选取了捕捞油耗、捕捞成本以及捕捞效率

等 3 个经济评价指标,建立了近海捕贝作业平台的技术经

济性论证模型。利用该模型分别对渔船捕捞方式与捕贝作

业平台捕捞方式进行经济性计算,通过比较分析,论证作

业平台的技术参数与经济指标,以期为新型近海捕贝作业

平台的设计与实施从经济性方面提供参考。

第 8 期 张光发等:近海捕贝作业平台技术经济论证模型及应用

279

1 捕贝作业平台的结构形式

为了适应近海捕贝作业的要求,近海捕贝作业平台

主要由钢质甲板平台、浮筒、绞缆捕捞设施以及平台锚

固系统组成。平台上设置有柴油发电机及太阳能发电作

为捕捞作业的动力源;甲板平台上设置绞车电机(绞网

机)、起货机、发电机组、扇贝分选机、工作生活舱等;

平台下方还设置有 2 个贝类净化存储网,使得贝类在分

选后得以依靠流通的海水保鲜,同时也可节省结构空

间。其结构如图 1 所示。在养殖海域内,布设两台或多

台平台,拖网捕捞作业在 2 个平台之间进行。捕贝作业

平台为半自航,由拖船将其拖至捕捞生产海域,在作业

的过程中,依靠主机进行自航横移。每横移一次并锚固

后进行拖网捕捞作业,即一个锚次;每个锚次可沿其长

度方向依靠绞网机进行多次拖网捕捞作业,锚次拖网捕

捞次数可根据网具宽度与平台长度进行计算。

1.浮筒;2.贝类净化存储;3.起货机;4.柴油发电机舱;5.扇贝起放机;6.绞网机 1.Buoy; 2.Shellfish depuration and storage nets; 3.Cargo winch; 4.Diesel generator room; 5.Machine used for picking and placing scallops; 6.Trawl winch

图 1 近海捕贝作业平台结构示意图

Fig.1 Structure diagram of offshore fishing operation platform

2 技术经济指标与论证参数

2.1 技术经济指标

为了对捕贝作业平台与捕捞渔船在经济性与生产效

率方面进行全方位的比较分析,本文选取了捕捞效率以

及综合捕捞成本两方面的技术经济指标;另外,由于油

耗是捕贝作业过程中的主要生产成本,因而需要单独考

虑捕捞油耗对其技术经济性的影响。考虑捕捞能力对方

案比较的影响(捕捞量大,捕捞油耗、成本也相应变大,

但是单位油耗和成本不一定大),采用单位捕捞油耗、

单位捕捞成本以及单位捕捞效率 3 个技术经济指标,以

提高可比性。 1)单位捕捞油耗( fuel consumption per tonnage

scallops,FCPT) 捕捞油耗是仅考虑油耗方面的经济指标。单位捕捞

油耗定义为捕捞一吨贝所消耗的油量,或者是单位面积

捕捞油耗,按公式(1)进行计算。

y yu

y

O OO

Q S ρ= =

⋅ (1)

式中 Ou为单位捕捞油耗,t/t 或 t/km2;Oy为年耗油量,t;Qy为年捕捞量,t;S 为年捕捞海域总面积,km2;ρ为贝

类的分布密度,t/km2。贝类的分布密度统计和计算比较

困难,由于是比较分析论证,因而可以不考虑贝类的分

布密度而采用单位捕捞面积的油耗来进行计算论证。 2)单位捕捞效率(day capture efficiency per kW,

DCE) 捕捞效率用每日的捕捞面积来衡量,考虑主机捕捞

功率的影响,采用单位捕捞效率(即每千瓦主机功率每

日的捕捞面积)来计算。捕捞面积是指捕捞过程中的网

具扫海面积。其计算公式为式(2)。 dS

Pη = (2)

式中 η 为日捕捞效率,km2/kW;Sd为日捕捞扫海面积,

km2;P 为主机功率,kW。 3)单位捕捞成本(cost of fishing per tonnage scallops,

CFPT) 捕捞成本为综合考虑捕捞设备(渔船或平台)的建

造与营运成本。考虑捕捞能力以及设备寿命的影响,用

单位捕捞成本(即捕捞一吨贝所消耗的年成本)来计算。

按公式(3)计算。 y y

y d d

F FCQ Q W

= =⋅

(3)

