《風電場對環(huán)境的影響及控制風電場對環(huán)境的影響》

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境的影響》摘要。風力發(fā)電的優(yōu)勢不言而喻，但風電發(fā)展也會對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。介紹了我國風電場的分布環(huán)境特點，并從植被破壞、噪聲污染、鳥類安全、電磁輻射、視覺景觀污染等方面闡述了風電場對環(huán)境的影響，同時也提出了相應的預防控制措施。關鍵詞：風力發(fā)電；環(huán)境影響；生態(tài)控制中圖分類號：TM614；TK81文獻標識碼：A文章編號：0439—8114(2011)13—2642-05TheEnvironmenta1ImpactofWindPowerStationanditsControlAbstract：Thebenefitofwindmi1Ipowergenerationissignificant；however,itsnegativeeffectsontheenvironmentshouldnotbeignored.Thenatura1terrainmightbedamaged；water1ossandsoi1erosionislikelytohappen,itisa1sodangeroustobirds；noisewouldbegenerated；visua11andscapewouldbedamaged；ande1ectromagneticinterferencemighthappen.Therefore,theenvironmentmustbeprotectedcarefullyandenvironmentaImanagementmustbestrengthenedinthewindpowerstation,soastoreduceitsnegativeeffects.Beforetheestablishmentofawindpowerstation，thelocationshouldbeselectedcarefully，alltheassessmentworkmustbewelldone,theconstructionofthewindpowerstationshouldberegulated，andrelatedenvironmentalimpactassessmentsystemshouldbeapplied.Inaword,thenegativeeffectsofthewindpowerstationontheenvironmentshouldbereducedtotheminimum.Keywords：windpowergeneration；environmentalimpact；ecologicalcontrol風能是一種清潔可再生能源,儲量豐富；風力發(fā)電對環(huán)境友好,不會排放有害物質,對空氣和水源沒有污染,環(huán)保效益明顯。大力發(fā)展風力發(fā)電,還可以避免對礦物燃料的過度依賴,也是對不可再生能源的保護。目前世界各國把利用風能發(fā)電作為開發(fā)可再生能源、改善環(huán)境的重要內容和途徑，在中國的未來能源結構中也將占有重要地位。但發(fā)展風力發(fā)電畢竟是人類對大自然的干預，對局部生態(tài)環(huán)境和自然景觀會產(chǎn)生不利影響，這是風力發(fā)電的不足之處。風電場一旦建成運行，要消除或減輕不良影響困難大、代價大，應在風電場規(guī)劃和設計階段，對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境充分論證，預測風力發(fā)電場建設可能形成的不利影響，通過精心設計，合理布局，將負面影響降低到可以接受的最低限度。1我國風電場分布環(huán)境特點2010年1月，中國氣象局公布了我國風能資源詳查和評價結果，我國陸上離地面50m高度達到3級以上風能資源的潛在開發(fā)量約23.8億kW；我國5?25m水深線以內近海區(qū)域、海平面50m以上高度可裝機容量約2億卜亞。