风电场的低碳效益及环境影响

第２８卷第１０期　甘肃科技　Ｇａｎｓｕ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌ　０ｒＺ．２８　Ⅳ０．１０　Ｍａｙ．　２０１２年５月　２０１２　风电场的低碳效益及环境影响　武广萍　（甘肃电力科学研究院，甘肃兰州７３００５０）　摘要：温室气体浓度增加引起的全球变暖，我国政府对此非常重视，提出了到２０２０年我国单位生产总值ＣＯ　排放　比２００５年减少４０％一４５％，节能减排工作日益严重。电力是“高碳能源”的第一消耗大户，目前大力发展风电，使之　成为我国电力工业的一个方面军，不仅是能源开发的需要，也是低碳经济和环境保护的需要。　关键词：风电；低碳效益；环境影响　中图分类号：ＴＭ３１５　１　低碳经济及其发展的紧迫性和必要　性　温室气体浓度增加引起的全球变暖、海平面上　升、极端天气与气候事件频发等，已经对自然生态系　统和人类生存环境产生了严重影响，并已引起全世　界的广泛关注，成为当今人类社会亟待解决的重大　问题。我国政府对此非常重视，２００９年１１月国务　带动产业，因此降低电力行业的碳强度，推进电力行　业低碳发展成为提高我国产业竞争力、实行环境友　好、应对气候变化的必然要求。　２风电场的低碳效益　为应对世界气候变化，减少温室气体的排放量，　国务院制定了到２０２０年我国单位生产总值ＣＯ　排　院决定“到２０２０年我国单位生产总值ＣＯ：排放比　２００５年减少４０％～４５％”，节能减排工作日益严重。　低碳经济是指在可持续发展理念指导下，通过　技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等手段，　尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室　气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢　放比２００５年减少４０％～４５％”的目标。其中大力　发展风电，使之成为我国电力工业的一个方面军，不　仅是能源开发的需要，也是低碳经济和环境保护的　需要。　我国是世界上风力资源较为丰富的国家之一，　可开发风能资源总量约为１０亿ｋＷ，主要集中在北　部、西北和东北的草原、戈壁滩以及东部、东南部的　沿海地带和岛屿上。我国有海岸线１８０００多ｋｍ，岛　屿６０００多个，由于沿海一带及岛屿风速大，风能蕴　的一种经济发展模式。这种有别于传统经济的新型　发展模式以低能耗、低排放、低污染为特征，以应对　碳基能源对于气候变暖影响为要求，以实现经济社　会的可持续发展为目的。　我国在未来相当长一段时间内煤炭仍将是主要　一藏量丰富，据估计近海风能资源约为陆地的３倍。　因此，近海风电开发前景尤为广阔。　由于风能是一种不消耗矿物燃料的可再生能　次能源。煤碳属于高碳能源。在《联合国气候变　化框架公约》和《京都议定书》约束下，二氧化碳等　温室气体排放权成为发展的资源；气候变化国际谈　判中减排指标的确定和分解实际上是争夺排放权的　这一发展空间。　人为活动产生的二氧化碳等温室气体，主要来　自煤炭、石油等的生产和消费。目前我国正处于工　业化、城市化的快速发展阶段，大规模的基础建设离　不开钢铁、水泥、电力等的供应保证，目前我国电力、　热力的生产和供应占全国二氧化碳排放总量的　４０．１％，是“高碳能源”的第一消耗大户，急需新的　源。风电的使用，相当于节省相同数量电能所需的　矿物燃料，具有较大的低碳效益。　以煤电为例，根据我国当前最普遍使用的３Ｏ万　ｋＷ蒸汽轮发电机组的现状。每发１万ｋＷｈ的电，　消耗约４ｔ标准煤；向大气排放粉尘约０．５ｔ；ＣＯ：约　１０ｔ；ＮＯ　约０．０５ｔ；ＳＯ　约０．０８ｔ。　到２０５０年若风电的发电量占全国所需电量的　５％，即约４０００亿ｋＷｈ，风电的装机容量约为１．５亿　ｋＷ（风电的容量系数小，相当于煤电的装机容量　０．７亿ｋＷ），则每年可节省约１．６亿ｔ标准煤，可减　少向大气排放粉尘约２０００万ｔ；ＣＯ２约４亿ｔ；ＮＯ　约２ｏ０万ｔ；ＳＯ　约３２０万ｔ。