式中 C 为单位捕捞成本,万元/t;Qd 为日捕捞量,t/d;Wd为年作业天数,d;Fy为年营运成本,万元,包括建造

成本年折旧费(按企业平均收益率折算)、人工成本、年

管理费(维修费、保险费以及其他管理费)、年油耗费用

以及其他费用(如平台拖运至捕捞海域的费用年折算)。 2.2 技术经济参数选取

通过前期的方案设计与分析[3],找出捕贝平台在设计

建造与生产营运过程中的主要技术参数,如平台拖网主

机功率、平台跨距、平台总建造成本、平台拖网速度、

海域贝类分布率、平台锚次拖网次数、平台锚次横移时

间等,这些参数直接或间接影响方案实施的经济性,下

面通过逐一分析,选取一些影响比较大的因素作为论证

分析的参数。 1)养殖海域贝类分布率(t/km2) 养殖海域的贝类分布率,即海域的亩产量,该参数

主要影响平台的日捕捞量,进而影响平台的单位捕捞油

耗、捕捞成本以及捕捞效率。由于该参数对渔船捕捞和

平台捕捞 2 种方案的经济性影响是相同的,因而比较论

证分析时可以不用考虑。 2)平台拖网主机功率(kW) 平台拖网主机功率是按最大拖网拖力和拖网速度时

选定的主机额定功率,该参数直接影响捕捞油耗进而影

响方案的经济性。如果功率太小,拖网速度或者网具较

小,将导致日捕捞量小,生产效率低;如果功率太大,

则主机油耗大,增加了捕捞成本。 3)平台跨距(km) 平台跨距为 2 个平台之间的拖网跨距,平台跨距根

据拖网主机功率以及最大拖力选取,该参数影响平台的

网次拖网时间,进而影响平台的日捕捞量。

农业工程学报(http://www.tcsae.org) 2016 年

280

4)平台锚次拖网次数与横移时间(h) 平台锚泊固定后按照一定的顺序进行多次拖网作

业,拖网结束后,横移一定的距离,进行下一次锚定和

拖网捕捞作业。平台锚次拖网次数是指平台每锚泊一次

所进行的捕捞网次数,锚次横移时间即为横移一次所花

费的时间。这 2 个参数影响日平均网次数,进而影响日

拖网量。对于锚次拖网次数,由于该参数的范围变化不

大(一般为 2~5 次),在论证时可不考虑。 5)平台总建造成本(万元) 平台的总建造成本是影响方案的主要因素,在论证

计算时,按照每个拖网捕捞系统所需平台的总建造成本

进行对比分析计算;如果 2 个平台进行对拖,则为 2 个

平台的建造成本;若 3 个平台构成 2 个拖网捕捞系统,

则其建造成本按 3/2 个平台计算。 6)平台拖网速度(kn) 平台进行拖网捕捞时的速度。影响日平均网次数,

进而影响日拖网量。 通过上述分析,选取对捕贝平台经济性影响比较大

的参数(平台拖网主机功率、平台跨距、平台总建造成

本、平台拖网速度以及平台锚次横移时间)作为论证的

技术经济参数。

3 方案经济性计算

3.1 渔船捕捞经济性计算

1)渔船单位面积捕捞油耗计算 渔船的单位面积捕捞油耗按照养殖企业的捕捞季节

日捕捞油耗与日捕捞量进行计算,日捕捞油耗根据渔船

功率及其单位耗油率计算,具体计算公式按式(4)~(6)。

dsuAs

ds

OO

S= , (4)

ws sds dsiO O T P= ⋅ ⋅ , (5)

ds dsS l B= ⋅ , ds ns il D l= ⋅ ;ws

nss

TDT

= , i s nsl V T= ⋅ 。 (6)

式中 OuAs为渔船单位面积捕捞油耗,t/km2;Ods为渔船日

捕捞油耗,t/d;Sds 为渔船日拖网捕捞面积,km2/d;Odsi

为渔船主机单位油耗,t/(kW·h);Tws为渔船日作业时间,

h/d;Ps为渔船主机功率,kW;lds为渔船日拖网距离,km/d;B 为渔船拖网宽度,m;Dns 为渔船每日网次数,次/d;li

为渔船网次拖网距离,km/次;Ts为渔船网次时间,h/次;

