风电场对环境的影响及控制分析

2021-01-02国华虞城新能源有限责任公司张华盛

区域治理 2021年52期

国华（虞城）新能源有限责任公司张华盛

风电资源成本低廉、无穷无尽，因此风力发电是现阶段应用最为广泛、开发最具规模的再生新能源发电方式[1]。大量采取风力发电，可减少对矿物燃料的依赖，不仅能对不可再生的资源加强保护，同时对环境更友好。但风力发电毕竟属于人力对大自然的干预，难免会对生态环境造成一定影响，而风电场一旦建成，若要轻易更改或消除，难度较大。因此，我们需要做好风电场的设计及管理，尽可能减少风电场对环境造成的影响。

一、我国近年来风电场的投运情况分析

近年来，我国风能资源的潜力受到了充分的重视，气象局调查[2]显示，我国陆地上，距离地面50m位置，等级高于3级的风能资源潜在的开发量为23.8亿千瓦，而海平面50m之上的高度，装机容量为2亿千瓦。从2017年起，我国风电场的投运数量逐渐增多，2020年，我国可再生能源学会风能专委会披露，我国现阶段风电场数量为4000余个，其中投入运行中的风电场数量为2488个，截止到2021年5月，这2488个风电场装机容量为19564.59万千瓦。投运的风电场具体数据如图1。

图1 我国2017年-2020年已投运风电场数量（单位：个）

目前，我国陆地风能资源的分布地主要为新疆、内蒙古、甘肃酒泉、吉林西部、江苏近海、河北坝上等，其中，新疆与内蒙古的装机功率最高，在全国装机容量中占比62%，沿海地区占比28%，以浙江、辽宁、广东为主。总体来看，我国的风能资源开发度相对较低，不过其开发潜力较大，大部分地区的风电场建在偏远地区，多数为生态环境的重点保护区[3]，在风电场运行过程中，需要重视对生态环境的保护工作。

二、风电场对环境的影响

（一）施工阶段的影响

在风电场施工阶段，均需进行土石方的填挖、风机吊装机修路等，这些环节会产生废弃物、噪声及废水等，对环境可造成影响。施工阶段对环境的影响具体见表1。

表1 施工阶段风电场对环境造成的影响表

在施工阶段，风电场建设对环境最突出的影响体现在以下两个方面：

1.水土流失，植被破坏

在风电场建设阶段，施工必然会导致水土流失，其类型主要是风力侵蚀，同时也有水力侵蚀。施工期间需要挖土、回填土，如平整土地、修建道路、实施箱式变工程及电缆沟工程等，均会对当地地表形态、土层结构造成破坏，致使地表裸露，大量植被受损，土壤肥力大幅下降，水土逐渐消失[4]。如河西走廊上分布的风电场，其位置多为荒漠地带，当地生态环境本身十分脆弱，戈壁滩上的植被保护层、砾石层均易被破坏，一旦破坏又难以恢复，尤其是大型机械对当地生态环境造成的损害更为严重。

2.噪声污染

施工期间的噪声主要来自各种机械设备的运行，可能会对居民的正常生活造成影响，尤其是到夜晚，噪声的影响越发明显。不过很多风电场建在人烟稀少的地方，对居民的影响可以忽略。

（二）运行中的影响

当风电场正式投入运行后，会对环境产生极大的影响见表2，其中最突出的影响是噪声、电磁辐射及光污染。

表2 风电场运行阶段对环境造成的影响表

1.噪声

在运行过程中，风轮机出现的噪音主要来自风轮机叶片气动噪音、轮毂中活动部件机械噪音，这些噪音都和风速有关。齿轮箱、发电机是噪音产生的主要“元凶”[5]，尤其是齿轮箱引发的噪音十分明显，噪音经由风轮机结构和风可传递到环境中。

以声音功率水平对风轮机噪音予以表示，以Lobs来代表风电场周围噪音水平，环境造影以Lback表示，根据国际能源署专机组的提议，简单化噪音传播的波形，即假定声音从某一点传播时，不会出现衰减。风轮机噪音为Lw，和声音源的距离为r的位置，其噪音水平为Lw-10lg（2πr2）。进一步计算，若风电场风轮机共10台，距离风电场500m的位置，噪音可达到35-45dB（A）。白天因外界环境中存在较多噪音，因此风力发电机噪音的影响较小，而到了夜晚，要想达到噪音1类标准，和风电场的距离至少要保持600m。

