充分利用滩涂资源合理规划上海陆域（岛屿）风电场

徐 俊

（上海市城市规划设计研究院，上海 200040）

上海地处风资源丰富的长三角沿海地区，充分利用好优良的风能资源禀赋，加大可再生能源开发力度，是上海实现低碳发展的有效途径和重要手段，同时也是促进上海风电产业进步和先进制造业发展的极好机遇。上海的风电场可分为陆域（岛屿）风电场和海上风电场，至2010年底上海市陆域（岛屿）风电场装机规模已超过200MW，海上风电也达到100MW，全市风电发展呈现陆域和海上齐头并进的良好局面。根据目前的情况，海上风电虽然效率更高，而且不占土地，很有发展潜力，但是海上风电设备的制造要求高、施工难度大、投资大，大规模推广还有困难。陆域（岛屿）风电场主要建设在大陆滨江沿海的岸线和滩涂，以及岛屿的岸线和滩涂，与海上风电相比在建设成本和技术比较成熟，因此也更适合近期的发展需要。当然，上海要发展陆域（岛屿）风电场也在存在一些特殊的困难，特别是上海市城市化程度高、土地资源紧张，陆域（岛屿）风电场布局与城市规划的矛盾时有发生。上海电网对电能质量要求极为严格，风电场并网技术要求较高，导致成本上升，而并网线路所需通道资源也影响了风电场的建设进度。本文将在上海城市发展转型的大背景下，结合上海的城市土地利用规划，对上海的陆域风资源开发的规划模式进行分析，目的是破解上海陆域风电场规划建设上的主要难题，引导上海陆域风资源的合理有序开发，为上海的节能减排工作作出贡献。

1 上海的风能资源及其分布

上海市位于长三角中东部沿海，属于我国风能丰富地区。按地面以上10m高度计算，上海市陆域理论可开发量约19.1GW，技术可开发量约1.5GW［1］。

图1是根据有关实测数据得到上海地区上空10m，75m和100m高度风功率密度分布的模拟结果［2］。由图1可知，上海地区风能资源以近海最大，东南部和崇明滩涂沿岸次之，由岸线向内陆逐渐减小。风资源分布规律与上海市的地形状况是相吻合的：海面风速及风功率密度大于沿岸和内陆；气流进入陆地后，受地面粗糙度的影响，随着深入陆地的距离增加，风速及风功率密度逐渐减小。陆域（含岛屿）范围内奉贤、南汇、崇明三岛地区的滨江沿海及附近滩涂风资源较好，具有良好的开发价值。

图1 上海市多年平均风能密度分布数值模拟图（W／m2）

2 上海陆域（岛屿）风电发展现状及规划

截至2010年，上海市已经建成风力发电场8座，总装机容量214.1MW，见表1。按场址地理特征，上海的风力发电场可以分为陆域江海岸线和滩涂风电场、岛屿岸线和滩涂风电场、海上风电场三类。根据对全市风资源的初步调查并结合城市总体空间发展规划，上海市城市规划设计研究院对全市风力发电场作了总体层面上的初步规划。目前已完成规划的的陆域（岛屿）风电场有4座，装机规模约达242.4MW，参见表2。

表1 上海已建成的风力发电场

表2 规划中的上海陆域（岛屿）风电场

另外，根据上海市城市规划设计研究院2011年提出的上海中长期规划研究报告［3］，到2020年包含陆域和海上的风力发电装机总量将达到1 700MW，其中700MW的装机容量将来自陆域（岛屿）风电场（见图2）。按平均年有效发电小时数3 000h计算，初步估算全市风电场年发电量可达50亿kWh，年减排二氧化碳约400万t；届时风电将为上海市节能减排作出巨大贡献。

