風(fēng)電場噪聲問題研究

0 引言

2020年9月22日，中國國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，CO

排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。在“30·60”目標(biāo)指引下，400多家全球風(fēng)能企業(yè)代表共同發(fā)布《風(fēng)能北京宣言》，并提出為實現(xiàn)碳達峰和碳中和目標(biāo)，“十四五”期間中國風(fēng)電年均新增裝機應(yīng)達到5 000萬kW，“十四五”期間新增2.5億kW，到2060年要實現(xiàn)30億kW裝機容量的風(fēng)電開發(fā)。

隨著風(fēng)力發(fā)電的大力發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機組距離我們的生活也越來越近。但風(fēng)力發(fā)電機組的噪聲問題，至今尚未徹底解決。由于風(fēng)力發(fā)電機組運行于開放的大氣環(huán)境中，其產(chǎn)生的噪聲對周邊人群產(chǎn)生影響，風(fēng)電場附近居民對風(fēng)力發(fā)電機組產(chǎn)生噪聲干擾的投訴也越來越多。因此有必要了解和掌握風(fēng)電場噪聲污染的規(guī)律，利用可行措施降低噪聲，從而使風(fēng)電的使用更環(huán)保、與周邊居民更和諧。

本文對風(fēng)電場風(fēng)力發(fā)電機組的噪聲進行研究，為解決風(fēng)電場的噪聲問題提供可行措施。

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1 風(fēng)力發(fā)電機組的噪聲來源

風(fēng)力發(fā)電機組運行過程中，因氣流作用及轉(zhuǎn)動部件的摩擦，葉片及機組部件會產(chǎn)生較大的噪聲。風(fēng)力發(fā)電機組產(chǎn)生的噪聲主要有機械及結(jié)構(gòu)噪聲、氣動噪聲和輔助設(shè)備噪聲。

機械及結(jié)構(gòu)噪聲主要包括齒輪嚙合的噪聲，軸承轉(zhuǎn)動噪聲，風(fēng)機部件摩擦引起振動產(chǎn)生噪聲，電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生振動噪聲，輔助設(shè)備、散熱器運行噪聲等。

氣動噪聲主要是葉片旋轉(zhuǎn)時葉尖與空氣摩擦產(chǎn)生的噪聲，隨著風(fēng)速的增大而增強。并且不同的空氣湍流也會產(chǎn)生不同的噪聲。氣動噪聲還與葉片的空氣動力特性有關(guān)，葉片的翼型、扭轉(zhuǎn)、幾何外形等，葉片的清潔程度、是否結(jié)冰，以及機組的變槳控制等都會不同程度地影響氣動噪聲的大小。由于此噪聲在空氣中，隨風(fēng)速增大而增強，與風(fēng)本身的噪聲難以分離。

輔助設(shè)備噪聲主要是由通風(fēng)機、散熱器等輔助設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。

圖1為風(fēng)機各子系統(tǒng)對整機聲功率級的貢獻水平，由此可知，風(fēng)機噪聲的主要貢獻者是葉片氣動產(chǎn)生的噪聲，因此大部分降噪技術(shù)都是針對風(fēng)機葉片氣動噪聲進行優(yōu)化。

2 風(fēng)電場噪聲限值規(guī)定

2.1 國內(nèi)規(guī)范規(guī)定

目前，國內(nèi)針對風(fēng)電場噪聲排放的標(biāo)準(zhǔn)有電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)電場噪聲限值及測量方法（DL/T1084-2008）》

和國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)（GB12348－2008）》

。

《風(fēng)電場噪聲限值及測量方法（DL/T1084—2008）》規(guī)定風(fēng)電場在不同區(qū)域類別的噪聲限值應(yīng)不超過規(guī)定的排放限值。列舉了0-4和其他共六類區(qū)域的噪聲限值，見表1。

《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)（GB12348－2008）》規(guī)定工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲不得超過規(guī)定的排放限值。區(qū)分了0-4共五類區(qū)域的噪聲限值（見表2）。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3096－2008)》

，按區(qū)域的使用功能特點和環(huán)境質(zhì)量要求，聲環(huán)境功能區(qū)分為以下五種類型：

1）0類聲環(huán)境功能區(qū)指康復(fù)療養(yǎng)區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域。

