循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（RAS）因節(jié)水、可控性強(qiáng)及環(huán)境友好而受關(guān)注，但依賴水泵、過濾器和曝氣機(jī)等設(shè)備的持續(xù)或保守固定運(yùn)行，導(dǎo)致耗電量巨大?？稍偕茉措m可提供清潔電力，但其出力受天氣影響波動較大，且養(yǎng)殖設(shè)施的水質(zhì)與生物條件限制了用電調(diào)整的靈活性。

針對這一挑戰(zhàn)，日本埼玉大學(xué)與琉球大學(xué)聯(lián)合研究團(tuán)隊開發(fā)了一套工藝感知型能源管理框架。該框架以溶解氧（DO）作為連接曝氣機(jī)運(yùn)行與魚類安全的核心狀態(tài)指標(biāo)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建了針對商業(yè)養(yǎng)殖物種巴鯢（Epinephelus malabaricus）的物種特異性DO估算模型，將魚體質(zhì)量與攝食對溶氧的影響納入計算，并設(shè)定了Zui低安全溶氧水平作為運(yùn)行約束。

研究人員將該模型嵌入經(jīng)濟(jì)模型預(yù)測控制策略中，實(shí)現(xiàn)曝氣機(jī)運(yùn)行與電池/電網(wǎng)用電的協(xié)同調(diào)度，并與現(xiàn)場太陽能和風(fēng)能發(fā)電進(jìn)行匹配。為期一年的模擬結(jié)果顯示，該框架在維持溶氧高于規(guī)定安全裕度的同時，可大幅降低用電量及相關(guān)二氧化碳排放，并提升了電網(wǎng)停電期間的系統(tǒng)韌性。

通訊作者、埼玉大學(xué)助理教授Akito Nakadomari指出，傳統(tǒng)視角常將曝氣機(jī)視為固定電力負(fù)荷，而本研究揭示了電力需求背后的工藝動態(tài)決定了設(shè)備運(yùn)行的時機(jī)與方式。通過識別并利用隱藏在工藝要求中的靈活性，可在不犧牲安全生產(chǎn)的前提下優(yōu)化能源使用。

相關(guān)成果已發(fā)表于《可持續(xù)能源技術(shù)與評估》（Sustainable Energy Technologies and Assessments）。研究團(tuán)隊表示，未來將在日本科研基金支持下開展后續(xù)項目，重點(diǎn)建模多種水質(zhì)條件及水溫控制設(shè)備的運(yùn)行變化，并將生物需求與生產(chǎn)目標(biāo)納入整體評估，以進(jìn)一步挖掘系統(tǒng)靈活性并拓展至不同養(yǎng)殖品種與更大規(guī)模設(shè)施。