充分利用灘涂資源合理規(guī)劃上海陸域（島嶼）風(fēng)電場(chǎng)

徐 俊

（上海市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，上海 200040）

上海地處風(fēng)資源豐富的長三角沿海地區(qū)，充分利用好優(yōu)良的風(fēng)能資源稟賦，加大可再生能源開發(fā)力度，是上海實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的有效途徑和重要手段，同時(shí)也是促進(jìn)上海風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)步和先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的極好機(jī)遇。上海的風(fēng)電場(chǎng)可分為陸域（島嶼）風(fēng)電場(chǎng)和海上風(fēng)電場(chǎng)，至2010年底上海市陸域（島嶼）風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)規(guī)模已超過200MW，海上風(fēng)電也達(dá)到100MW，全市風(fēng)電發(fā)展呈現(xiàn)陸域和海上齊頭并進(jìn)的良好局面。根據(jù)目前的情況，海上風(fēng)電雖然效率更高，而且不占土地，很有發(fā)展?jié)摿?，但是海上風(fēng)電設(shè)備的制造要求高、施工難度大、投資大，大規(guī)模推廣還有困難。陸域（島嶼）風(fēng)電場(chǎng)主要建設(shè)在大陸濱江沿海的岸線和灘涂，以及島嶼的岸線和灘涂，與海上風(fēng)電相比在建設(shè)成本和技術(shù)比較成熟，因此也更適合近期的發(fā)展需要。當(dāng)然，上海要發(fā)展陸域（島嶼）風(fēng)電場(chǎng)也在存在一些特殊的困難，特別是上海市城市化程度高、土地資源緊張，陸域（島嶼）風(fēng)電場(chǎng)布局與城市規(guī)劃的矛盾時(shí)有發(fā)生。上海電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量要求極為嚴(yán)格，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)技術(shù)要求較高，導(dǎo)致成本上升，而并網(wǎng)線路所需通道資源也影響了風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)進(jìn)度。本文將在上海城市發(fā)展轉(zhuǎn)型的大背景下，結(jié)合上海的城市土地利用規(guī)劃，對(duì)上海的陸域風(fēng)資源開發(fā)的規(guī)劃模式進(jìn)行分析，目的是破解上海陸域風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃建設(shè)上的主要難題，引導(dǎo)上海陸域風(fēng)資源的合理有序開發(fā)，為上海的節(jié)能減排工作作出貢獻(xiàn)。

1 上海的風(fēng)能資源及其分布

上海市位于長三角中東部沿海，屬于我國風(fēng)能豐富地區(qū)。按地面以上10m高度計(jì)算，上海市陸域理論可開發(fā)量約19.1GW，技術(shù)可開發(fā)量約1.5GW［1］。

圖1是根據(jù)有關(guān)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到上海地區(qū)上空10m，75m和100m高度風(fēng)功率密度分布的模擬結(jié)果［2］。由圖1可知，上海地區(qū)風(fēng)能資源以近海最大，東南部和崇明灘涂沿岸次之，由岸線向內(nèi)陸逐漸減小。風(fēng)資源分布規(guī)律與上海市的地形狀況是相吻合的：海面風(fēng)速及風(fēng)功率密度大于沿岸和內(nèi)陸；氣流進(jìn)入陸地后，受地面粗糙度的影響，隨著深入陸地的距離增加，風(fēng)速及風(fēng)功率密度逐漸減小。陸域（含島嶼）范圍內(nèi)奉賢、南匯、崇明三島地區(qū)的濱江沿海及附近灘涂風(fēng)資源較好，具有良好的開發(fā)價(jià)值。

圖1 上海市多年平均風(fēng)能密度分布數(shù)值模擬圖（W／m2）

2 上海陸域（島嶼）風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀及規(guī)劃

截至2010年，上海市已經(jīng)建成風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)8座，總裝機(jī)容量214.1MW，見表1。按場(chǎng)址地理特征，上海的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)可以分為陸域江海岸線和灘涂風(fēng)電場(chǎng)、島嶼岸線和灘涂風(fēng)電場(chǎng)、海上風(fēng)電場(chǎng)三類。根據(jù)對(duì)全市風(fēng)資源的初步調(diào)查并結(jié)合城市總體空間發(fā)展規(guī)劃，上海市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院對(duì)全市風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)作了總體層面上的初步規(guī)劃。目前已完成規(guī)劃的的陸域（島嶼）風(fēng)電場(chǎng)有4座，裝機(jī)規(guī)模約達(dá)242.4MW，參見表2。