Vs为渔船拖网速度,kn;Tns为渔船网次拖网时间,h/次。 2)渔船年捕捞成本计算 渔船的年捕捞成本包括:渔船年折旧费、渔船年油

耗费用、渔船年人工费用以及年管理费。其中,渔船年

油耗费用为公式(1)计算出的耗油量乘以油价;渔船年

人工费用以及年管理费从养殖企业的年统计数据获取;

渔船的年折旧费为渔船的建造总成本减去残值后按企业

利润率利用直线折旧法折算到每年的费用。其计算方法

参见文献[16]。 3.2 捕贝平台经济性计算

1)平台单位面积捕捞油耗计算

平台的单位面积捕捞油耗按照平台的日捕捞油耗与

日捕捞量进行计算,日捕捞油耗根据平台拖网主机功率

及其单位耗油率计算;日捕捞量则按照日工作时间与网

次捕捞时间以及网次捕捞面积计算;具体计算公式按式

(7)-(11)。

dpuAp

dp

OO

S= , (7)

wp pdp dpiO O T P= ⋅ ⋅ , (8)

dp np npS D S= ⋅ , (9) wp

npp

TDT

= ,h

p nTT Tn

= + ,p

np

BTV

= , (10)

np n pS B B= ⋅ 。 (11) 式中 OuAp为平台单位面积捕捞油耗,t/km2;Odp为平台日

耗油量,t/d;Sdp为平台日拖网捕捞面积,km2/d;Odpi为

平台拖网主机单位油耗,t/(kW·h);Twp为平台日作业时间,

h/d;Pp 为平台主机功率,kW;Dnp 为平台每日网次,次

/d;Snp 为平台网次拖网面积,km2/次;Tp 为平台网次平

均时间,h/次;Tn为平台网次拖网时间,h/次;Th为平台

锚次横移时间,h;n 为平台锚次拖网数;Bp为平台跨距,

km;Vp为平台捕捞拖网速度,kn;Bn为平台拖网宽度,m。 2)平台年捕捞成本计算 平台的年捕捞成本包括:平台建造总成本的年折旧

费、平台年油耗费用、平台年人工费用和年管理费以及

平台的拖航运输费用。平台的拖航运输费用是在建造完

成后将平台拖至养殖海域所花的费用,属于一次性费用,

可按企业年利润率折算为每年的费用。其他费用同渔船

的计算。平台的建造总成本按照 2.2 节中 5)的说明进行

计算。

4 方案经济性比较分析

根据上述技术经济分析模型,利用 EXCEL- VBA 软

件编制了计算程序,并以獐子岛渔业集团的养殖海域为

实例进行了捕贝作业平台的方案计算分析论证。獐子岛

养殖海域贝类分布率为 1.35×105 kg/km2,年捕捞 2 000 km2,年作业 200 d,企业年收益率按 15%计算,油价按

0.78 万元/t 计算,捕捞渔船主机功率为 110 kW,配置 19条捕捞船。课题组经过前期的设计与调研,根据养殖海

域的环境要求,得出各论证参数的取值范围及其设计值,

如表 1 所示。 表 1 论证参数的取值范围

Table 1 Value range of parameters

No. 参 数 Parameter

单 位 Unit

取值范围 Value range

设计值 Design value

1 平台拖网功率 Pp kW 70~580 110

2 平台跨距 Bp km 0.5~3.0 2.0

3 平台锚次横移时间 Th h 0.5~3.5 1.0

4 平台拖网速度 Vp kn 1.0~9.0 7.0

5 平台总建造成本 Zp 万元 200~3000 600

实际计算时,先按照参数的设计值分别计算渔船捕

捞方案与平台捕捞方案的 3 个经济指标单位面积捕捞油

第 8 期 张光发等:近海捕贝作业平台技术经济论证模型及应用

281

耗、日捕捞效率与单位捕捞成本,进行比较分析;再对

各参数进行敏感性计算与分析,即分析在其他参数不变

的情况下,各敏感参数的变化对方案比较的影响,进而

得出各参数的临界值,以供设计参考。 4.1 方案整体经济性比较

按照参数的设计值对方案的整体经济性计算比较结

果如表 2 所示,从表中可看出,平台捕捞方案整体经济

性与捕捞效率方面具有明显的优势。平台捕捞方案的单

位面积捕捞油耗比渔船捕捞减少 43%,单位捕捞成本降

低 49%,日捕捞效率提高 75%。

表 2 平台捕捞方案与渔船捕捞方案的整体经济性比较

Table 2 Overall economic comparisons of scallops’ capture working platform and fishing vessels