我國陸上風能資源主要集中在內蒙古的蒙東和蒙西、xx哈密、甘肅酒泉、河北壩上、吉林西部和江蘇近海等7個千萬千瓦級風電基地。僅這些地區(qū)的陸上50m高度3級以上風能資源的潛在開發(fā)量就達18.5億女亞。我國內陸風電裝機主要分布在xx和內蒙古，兩地區(qū)裝機功率占全國裝機容量的62%；沿海地區(qū)占全國裝機容量的28%,主要分布在廣東、遼寧、浙江3省。根據(jù)我國風能資源分布情況，兼顧技術經(jīng)濟條件，我國將開發(fā)重點放在內蒙古、西北、東北、河北、東南沿海及近海島嶼等風能資源豐富地區(qū)，并提出建設“風電三峽”的構想，其中包括“陸上三峽”千萬千瓦級風電基地，分布在甘肅酒泉、xx、內蒙古西部、內蒙古東部、河北等地區(qū)；還有江蘇沿海的“海上三峽”千萬千瓦級風電基地等。我國風能資源開發(fā)程度較低，但開發(fā)潛力巨大。我國現(xiàn)在已建風電場以及適合風場建設的區(qū)域主要分布在偏遠地區(qū)，多數(shù)屬于生態(tài)環(huán)境重點保護區(qū)，生態(tài)環(huán)境受到人為干擾極少，這些地區(qū)有的已列入國家級自然保護區(qū)，有的屬于荒漠，生態(tài)脆弱［1］。因此，在風電場施工和運行過程中必須嚴格保護生態(tài)環(huán)境，加強管理，盡可能減少負面影響。2風電場對環(huán)境的影響及控制風電發(fā)展的負環(huán)境效應主要體現(xiàn)在自然地表被破壞、鳥類安全、噪音、視覺景觀干擾、電磁干擾等問題。風力發(fā)電項目污染物類別和來源見表1。植被破壞，水土流失危害現(xiàn)象風電場水土流失類型以風力侵蝕為主，水力侵蝕為輔。施工期間挖土與回填土工程，如進行道路修建、土地平整、風機基礎工程、箱式變工程、電纜溝工程等，將破壞地表形態(tài)和土層結構，導致地表裸露，損壞植被，損害土壤肥力，導致水土流失發(fā)生。根據(jù)江西省氣象科學研究所與電力公司聯(lián)合調研結果，鄱陽湖僅沿岸陸地風能保守估算有125萬kW,鄱陽湖中北部是風能開發(fā)最佳區(qū)域，技術可開發(fā)量210萬kW,占全省可開發(fā)風能資源的90%以上。2010年9月從九江市政府了解到，鄱陽湖區(qū)最大的風力發(fā)電項目都昌縣老爺廟風電場已正式開工建設。該項目總投資20億元，將安裝33臺1500kW的風電機組，總裝機容量達4.95萬kW。此外，鄱陽湖區(qū)的磯山湖風電場、長嶺風電場已經(jīng)上網(wǎng)供電，大嶺風電項目于2009年開工建設。江西省鄱陽湖區(qū)風電場按規(guī)劃93」萬女W裝機容量，假設全部安裝850kW風機或全部安裝1500kw風機，兩種方案的土方工程量估算見表2。由表2可知，兩種方案風機基礎、箱變基礎施工期工程等項目棄土量分別為265232m3和199341m3,棄土場分散在沿鄱陽湖區(qū)各個風電場，鄱陽湖區(qū)沿湖四周多為沙土地表，降雨豐沛，生態(tài)植被單一，處置不當將易于形成水土流失，淤積鄱陽湖區(qū)。在該風電場的建設過程中，風機、變電所和道路占地屬于永久性占地，這些土地將失去生態(tài)功能。目前還在施工建設中的鄱陽湖區(qū)風電場永久占地634.3hm2,必然會減少生物量和植被。本文為全文原貌未安裝pdf瀏覽器用戶請先下載安裝原版全文河西走廊的風電開發(fā)區(qū)域多位于荒漠地帶，生態(tài)環(huán)境非常脆弱，戈壁上的礫石層及植被保護層容易遭破壞，而且恢復難度大，特別是大型機械對戈壁更容易造成破壞。危害的預防工程在設計中通過合理選址，采用少占地、占劣地等措施，避免不可逆的影響。鄱陽湖區(qū)風電場區(qū)主要為雜灌木林和草甸，沒有較珍稀的植物，生物量較小，在修建風電場和架空電線時，遇到喬木和灌叢要予以避讓，盡量在其旁側通過，減少因施工造成的植被破壞。鄱陽湖區(qū)風電場等地施工期開挖填方要盡量避免在每年4?7月雨水充沛期進行，而且應將表層種植土單獨存放，底層土可用于工程填方。在升壓站基礎開挖前剝離的表土應集中堆放于升壓站內的一角，待升壓站施工結束后覆土進行場區(qū)的綠化。表土堆放區(qū)的周圍及臨時棄土的周圍用編織袋裝土筑坎進行臨時攔擋，為防止大風揚塵，需用苫布遮蓋［2］。