表1 上海已建成的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)

表2 規(guī)劃中的上海陸域（島嶼）風(fēng)電場(chǎng)

另外，根據(jù)上海市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院2011年提出的上海中長期規(guī)劃研究報(bào)告［3］，到2020年包含陸域和海上的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)總量將達(dá)到1 700MW，其中700MW的裝機(jī)容量將來自陸域（島嶼）風(fēng)電場(chǎng)（見圖2）。按平均年有效發(fā)電小時(shí)數(shù)3 000h計(jì)算，初步估算全市風(fēng)電場(chǎng)年發(fā)電量可達(dá)50億kWh，年減排二氧化碳約400萬t；屆時(shí)風(fēng)電將為上海市節(jié)能減排作出巨大貢獻(xiàn)。

圖2 上海市中長期風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)總體布局規(guī)劃示意圖

3 漸進(jìn)置換式的可循環(huán)開發(fā)模式

陸域（島嶼）風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)展必須要有風(fēng)能資源豐富、人口少、土地閑置的岸線和灘涂地區(qū)。長江每年超過4億t的輸沙量約有一半在長江河口和杭州灣北岸沉積，給上海帶來了得天獨(dú)厚的灘涂資源。沿海灘涂地勢(shì)平坦、居民很少，比較適合風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)。但是沿海灘涂布置風(fēng)電場(chǎng)則需要與灘涂利用規(guī)劃相結(jié)合，由于上海政府對(duì)于灘涂資源的利用較為謹(jǐn)慎，大多數(shù)灘涂規(guī)劃尚未明確，因此目前可供建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的資源相當(dāng)有限。不過如果能夠根據(jù)上海沿海灘涂的生長特點(diǎn)布局陸域（島嶼）風(fēng)電場(chǎng)，采用動(dòng)態(tài)的規(guī)劃，完全可以在不影響灘涂利用規(guī)劃的前提下發(fā)展上海的風(fēng)電。事實(shí)上，風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行壽命一般是20年左右，風(fēng)電場(chǎng)并非永久性項(xiàng)目，即使建成的陸域（島嶼）風(fēng)電場(chǎng)在風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行壽命期內(nèi)具有良好的風(fēng)資源條件，但是經(jīng)過20年或者更長時(shí)間的發(fā)展，隨著附近地區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)化，地形地貌可能發(fā)生很大改變，風(fēng)能資源和和周邊環(huán)境都可能受到很大影響。也就是說，這些風(fēng)電場(chǎng)在達(dá)到運(yùn)行壽命后，為了給城市的發(fā)展騰出空間，完全有理由置換到尚未利用的或者新形成的灘涂上，進(jìn)行下一個(gè)周期的風(fēng)電開發(fā)。

3.1 崇明島灘涂的圈圍

上海市位于長江河口地區(qū)，隨著長江泥沙淤積，灘涂資源每年都以一定的速度在生長［4］。以崇明島東灘為例，對(duì)比1949年和20世紀(jì)80年代的堤岸線（見圖3），可以看到，這期間堤岸平均每年以88m的速度向海域擴(kuò)展，其中1964年最多向東推進(jìn)約1 600m，1982年向東推進(jìn)800m。不過自1998年的新大堤建成之后，崇明東灘尚未進(jìn)行新的圍墾造堤工程，但是潮灘的淤漲仍以每年100m以上的速度在繼續(xù)。

圖3 崇明東灘灘涂生長和有序圈圍整理成陸過程

崇明島北支也經(jīng)歷著同樣的灘涂生長、圈圍、成陸的過程。1958年至2005年間，是崇明島北支灘涂漲淤最厲害的階段（見圖4）。上海市崇明縣和江蘇省海門市均利用這一有利時(shí)機(jī)，加大了圍墾力度，使土地面積有較大增長。

