風電場對環境的影響及控制分析

國華（虞城）新能源有限責任公司 張華盛

風電資源成本低廉、無窮無盡，因此風力發電是現階段應用最為廣泛、開發最具規模的再生新能源發電方式[1]。大量采取風力發電，可減少對礦物燃料的依賴，不僅能對不可再生的資源加強保護，同時對環境更友好。但風力發電畢竟屬于人力對大自然的干預，難免會對生態環境造成一定影響，而風電場一旦建成，若要輕易更改或消除，難度較大。因此，我們需要做好風電場的設計及管理，盡可能減少風電場對環境造成的影響。

一、我國近年來風電場的投運情況分析

近年來，我國風能資源的潛力受到了充分的重視，氣象局調查[2]顯示，我國陸地上，距離地面50m位置，等級高于3級的風能資源潛在的開發量為23.8億千瓦，而海平面50m之上的高度，裝機容量為2億千瓦。從2017年起，我國風電場的投運數量逐漸增多，2020年，我國可再生能源學會風能專委會披露，我國現階段風電場數量為4000余個，其中投入運行中的風電場數量為2488個，截止到2021年5月，這2488個風電場裝機容量為19564.59萬千瓦。投運的風電場具體數據如圖1。

圖1 我國2017年-2020年已投運風電場數量（單位：個）

目前，我國陸地風能資源的分布地主要為新疆、內蒙古、甘肅酒泉、吉林西部、江蘇近海、河北壩上等，其中，新疆與內蒙古的裝機功率最高，在全國裝機容量中占比62%，沿海地區占比28%，以浙江、遼寧、廣東為主。總體來看，我國的風能資源開發度相對較低，不過其開發潛力較大，大部分地區的風電場建在偏遠地區，多數為生態環境的重點保護區[3]，在風電場運行過程中，需要重視對生態環境的保護工作。

二、風電場對環境的影響

（一）施工階段的影響

在風電場施工階段，均需進行土石方的填挖、風機吊裝機修路等，這些環節會產生廢棄物、噪聲及廢水等，對環境可造成影響。施工階段對環境的影響具體見表1。

表1 施工階段風電場對環境造成的影響表

在施工階段，風電場建設對環境最突出的影響體現在以下兩個方面：

1.水土流失，植被破壞

在風電場建設階段，施工必然會導致水土流失，其類型主要是風力侵蝕，同時也有水力侵蝕。施工期間需要挖土、回填土，如平整土地、修建道路、實施箱式變工程及電纜溝工程等，均會對當地地表形態、土層結構造成破壞，致使地表裸露，大量植被受損，土壤肥力大幅下降，水土逐漸消失[4]。如河西走廊上分布的風電場，其位置多為荒漠地帶，當地生態環境本身十分脆弱，戈壁灘上的植被保護層、礫石層均易被破壞，一旦破壞又難以恢復，尤其是大型機械對當地生態環境造成的損害更為嚴重。

2.噪聲污染

施工期間的噪聲主要來自各種機械設備的運行，可能會對居民的正常生活造成影響，尤其是到夜晚，噪聲的影響越發明顯。不過很多風電場建在人煙稀少的地方，對居民的影響可以忽略。

（二）運行中的影響

當風電場正式投入運行后，會對環境產生極大的影響見表2，其中最突出的影響是噪聲、電磁輻射及光污染。

表2 風電場運行階段對環境造成的影響表

1.噪聲

在運行過程中，風輪機出現的噪音主要來自風輪機葉片氣動噪音、輪轂中活動部件機械噪音，這些噪音都和風速有關。齒輪箱、發電機是噪音產生的主要“元兇”[5]，尤其是齒輪箱引發的噪音十分明顯，噪音經由風輪機結構和風可傳遞到環境中。

以聲音功率水平對風輪機噪音予以表示，以Lobs來代表風電場周圍噪音水平，環境造影以Lback表示，根據國際能源署專機組的提議，簡單化噪音傳播的波形，即假定聲音從某一點傳播時，不會出現衰減。風輪機噪音為Lw，和聲音源的距離為r的位置，其噪音水平為Lw-10lg（2πr2）。進一步計算，若風電場風輪機共10臺，距離風電場500m的位置，噪音可達到35-45dB（A）。白天因外界環境中存在較多噪音，因此風力發電機噪音的影響較小，而到了夜晚，要想達到噪音1類標準，和風電場的距離至少要保持600m。

2.電磁輻射

電力設備在運行中或多或少都會產生一些電磁輻射的危害。風電場電機運行中，輸電線路、變電所及發電機均會形成電磁輻射[6]。風輪機的葉片可對電磁波進行反射，附近接收裝置不僅會接收到直接的信號，還會接收到這一部分反射信號，而反射信號具有滯后性，可能對調頻無線電系統造成影響。風電機還可對通信頻率造成干擾，如飛機導航無線通信、微波通信、電視廣播等，均可能被風電場的電磁輻射所影響。