全部工程挖填平衡后的棄土可用于道路加固建設，生活垃圾應集中起來，送往附近城鎮(zhèn)垃圾處理中心。施工期間如果遇到大風天氣應該作灑水處理，減少揚塵污染。施工結束后，仍有部分土壤不可恢復而被永久占用，主要為風電機組基礎等，一般為水泥硬覆蓋，不會發(fā)生水土流失。沒有水泥硬覆蓋的地面，對場地進行覆土平整，采取異地植草進行生態(tài)補償，降低工程對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的不利影響。草坪周圍種植綠籬，綠籬外設截流溝，將水引入通往風機道路的排水溝中。這樣布設措施既可以滿足風電機組區(qū)防治水土流失的要求，又考慮到景觀需要，營造一個錯落有致的人造景觀。道路兩側可布設防護林，防護林外側設排水溝。在植被恢復初期，植物措施沒有發(fā)揮功能，對這些區(qū)域進行覆蓋，以減少風力對地表的侵蝕，同時提高植物的成活率。噪聲污染.1危害現(xiàn)象風輪機在運行時產(chǎn)生的噪音包括源于輪轂中活動部件的機械噪音、風輪機葉片產(chǎn)生的氣動噪音，都與風速具有相關性。發(fā)電機和齒輪箱是機械噪音的主要造成者，其中齒輪箱是主要噪音源，如果技術水平較高，也可以大量消除機械噪音。噪音通過風和風輪機結構部分向環(huán)境傳遞，距離風輪機越遠，噪音越低。在一般情況下，風力發(fā)電機的噪聲相當于夜間安靜室內的噪聲水平。風輪機產(chǎn)生的噪音用它的聲音功率水平來表示，用Lobs表示風電場周圍的噪音水平，用Lback表示環(huán)境噪音，采用國際能源署專家組推薦的方程式，計算噪音的傳播和各種音源的噪音水平?，F(xiàn)將噪音傳播模型簡單化，即假定聲音從一個點無衰減傳播開來。來自風輪機的噪音(dB(A))用Lw表示，則距離聲音源r處的噪音水平Lp為：Lp=Lw—101g(2〃r2)。計算的噪音傳播基本考慮在小于2km的距離范圍內，可以忽略空氣影響和大地吸收等效應。如果有N臺風輪機，距離聲音源r處的噪音水平總效應為Lp,tota1,Lp,tota1=101g(10)oLobs為風輪機噪音水平Lp,tota1與背景噪音水平Lback之和，計算方法為：Lobs=101g(10+10)。通過上式計算，確定從風電場開始噪音水平低于40dB(A)的距離與風輪機臺數(shù)之間的關系如表3所示。據(jù)測算[3],單臺風輪機發(fā)出的聲功率級通常在90?100dB(A)之間，風從風輪機吹向500m處，聲功率級為25?35dB(A)。如果風電場共有10臺風輪機，500m處噪音水平在35?45dB(A)。如果風向相反，則500m處噪音水平僅為10dB(A)。晝間因環(huán)境噪聲較大，風力發(fā)電機的噪聲影響相對較小，距風電場140m處可達到《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準GB3096—93》1類標準；但夜間距風電場約600m處才能達到1類標準，影響較大。2.2.2危害預防在進行風電場規(guī)劃時，應把對當?shù)鼐用裨胍粲绊懣紤]進去。國外推薦在傍晚或夜間風輪機的噪音保持在5dB(A)的水平。廠商在制造時可以通過設計和制造技術的革新，降低葉片的氣動噪音，減少齒輪箱等噪音源，也可以采用隔離技術屏蔽部分噪音。因考慮風能資源功率密度的分布，我國風力發(fā)電場多數(shù)建設在沙漠、山口、海島等地。在人跡罕至的荒漠戈壁中建造風電場，對居民的噪音影響甚微。河西走廊、青海省等區(qū)域地曠人稀，風電場建設在荒漠地帶，附近居民極少，離風電場又遠在數(shù)公里之外。遼寧省的風電場多選在遼東半島沿岸地帶，距離附近居民區(qū)遠，且沿岸地帶風高浪急，風浪聲基本蓋過風機聲。江蘇的風電場主要選擇在偏僻的沿海灘涂。2.3危害鳥類生活危害現(xiàn)象建設大型風電場，風機的運轉會對鳥類造成傷害，妨礙附近鳥類的繁殖和棲居，尤其會影響候鳥夜間遷徙。1)對鳥類棲息和覓食的影響。鄱陽湖地處長江中下游南岸，是江西省第一個濕地自然保護區(qū)一一鄱陽湖候鳥保護區(qū)。鄱陽湖區(qū)湖灘建設風電場直接影響鄱陽湖區(qū)鳥類棲息地187km2,直接減少一定數(shù)量的鳥類棲息和覓食的場所。