大力发展风能可以大　能源代替。这些“高碳”产业是新一轮经济增长的　第１Ｏ期　武广萍：风电场的低碳效益及环境影响　３１　幅度削减造成温室效应的二氧化碳，缓解气候变暖　的状况。　３风电场的环境效益　３．１发展风电清洁能源，减少环境污染　风力发电作为清洁能源被利用，不仅可以代替　部分火电、核电，还可减少污染物的排放。因而发展　风电，在取得相同电能的同时，可减少环境污染。风　电站建设的主要环境效益为清洁生产，相对于火电　站有利于减少温室气体的排放；同样是可再生能源，　水电开发对生态的破坏要比风电大很多，如淤积问　题、鱼类生存问题、物种多样性问题、自然景观破坏　问题等。做好风电建设环评工作，对于加快风电建　设，推行清洁能源利用、实现清洁生产，保护生态环　境具有重要意义。风力发电还能够有效地遏制沙尘　暴灾害，抑制荒漠化的发展。　３．２风电的生态效益　减少因开发一次能源如煤、石油、天然气，所造　成的环境问题。一次能源的开采除了在沙漠地区　外，通常要毁坏森林，良田和原有的各种植被。而海　上油田的开采往往给海洋生态带来不可恢复的破　坏。与同样是可再生能源的水电相比较，风电没有　水电所存在的问题。　３．２．１淤积问题　拦河水库必须保持设计库容，而随地质条件不　同，有的水库“淤积”发生较快，这就会降低工程的　发电回收效益。较好的地区的水库寿命可达５Ｏ年，　但它不可能“无限期”的继续运行。　３．２．２鱼类生存问题　修建水库可以增加鱼类繁殖的潜力，但是也由　于截断了鱼类的回游通道而破坏了一部分鱼类及其　他生态物种的生存。　３．２．３移民问题　用于这个问题的可量化参数是单位发电千瓦对　应的移民数量。只是移民已绝无可能返回他们原先　的土地。渔民搬迁比农民困难，而农民的搬迁则比　城镇工作的居民困难。　３。２．４物种多样化问题　这一术语指的是工程建设地区的物种数目。生　态系统的脆弱性将使物种的多样性（动植物种类　数）受到更大的威胁。雨林带较之草地脆弱，草地　则较之大草原脆弱。而所有这些地带的生态系统全　部很脆弱。这就是说，如果环境急剧改变，就导致雨　林带更多的物种遭到灭绝。这里需要提出的问题　是：有没有用以弥补的可替代土地。或者说这项工　程有没有替代选择方式？一般说来，选择的可能性　终归存在。只不过需要人们假以时日，并由此而带　来资金的滞留。　３．２．５　土地的“损失”或占用　这里指的是原先用于农业或其他增加国民生产　总值的土地，而现在不得不为此而另觅土地。在这　里应当将这些原先用地的单产经济价值与工程有效　寿命期问用于发电工程占地的平均单产效益进行比　较。　３．２．６产生温室气体（ＣＨＣ）问题　来自生物质，有机物分解，产生的ＣＨＣ不应超　过等量可燃气体燃烧生成的量值。可以估计出腐败　的生物质产生的ＣＯ：和ＣＨ　量。　３．２．７水质问题　可控制使生物腐坏的杂草，而使水质达到标准　要求。有机物腐败可能产生磷和汞元素，它们将污　染或降低整个河水的水质。　３．３风场的景观与旅游作用　风能资源丰富的地方多为边缘贫穷区域，因此，　风电站的建设对于提高当地电力供应保证率，发展　当地旅游业，进而带动周边经济发展等都具有重要　意义。　风电场也可以带动当地经济发展，比如内蒙古　正在建设的风电场，场面非常壮观，现在正发展成为　旅游区，旅游收入不错。广东省南澳县为全国第二　大风电场，亚洲海岛第一大风电场，随着风电场的建　设，造型新颖独特、线条优美流畅的风力发电机成为　众多游客倾慕的对象，风电场也由此成为南澳一处　旅游热点。　４风电场开发对环境的不良影响　纵观现在已建风电场，适合风场建设的区域多　数分布在生态环境没有受到人为干扰或干扰极少的　偏远地区，这些地区多数属于生态环境重点保护区，　有的地区甚至已列入国家级自然保护区。因此，风　电场在施工和运行过程中对生态环境的保护要求更　为严格。　４．１噪声影响　风力机的噪声主要来源于发电机，齿轮箱和浆　叶切割空气产生的噪声，当前风力机的噪声水平随　着工艺水平的提高而有较大的改善，如国产２００ｋＷ　风力机的噪水平见表１。　