環(huán)境友好型風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)策略研究

吳智泉 許昊煜 陳建文

關(guān)鍵詞：環(huán)境友好風(fēng)電生態(tài)文明

一、引言

隨著黨的十九大報(bào)告中關(guān)于“加快生態(tài)文明體制改革，建設(shè)美麗中國”的使命要求以及“堅(jiān)持人與自然和諧共生”基本方略的提出，加速推動(dòng)能源革命、加快清潔能源和可再生能源的替代利用工作已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)與共識。風(fēng)能作為一種綠色、清潔、儲量大（全國陸地80m高度處風(fēng)功率密度150W/m2以上的風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量為102億kW）的可再生能源，正逐步成為我國提升清潔能源消費(fèi)比重、加速能源消費(fèi)低碳化轉(zhuǎn)型的重要依托[1]。一方面，國家能源局《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中關(guān)于“十三五”期間，風(fēng)電新增裝機(jī)容量8000萬千瓦以上宏偉藍(lán)圖的繪制以及政府各項(xiàng)利好政策的頒布，使得各地風(fēng)電資源開發(fā)成效顯著，推進(jìn)速度大幅提升[2]。另一方面，在風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)過程中，特別是在生態(tài)條件優(yōu)越的中東部地區(qū)風(fēng)場建設(shè)過程中，項(xiàng)目對當(dāng)?shù)刈匀缓腿宋沫h(huán)境一致性的破壞問題也隨著近年來風(fēng)電資源的迅速開發(fā)而逐漸凸顯。因此，風(fēng)電資源的開發(fā)工作已經(jīng)步入“前途光明、挑戰(zhàn)嚴(yán)峻”的新階段。如何解決風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)過程中生態(tài)文明建設(shè)的不充分、項(xiàng)目發(fā)展的高經(jīng)濟(jì)效益與低生態(tài)和諧程度之間不平衡的問題，從而推進(jìn)風(fēng)能開發(fā)工作中的生態(tài)文明建設(shè)，正逐漸成為各風(fēng)電資源開發(fā)項(xiàng)目的重中之重。

在此背景下，堅(jiān)持五大發(fā)展理念，積極推進(jìn)綠色制度體系創(chuàng)新與綠色技術(shù)創(chuàng)新，在對風(fēng)資源進(jìn)行迅速、有效、充分開發(fā)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目發(fā)展與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、人文環(huán)境的完全融合，打造環(huán)境友好型風(fēng)電項(xiàng)目，是降低風(fēng)電對自然、人文環(huán)境的影響性、破壞性，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電項(xiàng)目綠色、可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

二、風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)對環(huán)境的負(fù)面影響

區(qū)域環(huán)境的影響是指區(qū)域環(huán)境在受到來自外界作用時(shí)所發(fā)生的變化與響應(yīng)[3]。在風(fēng)資源的開發(fā)、建設(shè)直至風(fēng)電場運(yùn)行的全過程中，由于人的活動(dòng)、施工區(qū)域的占用以及臨時(shí)和永久性道路、建筑的建設(shè)，無法避免地會(huì)對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)與人文環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面的影響，造成環(huán)境的破壞。

近年來，為解決我國風(fēng)電資源分布不均、生產(chǎn)重心與電力負(fù)荷重心錯(cuò)位、棄風(fēng)限電等問題，負(fù)荷需求大、并網(wǎng)條件好，就近、就地消納能力強(qiáng)的中東部地區(qū)風(fēng)電資源的開發(fā)成為了又一熱點(diǎn)[4][5]。而中東部地區(qū)風(fēng)場大多位于自然條件優(yōu)越、植被茂盛、物種豐富的區(qū)域。風(fēng)電項(xiàng)目全生命周期內(nèi)，對生態(tài)、人文環(huán)境的負(fù)面影響主要分為以下三個(gè)方面：

（一）開發(fā)及建設(shè)過程中對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、人文環(huán)境一致性的破壞