由于大多數(shù)珍禽對噪聲具有較高的敏感性，在風電場噪聲環(huán)境條件下，白鶴、中華秋沙鴨、白琵鷺大鴻、野鴨特別容易受驚嚇，會減少活動范圍。鄱陽湖區(qū)風電場新型150OkW風機葉片旋轉高度為24?100m,老式850kW風機葉片旋轉高度為26?84m,運行時將直接影響鳥類的活動，所以規(guī)劃中的湖灘風電場將會影響鳥類棲息覓食［4］。2）對鳥類遷徙的影響。美國加利福尼亞州的阿爾塔蒙特隘口風力發(fā)電站是世界著名的風能發(fā)電站，每年有多達1766?4721只飛鳥死于風車葉片，其中約1300只是受保護的猛禽，以至政府不得不在冬天候鳥遷徙季節(jié)關閉電站。鄱陽湖有不少國際性保護的候鳥,如白鶴、東方白鸛、白枕鶴、白頭鶴、大鴇、白琵鷺、白額雁、灰鶴、黑鸛、小天鵝等。鄱陽湖水域周邊的沿海灘涂、草地和丘陵是這些候鳥的主要遷徙驛站。鄱陽湖區(qū)夏候鳥主要集中在每年的4?9月，冬候鳥主要集中在9月下旬至翌年4月上、中旬。鄱陽湖區(qū)風電場基本處于候鳥的遷徙驛站邊緣。普通鳥類遷徙飛翔高度在400m以下，鶴類在300?500m,雁的飛行高度可達900m,均超過風機的高度（100m以下），風電場風機一般情況下對鳥類遷徙影響不大［5］。危害預防風電場選址時,要盡量回避鳥類棲居地和鳥類遷徙路線,減少對鳥類生活的影響。甘肅的風能資源主要分布在河西走廊,在這一綿延1000多千米的狹長走廊內,瓜州縣被稱為“世界風庫”,玉門市被稱為“風口”。同時,河西走廊有7個國家級自然保護區(qū),按照甘肅省規(guī)劃,在保護區(qū)核心地域不允許建立風電場,在保護區(qū)也要充分考慮回避候鳥遷徙通道,防止對鳥類生活和遷徙造成影響［6］。青海湖是鳥類遷徙的重要“中轉站”，同時又是風能資源豐富的地區(qū)，在此地建設風電場也要注意避開鳥類的遷徙路線。江蘇鹽城丹頂鶴自然保護區(qū)的核心區(qū)也不得建立風電場，在非核心區(qū)建風電站也應盡可能減少占地面積，輸電線要建在地下。一家受美國加利福尼亞州能源委員會委托的咨詢公司在阿爾塔蒙特隘口風力發(fā)電站經(jīng)過歷時4年的研究表明，在各風輪機排的兩端設置建筑物可使鳥類繞開風輪機飛行，可降低鳥類死亡率；還可通過施放毒餌，控制作為鳥類食物來源的嚙齒動物在風輪機周圍集結，也可減少對鳥類的傷害。2.4電磁輻射2.4.1危害現(xiàn)象電力運行設備都或多或少會產(chǎn)生電磁輻射污染，風力發(fā)電機產(chǎn)生的電磁輻射主要來源于發(fā)電機、變電所、輸電線路等3部分。本文為全文原貌未安裝pdf瀏覽器用戶請先下載安裝原版全文風輪機葉片反射電磁波，在附近的接收裝置在接收直接信號的同時，也會收到反射信號。反射信號是一個滯后信號，對調幅（AM）無線電系統(tǒng)影響較大；由于葉片的轉動使反射信號又成為一個移相信號，影響調頻（FM）無線電系統(tǒng)［7］。如果葉片由具有強反射能力的金屬材料制作，則電磁干擾影響更大。此外架設的高壓輸電線路處于工作時，將相對地面產(chǎn)生靜電感應，形成一個交變電磁輻射場，對無線電形成干擾［8］。風輪機能夠干擾的通信頻率較多，潛在受到風輪機干擾的通信類型主要有電視廣播、微波通信、飛機導航無線通信等。只有當波長大于風輪機總高度的4倍以上時，通信信號才基本不受影響。2.4.2危害預防風力發(fā)電機電磁輻射要控制在設計環(huán)節(jié)，設計和制造時要防磁、防輻射，選材是降低輻射的關鍵。在風電場建設過程中，必須考慮風輪機的參數(shù)及相關無線電系統(tǒng)參數(shù)。輸電線路設計要調查線路經(jīng)過的居民點，了解當?shù)赝ㄐ啪€路的走勢，還要避開重要電子設施，比如電視發(fā)射塔、移動通訊發(fā)射塔和基站、電話程控塔、機場導航臺等。選用設備干擾水平要低，并與可以造成干擾的設備保持防護間距。采用架線方式，要適當抬高導線架設高度，減小下場強，優(yōu)先選擇三角形布置形式。我國適合風場建設的區(qū)域和現(xiàn)在已建風電場，多數(shù)分布在生態(tài)環(huán)境沒有受到人為干擾或干擾極少的偏遠地區(qū)，如河西走廊、青海等地，所選風電場多在荒漠地區(qū)。