2.电磁辐射

电力设备在运行中或多或少都会产生一些电磁辐射的危害。风电场电机运行中，输电线路、变电所及发电机均会形成电磁辐射[6]。风轮机的叶片可对电磁波进行反射，附近接收装置不仅会接收到直接的信号，还会接收到这一部分反射信号，而反射信号具有滞后性，可能对调频无线电系统造成影响。风电机还可对通信频率造成干扰，如飞机导航无线通信、微波通信、电视广播等，均可能被风电场的电磁辐射所影响。

3.视觉污染

风电场发电机组在有阳光、有风的环境中会形成晃动的阴影，傍晚、清晨时分，阴影效应最为明显。另外，季节、天气的变化会对阴影的形成造成影响。风力机桨叶转动过程中形成的晃动的阴影可让人产生眩晕感，导致人心烦意乱[7]，严重影响人的正常生活，属于视觉污染。

三、控制风电场对环境影响的有效措施

（一）对于水土流失、植被破坏等危害的预防控制措施

首先，风电场在建设之前，应该合理选址，在选址时需遵循以下原则：（1）为减少尾流折减的影响，风电机组的行列间距应严格根据相关标准设计；（2）在选址时，认真分析地表特性，尽可能降低尾流影响，同时尽量应用劣地，少占地，对农田、坟墓加强保护，充分利用土地资源；（3）和军用设施、民用设施保持一定距离，以免风电场对当地生活及生产造成影响；（4）风电场和发射站、导航雷达保持充足的距离，以免造成干扰；（5）在架空电线、修建风电场时，遇到灌丛及乔木尽量避让，减少施工对植被造成的影响。

其次，需做好施工过程管控。在风电场建设中，开挖填方的工作尽量不要在雨水充沛的季节开展，底层土可用来回填，表层的种植土需单独存放。升压站实施基础开挖之前，剥离获得的表土应在固定的位置存放，完成施工后覆土，加强场区绿化。表土堆放的区域周围、临时弃土周围，需用编织袋装土来做临时拦挡，用苫布遮盖，避免大风扬尘[8]。

完成施工后，部分土壤难以恢复，需要永久占用。对无水泥覆盖的地方实施覆土平整，通过异地植草的方式实现生态补偿。

（二）对于噪音的预防控制措施

无论是在施工阶段还是在风电场运行阶段，噪音都是难以避免的环境污染。在规划风电场时，需充分考虑风电场建成后对居民的噪音影响。国外推荐，夜间或傍晚，风轮机造影应低于5dB（A）。在风电场施工及运行中，还可应用隔离技术，对部分噪音进行屏蔽。另外，作为生产企业，在制作风轮机叶片时，应不断追求技术革新，尽可能减少叶片起因躁动，减少齿轮箱的噪音。

如前所述，因风能资源公路密度的影响，我国风电场选址多数为海岛、山口及沙漠等人迹罕至的地方，附近并没有多少居民，因此，风电场的噪音影响并不十分严重。

（三）对于电磁辐射的预防控制措施

对于发电机的电磁辐射，需要从设计环节入手控制。在设计、制造过程中，应遵循防辐射、防磁的标准。另外，在风电场施工中，需要风轮机参数、无线电系统的参数。在设计输电线路时，需要了解线路会经过哪些居民点，对当地的通信线路布设及走势准确把握，且要避开重要的电子设施。输电线路应尽量和已被干扰的设备保持合理的间距。在布设过程中尽量采取架线的形式，将导线架设的高度适当抬高，尽可能采用三角形的布设形式。

（四）对于视觉污染的预防控制措施

对于视觉污染，应从风电场选址、风轮机设计及布局等角度出发。第一，风轮机合理选址，可以给当地的环境增加美感，和自然环境形成统一的整体。如河西走廊拥有丰富的旅游资源，若能在风电场选址时充分考虑风轮机和自然之间的配合与协调，不仅能开发风能，还能进一步促进旅游业的发展。在风轮机设计中，风轮机搭架、轮毂和叶片设计均需讲究协调，叶片尽量用三叶片，根据外界环境决定风轮机叶片的颜色及大小。另外，风轮机布局中，需要结合当地景观，确定风轮机的大小，如在平原上，大型风轮机会点缀景观。风轮机布设，应尽量采用直线布置或成群布置，以增加美感。