在風(fēng)電項(xiàng)目施工過程中的諸多環(huán)節(jié)會(huì)對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)和人文環(huán)境的一致性產(chǎn)生的破壞，如道路修建、土地平整、風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)等對于植被覆蓋、地表形態(tài)、土層結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的破壞。如圖1所示，若沒有及時(shí)做好植被的復(fù)栽和生態(tài)的恢復(fù)，則會(huì)造成大面積的水土流失、周邊植被的進(jìn)一步退化以及原有生物種群穩(wěn)定性的破壞[6][7]。而升壓站及其他必要性建筑與周圍環(huán)境或當(dāng)?shù)亟ㄖL(fēng)格上的顯著差異，也會(huì)對人文景觀結(jié)構(gòu)的一致性造成負(fù)面影響。圖1 風(fēng)電項(xiàng)目對生態(tài)環(huán)境的破壞（二）項(xiàng)目建成后生態(tài)恢復(fù)過程中的過度美化對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、人文環(huán)境一致性的破壞

隨著地方政府對環(huán)境評價(jià)要求的不斷加碼，使部分項(xiàng)目在生態(tài)恢復(fù)階段采用了過高的標(biāo)準(zhǔn)，如圖2所示，例如“花園式”的廠區(qū)規(guī)劃、“景觀式”的邊坡造型以及“豪華型”的建筑風(fēng)格無形中形成了生態(tài)與人文景觀的“過度美化”問題，無法與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)融合的建筑物與植被造成了景觀一致性的破壞。不僅如此，風(fēng)電項(xiàng)目的過度美化也會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)、升壓站等關(guān)鍵設(shè)備附近人類靠近的概率大幅提升，從而帶來電力生產(chǎn)安全的不確定性以及管理難度和成本的增加。圖2過度美化的生態(tài)恢復(fù)方案（三）項(xiàng)目投產(chǎn)后，機(jī)組運(yùn)維過程中對于生態(tài)環(huán)境造成的持續(xù)破壞

一方面，有相關(guān)研究曾提出，山地、丘陵地形中，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行與森林病蟲害之間存在正相關(guān)，例如2011年我國華北地區(qū)某風(fēng)場附近的落葉松用材林大規(guī)模爆發(fā)的鞘蛾和尺蠖危害，隨后的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，尺蠖幼蟲主要通過吐絲借風(fēng)飄移的方式進(jìn)行林木間的傳播，風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)造成周邊空氣湍動(dòng)度增大，擴(kuò)散效應(yīng)明顯，從而導(dǎo)致此處尺蠖借風(fēng)傳播效率遠(yuǎn)高于其它區(qū)域[8]。另一方面，在傳統(tǒng)的風(fēng)場運(yùn)維模式中，由于風(fēng)場內(nèi)需要建設(shè)運(yùn)維員工宿舍，而人的頻繁活動(dòng)造成的植被恢復(fù)率的降低、嚙齒動(dòng)物數(shù)量的增加也在一定程度上加劇了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)破壞。

而在“節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主”方針的指引下，推進(jìn)環(huán)境友好型風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)，則為解決以上的問題提供了新思路。

三、環(huán)境友好型風(fēng)電項(xiàng)目的開發(fā)策略

（一）環(huán)境友好型風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)總體思路

黨的十九大報(bào)告中關(guān)于加快生態(tài)文明體制改革，建設(shè)美麗中國總體目標(biāo)的提出，為解決風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)工作中面臨的生態(tài)與人文環(huán)境破壞的難題提供了方向。緊密結(jié)合各風(fēng)電項(xiàng)目的自身需求，進(jìn)一步貫徹五大發(fā)展理念，構(gòu)建基于綠色發(fā)展理念的創(chuàng)新技術(shù)體系，建設(shè)環(huán)境友好型能源項(xiàng)目：積極推動(dòng)綠色技術(shù)與制度創(chuàng)新，在項(xiàng)目可研、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行及維護(hù)的全生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目開發(fā)與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和人文環(huán)境的融合;通過資源綜合集約化措施，在項(xiàng)目開發(fā)的各個(gè)階段盡可能減少由土地的占用導(dǎo)致的生態(tài)破壞;推進(jìn)基于智能集控系統(tǒng)的無人/少人值守風(fēng)電場建設(shè)，減少由于人的活動(dòng)對于風(fēng)場生態(tài)環(huán)境的破壞，縮短項(xiàng)目生態(tài)恢復(fù)期;基于區(qū)域性綠色運(yùn)維的思路，在無人值守的前提下，實(shí)行區(qū)域化運(yùn)維，并在運(yùn)維、檢修過程中加入生態(tài)監(jiān)測和生態(tài)補(bǔ)償?shù)沫h(huán)節(jié)，幫助加速風(fēng)場周邊區(qū)域內(nèi)的生態(tài)恢復(fù)以及保持生態(tài)平衡。