2）1類聲環(huán)境功能區(qū)指以居民住宅、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、科研設(shè)計、行政辦公為主要功能，需要保持安靜的區(qū)域。

3）2類聲環(huán)境功能區(qū)指以商業(yè)金融、集市貿(mào)易為主要功能，或者居住、商業(yè)、工業(yè)混雜，需要維護住宅安靜的區(qū)域。

4）3類聲環(huán)境功能區(qū)指以工業(yè)生產(chǎn)、倉儲物流為主要功能，需要防止工業(yè)噪聲對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響的區(qū)域。

5）4類聲環(huán)境功能區(qū)指交通干線兩側(cè)一定距離之內(nèi)，需要防止交通噪聲對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響的區(qū)域，包括4a類和4b類兩種類型。4a類為高速公路、一級公路、二級公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市軌道交通（地面段）、內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域。4b類為鐵路干線兩側(cè)區(qū)域。

綜合上述三個規(guī)范的要求，風(fēng)電場噪聲影響較大的居民住宅應(yīng)該按1類聲環(huán)境功能區(qū)考慮，執(zhí)行晝間55 dB夜間45 dB的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 其他國家規(guī)定

3）大氣條件有利于噪聲傳播。

（1）住宅、避暑別墅等：39 dB（風(fēng)速8 m/s）和37 dB（風(fēng)速6 m/s）。

（2）野外住宅：44 dB（風(fēng)速8m/s）和42 dB（風(fēng)速6 m/s）。

敏感性藥物是治療家禽大腸桿菌病的主要藥物，因此，為了確保獲得良好的治療效果，需要嚴格篩選敏感性藥物。篩選時，要將病變的組織放置在營養(yǎng)基上，并確保營養(yǎng)基處于無菌環(huán)境中。然后，做出相應(yīng)的標(biāo)記，將其放置在37℃的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中培養(yǎng)12 h。最后，利用直尺對菌落圈的大小進行測量，從而確定對藥物的敏感性。試驗結(jié)果顯示，敏感藥物為磺胺六甲氧嘧啶鈉。

（1）1 200~1 700 ft（365.76~518.16 m），相當(dāng)于40~50 dB的噪聲限值。

3）德國

（1）“安靜地區(qū)”[35 dB]：1 000~1 500 m。

（2）“中部地區(qū)”[40 dB]：600~1 000m。

（3）“標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域”[45 dB]：300~600 m。

4）世界衛(wèi)生組織（歐洲地區(qū)）

建議降低風(fēng)機產(chǎn)生的噪聲水平，風(fēng)力發(fā)電機組噪聲低于45 dB，風(fēng)力發(fā)電機組高于這一水平可能導(dǎo)致不良健康影響。

2.3 相關(guān)研究進展

對于風(fēng)機噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)，Jim Cummings

等對此進行了研究。結(jié)合美國各州風(fēng)電場附近村莊居民對風(fēng)機噪聲的投訴、不同地區(qū)的情況等因素，得出了部分結(jié)論：

1）電力方面，1985年上海各電力企事業(yè)單位聯(lián)合組建上海市電力公司，1986年底改制成立上海市電力工業(yè)局，全面負責(zé)制訂并實施上海市電網(wǎng)規(guī)劃工作，對上海其他電力企業(yè)實行行業(yè)管理。2000年，根據(jù)《國務(wù)院辦公廳關(guān)于電力工業(yè)體制改革有關(guān)問題的通知》，市電力工業(yè)局電力行政管理職能移交市計委、市經(jīng)委承擔(dān)，并啟動“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”試點。

3）對于噪聲很敏感區(qū)域，需結(jié)合背景噪聲情況，有條件應(yīng)控制風(fēng)電場噪聲限值為35 dB。

2）對于背景噪聲較高，居民分布較少的地區(qū)，對于風(fēng)機噪聲的容忍度會更高，可以考慮按固定標(biāo)準(zhǔn)45 dB。重要的是要考慮到農(nóng)村居民地的性質(zhì)，為風(fēng)機選址提供參考。