图2 上海市中长期风力发电场总体布局规划示意图

3 渐进置换式的可循环开发模式

陆域（岛屿）风电场的发展必须要有风能资源丰富、人口少、土地闲置的岸线和滩涂地区。长江每年超过4亿t的输沙量约有一半在长江河口和杭州湾北岸沉积，给上海带来了得天独厚的滩涂资源。沿海滩涂地势平坦、居民很少，比较适合风电场的建设。但是沿海滩涂布置风电场则需要与滩涂利用规划相结合，由于上海政府对于滩涂资源的利用较为谨慎，大多数滩涂规划尚未明确，因此目前可供建设风电场的资源相当有限。不过如果能够根据上海沿海滩涂的生长特点布局陆域（岛屿）风电场，采用动态的规划，完全可以在不影响滩涂利用规划的前提下发展上海的风电。事实上，风电机组的运行寿命一般是20年左右，风电场并非永久性项目，即使建成的陆域（岛屿）风电场在风电机组的运行寿命期内具有良好的风资源条件，但是经过20年或者更长时间的发展，随着附近地区产业发展和城镇化，地形地貌可能发生很大改变，风能资源和和周边环境都可能受到很大影响。也就是说，这些风电场在达到运行寿命后，为了给城市的发展腾出空间，完全有理由置换到尚未利用的或者新形成的滩涂上，进行下一个周期的风电开发。

3.1 崇明岛滩涂的圈围

上海市位于长江河口地区，随着长江泥沙淤积，滩涂资源每年都以一定的速度在生长［4］。以崇明岛东滩为例，对比1949年和20世纪80年代的堤岸线（见图3），可以看到，这期间堤岸平均每年以88m的速度向海域扩展，其中1964年最多向东推进约1 600m，1982年向东推进800m。不过自1998年的新大堤建成之后，崇明东滩尚未进行新的围垦造堤工程，但是潮滩的淤涨仍以每年100m以上的速度在继续。

图3 崇明东滩滩涂生长和有序圈围整理成陆过程

崇明岛北支也经历着同样的滩涂生长、圈围、成陆的过程。1958年至2005年间，是崇明岛北支滩涂涨淤最厉害的阶段（见图4）。上海市崇明县和江苏省海门市均利用这一有利时机，加大了围垦力度，使土地面积有较大增长。

图4 1958—2005年崇明岛北支历年岸线变化及滩涂示意

由崇明岛滩涂成陆发展的案例可以看到，浅滩滩资源本身的淤积和形成需要一定的过程，这个时间通常要5～10年，而浅滩资源形成耕地也需要一段较长的时间，一般要经过促淤成陆、圈围和土地整理等几个环节，特别是促淤和圈围的周期一般要2～3年。也就是说，长江河口地区由于泥沙淤积形成的浅滩，一般要经过10～20年才能成为有效的土地增量，可以用来补充耕地发展农业，或者发展休闲观光产业，水陆交通条件较好的也可以作为工业发展区。例如：崇明陈家镇，在20世纪70年代还是圈围的滩涂地区，经过多年的开发才发展成为目前长江入海口的第一镇（人口约6.5万）。在滩涂形成的初期比较荒凉，完全可以结合滩涂土地开发规划，充分利用当地的风资源发展风电。

3.2 滩涂风电的远期和近期发展统筹规划

根据滩涂开发利用的过程及规律，对于近期尚未有系统开发计划的滩涂，完全可以按“远近结合，统筹利用”的原则，统筹考虑风机运行寿命和滩涂资源的开发过程，作出逐步开发利用的规划，在尚未利用的滩涂上合理布置风电场。按照这样的规划，从风电场建成起20年左右的时间（风电场运行年限），作为风能开发利用基地使用，同时适当发展生态农业等兼容产业；等到该区域成陆多年或岸线外移后，区域内土地经城市规划需用作城市建设时，再将达到或接近运行年限的风电场拆除外移至新圈围的滩涂地区（建设用地指标也同时划转），见图5。这样的规划不会影响城市建设对土地资源的需求，并且风电场内道路、电力线路、升压站等基础设施可以为以后的城镇开发提供一定的便利和基础。