3.視覺污染

風電場發電機組在有陽光、有風的環境中會形成晃動的陰影，傍晚、清晨時分，陰影效應最為明顯。另外，季節、天氣的變化會對陰影的形成造成影響。風力機槳葉轉動過程中形成的晃動的陰影可讓人產生眩暈感，導致人心煩意亂[7]，嚴重影響人的正常生活，屬于視覺污染。

三、控制風電場對環境影響的有效措施

（一）對于水土流失、植被破壞等危害的預防控制措施

首先，風電場在建設之前，應該合理選址，在選址時需遵循以下原則：（1）為減少尾流折減的影響，風電機組的行列間距應嚴格根據相關標準設計；（2）在選址時，認真分析地表特性，盡可能降低尾流影響，同時盡量應用劣地，少占地，對農田、墳墓加強保護，充分利用土地資源；（3）和軍用設施、民用設施保持一定距離，以免風電場對當地生活及生產造成影響；（4）風電場和發射站、導航雷達保持充足的距離，以免造成干擾；（5）在架空電線、修建風電場時，遇到灌叢及喬木盡量避讓，減少施工對植被造成的影響。

其次，需做好施工過程管控。在風電場建設中，開挖填方的工作盡量不要在雨水充沛的季節開展，底層土可用來回填，表層的種植土需單獨存放。升壓站實施基礎開挖之前，剝離獲得的表土應在固定的位置存放，完成施工后覆土，加強場區綠化。表土堆放的區域周圍、臨時棄土周圍，需用編織袋裝土來做臨時攔擋，用苫布遮蓋，避免大風揚塵[8]。

完成施工后，部分土壤難以恢復，需要永久占用。對無水泥覆蓋的地方實施覆土平整，通過異地植草的方式實現生態補償。

（二）對于噪音的預防控制措施

無論是在施工階段還是在風電場運行階段，噪音都是難以避免的環境污染。在規劃風電場時，需充分考慮風電場建成后對居民的噪音影響。國外推薦，夜間或傍晚，風輪機造影應低于5dB（A）。在風電場施工及運行中，還可應用隔離技術，對部分噪音進行屏蔽。另外，作為生產企業，在制作風輪機葉片時，應不斷追求技術革新，盡可能減少葉片起因躁動，減少齒輪箱的噪音。

如前所述，因風能資源公路密度的影響，我國風電場選址多數為海島、山口及沙漠等人跡罕至的地方，附近并沒有多少居民，因此，風電場的噪音影響并不十分嚴重。

（三）對于電磁輻射的預防控制措施

對于發電機的電磁輻射，需要從設計環節入手控制。在設計、制造過程中，應遵循防輻射、防磁的標準。另外，在風電場施工中，需要風輪機參數、無線電系統的參數。在設計輸電線路時，需要了解線路會經過哪些居民點，對當地的通信線路布設及走勢準確把握，且要避開重要的電子設施。輸電線路應盡量和已被干擾的設備保持合理的間距。在布設過程中盡量采取架線的形式，將導線架設的高度適當抬高，盡可能采用三角形的布設形式。

（四）對于視覺污染的預防控制措施

對于視覺污染，應從風電場選址、風輪機設計及布局等角度出發。第一，風輪機合理選址，可以給當地的環境增加美感，和自然環境形成統一的整體。如河西走廊擁有豐富的旅游資源，若能在風電場選址時充分考慮風輪機和自然之間的配合與協調，不僅能開發風能，還能進一步促進旅游業的發展。在風輪機設計中，風輪機搭架、輪轂和葉片設計均需講究協調，葉片盡量用三葉片，根據外界環境決定風輪機葉片的顏色及大小。另外，風輪機布局中，需要結合當地景觀，確定風輪機的大小，如在平原上，大型風輪機會點綴景觀。風輪機布設，應盡量采用直線布置或成群布置，以增加美感。

四、結束語

風力發電是滿足社會發展需求的再生資源供應方式，應用前景廣闊。我們在大力推行風力發電的同時，也需關注風電場對環境的影響，采取“預防為主、治理為輔”的思路，最大限度地控制風電場對環境的不良影響，從而實現風力發電的綠色發展之路。

相關鏈接

風電（全稱風力發電）是可再生、無污染、能量大、前景廣的能源，大力發展清潔能源是世界各國的戰略選擇。風電技術裝備是風電產業的重要組成部分，也是風電產業發展的基礎和保障，世界各國紛紛采取激勵措施推動本國風電技術裝備行業發展，并培養了一流的風電裝備制造企業，同時，風電技術進步和風電裝備制造企業的成長又進一步促進了風電產業的發展。目前，我國風電技術裝備行業已經取得較大成績，但距國外發達國家還有一定差距。

定義1：

由多臺風力發電機組構成的發電廠。

定義2：

在一個風能資源豐富的場地，由一批風力發電機組或機組群組成的電站。