（二） 環(huán)境友好型風(fēng)電項(xiàng)目具體開發(fā)策略

1基于景觀生態(tài)體系評估的生態(tài)人文環(huán)境融合方案。圖3顯示了基于景觀生態(tài)體系評估的環(huán)境融合方案的流程圖，不難看出，風(fēng)電項(xiàng)目與生態(tài)、人文環(huán)境的融合工作主要分為，景觀生態(tài)體系評估與具體的生態(tài)文人環(huán)境融合手段兩個(gè)方面。

（1）風(fēng)電項(xiàng)目的景觀生態(tài)體系評估模型的建立。風(fēng)電項(xiàng)目的景觀生態(tài)學(xué)的生態(tài)質(zhì)量狀況評判模型由空間結(jié)構(gòu)分析模型、功能與穩(wěn)定性分析模型兩個(gè)部分組成。因此，首先通過現(xiàn)場踏勘、遙感數(shù)據(jù)、地形圖相結(jié)合的方式評價(jià)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?、土地利用類型、主要植被及農(nóng)作物以及相應(yīng)的植被生物量和植被生產(chǎn)力。隨后，可通過計(jì)算不同自然組分的密度（Rd）、頻率（Rf）和景觀比例（Lp）以及優(yōu)勢度值（Do），得出該地區(qū)目前的景觀生態(tài)體系現(xiàn)狀評價(jià)結(jié)果，并根據(jù)項(xiàng)目施工后該地區(qū)土地利用格局的轉(zhuǎn)化進(jìn)行項(xiàng)目的景觀生態(tài)體系預(yù)測評價(jià)，從而量化評估本項(xiàng)目對于生態(tài)景觀的影響程度[9][10]。通過景觀的生物恢復(fù)分析、景觀模地的內(nèi)在異質(zhì)性分析、模地內(nèi)的廊道分析、人文景觀四個(gè)不同的方面進(jìn)行景觀功能和穩(wěn)定性分析，完成風(fēng)電開發(fā)項(xiàng)目帶來的生態(tài)環(huán)境破壞與影響的全方位評估[11]。

（2）風(fēng)電項(xiàng)目的環(huán)境融合手段。應(yīng)根據(jù)景觀生態(tài)體系評估的結(jié)果進(jìn)行有針對性的生態(tài)環(huán)境及人文環(huán)境的融合工作。

首先需結(jié)合當(dāng)?shù)氐耐寥?、氣候、植被特點(diǎn)制定道路沿線、風(fēng)機(jī)吊裝平臺、塔基的原生植被恢復(fù)方案，即采用當(dāng)?shù)氐脑参飳Ρ黄茐纳鷳B(tài)完整性的土地進(jìn)行喬、灌、草以及農(nóng)作物相結(jié)合的綠化設(shè)計(jì)。以此提高植物存活率，縮短恢復(fù)期，并可以

圖3基于景觀生態(tài)體系評估的環(huán)境融合流程圖

最大限度的與當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境相融合，避免了因?yàn)檫^度的綠化、美化，帶來的生態(tài)環(huán)境一致性的二次破壞，圖4顯示了風(fēng)電項(xiàng)目與生態(tài)環(huán)境形成較好融合的實(shí)施效果圖。圖4風(fēng)電項(xiàng)目與生態(tài)環(huán)境形成較好融合的實(shí)施效果圖在植被的種植過程中，不同的類型的植物往往需要不同厚度的土壤才能得以存活[12]。在生態(tài)恢復(fù)區(qū)進(jìn)行土壤和植被的采樣，確定機(jī)位點(diǎn)附近的原生植被類型，結(jié)合取樣土壤的pH值、含鹽量、透水率等參數(shù)隨土層厚度變化的不同趨勢，根據(jù)不同植物的生長特性制定適宜的施工基礎(chǔ)下沉深度，以求在工程恢復(fù)期內(nèi)形成與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的迅速、充分融合，圖5顯示了在保證輪轂高度不變的情況下，根據(jù)不同植被所需的土壤厚度制定的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)下沉的深度xi。并在后續(xù)的植被恢復(fù)過程中，結(jié)合采樣土壤和植被的具體情況，有針對性地進(jìn)行包括土壤的補(bǔ)水補(bǔ)肥、病蟲害防治、防凍加固等措施，以提高植被的存活率，縮短生態(tài)恢復(fù)期。

