环境友好型风电项目开发策略研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 环境友好型风电项目开发策略研究 关键词：环境友好风电生态文明 中国论文网 /2/view-13020709.htm 一、引言 随着党的十九大报告中关于“加 快生态文明体制改革，建设美丽中国” 的使命要求以及“ 坚持人与自然和谐共 生”基本方略的提出，加速推动能源革 命、加快清洁能源和可再生能源的替代 利用工作已经逐渐成为当前能源领域的 热点与共识。风能作为一种绿色、清洁、 储量大（全国陆地 80m 高度处风功率密 度 150W/m2 以上的风能资源技术可开 发量为 102 亿 kW）的可再生能源，正 逐步成为我国提升清洁能源消费比重、 加速能源消费低碳化转型的重要依托1。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 一方面，国家能源局风电发展“十三 五”规划中关于 “十三五 ”期间，风电 新增装机容量 8000 万千瓦以上宏伟蓝 图的绘制以及政府各项利好政策的颁布， 使得各地风电资源开发成效显著，推进 速度大幅提升2。另一方面，在风电项 目开发过程中，特别是在生态条件优越 的中东部地区风场建设过程中，项目对 当地自然和人文环境一致性的破坏问题 也随着近年来风电资源的迅速开发而逐 渐凸显。因此，风电资源的开发工作已 经步入“前途光明、挑战严峻” 的新阶段。 如何解决风电项目开发过程中生态文明 建设的不充分、项目发展的高经济效益 与低生态和谐程度之间不平衡的问题， 从而推进风能开发工作中的生态文明建 设，正逐渐成为各风电资源开发项目的 重中之重。 在此背景下，坚持五大发展理念， 积极推进绿色制度体系创新与绿色技术 创新，在对风资源进行迅速、有效、充 分开发的基础上，实现项目发展与当地 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 生态、人文环境的完全融合，打造环境 友好型风电项目，是降低风电对自然、 人文环境的影响性、破坏性，实现风电 项目绿色、可持续发展的有效途径。 二、风电项目建设对环境的负面 影响 区域环境的影响是指区域环境在 受到来自外界作用时所发生的变化与响 应3。在风资源的开发、建设直至风电 场运行的全过程中，由于人的活动、施 工区域的占用以及临时和永久性道路、 建筑的建设，无法避免地会对当地的生 态与人文环境产生负面的影响，造成环 境的破坏。 近年来，为解决我国风电资源分 布不均、生产重心与电力负荷重心错位、 弃风限电等问题，负荷需求大、并网条 件好，就近、就地消纳能力强的中东部 地区风电资源的开发成为了又一热点4 5。而中东部地区风场大多位于自然条 件优越、植被茂盛、物种丰富的区域。 风电项目全生命周期内，对生态、人文 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 环境的负面影响主要分为以下三个方面： （一）开发及建设过程中对当地 生态、人文环境一致性的破坏 在风电项目施工过程中的诸多环 节会对当地的生态和人文环境的一致性 产生的破坏，如道路修建、土地平整、 风电机组基础等对于植被覆盖、地表形 态、土层结构会产生一定的破坏。如图 1 所示，若没有及时做好植被的复栽和 生态的恢复，则会造成大面积的水土流 失、周边植被的进一步退化以及原有生 物种群稳定性的破坏67。而升压站 及其他必要性建筑与周围环境或当地建 筑风格上的显著差异，也会对人文景观 结构的一致性造成负面影响。图 1 风电 项目对生态环境的破坏（二）项目建成 后生态恢复过程中的过度美化对当地生 态、人文环境一致性的破坏 随着地方政府对环境评价要求的 不断加码，使部分项目在生态恢复阶段 采用了过高的标准，如图 2 所示，例如 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 “花园式”的厂区规划、 “景观式”的边坡造 型以及“豪华型 ”的建筑风格无形中形成 了生态与人文景观的“ 过度美化 ”题， 无法与当地生态融合的建筑物与植被造 成了景观一致性的破坏。不仅如此，风 电项目的过度美化也会导致风机、升压 站等关键设备附近人类靠近的概率大幅 提升，从而带来电力生产安全的不确定 性以及管理难度和成本的增加。图 2 过 度美化的生态恢复方案（三）项目投产 后，机组运维过程中对于生态环境造成 的持续破坏 一方面，有相关研究曾提出，山 地、丘陵地形中，风机的运行与森林病 虫害之间存在正相关，例如 2011 年我 国华北地区某风场附近的落叶松用材林 大规模爆发的鞘蛾和尺蠖危害，随后的 调查发现，尺蠖幼虫主要通过吐丝借风 飘移的方式进行林木间的传播，风机的 运转造成周边空气湍动度增大，扩散效 应明显，从而导致此处尺蠖借风传播效 率远高于其它区域8。