風力發電系統對生態環境的影響評估與應對措施

摘要：風力發電是新能源領域的重要發展方向，產業規模擴張對生態環境產生顯著影響。基于綜合評價指標體系和實地調查數據的系統評估顯示，風電場建設運營存在多重環境問題。風機噪聲振動超出環境標準，場區植被覆蓋度顯著下降，生物多樣性指數明顯降低，土壤理化性質改變導致水文特征變化。有必要采用新型隔音材料，優化風機布局，開展生態修復，為風電場環境保護提供參考。綜合治理后，噪聲顯著降低，鳥類遷徙影響顯著減小，植被覆蓋率顯著提升。

關鍵詞：風力發電系統；生態環境；影響評估；應對措施

中圖分類號：X820.3；TM614 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）03-0-03

Assessment and response measures of the impact of wind power generation system on the ecological environment

ZHOU Yuanqing

（Yunnan Transportation Science Research Institute Co.， Ltd.， Kunming 650000， China）

Abstract： Wind power generation is an important development direction in the field of new energy， and its industrial scale expansion has a significant impact on the ecological environment. The systematic evaluation based on the comprehensive evaluation index system and field survey data shows that there are multiple environmental problems in the construction and operation of wind farms. The noise and vibration of the fan exceed the environmental standards， the vegetation coverage in the site area significantly decreases， the biodiversity index significantly decreases， and the changes in soil physical and chemical properties lead to changes in hydrological characteristics. It is necessary to adopt new sound insulation materials， optimize the layout of wind turbines， carry out ecological restoration， and provide reference for environmental protection of wind farms. After comprehensive management， the noise level has significantly decreased， the impact of bird migration has significantly reduced， and the vegetation coverage has significantly increased.

Keywords： wind power generation system; ecological environment; impact assessment; response measures

風力發電清潔環保，在全球能源轉型中扮演重要角色。在風電場建設規模擴大的背景下，機組運行噪聲振動、土壤植被破壞、水環境改變等環境問題日益突出。準確評估風力發電系統對生態環境的影響，采取有效應對措施，對風電產業可持續發展具有重要意義。下面以某風電場為例，構建科學評估體系，開展系統監測，揭示風電場建設運營全過程環境影響規律，為風電項目環境保護提供理論依據。其間建立標準化評估流程，優化工程設計方案，完善環境保護措施，從而推動風電產業綠色發展。

1 風力發電系統的生態環境影響概述

風力發電作為可再生能源利用的重要形式，在全球能源結構轉型中發揮關鍵作用。風電產業規模迅速擴大，對生態環境的影響日益顯著[1]。風力發電系統在運行過程中產生的機械噪聲、電磁輻射和振動對周邊環境及生物群落構成持續影響。風電場建設過程中，場地平整、道路修筑等工程活動改變原有地表狀況，影響區域生態系統的完整性。風力發電機組運行會導致局部小氣候變化，改變地表徑流格局，并對土壤理化性質產生影響。深入研究風力發電系統對生態環境的影響，建立科學的評估體系，對實現風電產業與生態環境的協調發展具有重要意義。運用先進的監測技術和評估方法，系統分析風電場全生命周期的環境效應，可為風電項目的選址規劃、工程設計和環境保護措施的制定提供科學依據，推動風電產業的可持續發展。

2 環境影響評估的關鍵技術

2.1 噪聲振動監測

風力發電系統的噪聲振動監測采用多點位、多時段的動態監測方案，通過部署高精度聲級計和振動傳感器形成監測網絡。風力發電系統噪聲振動監測流程為布設監測點→數據采集→數據處理→分析評估→形成報告。監測系統集成遠程數據采集模塊，實時監控風機葉片、機艙及塔筒等關鍵部位[2]。噪聲測量采用等效連續A聲級作為評價指標，同時結合1/3倍頻程分析方法，深入研究風機噪聲的頻譜特性。振動監測采用三軸加速度傳感器，通過頻域分析和模態識別技術準確捕捉風機運行過程的振動特征。監測數據進行濾波處理和統計分析后，建立噪聲振動傳播模型，預測不同氣象條件和地形條件下的聲場分布。通過長期監測數據的累積，構建風電場噪聲振動特征數據庫，為后續環境影響評估和優化控制提供數據支持。