2）幾何擴散——當(dāng)噪聲半球從其點源向外傳播時噪聲能量分布在與距離平方成正比的區(qū)域上。

2.4 結(jié)論

1）風(fēng)機噪聲是否會引起干擾與該區(qū)域的其他環(huán)境噪聲密切相關(guān)。附近的交通、海浪或其他自然環(huán)境噪聲等會掩蓋風(fēng)力發(fā)電機組產(chǎn)生的噪聲。如果周圍都是那些很少發(fā)出噪聲、看重安靜的居民，那么風(fēng)機發(fā)出的噪聲即會成為干擾。但如果周圍地區(qū)都是經(jīng)常使用噪聲大的機器的工人、農(nóng)民，那么風(fēng)機的噪聲必須達到更高的分貝，才能比周圍環(huán)境的噪聲更大，從而成為干擾。

2）經(jīng)過對國內(nèi)外相關(guān)規(guī)定的研究及研究結(jié)論的分析討論，通常居民住宅區(qū)域按照45 dB的噪聲限值考慮是比較合適的。

經(jīng)過對兩組療效進行對比，結(jié)果顯示觀察組治療口腔潰瘍的總有效率比對照組顯著更高（P＜0.05）。詳見表1。

1）由于大部分安靜的農(nóng)村地區(qū)背景噪聲在25~35 dB左右，當(dāng)新的噪聲聲源超過背景噪聲5 dB時，部分最敏感人群會進行投訴；當(dāng)新的噪聲聲源比背景噪聲大10 dB時，關(guān)于噪聲的投訴會變得很普遍，40%居民會進行投訴。因此建議風(fēng)電場噪聲限值為35 dB，建議避讓距離為3 000 ft至四分之三mi（約914.4~1 200 m）。

3 風(fēng)電場噪聲避讓距離建模計算

3.1 風(fēng)機噪聲傳播規(guī)律

一般情況下，距風(fēng)機100 m以內(nèi)，噪聲衰減較快。距風(fēng)機100 m以外，噪聲衰減緩慢。噪聲衰減趨勢見圖2。

拉丁舞是體育與舞蹈的結(jié)合，其表現(xiàn)形式既與其它舞蹈有相同之處，又具有自己獨特的風(fēng)格。拉丁舞包括纏綿浪漫、柔媚抒情的倫巴，活潑歡快、詼諧有趣的恰恰，搖曳擺顫、熱情奔放的桑巴，剛健英武、澎湃激昂的斗牛舞和舞步輕盈、風(fēng)趣幽默的牛仔舞共五個舞種。

3.2 項目概況

本項目為山東丘陵地區(qū)風(fēng)電項目，安裝14臺2.5 MW風(fēng)力發(fā)電機組，葉輪直徑141 m，輪轂高度125 m，如圖3所示。附近居民區(qū)較多，有必要對噪聲影響進行初步分析，避免后期噪聲投訴等不良影響。

3.3 軟件介紹

OpenWind是目前計算風(fēng)電場噪聲影響較為常用的軟件。該軟件采用的噪聲模型基于ISO9613-2標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要用于工業(yè)噪聲的傳播與衰減。

ISO9613-2標(biāo)準(zhǔn)有四個假設(shè)條件：

1）所有的噪聲源都經(jīng)過處理作為點源。

2）所有噪聲傳播方向與風(fēng)方向相同。

本計劃第二天清晨永遠離開秦川，可是現(xiàn)在，艾莉突然想在這里多住幾天。很顯然女人不過將她當(dāng)成一個試圖混進豪宅的女孩——煮咖啡，煮牛奶，洗刷餐具，洗刷馬桶，拿不菲的薪水，住豪華的房子……然后，趁女主人不注意，與男主人調(diào)情或者偷情——艾莉相信這樣的生活對很多年輕并且貧困的女孩極具吸引力。現(xiàn)在她必須讓女人相信她是秦川買來的充氣娃娃——工廠出來的產(chǎn)品，供男人發(fā)泄性欲的玩具。她對他們的生活不會造成絲毫影響。