《上海市滩涂滩涂管理条例》第四条指出：开发利用滩涂应当根据本市城乡建设需要，遵循统筹规划、因地制宜、合理开发、有偿使用的原则。本市鼓励和支持国内外投资者开发利用滩涂，谁投资谁受益，第十条规定了开发利用滩涂首先要符合开发利用滩涂总体规划，其次要保证滩势稳定或者滩涂处于淤涨状态，再次对周围地区的生态环境、水产资源、航道、河势、防汛工程设施等无不利影响。《上海市土地利用总体规划》第二十五条，要求依据滩涂资源动态演化规律，在保证区域滩涂、湿地面积动态稳定的前提下，适度开发崇明北沿、横沙东滩和南汇东滩等地区的滩涂资源以补充耕地［5］。因此在满足上述条件的情况下完全可以在滩涂上建设一定规模的风电场，同时进行适当的生态养护或农业生产。

图5 渐进置换式风电场规划模式示意图

4 因地制宜发展独立式风力发电

目前，规模开发的风电场一般都采用了并网发电的运行方式，对当地的电网建设和运行带来很大影响。为了让风电场并网运行并确保电网接纳风电后的安全稳定，就必须在并网设备和控制方面增加投资，这部分投资在风电场建设成本中占了较大的比重，影响了风电与常规能源发电的竞争力。同时，目前的电网对风电的消纳能力有限，也是风力发电发展的一个主要制约因素。

风电采用独立运行模式，机组发电不送入大电网，直接供某些特殊的工业生产或者民用生活使用；用户的用电以风电为主、市电为辅，必要时从电网补充电力。风电独立运行不需要并网设备，风电机组的结构也可以大大简化，风电场的建设成本大大减少，而且还可以大幅提高风能利用效率，这样风电成本大幅下降。根据测算，非并网的独立式风电，发电成本仅为0.054元／kWh，是目前常规风电价格10%［1］。因地制宜，根据风资源和地块开发的具体情况，充分利用目前已经作为工业、港口、仓储、旅游等的岸线和土地资源，合理灵活布置风机，是一种很有发展潜力的风能利用方式。根据政策，企业利用自有岸线和土地资源，可以自主开发建设供企业自用的非并网的独立式风电，独立式风力发电的经济性已经可以让这些企业或者其他投资主体参与商业开发。从上海地区有风资源的江海岸线来看，罗泾港区、宝钢钢铁基地、外高桥港区、临港重装备产业基地、星火工业区、金山石化基地、上海化学工业区等区域中有许多高能耗产业，同时具有良好的风资源条件，政府应当鼓励这些企业利用当地的风力资源建设非并网的独立式风电，为上海的节能减排工作做出贡献。

5 结语

上海的土地资源紧缺，滨江沿海产业的发展很快，根据岸线资源利用规划，大规模风电场的建设困难很多，但是只要结合滩涂开发周期和风力发电机组的生命周期特点按照可循坏的开发模式，上海市陆域（岛屿）风电仍然大有可为。根据目前上海市－2m以上滩涂资源情况，利用其中1／5的土地面积建设风电场，全市可新增风电装机容量近1.5GW，非常可观。分布式非并网风电江海岸线也有很大的发展潜力，上海的江海岸线总长达449.9km，已经使用或者规划利用的企业岸线，可以在不影响生产和防汛的前提下，因地制宜地建设分布式风力发电机组，提高绿色能源的使用比例，为上海的节能减排工作做贡献。

［1］祁巍锋.长江三角洲地区风能资源开发与非并网风电产业基地建设［J］.资源科学，2008，30（11）：1648－1657.

［2］穆海振，徐家良，杨永辉.数值模拟在上海海上风能资源评估中的应用［J］.高原气象，2008，27：196－202.

［3］上海市中长期风力发电场布局规划［R］.上海市城市规划设计研究院，2011.1.

［4］上海市近期已圈围土地整理规划［R］.上海市城市规划设计研究院，2010.3.

［5］上海市土地利用空间发展战略研究［R］.上海市城市规划设计研究院，2009.12.