圖4 1958—2005年崇明島北支歷年岸線變化及灘涂示意

由崇明島灘涂成陸發(fā)展的案例可以看到，淺灘灘資源本身的淤積和形成需要一定的過程，這個(gè)時(shí)間通常要5～10年，而淺灘資源形成耕地也需要一段較長的時(shí)間，一般要經(jīng)過促淤成陸、圈圍和土地整理等幾個(gè)環(huán)節(jié)，特別是促淤和圈圍的周期一般要2～3年。也就是說，長江河口地區(qū)由于泥沙淤積形成的淺灘，一般要經(jīng)過10～20年才能成為有效的土地增量，可以用來補(bǔ)充耕地發(fā)展農(nóng)業(yè)，或者發(fā)展休閑觀光產(chǎn)業(yè)，水陸交通條件較好的也可以作為工業(yè)發(fā)展區(qū)。例如：崇明陳家鎮(zhèn)，在20世紀(jì)70年代還是圈圍的灘涂地區(qū)，經(jīng)過多年的開發(fā)才發(fā)展成為目前長江入?？诘牡谝绘?zhèn)（人口約6.5萬）。在灘涂形成的初期比較荒涼，完全可以結(jié)合灘涂土地開發(fā)規(guī)劃，充分利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)資源發(fā)展風(fēng)電。

3.2 灘涂風(fēng)電的遠(yuǎn)期和近期發(fā)展統(tǒng)籌規(guī)劃

根據(jù)灘涂開發(fā)利用的過程及規(guī)律，對(duì)于近期尚未有系統(tǒng)開發(fā)計(jì)劃的灘涂，完全可以按“遠(yuǎn)近結(jié)合，統(tǒng)籌利用”的原則，統(tǒng)籌考慮風(fēng)機(jī)運(yùn)行壽命和灘涂資源的開發(fā)過程，作出逐步開發(fā)利用的規(guī)劃，在尚未利用的灘涂上合理布置風(fēng)電場(chǎng)。按照這樣的規(guī)劃，從風(fēng)電場(chǎng)建成起20年左右的時(shí)間（風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行年限），作為風(fēng)能開發(fā)利用基地使用，同時(shí)適當(dāng)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)等兼容產(chǎn)業(yè)；等到該區(qū)域成陸多年或岸線外移后，區(qū)域內(nèi)土地經(jīng)城市規(guī)劃需用作城市建設(shè)時(shí)，再將達(dá)到或接近運(yùn)行年限的風(fēng)電場(chǎng)拆除外移至新圈圍的灘涂地區(qū)（建設(shè)用地指標(biāo)也同時(shí)劃轉(zhuǎn)），見圖5。這樣的規(guī)劃不會(huì)影響城市建設(shè)對(duì)土地資源的需求，并且風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)道路、電力線路、升壓站等基礎(chǔ)設(shè)施可以為以后的城鎮(zhèn)開發(fā)提供一定的便利和基礎(chǔ)。

《上海市灘涂灘涂管理?xiàng)l例》第四條指出：開發(fā)利用灘涂應(yīng)當(dāng)根據(jù)本市城鄉(xiāng)建設(shè)需要，遵循統(tǒng)籌規(guī)劃、因地制宜、合理開發(fā)、有償使用的原則。本市鼓勵(lì)和支持國內(nèi)外投資者開發(fā)利用灘涂，誰投資誰受益，第十條規(guī)定了開發(fā)利用灘涂首先要符合開發(fā)利用灘涂總體規(guī)劃，其次要保證灘勢(shì)穩(wěn)定或者灘涂處于淤漲狀態(tài)，再次對(duì)周圍地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、水產(chǎn)資源、航道、河勢(shì)、防汛工程設(shè)施等無不利影響?！渡虾Ｊ型恋乩每傮w規(guī)劃》第二十五條，要求依據(jù)灘涂資源動(dòng)態(tài)演化規(guī)律，在保證區(qū)域?yàn)┩俊竦孛娣e動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的前提下，適度開發(fā)崇明北沿、橫沙東灘和南匯東灘等地區(qū)的灘涂資源以補(bǔ)充耕地［5］。因此在滿足上述條件的情況下完全可以在灘涂上建設(shè)一定規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)，同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)養(yǎng)護(hù)或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