方案比较 Solutions comparison

单位面积捕捞油耗 Fuel consumption/

(t·km-2)

单位捕捞成本 Cost of fishing/

(万元·t-1)

日捕捞效率 Capture efficiency/

(m2·kW-1) 渔船捕捞方案 Fishing vessels 1.771 0.1190 286.563

平台捕捞方案Platform 1.008 0.0600 502.805

下面分别对各参数进行敏感性分析。 4.2 平台拖网主机功率对方案的影响

图 2a、b、c 分别显示了平台拖网主机功率在 70~580 kW 变化时平台单位面积捕捞油耗、单位捕捞成本以

及日捕捞效率的变化情况。由图 2a 可知,当平台拖网主

机功率小于 500 kW 时,平台单位面积油耗值低于渔船单

位面积油耗值,平台捕捞方案有利。由图 2b 可知,在 70~580 kW 范围内,平台单位捕捞成本远低于渔船单位捕捞

成本,平台捕捞方案有利。由图 2c 可知,当平台拖网主

机功率小于470 kW时,平台捕捞效率高于渔船捕捞效率,

平台捕捞方案有利。根据以上分析可知,随着平台拖网

主机功率的提高,其日捕捞效率会降低,其油耗与单位

捕捞成本也会增加。当平台拖网主机功率小于470 kW时,

平台捕捞方案在单位捕捞油耗、单位捕捞成本和日捕捞

效率 3 个方面都优于渔船捕捞方案。 4.3 平台跨距对方案的影响

图 3a、b、c 分别显示了平台跨距从 0.5~3.0 km 变化

时平台单位面积捕捞油耗、单位捕捞成本以及日捕捞效

率的变化情况。由图 3a 可知,平台单位面积捕捞油耗值

远低于渔船单位面积捕捞油耗值,平台捕捞方案有利。

由图 3b、c 可知,当平台跨距大于 0.5 km 时,平台单位

捕捞成本远低于渔船单位捕捞成本;平台捕捞效率远高

于渔船捕捞效率,平台捕捞方案有利。结论:平台跨距

大于 0.5 km 时,平台捕捞方案有利。随着平台跨距的减

少,每个锚次的拖网扫海面积将减少,锚次捕捞量就减

少,横移次数将会增加,用于捕捞的生产时间将减少,

因而单位时间的捕捞量将会减少,从而降低了平台的捕

捞效率,提高了捕捞油耗与成本。

注:平台跨距为 2.0 km,横移时间为 1.0 h,拖网速度为 7.0 kn,建造成本为 600 万元。 Note:Platform span is 2.0 km, lateral movement time of platform anchored one time is 1.0 h, trawling speed of platform is 7.0 kn, total construction cost of platform is 6.0 million Yuan.

图 2 平台拖网主机功率对方案的影响 Fig.2 Effects of trawling engine power on solutions

注:主机功率为 110 kW,横移时间为 1.0 h,拖网速度为 7.0 kn,建造成本为 600 万元。 Note:Platform trawling engine power is 110 kW, lateral movement time of platform anchored one time is 1.0 h, trawling speed of platform is 7.0 kn, total construction cost of platform is 6.0 million Yuan.