另一方面，在传 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 统的风场运维模式中，由于风场内需要 建设运维员工宿舍，而人的频繁活动造 成的植被恢复率的降低、啮齿动物数量 的增加也在一定程度上加剧了当地的生 态破坏。 而在“ 节约优先、保护优先、自 然恢复为主” 方针的指引下，推进环境 友好型风电项目的建设，则为解决以上 的问题提供了新思路。 三、环境友好型风电项目的开发 策略 （一）环境友好型风电项目建设 总体思路 党的十九大报告中关于加快生态 文明体制改革，建设美丽中国总体目标 的提出，为解决风电项目建设工作中面 临的生态与人文环境破坏的难题提供了 方向。紧密结合各风电项目的自身需求， 进一步贯彻五大发展理念，构建基于绿 色发展理念的创新技术体系，建设环境 友好型能源项目：积极推动绿色技术与 制度创新，在项目可研、设计、施工、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 运行及维护的全生命周期内实现项目开 发与当地生态和人文环境的融合;通过资 源综合集约化措施，在项目开发的各个 阶段尽可能减少由土地的占用导致的生 态破坏;推进基于智能集控系统的无人/ 少人值守风电场建设，减少由于人的活 动对于风场生态环境的破坏，缩短项目 生态恢复期;基于区域性绿色运维的思路， 在无人值守的前提下，实行区域化运维， 并在运维、检修过程中加入生态监测和 生态补偿的环节，帮助加速风场周边区 域内的生态恢复以及保持生态平衡。 （二） 环境友好型风电项目具 体开发策略 1 基于景观生态体系评估的生态 人文环境融合方案。图 3 显示了基于景 观生态体系评估的环境融合方案的流程 图，不难看出，风电项目与生态、人文 环境的融合工作主要分为，景观生态体 系评估与具体的生态文人环境融合手段 两个方面。 （1）风电项目的景观生态体系 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 评估模型的建立。风电项目的景观生态 学的生态质量状况评判模型由空间结构 分析模型、功能与稳定性分析模型两个 部分组成。因此，首先通过现场踏勘、 遥感数据、地形图相结合的方式评价当 地的地形地貌、土地利用类型、主要植 被及农作物以及相应的植被生物量和植 被生产力。随后，可通过计算不同自然 组分的密度（Rd） 、频率（Rf）和景观 比例（Lp）以及优势度值（Do） ，得出 该地区目前的景观生态体系现状评价结 果，并根据项目施工后该地区土地利用 格局的转化进行项目的景观生态体系预 测评价，从而量化评估本项目对于生态 景观的影响程度910。通过景观的生 物恢复分析、景观模地的内在异质性分 析、模地内的廊道分析、人文景观四个 不同的方面进行景观功能和稳定性分析， 完成风电开发项目带来的生态环境破坏 与影响的全方位评估11 。 （2）风电项目的环境融合手段。应根 据景观生态体系评估的结果进行有针对 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 性的生态环境及人文环境的融合工作。 首先需结合当地的土壤、气候、 植被特点制定道路沿线、风机吊装平台、 塔基的原生植被恢复方案，即采用当地 的原生植物对被破坏生态完整性的土地 进行乔、灌、草以及农作物相结合的绿 化设计。以此提高植物存活率，缩短恢 复期，并可以 图 3 基于景观生态体系评估的环 境融合流程图 最大限度的与当地的自然环境相 融合，避免了因为过度的绿化、美化， 带来的生态环境一致性的二次破坏，图 4 显示了风电项目与生态环境形成较好 融合的实施效果图。图 4 风电项目与生 态环境形成较好融合的实施效果图在植 被的种植过程中，不同的类型的植物往 往需要不同厚度的土壤才能得以存活 12。在生态恢复区进行土壤和植被的 采样，确定机位点附近的原生植被类型， 结合取样土壤的 pH 值、含盐量、透水 率等参数随土层厚度变化的不同趋势， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 根据不同植物的生长特性制定适宜的施 工基础下沉深度，以求在工程恢复期内 形成与当地自然环境的迅速、充分融合， 图 5 显示了在保证轮毂高度不变的情况 下，根据不同植被所需的土壤厚度制定 的风机基础下沉的深度 xi。并在后续的 植被恢复过程中，结合采样土壤和植被 的具体情况，有针对性地进行包括土壤 的补水补肥、病虫害防治、防冻加固等 措施，以提高植被的存活率，缩短生态 恢复期。 