圖5 漸進(jìn)置換式風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃模式示意圖

4 因地制宜發(fā)展獨(dú)立式風(fēng)力發(fā)電

目前，規(guī)模開發(fā)的風(fēng)電場(chǎng)一般都采用了并網(wǎng)發(fā)電的運(yùn)行方式，對(duì)當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行帶來很大影響。為了讓風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行并確保電網(wǎng)接納風(fēng)電后的安全穩(wěn)定，就必須在并網(wǎng)設(shè)備和控制方面增加投資，這部分投資在風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)成本中占了較大的比重，影響了風(fēng)電與常規(guī)能源發(fā)電的競(jìng)爭力。同時(shí)，目前的電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電的消納能力有限，也是風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的一個(gè)主要制約因素。

風(fēng)電采用獨(dú)立運(yùn)行模式，機(jī)組發(fā)電不送入大電網(wǎng)，直接供某些特殊的工業(yè)生產(chǎn)或者民用生活使用；用戶的用電以風(fēng)電為主、市電為輔，必要時(shí)從電網(wǎng)補(bǔ)充電力。風(fēng)電獨(dú)立運(yùn)行不需要并網(wǎng)設(shè)備，風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)也可以大大簡化，風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)成本大大減少，而且還可以大幅提高風(fēng)能利用效率，這樣風(fēng)電成本大幅下降。根據(jù)測(cè)算，非并網(wǎng)的獨(dú)立式風(fēng)電，發(fā)電成本僅為0.054元／kWh，是目前常規(guī)風(fēng)電價(jià)格10%［1］。因地制宜，根據(jù)風(fēng)資源和地塊開發(fā)的具體情況，充分利用目前已經(jīng)作為工業(yè)、港口、倉儲(chǔ)、旅游等的岸線和土地資源，合理靈活布置風(fēng)機(jī)，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ娘L(fēng)能利用方式。根據(jù)政策，企業(yè)利用自有岸線和土地資源，可以自主開發(fā)建設(shè)供企業(yè)自用的非并網(wǎng)的獨(dú)立式風(fēng)電，獨(dú)立式風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)可以讓這些企業(yè)或者其他投資主體參與商業(yè)開發(fā)。從上海地區(qū)有風(fēng)資源的江海岸線來看，羅涇港區(qū)、寶鋼鋼鐵基地、外高橋港區(qū)、臨港重裝備產(chǎn)業(yè)基地、星火工業(yè)區(qū)、金山石化基地、上?；瘜W(xué)工業(yè)區(qū)等區(qū)域中有許多高能耗產(chǎn)業(yè)，同時(shí)具有良好的風(fēng)資源條件，政府應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)這些企業(yè)利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力資源建設(shè)非并網(wǎng)的獨(dú)立式風(fēng)電，為上海的節(jié)能減排工作做出貢獻(xiàn)。

5 結(jié)語

上海的土地資源緊缺，濱江沿海產(chǎn)業(yè)的發(fā)展很快，根據(jù)岸線資源利用規(guī)劃，大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)困難很多，但是只要結(jié)合灘涂開發(fā)周期和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的生命周期特點(diǎn)按照可循壞的開發(fā)模式，上海市陸域（島嶼）風(fēng)電仍然大有可為。根據(jù)目前上海市－2m以上灘涂資源情況，利用其中1／5的土地面積建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)，全市可新增風(fēng)電裝機(jī)容量近1.5GW，非?？捎^。分布式非并網(wǎng)風(fēng)電江海岸線也有很大的發(fā)展?jié)摿Γ虾５慕０毒€總長達(dá)449.9km，已經(jīng)使用或者規(guī)劃利用的企業(yè)岸線，可以在不影響生產(chǎn)和防汛的前提下，因地制宜地建設(shè)分布式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，提高綠色能源的使用比例，為上海的節(jié)能減排工作做貢獻(xiàn)。

［1］祁巍鋒.長江三角洲地區(qū)風(fēng)能資源開發(fā)與非并網(wǎng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)［J］.資源科學(xué)，2008，30（11）：1648－1657.

［2］穆海振，徐家良，楊永輝.數(shù)值模擬在上海海上風(fēng)能資源評(píng)估中的應(yīng)用［J］.高原氣象，2008，27：196－202.

［3］上海市中長期風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)布局規(guī)劃［R］.上海市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，2011.1.

［4］上海市近期已圈圍土地整理規(guī)劃［R］.上海市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，2010.3.

［5］上海市土地利用空間發(fā)展戰(zhàn)略研究［R］.上海市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，2009.12.