图 3 平台跨距对方案的影响 Fig.3 Effects of span on solutions

4.4 平台锚次横移时间对方案的影响

图 4a、b、c 分别显示了平台锚次横移时间从 0.5~3.5 h 变化时平台单位面积捕捞油耗、单位捕捞成本以及

日捕捞效率的变化情况。

由图 4a 可知,当平台锚次横移时间小于 3.4 h 时,平

台单位面积油耗值低于渔船单位面积油耗值,平台捕捞

方案有利。由图 4b 可知,当平台锚次横移时间小于 2 h时,平台单位捕捞成本低于渔船单位捕捞成本,平台捕

农业工程学报(http://www.tcsae.org) 2016 年

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捞方案有利。由图 4c可知,当平台锚次横移时间小于 3.5 h时,平台捕捞效率高于渔船捕捞效率,平台捕捞方案有

利。结论:平台锚次横移时间小于 2 h 时,平台捕捞方案

有利。随着横移时间的增加,用于捕捞生产的时间就减

少了,因而单位时间的捕捞量将会减少,从而降低了平

台的捕捞效率,提高了捕捞油耗与成本。

注:主机功率为 110 kW,平台跨距为 2.0 km,拖网速度为 7.0 kn,建造成本为 600 万元。 Note:Platform trawling engine power is 110 kW, platform span is 2.0 km, trawling speed of platform is 7.0 kn, total construction cost of platform is 6.0 million Yuan.

图 4 平台锚次横移时间对方案的影响 Fig.4 Effects of lateral movement time on solutions

4.5 平台捕捞拖网速度对方案的影响

图 5a、b、c 分别显示了平台捕捞拖网速度从

1.0~9.0 kn 变化时平台单位面积捕捞油耗、单位捕捞成本

以及日捕捞效率的变化情况。 由图 5a 可知,拖网速度在 1.0~9.0 kn 范围内平台捕

捞方案的单位油耗值总低于渔船捕捞方案的单位油耗

值,平台捕捞方案有利。由图 5b 可知,当平台捕捞拖网

速度大于 1.4 kn 时,平台单位捕捞成本低于渔船单位捕

捞成本,平台捕捞方案有利。由图 5c 可知,当平台捕捞

拖网速度大于 1.0 kn 时,平台捕捞效率高于渔船捕捞效

率,平台捕捞方案有利。结论:平台捕捞拖网速度大于

1.4 kn 时,平台捕捞方案有利。随着平台拖网速度减小,

平台锚次拖网捕捞量将减小,捕捞效率减小,捕捞油耗

与成本将增加。

注:主机功率为 110 kW,平台跨距为 2.0 km,横移时间为 1.0 h,建造成本为 600 万元。 Note:Platform trawling engine power is 110 kW, platform span is 2.0 km, lateral movement time of platform anchored one time is 1.0 h, total construction cost of platform is 6.0 million Yuan.

图 5 平台捕捞拖网速度对方案的影响 Fig.5 Effects of trawling speed on solutions

4.6 平台总建造成本对方案的影响

平台的建造成本只对其单位捕捞成本产生影响。由

图 6 可知,当平台总建造成本小于 2 750 万元时,平台单

位捕捞成本低于渔船单位捕捞成本,平台捕捞方案有利。

注:主机功率为 110 kW,平台跨距为 2.0 km,横移时间为 1.0 h,拖网速度

为 7.0 kn。 Note:Platform trawling engine power is 110 kW, platform span is 2.0 km, lateral movement time of platform anchored one time is 1.0 h, trawling speed of platform is 7.0 kn.

图 6 平台总建造成本对单位捕捞成本的影响 Fig.6 Effects of total construction cost on CFPT

5 结 论

通过对影响平台建造与营运经济性的参数(如拖网

主机功率(70~580 kW)、平台跨距(0.5~3.0 km)、

锚次横移时间(0.5~3.5 h)、平台总体建造成本(200~3 000 万元)、平台拖网速度(1.0~9.0 kn)等)进行分

析研究,选取单位面积捕捞油耗、单位捕捞成本以及日

捕捞效率等 3 个经济评价指标,对近海捕贝作业平台与

渔船捕捞方案进行比较论证,进而得到捕捞作业平台的

技术参数范围。通过一个实例计算,可得出以下结论: 1)从总体上来说,平台捕捞方案整体经济性与捕捞

效率具有明显的优势。平台捕捞方案的单位面积捕捞油

耗比渔船捕捞减少 43%,单位捕捞成本降低 49%,日捕

捞效率提高 75%。 2)(在取值范围内)平台拖网主机功率小于 470 kW

第 8 期 张光发等:近海捕贝作业平台技术经济论证模型及应用

283

时,平台捕捞方案将优于渔船捕捞方案。平台跨距大于

0.5 km 时,平台捕捞方案将优于渔船捕捞方案。平台锚

次横移时间小于 2 h 时,平台捕捞方案将优于渔船捕捞方

案。平台捕捞拖网速度大于 1.4 kn 时,平台捕捞方案将

优于渔船捕捞方案。平台建造成本小于 2 750 万元时,平

台的单位捕捞成本低于渔船单位捕捞成本。

[参 考 文 献]

[1] 张祝利,王玮,何雅萍. 我国渔船作业过程碳排放的估算[J].