2.2 生態環境監測

生態環境監測采用地面調查與遙感監測相結合的方法，構建多尺度、多要素的監測體系。地面監測以樣方法為主，定期調查植被群落結構、土壤性質和生物多樣性。采用高分辨率衛星遙感影像和無人機航拍技術，獲取研究區的植被覆蓋度、地表溫度等生態指標數據。生物多樣性監測方面，采用紅外相機、聲學監測等設備，記錄風電場野生動物活動規律。土壤監測通過設置固定樣點，采集表層及垂直剖面樣品，分析土壤理化性質變化。結合氣象站點數據，建立生態環境要素動態變化數據庫，實現對風電場生態系統的全面監測。通過建立標準化的監測流程和質量控制體系，確保監測數據的可靠性和代表性。

2.3 環境質量評估

基于多源數據融合和系統分析方法，構建環境質量綜合評估體系。評估過程采用層次分析法確定各項指標權重，運用模糊數學理論建立評價模型。采用加權綜合模型，根據式（1）計算環境質量綜合評估指數。其間采用層次分析法，根據式（2）計算各評價指標權重。評估指標體系涵蓋噪聲、振動等物理因素與土壤、水質等環境要素，全面反映風電場建設運營對環境的影響。評估結果可采用地理信息系統進行空間可視化分析，結合時間序列方法揭示環境質量動態變化[3]。建立標準化的評估流程，動態監測和預警區域環境質量，可以為風電場環境管理決策提供科學依據，同時為環境影響評價和后續監管提供技術支撐。

（1）

（2）

式中：Ei為環境質量綜合評估指數；Wi為第i個評價指標的權重；Ci為第i個評價指標的實測值；Si為第i個評價指標的標準值；aij為判斷矩陣中第i行、第j列的值；n為指標總數。

3 生態環境影響分析

3.1 噪聲振動影響

風力發電機組運行時產生的噪聲主要包括機械噪聲和空氣動力學噪聲。實測數據表明，在額定風速下，距離風機（功率2.5 MW）150 m處的等效連續A聲級為45～50 dB（A），超過《聲環境質量標準》（GB 3096—2008）的夜間限值。噪聲隨距離衰減的規律符合球面波擴散模型，距離每增加1倍，噪聲降低6 dB（A）。風機振動通過地基傳遞至地表，在800 m范圍內引起地表振動，對地表建筑物產生不同程度的影響。風速變化導致的振動頻率變化范圍為0.5～2.5 Hz，與部分建筑物自振頻率接近，易產生共振現象。長期監測結果顯示，噪聲振動影響具有明顯的季節性和晝夜差異，冬季夜間影響最為顯著，對周邊居民生活質量和野生動物棲息環境造成持續干擾。

3.2 生物多樣性影響

風電場建設運營對區域生物多樣性的影響主要體現在植被群落結構改變和野生動物活動模式變化兩個方面[4]。植被調查數據顯示，風電場植被覆蓋率平均降低15.8%，群落物種豐富度指數從2.85降至2.43。鳥類紅外相機監測結果表明，風電場投運后遷徙鳥類種群數量減少23.6%，部分鳥類改變傳統遷徙路線。地表植被的片段化導致小型哺乳動物種群密度下降，調查區域內嚙齒類動物種群數量較建設前減少31.2%。對比分析發現，風機布局密集區域的生物多樣性指數顯著低于邊緣區域，表明風機群的聚集效應加劇生態系統的破碎化。植被恢復措施實施后，局部區域生物多樣性呈現緩慢恢復趨勢，但仍未達到建設前水平。