此外，在升壓站以及必要性建筑的建筑高度、外觀風(fēng)格上采用基于當(dāng)?shù)氐赜蛭幕厣耐庥^設(shè)計(jì)，最大限度的還原當(dāng)?shù)氐慕ㄖL(fēng)格，實(shí)現(xiàn)與人文環(huán)境的深度融合。圖5所示為一個(gè)外觀被設(shè)計(jì)成大樹的通訊基站，其與周邊的自然和人文環(huán)境融為

圖5不同植被類型下的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)下沉深度一體，減少了視覺上的景觀一致性破壞，這種近自然隱蔽式設(shè)計(jì)理念可被借鑒到風(fēng)場建筑的設(shè)計(jì)當(dāng)中，從而保證項(xiàng)目開發(fā)過程中生態(tài)、人文環(huán)境的一致性。圖6近自然隱蔽式設(shè)計(jì)理念下的通訊基站堅(jiān)持開放、共享的發(fā)展理念。通過打造與當(dāng)?shù)丨h(huán)境和諧共生的風(fēng)電機(jī)組，本著“可遠(yuǎn)觀而不可近褻”的原則，借助景觀生態(tài)學(xué)中景觀功能的評價(jià)手段在遠(yuǎn)離風(fēng)場的特定位置建設(shè)開放式風(fēng)電景觀觀測臺，并結(jié)合AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）導(dǎo)覽技術(shù)等手段，傳播風(fēng)電的綠色發(fā)展理念，與當(dāng)?shù)厝嗣窆蚕戆l(fā)展紅利。

綜上，基于景觀生態(tài)體系評估的環(huán)境融合手段實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電項(xiàng)目與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、人文環(huán)境的深度融合，降低了過度美化帶來的造價(jià)上升、生態(tài)破壞以及管理成本上升的問題。

2基于智能集控系統(tǒng)的無人/少人值守風(fēng)電場建設(shè)。風(fēng)場的無人/少人值守可有效減少人類活動(dòng)對于環(huán)境的破壞和影響，更有益于風(fēng)場生態(tài)環(huán)境在基建后的迅速恢復(fù)。而實(shí)現(xiàn)無人值守的前提則是穩(wěn)定可靠的風(fēng)場智能集控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。首先需要開展基于風(fēng)場實(shí)時(shí)評估的全局優(yōu)化控制策略的研究，以風(fēng)場的“實(shí)時(shí)運(yùn)行最優(yōu)”和“管理方式最優(yōu)”為目標(biāo)，在云端建立可為遠(yuǎn)程集控提供足夠支撐的風(fēng)場智能化分析平臺，實(shí)現(xiàn)全風(fēng)場發(fā)電量最大的協(xié)同控制的同時(shí)，具備設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、大數(shù)據(jù)預(yù)警、智能故障診斷和設(shè)備健康評估等功能，以此實(shí)時(shí)向位于遠(yuǎn)方的集控人員推送機(jī)組狀態(tài)預(yù)警信息，指導(dǎo)下一步的遠(yuǎn)程運(yùn)維檢修計(jì)劃的布置。

構(gòu)建各個(gè)風(fēng)場的遠(yuǎn)程監(jiān)控體系，集合風(fēng)電場集中監(jiān)控、消防集中監(jiān)控?？山Y(jié)合無人機(jī)、動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)控等新技術(shù)，進(jìn)行無人化的風(fēng)電場全場的視頻監(jiān)控，從而真正做到無人值守。

3資源綜合集約化措施。構(gòu)建全風(fēng)場CFD模擬計(jì)算模型，精確計(jì)算不同機(jī)位選擇方案下每個(gè)機(jī)位受到的尾流影響，制定占地面積最小、全場最大發(fā)電量以及風(fēng)電開發(fā)成本最低等多目標(biāo)綜合尋優(yōu)的個(gè)性化機(jī)型機(jī)位選擇方案。針對不同中低速風(fēng)場的特點(diǎn)，科學(xué)、全面地評估不同位置的風(fēng)能資源及地形地貌，通過對每個(gè)機(jī)位風(fēng)能資源的細(xì)化評估，因地制宜，定制不同高度、不同容量、不同葉片長度的機(jī)型選擇方案，旨在提高中低速風(fēng)力資源的利用率，降低機(jī)位總數(shù)和占地面積，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)場的配置最優(yōu)化與用地集約化。