上海海洋大学学报,2010,19(6):848-852.

Zhang Zhuli, Wang Wei, He Yaping. The calculation of emissions of carbon during the process of fishing boats operations in China[J]. Journal of Shanghai Ocean University,

2010, 19(6): 848-852. (in Chinese with English abstract)

[2] 丁建乐,鲍旭腾,张建华. 欧洲捕捞渔业节能降耗技术与

措施[J]. 渔业现代化,2010,37(5):60-63.

Ding Jianle, Bao Xuteng, Zhang Jianhua. The energy saving technologies and measures in European fishing industry[J].

Fishery Modernization, 2010, 37(5): 60-63. (in Chinese

with English abstract)

[3] 张大勇,于嵩松,李明智,等. 近海新型捕贝工程装备的

概念设计[C]//第十六届中国海洋(岸)工程学术讨论会论

文集:上. 南京:中国海洋工程学会,2013:96-100.

Zhang Dayong, Yu Songsong, Li Mingzhi, et al. The concept design of the offshore new fishing seashell engineering equipment[C]//The 16th Chinese Marine Engineering Conference: Book A. Nanjing: Ocean engineering society of

China, 2013: 96-100. (in Chinese with English abstract)

[4] 张光发,张亚,赵学伟,等. 变水层大型拖网渔船技术经

济论证[J]. 大连海洋大学学报,2014,29(3):299-302.

Zhang Guangfa, Zhang Ya, Zhao Xuewei, et al. Technical and economical evaluation and optimization of ship form for large middle-water layer trawlers[J]. Journal of Dalian Ocean University,

2014, 29(3): 299-302. (in Chinese with English abstract)

[5] 李明智,张光发,邓长辉,等. 虾夷扇贝浮筏养殖作业改

造与试验[J]. 农业工程学报,2014,30(11):195-204.

Li Mingzhi, Zhang Guangfa, Deng Changhui, et al. Reconstruction and experiment on raft culture working for hopecteh yessoehsis[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE),

2014, 30(11): 195-204. (in Chinese with English abstract)

[6] 李明智,张光发,李秀辰,等. 虾夷扇贝捕捞网具的改进

及应用效果[J]. 农业工程学报,2013,29(11):52-59.

Li Mingzhi, Zhang Guangfa, Li Xiuchen, et al. Improvement and application effects of fishing gear for patihopecteh yessoehsis[J]. Transactions of the Chinese Society of

Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013,

29(11): 52-59. (in Chinese with English abstract)

[7] 徐静,董雁,张益明. 贻贝机械化收获与加工平台装备技

术的研究[J]. 船海工程,2006(2):98-100.

Xu Jing, Dong Yan, Zhang Yiming. On the equipment and technology of mechanized workbench used in harvest and process of mussel[J]. Ship & Ocean Engineering, 2006(2):

98-100. (in Chinese with English abstract)

[8] 马文昭,杨伟超,张维纲,等. 扇贝捕捞网具的改良设计[J].

大连水产学院学报,2009,24(5):429-435.

Ma Wenzhao, Yang Weichao, Zhang Weigang, et al. The design improvement of a scallop fishing net[J]. Journal of

DaLian Fisheries University, 2009, 24(5): 429-435. (in

Chinese with English abstract)

[9] 徐泽智,刁石强,郝淑贤,等. 用臭氧冰延长水产品保鲜

期的试验[J]. 制冷学报,2008,29(5):58-62.

Xu Zezhi, Diao Shiqiang, Hao Shuxian, et al. Experiment on application of ozone ice to extend preservation of aquatic

products[J]. Journal of Refrigeration, 2008, 29(5): 58-62.

(in Chinese with English abstract)

[10] 徐杰林. 渔船无冰保鲜装置应大力推广[J]. 渔业现代化,

2000(4):3.