３２　甘肃科技　第２８卷　表１国产２００ｋＷ风力机噪声水平　距风力机的距离ｒ（ｎｉ）　噪声水平　１５０　４６ｄＢ（Ａ）　１６０　４５ｄＢ（Ａ　２０ｏ　４３ｄＢ（Ａ、　３０ｏ　３９ｄＢ（Ａ）　４０ｏ　３７ｄＢ（Ａ）　而我们生活中，常见的噪声水平见表２。　表２　生活中常见的噪声源的噪声水平　噪声源　噪声水平　飞机发动　１４０ｄＢ（Ａ）　汽车发动　８０ｄＢ（Ａ）　办公室　６０ｄＢ（Ａ）　风力机　４ＪＤ一５０ｄＢ（Ａ　夜晚卧室　４０ｄＢ（Ａ）　落叶　１０ｄＢ（Ａ）　从表１、２可知，风力机的噪声对环境有一定影　响，但距风力机５００ｍ外已基本不受影响。　４．２视觉影响　国外有些环保工作者对在田园风景的地区建造　风力机持反对意见，认为是对田园风光的破坏，是一　种视觉污染，但最近有些研究表明在美景如画的田　园风光中点缀几台外观美丽的风力机将起到画龙点　睛的作用，使美丽田园风光增添一些现代风味。尤　其是计算机技术的发展，可以在安装风力机前，用　ＰＨＯＴＯ　ＳＨＯＰ等软件制作成逼真的图片，供人们选　择。可以选择最好的视觉影响。　４．３对鸟类生活的影响　由于风力机随着容量的增加其扫掠面积和高度　都跟着增加。当风力机安装在鸟类飞行的通道上，　产生鸟类在飞行过程中撞上运行的桨叶而命丧黄　泉。尤其当风力机安装在鸟类活动频繁的地区。实　际上这种情况也曾见于报道。最近有研究认为鸟类　撞上风力机而死亡的事件从总体上来说是很稀少　的，这还因为鸟类是有智力的动物，当事件发生后，　其他鸟类会得到警告，避开运行中的风力机。作者　甚至于见过有鸟类在正常运行的风力机机舱上建筑　鸟巢，与风力机和平共处相安无事。　４．４风电场对气候的影响　通过对内蒙东山风电基地的气候变化观察可　知，该地区海拔较高，云层较低、较厚，过去是个多雨　地区。近年来该地区由于大量风机的建设，风机叶　片的转动改变了大气流的流动方向，使气流向上流　动，云层变高、变稀，造成当地的降雨减少，对当地的　生态环境造成一定的影响。该不良影响需要进行进　一步的观察和研究。　４．５其他方面的负面影响　建设风电厂需要占用土地来建筑风力机基础　及道路，将风电输送到用电中需要架设输电线路　等等。这些都是风电对环境的负面影响，虽然这　些影响可以随着技术的发展而减少。但人们必须　考虑这些问题，使人类的经济活动建立在可持续　发展的概念上。　５结束语　近年来，世界上许多国家在总结环境保护经验　教训的基础上，逐步认识到单纯对建设项目进行环　境影响评价已经适应不了全面保护环境和自然资源　可持续利用的需要。在一些国家所制定的能源规划　和战略中已经充分考虑了环境因素，特别是英国的　能源政策白皮书，把创造低排放经济作为能源政策　的主要目标和出发点。但迄今为止，并没有一个国　家对不同类型的规划，尤其是能源规划的环境影响　提出一套科学、系统的环境影响评价方法和指标体　系。作为可再生能源，随着国际国内能源日益紧张，　风能将在国内，乃至世能源规划中逐步占据重要位　置。为此，对风电开发提出一套科学、系统的环境影　响评价方法和指标体系具有重要意义。　１）要努力做到风电开发建设与环境保护协调　发展。风电开发建设，特别是海上风电开发，是清洁　能源利用的宏伟工程，它既可以改造自然，造福人　类，又不可避免地对环境造成一定程度的破坏。风　电场建设对环境影响的研究，就是要将问题提出，要　明确工程建设与环境之间的关系，有助于工程环境　影响评价工作质量的提高，有利于处理好建设项目　与环境保护之间的矛盾。　２）在我国大力发展风电，使之成为我国电力工　业的一个方面军，不仅是能源开发的需要，也是环境　保护的需要。风力机对环境的正面影响是不言而喻　的。它不仅可以保护我们人类赖以生存的大气减少　污染，也可以保护我们的土地免受过度开发的灾难。　这可以使我们人类与自然友好相处。在地球上真正　实现可持续发展的目标。　３）任何事物都具有两面性，要进行科学的论　证，即要看到风电场对低碳经济带来的效益，也要看　到其对自然环境带来的不利影响。对此要进行进一　步的研究和探讨。