充分發(fā)揮風(fēng)電項(xiàng)目接入系統(tǒng)靈活性高的優(yōu)勢。采用“就近接入”、“分散接入”的原則，優(yōu)化接入系統(tǒng)的方案，減少新建接入線路及升壓站的投資、降低接入系統(tǒng)成本、節(jié)約土地資源。

采用永臨結(jié)合的道路選址選線方案。同步減少永久性道路和臨時(shí)性道路，利用現(xiàn)有公路和拓寬后的上山便道，減少新建道路。道路規(guī)劃過程中應(yīng)注意選擇隱蔽性好、易于恢復(fù)或便于今后留給當(dāng)?shù)卮迕褡鬓r(nóng)耕通道的道路，從而盡可能降低對自然環(huán)境以及自然景觀的破壞、提高土地利用率。

4區(qū)域性綠色運(yùn)維。在實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場的無人值守的前提下，合理規(guī)劃多個(gè)風(fēng)場共用的運(yùn)維檢修中心，進(jìn)行區(qū)域運(yùn)維方式。

在運(yùn)維、檢修的過程中，加入生態(tài)監(jiān)測和生態(tài)補(bǔ)償?shù)沫h(huán)節(jié)。即通過監(jiān)測風(fēng)場周邊的動(dòng)、植物的動(dòng)態(tài)變化，制定有針對性的生態(tài)恢復(fù)手段，并在日常運(yùn)維檢修的過程中，安排相應(yīng)的生態(tài)恢復(fù)工作。

例如針對風(fēng)機(jī)運(yùn)行與森林病蟲害的正相關(guān)問題，可在運(yùn)維檢修時(shí)，定期進(jìn)行周邊樹木的病蟲害檢測，并酌情進(jìn)行噴灑農(nóng)藥、投放蟲害天敵等方法恢復(fù)原有生態(tài)環(huán)境。又如在運(yùn)維檢修中監(jiān)測到風(fēng)機(jī)附近鳥類死亡率突升，可通過在風(fēng)機(jī)組的前后臨時(shí)設(shè)置的標(biāo)志物、物理驅(qū)鳥器，避免鳥類進(jìn)入風(fēng)機(jī)掃風(fēng)區(qū)，或施放毒餌，控制作為鳥類食物來源的嚙齒動(dòng)物在風(fēng)輪機(jī)周圍集結(jié)，也可減少對鳥類的傷害[13]。

四、總結(jié)與展望

清潔能源產(chǎn)業(yè)應(yīng)本著綠色發(fā)展的原則進(jìn)行資源的開發(fā)，發(fā)展風(fēng)電項(xiàng)目的最終目的還是為了有效應(yīng)對日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染，構(gòu)建清潔、低碳、安全、高效的能源體系。即便如此，風(fēng)資源的開發(fā)過程中對于生態(tài)、人文環(huán)境帶來的破壞仍然不可忽視，特別是在植被豐富、自然條件優(yōu)越的中東部低速風(fēng)場，主要體現(xiàn)在開發(fā)建設(shè)過程中對原有生態(tài)環(huán)境的破壞、運(yùn)維過程中人為的影響以及恢復(fù)期內(nèi)過度美化帶來的景觀生態(tài)的二次破壞等問題，這無疑與發(fā)展風(fēng)電的初衷背道而馳。通過技術(shù)、制度的綠色創(chuàng)新所構(gòu)建的環(huán)境友好型風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)手段可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目開發(fā)與當(dāng)?shù)刈匀弧⑷宋沫h(huán)境的充分融合，從而在項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)過程中突出生態(tài)文明建設(shè)，扎實(shí)推進(jìn)風(fēng)能資源的開發(fā)工作向更高水平、更加綠色的方向邁進(jìn)。

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[12]見軍林，劉建鋒，李少輝綠化苗木運(yùn)輸與栽植[J].中國花卉園藝，2011（24）：39—39

[13]朱永可，李陽端，樓瑛強(qiáng)等風(fēng)力發(fā)電對鳥類的影響以及應(yīng)對措施[J].動(dòng)物學(xué)雜志，2016，51（4）：682—691

（吳智泉，大唐安徽發(fā)電有限公司。許昊煜，中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華東分公司，現(xiàn)借調(diào)至大唐安徽發(fā)電有限公司。陳建文，大唐安徽發(fā)電有限公司。）