3.2 陸上風電場工程特征分析

我國陸上風電場目前已遍布全國各省區市，風力發電機組的單機容量一般從1.5～3MW，風電場規模一般由幾十兆瓦至幾百兆瓦不等。

3.2.1 陸上風電場分布的環境特點

陸上風電場一般分布在風能資源較為豐富的區域，以我國為例常見的有分布于草原、荒漠、山脈、丘陵和沿海地區。風力發電機組根據其單機容量大小，一般間隔為幾百米至1km以上，呈線性布置。

分布在山脈和丘陵地區的風電場，由于山區具有生物多樣性豐富、易產生水土流失、發生泥石流和山體滑坡等特點，工程分析中應重點關注項目建設導致的生物尤其是鳥類遷徙通道阻隔、植被破壞造成的水土流失，以及樁基基礎施工造成的局部地質災害等。此外，因陸上風電場風力發電機組線性布置，施工距離較遠，臨時施工場地、施工便道設置一般較多，且基本為臨時征地，工程分析還需重點關注臨時占地是否占用國家級重點保護物種、古樹名木的生境。

分布在沿海平原地帶的風電場，由于地處我國相對較為發達的東部沿海地區，居民分布密度大，沿海鳥類多樣性豐富。環境問題主要在于風力發電機組噪聲及電磁影響，對鳥類遷徙的影響、占用濕地資源影響等。工程分析應重點關注風力發電機組噪聲及電磁輻射對周圍居民、學校等環境敏感目標的影響，風力發電機組葉片旋轉對鳥類的趨避作用、占用灘涂濕地破壞鳥類繁殖與覓食生境等。

陸上風電場的輸電線路一般分架空和地埋兩種形式。架空線路多影響地區景觀，地埋線路則涉及開挖占地，破壞地表植被，改變地貌特征。當風電場輸電線路為地埋形式時，還應注意電纜管線不同穿越方式可造成不同的影響。

（1）大開挖方式。管溝回填后多余土方一般就地平整，基本不產生棄方問題。

（2）定向鉆穿越方式。存在施工期泥漿處理處置問題。

（3）隧道穿越方式。除隧道工程棄渣外，還可能對隧道區域的地下水和坡面植被產生影響；若有施工爆破則產生噪聲、振動影響，甚至引起局部地質災害。

3.2.2 項目組成及工藝流程

陸上風電場工程項目組成應明確項目規模、主體工程、輔助工程、主要生產設備、原輔材料等內容。陸上風電場工程建設內容包括風力發電場和輸電線路兩個部分。風力發電場包括風力發電機組、變壓器、升壓站和道路及生活附屬建筑等配套工程，應明確風力發電機組型號及特征參數、風力發電機組布置排列方式、風力發電機組接線方式、變壓器型號及參數、升壓站設計及平面（分層）布置圖、占地及土石方量等。輸電線路應明確線路長度、架設方式和并網方式等內容。

風力發電是將自然風能轉變為機械能，再將機械能轉變為電能的過程，生產過程中不消耗燃料，不產生大氣、水污染物和固體廢棄物。陸上風電場工程項目工藝流程如圖3-1所示。

3.2.3 產污環節分析

風力發電是一種不消耗礦物能源，比較清潔的生產項目，在生產運行過程中不產生廢氣、廢水和廢渣等污染物。陸上風電場對環境的影響分為施工期和營運期兩個階段。施工期環境影響主要為施工污廢水、施工廢氣、施工噪聲、固體廢棄物及生態影響，運行期環境影響主要為噪聲影響、電磁輻射影響、生態影響、景觀影響等方面。

施工期工程分析對象應包括施工作業帶清理（表土保存和回填）、施工便道、管溝開挖和回填、各類料場和棄土（渣）場設置、施工作業場地和生活區布置。重點分析其施工方案和相應的環保措施。