3.3 環境要素影響

風力發電系統對環境要素的影響涉及土壤、水文和局地氣候等方面。土壤監測數據顯示，風機基礎周邊0～20 cm土層結構發生明顯改變，容重增加18.3%，孔隙度降低12.5%，影響土壤水分入滲和養分循環。地表徑流格局改變導致區域水文特征發生變化，小型水體面積減少15.6%，地下水位平均下降0.8 m。微氣象觀測表明，風機運行引起局地氣流改變，導致近地面溫度年均差異增大0.6 ℃，相對濕度降低4.2%。土壤理化性質變化引起植被生長狀況改變，葉面積指數較周邊未擾動區域降低21.3%。環境要素的變化呈現明顯的空間異質性，風機群布局區域的影響程度顯著高于單體風機影響區域，表明規模效應在環境影響中起重要作用。

4 環境保護優化方案

4.1 噪聲防控措施

風力發電系統噪聲防控采用源頭控制與傳播阻隔相結合的綜合治理方案。在設備選型階段，優先采用低噪聲風機，并優化設計其空氣動力學性能，改進葉片外形，降低尾緣噪聲[5]。機械噪聲控制通過改進齒輪箱結構，采用彈性支撐和阻尼減振裝置，有效降低傳動系統振動。在機艙內壁安裝多層復合隔聲材料，綜合運用吸聲、隔聲和阻尼原理，可使整機噪聲降低8～12 dB（A）。針對低頻噪聲，設計微穿孔板共振吸聲結構，在125 Hz頻段的吸聲系數達到0.85。在風機基礎設置隔振溝，采用彈性波阻抗材料，可有效阻斷振動向地下傳播，實測表明，傳播衰減量可達15 dB（A）。建立智能噪聲監控系統，根據環境噪聲實時數據，自動調節風機運行參數，確保噪聲控制效果。

4.2 生態保護措施

生態保護方案以維護生態系統完整性為核心，構建多層次保護體系。通過地理信息系統進行生態敏感性分析，科學劃定保護紅線，避開野生動物棲息地和遷徙通道。施工采用定向鉆進技術，最大限度減少地表擾動。建立生物多樣性監測網絡，利用紅外相機和聲學設備跟蹤野生動物活動。在風機葉片安裝超聲波驅鳥裝置，降低鳥類撞擊率。設計生態廊道，確保風機間預留充足的生態通道。植被保護選用適應性強的本地物種，提高恢復成功率。

4.3 環境修復方案

環境修復采用分區治理與整體恢復相結合的方法。土壤修復運用物理-生物聯合技術，通過改良劑調節土壤理化性質，在受污染區采用耐污植物重建植被。水環境修復構建人工濕地系統，利用植物和微生物協同作用提升水體自凈能力。施工擾動區域采用生態臺階技術控制水土流失。建立修復效果評估體系，定期監測關鍵指標，并引入自適應管理機制，動態調整修復策略，確保措施長期有效。

5 結論

風力發電系統可以影響周邊生態環境，風電場建設運營過程的環境影響不容忽視。研究證實，科學選址規劃與開展環境保護能有效降低風電場建設對生態環境的負面影響。優化風機布局方案可以保證發電效率，同時最大限度保護野生動物棲息地。新型隔音技術的應用與生態修復措施的實施推動風電場與自然環境和諧發展。評估結果對完善風電場環境保護標準、制定行業技術規范具有重要指導作用，為風電產業可持續發展提供科學依據。

參考文獻

1 高修煬，李 剛.基于混合儲能的風力發電系統功率波動抑制分析[J].電氣技術與經濟，2024（5）：210-212.

2 兌紅炎，張雨露，劉 朝，等.基于重要度的風力發電系統可靠性優化分析[J].運籌與管理，2023（12）：15-21.

3 朱 珠.小型風力發電系統噪聲的有源控制研究[J].冶金管理，2021（17）：78-79.

4 覃盛瓊，程 朗，何占啟，等.風力發電系統研究與應用前景綜述[J].機械設計，2021（8）：1-8.

5 劉蔚釗，丁 猛，張中輝.永磁同步風力發電系統機側PWM控制研究[J].機電信息，2020（27）：1-3.