1）丹麥

4）地面以上3～11 m高度的風(fēng)速在1～5 m/s之間。

ISO9613-2標(biāo)準(zhǔn)考慮了幾種類型的衰減：

1）大氣-噪聲能量轉(zhuǎn)換為熱量。

2）美國、加拿大

鄉(xiāng)村治理視角主要從土地相關(guān)問題與鄉(xiāng)村治理之間關(guān)系出發(fā)，探討土地流轉(zhuǎn)之后，農(nóng)民的生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所發(fā)生的變化，及其對村莊治理結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響[12]。如有研究認為，與土地流轉(zhuǎn)這一過程相伴隨的是，早期建立在血緣或地緣等基礎(chǔ)之上的互惠機制被瓦解，鄉(xiāng)村社會內(nèi)部逐漸失去了行動者相互之間的權(quán)利義務(wù)關(guān)系[13]，農(nóng)村內(nèi)部建立起來的社會秩序或地方性的行為規(guī)范也在政府推動的大規(guī)模土地流轉(zhuǎn)中被解構(gòu)[14]。也有研究認為，地方政府出于完成任務(wù)或是政績的考慮，積極推動土地流轉(zhuǎn)，在行政推動作用下，鄉(xiāng)村社會中自然形成的非完全競爭市場被扭曲，由此加劇了農(nóng)民與基層政府之間的緊張關(guān)系，進而影響鄉(xiāng)村治理[15]。

一號煤礦廠務(wù)公開以職工代表大會為基本形式，豐富公開形式，充分發(fā)揮企業(yè)發(fā)展中最活躍的因素——“人”的積極性，緊緊圍繞企業(yè)發(fā)展目標(biāo)，以廠務(wù)公開為契入點，為民主管理注入新的血液，“建”規(guī)范，“全”制度，不斷深化企業(yè)民主管理，依法保障職工的知情權(quán)、參與權(quán)、監(jiān)督權(quán)，有效地促進了企業(yè)經(jīng)濟持續(xù)健康快速發(fā)展，企業(yè)管理進入良性循環(huán)，實現(xiàn)了企業(yè)發(fā)展與職工利益的雙贏。

從檢測結(jié)果可以看出：本高速公路通車運營一年后路面產(chǎn)生了一定數(shù)量的微裂縫，隨著通車年限的增加，裂縫數(shù)量沒有持續(xù)增加，這是因為連續(xù)配筋混凝土路面產(chǎn)生的微裂縫分散面板開裂，同時路面板內(nèi)鋼筋也承受了一定的收縮應(yīng)力；裂縫平均寬度在通車兩年內(nèi)沒有出現(xiàn)變化，之后便開始減小，這是因為早期裂縫出現(xiàn)后，隨著時間延長，路面板內(nèi)的水泥繼續(xù)水化并析出水化物積聚填充微裂縫，從而使裂縫平均寬度減小。綜上所述，連續(xù)配筋混凝土路面具有良好耐久性能、穩(wěn)定性能，通車運營3年后仍保持較好的路用性能，推薦其作為高速公路路面結(jié)構(gòu)推廣使用。

2.4 人力因素 農(nóng)村青壯年或赴沿海發(fā)達地區(qū)及周邊大中城市務(wù)工，或因?qū)W校撤并為方便孩子入學(xué)選擇進城務(wù)工，管護梨園的主要是六七十歲的老梨農(nóng)，管理水平不高，梨果品質(zhì)逐年下降，收入逐年下滑。當(dāng)?shù)毓麡I(yè)系統(tǒng)中，許多梨樹栽培管理經(jīng)驗豐富的老技術(shù)員已經(jīng)退休或面臨退休，年輕技術(shù)干部實踐技能不足，難以有效指導(dǎo)生產(chǎn)。

3）地面影響——軟地面往往會吸收噪聲能量，而硬地面則會反射噪聲。當(dāng)靠近噪聲源和接收者時，這一點尤為重要。

4）在ISO9613-2標(biāo)準(zhǔn)的噪聲模型中，風(fēng)力發(fā)電機組被稱為“噪聲源”，并且在我們計算噪聲等級時任何一點都被認為是“接收者”。

OpenWind軟件提出了幾個額外的簡化假設(shè)：

1）由于風(fēng)力發(fā)電機組噪聲源位于空中，噪聲反射可以忽略。

2）風(fēng)力發(fā)電機組是空中的聲源，因此可以忽略障礙物。

3）噪聲傳播沒有特定方向。

4）目前軟件未能考慮地形對噪聲的阻擋作用以及植被對噪聲的吸收作用。

3.4 建模計算

本次利用OpenWind軟件，對本項目噪聲進行模擬分析，計算的風(fēng)電場噪聲等值線如圖4所示。由圖4和表3可知，除個別獨立大棚外，所有機位點均滿足45 dB的噪聲限值要求。但若按照35 dB的噪聲限值要求，僅小部分機位點滿足。