此外，在升压站以及必要性建筑 的建筑高度、外观风格上采用基于当地 地域文化特色的外观设计，最大限度的 还原当地的建筑风格，实现与人文环境 的深度融合。图 5 所示为一个外观被设 计成大树的通讯基站，其与周边的自然 和人文环境融为 图 5 不同植被类型下的风机基础 下沉深度一体，减少了视觉上的景观一 致性破坏，这种近自然隐蔽式设计理念 可被借鉴到风场建筑的设计当中，从而 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 保证项目开发过程中生态、人文环境的 一致性。图 6 近自然隐蔽式设计理念下 的通讯基站坚持开放、共享的发展理念。 通过打造与当地环境和谐共生的风电机 组，本着“可远观而不可近亵” 的原则， 借助景观生态学中景观功能的评价手段 在远离风场的特定位置建设开放式风电 景观观测台，并结合 AR（增强现实） 导览技术等手段，传播风电的绿色发展 理念，与当地人民共享发展红利。 综上，基于景观生态体系评估的 环境融合手段实现了风电项目与当地生 态、人文环境的深度融合，降低了过度 美化带来的造价上升、生态破坏以及管 理成本上升的问题。 2 基于智能集控系统的无人/少人 值守风电场建设。风场的无人/少人值守 可有效减少人类活动对于环境的破坏和 影响，更有益于风场生态环境在基建后 的迅速恢复。而实现无人值守的前提则 是稳定可靠的风场智能集控系统的开发 与应用。首先需要开展基于风场实时评 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 估的全局优化控制策略的研究，以风场 的“实时运行最优 ”和“管理方式最优”为 目标，在云端建立可为远程集控提供足 够支撑的风场智能化分析平台，实现全 风场发电量最大的协同控制的同时，具 备设备状态监测、大数据预警、智能故 障诊断和设备健康评估等功能，以此实 时向位于远方的集控人员推送机组状态 预警信息，指导下一步的远程运维检修 计划的布置。 构建各个风场的远程监控体系， 集合风电场集中监控、消防集中监控。 可结合无人机、动态视频监控等新技术， 进行无人化的风电场全场的视频监控， 从而真正做到无人值守。 3 资源综合集约化措施。构建全 风场 CFD 模拟计算模型，精确计算不 同机位选择方案下每个机位受到的尾流 影响，制定占地面积最小、全场最大发 电量以及风电开发成本最低等多目标综 合寻优的个性化机型机位选择方案。针 对不同中低速风场的特点，科学、全面 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 地评估不同位置的风能资源及地形地貌， 通过对每个机位风能资源的细化评估， 因地制宜，定制不同高度、不同容量、 不同叶片长度的机型选择方案，旨在提 高中低速风力资源的利用率，降低机位 总数和占地面积，从而实现风场的配置 最优化与用地集约化。 充分发挥风电项目接入系统灵活 性高的优势。采用“ 就近接入 ”、 “分散接 入”的原则，优化接入系统的方案，减 少新建接入线路及升压站的投资、降低 接入系统成本、节约土地资源。 采用永临结合的道路选址选线方 案。同步减少永久性道路和临时性道路， 利用现有公路和拓宽后的上山便道，减 少新建道路。道路规划过程中应注意选 择隐蔽性好、易于恢复或便于今后留给 当地村民作农耕通道的道路，从而尽可 能降低对自然环境以及自然景观的破坏、 提高土地利用率。 4 区域性绿色运维。在实现风电 场的无人值守的前提下，合理规划多个 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 14 风场共用的运维检修中心，进行区域运 维方式。 在运维、检修的过程中，加入生 态监测和生态补偿的环节。即通过监测 风场周边的动、植物的动态变化，制定 有针对性的生态恢复手段，并在日常运 维检修的过程中，安排相应的生态恢复 工作。 例如针对风机运行与森林病虫害 的正相关问题，可在运维检修时，定期 进行周边树木的病虫害检测，并酌情进 行喷洒农药、投放虫害天敌等方法恢复 原有生态环境。又如在运维检修中监测 到风机附近鸟类死亡率突升，可通过在 风机组的前后临时设置的标志物、物理 驱鸟器，避免鸟类进入风机扫风区，或 施放毒饵，控制作为鸟类食物来源的啮 齿动物在风轮机周围集结，也可减少对 鸟类的伤害13 。 四、总结与展望 清洁能源产业应本着绿色发展的 原则进行资源的开发，发展风电项目的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 15 最