Xu Jielin. Energetic applying a new type refrigerated seawater system in fishing vessels[J]. Fishery Modernization, 2000(4): 3. (in Chinese with English abstract)

[11] Hara Junichiro, Honda Itsuro, Kanazawa Koji, et al. Study on the refrigeration cycle of automotive air-conditioner[J]. Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air

Conditioning Engineers, 1991, 8(3): 185-194.

[12] Markus gasser, Gerhart Iwo schueller. Reliability-Based

Optimization of Structural Systems[J]. Mathematical

Methods of Operations Research, 1997, 46(3): 287-307.

[13] Malekzehtab, H A A Golafshani. Damage detection in an

offshore jacket platform using genetic algorithm based finite

element model updating with noisy modal data[J]. Procedia

Engineering, 2013, 54(3): 480-490.

[14] Cheng Yuansheng, Wang Zhen. Detecting damage to

offshore platform structures using the time-domain data[J]. J.

Marine. Sci. Appl, 2008, 7(1): 7-14.

[15] Shen Jing, Liu Fushun, Li Huajun, et al. Assessment of the

damages occurring between two adjacent measurements for

an aging offshore platform[J]. Ocean Engineering, 2015,

109(10): 372-380.

[16] 张光发,张维英. 船舶技术经济论证方法[M]. 北京:农业

科学技术出版社,2013:102-103.

农业工程学报(http://www.tcsae.org) 2016 年

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Technical and economical evaluation model of offshore scallops capture operation platform and its application

Zhang Guangfa, Zhang Bin, Xu Jiashuai, Lü Jian

(School of Navigation and Naval Architecture, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China)

Abstract: At present, trawl fishing as a traditional method is widely used in shellfish harvesting at home and abroad. However, using this method to catch the scallops has many disadvantages, such as huge energy consumption, high labor intensity, and poor fishing efficiency, which have become the key questions to restrict the sustainable development of marine fishing industry. Therefore, it’s very worth researching alternative scallop fishing equipment to meet the requirements of green development. The offshore scallop capture equipment is made up of platform deck, floating body and mooring, which is a kind of floating offshore engineering structure. This equipment occupies multiple functions, such as fishing, sorting, refining, storage and so on. Winch motors (ground net machine and anchor winch), cargo winch, generator unit, scallop separator, working cabin, accommodation and diesel generator were installed on the platform, and solar power as the source of power. In addition, to keep the scallops fresh and achieve the purpose of saving space, 2 shellfish purification storage networks were also set below the platform. Compared with the trawl fishing, it would substantially reduce energy consumption, realize precision fishing, raise fishing efficiency, and decrease the cost of purification. In this paper, based on the comparative methods, the technologic and economic parameters and the economic assessment indices were selected for the establishment of the technical and economic evaluation model, which was to investigate the economy of offshore scallops capture working platform. Firstly, the platform trawling engine power, the platform span, the hauls of platform anchored one time, the lateral movement time of platform anchored one time, the trawling speed of platform and the total construction cost of platform were selected as the technologic and economic parameters. Secondly, the capture fuel consumption per unit area, the unit cost of fishing and the capture efficiency were selected as the economic assessment indices. Next, the technical and economic evaluation model was established according to the technologic and economic parameters and the economic assessment indices. At last, based on this model, the economic calculation of fishing methods including fishing vessels and scallops capture working platform was carried out by using the comparative method. The results showed that when the platform trawling engine power was 400-470 kW, the platform span was 0.5-3.0 km, the lateral movement time of platform anchored one time was less than 2 h, the trawling speed of platform was beyond 1.4 kn, the total construction cost of platform was less than 27.5 million yuan, the scallops capture working platform project had more advantages over the fishing method of fishing vessels. Meanwhile, from these data, it was concluded that the haul of platform anchored one time was not very sensitive to the effect of scallops capture working platform project. The offshore scallops capture working platform conformed the policy of energy saving and emission reduction that was in line with the national “Twelfth Five-Year Plan”. By further experimental verification, the analysis model and method can provide the economic theory reference for the fundamental changes in fisheries production mode in China. Keywords: technology; economic analysis; fishing; scallops capture operation; offshore platform