“我們那很少有人喝礦泉水的，太貴了，一瓶水值20個空瓶子。”秦風(fēng)再繼續(xù)說時，我忍不住打斷他：“趕緊走吧，天都快黑了?！?/p>

由于F10機位比較獨立，該機位不受其他風(fēng)機噪聲疊加影響，本風(fēng)機噪聲達到45 dB避讓距離為350 m，較符合目前主流風(fēng)機廠家的推薦噪聲避讓最近距離。但若按照噪聲35 dB的嚴格要求，避讓距離須達到990 m，接近1km，與國外研究學(xué)者結(jié)論接近。

1.3 結(jié)果 Ⅰ～Ⅱ度患者經(jīng)對癥處理后20～30 min過敏癥狀消失。Ⅲ度患者經(jīng)抗過敏治療后，30～60 min過敏癥狀消失。34例紫杉醇過敏反應(yīng)患者病情穩(wěn)定，并繼續(xù)輸注余下紫杉醇藥液，輸注中無不良反應(yīng)發(fā)生，順利完成了化療的療程。

由于風(fēng)機集中區(qū)域的噪聲存在相互疊加影響，風(fēng)機集中區(qū)域的噪聲限值避讓距離大幅增加。F49、F50這兩臺風(fēng)機的區(qū)域噪聲達到45 dB避讓距離為470 m，噪聲達到35 dB的避讓距離為1 300 m；F44、F45、F46、F47這四臺風(fēng)機的區(qū)域噪聲達到45 dB避讓距離為475~480 m，噪聲達到35 dB的避讓距離為1 600 m；F32、F33、F35、F37、F38、FB3、F41這七臺風(fēng)機的區(qū)域噪聲達到45 dB避讓距離為360~600 m，噪聲達到35 dB的避讓距離為1 350~1 800 m。

3.5 結(jié)論

1）本項目中，為滿足國標(biāo)45 dB的要求，建議本區(qū)域風(fēng)電場獨立機位避讓居民房屋至少350 m；多個機位較集中的需要避讓居民房屋至少600 m。

2）在風(fēng)電場風(fēng)機設(shè)計選址中，建議充分考慮風(fēng)電場噪聲問題，進行建模計算，建議有條件至少避讓600 m，避免后期機位使用遇到問題。

4 結(jié)束語

1）對于風(fēng)電場噪聲問題，除通過改善風(fēng)電機組的工藝，降低氣動噪聲、機械噪聲、結(jié)構(gòu)噪聲以及輔助設(shè)備噪聲，還應(yīng)該結(jié)合風(fēng)電機組噪聲特征、距離衰減，充分避讓環(huán)境敏感點，了解和掌握風(fēng)電場噪聲污染規(guī)律。

2）本研究利用成熟的商業(yè)軟件研究噪聲影響的空間分布情況，通過居民點空間分布圖層和噪聲分布等值線圖的疊加分析，可得出各居民點受影響的噪聲等效聲級范圍。預(yù)測結(jié)果為建設(shè)方和管理部門提出噪聲防治措施提供依據(jù)，也可以為風(fēng)電場建設(shè)前的噪聲影響預(yù)測和評估提供參考。

利用網(wǎng)絡(luò)爬蟲采集外籍人才的網(wǎng)絡(luò)招聘信息，進行探索性調(diào)查。對大量招聘信息進行文本挖掘，整理出有用的信息，為企業(yè)問卷設(shè)計和抽樣提供依據(jù)。

3）本文中僅運用成熟的商業(yè)軟件針對某一地區(qū)特定的丘陵風(fēng)電場的噪聲傳播進行了模擬分析，而現(xiàn)實中建設(shè)在復(fù)雜地形中的風(fēng)電場也不在少數(shù)，商業(yè)模型的建模也比較簡單，對于噪聲疊加、障礙物遮擋、噪聲與風(fēng)疊加等問題也未考慮周全。因此還應(yīng)該對復(fù)雜地形風(fēng)電場的噪聲傳播進行實測建模研究，探索更為合理的噪聲模型。

[1]GB12348-2008，工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]DL/T1084-2008，風(fēng)電場噪聲限值及測量方法[S].

[3]GB3096-2008，聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]Jim Cummings.Wind Farm Noise 2011:Science and policy overview[J].AEI，2011(6).