2.5視覺景觀污染.5.1危害現(xiàn)象在有風和陽光的條件下，風力發(fā)電機組會產(chǎn)生晃動的陰影，在清晨和傍晚時陰影效應最大［9］。陰影隨天氣和季節(jié)的變換而變化，陰影的影響是用一個區(qū)域每年在陰影中的總小時數(shù)來計算的。轉動的風力機槳葉產(chǎn)生的陰影會使人產(chǎn)生眩暈，心煩意亂，正常生活受到打擾，是一種視覺污染。風輪機對視覺影響的相關參數(shù)有風輪機設計、風輪機尺寸、風輪機的布置、風輪機數(shù)量及背景景觀類型在風力發(fā)電機組選址時，要限制陰影實際發(fā)生時間，一般要求陰影影響時間每天不超過lOh,否則必須考慮風力發(fā)電機在特定時段關機?？梢越o風力發(fā)電機組安裝傳感器，在特定時段控制停止運行。.5.2危害預防危害的預防可從風輪機的設計、布局和風電場的選址3個方面考慮。1）風輪機的設計。風輪機的塔架、輪轂與葉片的設計要講究協(xié)調，符合美學原理。風輪機葉片數(shù)量要以三葉片為主，減少兩葉片風輪機，三葉片令人感覺更平衡，更協(xié)調。就大小而言，風輪機越大對景觀影響越大，是安排大型風輪機還是小型風輪機，要更多的考慮背景因素。此外，風輪機的顏色對景觀影響也很大，必須充分考慮景觀特點。風輪機最常見的顏色有白色、灰白色和淡藍色，一般情況下應首選白色。2）風輪機的布局。視野中風輪機越大，數(shù)量越多，對人的視覺影響就越大。如果要保持相同的發(fā)電能力，風輪機葉片小，就需要增加風輪機的數(shù)量。如果景觀規(guī)模大，可布置大型風輪機，以點綴景觀之美。比如，一馬平川的原野，直徑達50?6Om的大型風輪機是比較好的映襯。在自然風光秀麗的景區(qū)，或者小型風景區(qū)建造風輪機，往往會招致人們的反感。風輪機的布置通常有成群布置和直線布置模式。直線等距布置是一種常見的布置模式，多行布置感到不協(xié)調，令人迷亂。如果景觀輪廓線不分明，最好成群布置，比如開闊的原野，從各個方向看去，風電場都是一個模樣。風輪機之間的距離應均勻，講究規(guī)范。3）風電場的選址。如果風輪機選擇的位置恰當，可以使丑陋的風景增添美感，甚至形成一個協(xié)調的整體。比如偏僻的山區(qū)，安裝幾個風輪機在山頭或山脊，人們遠遠看去，能感覺到大自然生命的氣息。河西走廊旅游資源豐富，可以把風電開發(fā)與旅游結合起來，在開發(fā)新能源的同時，帶動當?shù)芈糜谓?jīng)濟的發(fā)展。3結論風力發(fā)電的正面影響是一種傾向性共識，在我國大力發(fā)展風電，不僅是能源開發(fā)的需要，也是環(huán)境保護的需要。但風電發(fā)展也有環(huán)境負面效應，主要體現(xiàn)在自然地表被破壞、鳥類安全、噪音、視覺景觀干擾、電磁干擾等問題。我國風電場主要分布在偏遠地區(qū)，多數(shù)屬于生態(tài)環(huán)境重點保護區(qū)，生態(tài)環(huán)境受到人為干擾極少，這些地區(qū)有的已列入國家級自然保護區(qū)，有的屬于荒漠，生態(tài)脆弱。因此，在風電場施工和運行過程中必須嚴格保護生態(tài)環(huán)境，加強管理，盡可能減少負面影響。）風電場水土流失類型以風力侵蝕為主，水力侵蝕為輔。施工期間挖土與回填土工程，將破壞地表形態(tài)和土層結構，導致地表裸露，破壞植被，損害土壤肥力，導致水土流失。風電場設計要盡量少占地、占劣地，保護水土和植被，降低工程對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的不利影響。2）風輪機在運行時產(chǎn)生的噪音包括發(fā)電機和齒輪箱產(chǎn)生的機械噪音、風輪機葉片產(chǎn)生的氣動噪音，齒輪箱是機械噪音的主要造成者?？梢酝ㄟ^設計和制造技術的革新，降低噪音。在進行風電場規(guī)劃時，應把對當?shù)鼐用竦脑胍粲绊懣紤]進去。3)風機的運轉會妨礙附近鳥類的繁殖和棲居，影響候鳥夜間遷徙。風電場選址時，要盡量回避鳥類棲居地和鳥類遷徙路線，減少對鳥類生活的影響。還可在各風輪機排的兩端設置建筑物使鳥類繞開風輪機飛行，降低鳥類死亡率。4)風力發(fā)電機產(chǎn)生的電磁輻射主要來源于發(fā)電機、變電所、輸電