營運期主要是污染影響和風險事故。工程分析應重點關注升壓變電站和風力發電機組運行噪聲源強，運營中心的生活污水和生活垃圾以及相應的環保措施。

陸上風電場工程施工期和營運期生產工藝過程產污環節示意圖見圖3-2和圖3-3。

3.2.4 污染物分析

3.2.4.1 施工期主要污染源強

風電場工程施工主要污染源為施工污廢水、施工廢氣、施工噪聲、施工固廢和生活垃圾。生態破壞主要表現為植被破壞、水土流失和野生動植物影響等。

1．施工污廢水

施工廢水包括砂石料拌和廢水、混凝土養護廢水、機械維護沖洗廢水。施工廢水多偏堿性，主要含有懸浮物、石油類等污染物。施工廢水的產生量根據可行性研究報告中給出的施工用水量，采用物料平衡計算法確定，廢水的主要污染物含量可通過類比分析法或實測法確定。

施工污水主要來源于施工人員排放的生活污水，一般根據可研提供的施工人員數量計算用水量，采用類比分析法計算排污量。施工污廢水中污染物排放量的計算公式為

I=QDC/1000

式中 I——污染物排放量，kg/d；

Q——用水量，t/d；

D——排放定額，無量綱；

C——廢水處理設施出水濃度，mg/L。

2．施工廢氣

施工廢氣主要來源于風力發電機組基礎和升壓站土方開挖、施工便道修建等引起的施工揚塵和施工機械、施工車輛排放的廢氣。施工揚塵主要污染物為TSP，根據類似風電場工程各類施工活動的調查結果，施工高峰期揚塵產生量為200～400kg/d。施工燃油機械和運輸車輛工作過程中將產生含NOx、SO2、CO等廢氣。根據《工業交通環保概論》，每耗1L油料，排放空氣污染物NOx9g、SO23.24g, CO 27g。

3．施工噪聲

風電場工程施工噪聲主要包括交通運輸噪聲、施工機械噪聲。交通運輸噪聲來自于運輸車輛、自卸汽車，屬于流動噪聲源，聲級范圍一般為75～90dB（A）。施工機械主要包括打樁機、混凝土攪拌機、壓路機等，聲級范圍在85～105dB（A）。施工車輛和機械的噪聲源強可通過設備廠商提供的產品說明書或實測獲得。常見的施工設備噪聲源強見表3-1。

4．施工固廢和生活垃圾

風電場工程施工固廢主要來源為施工道路、風力發電機組基礎土石方開挖，開挖后的土料可以用于基礎回填，工程分析中需對土石方平衡進行分析，明確挖方量、填方量和棄方量。

生活垃圾產生量根據施工人員數量確定。

5．植被占壓和損失

風電場工程施工期生態影響主要包括植被破壞、水土流失和野生動物影響等。植被破壞影響應分析臨時占地的土地類型及面積，通過樣方調查數據，可借助GIS（地理信息系統）手段識別斑塊面積，計算占用各類植被面積和損失量。

風電場工程水土流失類型以風力侵蝕為主，水力侵蝕為輔。施工期間挖土與回填土工程，如風力發電機組基礎工程、升壓站工程、施工便道修建、場地平整、電纜溝工程等，將破壞地表形態和土層結構，導致地表裸露，損壞植被，損害土壤肥力，導致水土流失發生。評價時應重點分析工程占地和擾動土地面積，計算造成的水土流失量。

3.2.4.2 營運期主要污染源強

風電場運行主要污染源為風力發電機組噪聲、設備檢修和維護產生的廢水、工作人員產生的生活污水和生活垃圾、變電設施和輸電線路產生的工頻電磁場，以及工程永久占地造成的植被損失量。

1．噪聲

風力發電機組工作過程中在風及運動部件的激勵下，葉片及機組部件產生了較大的噪聲，其噪聲源主要如下：

（1）機械噪聲及結構噪聲。

1）齒輪噪聲。嚙合的齒輪對或齒輪組，由于互撞和摩擦激起齒輪體的振動，而通過固體結構輻射齒輪噪聲。

2）軸承噪聲。由軸承內相對運動元件之間的摩擦和振動及轉動部件的不平衡或相對運動元件之間的撞擊引起振動輻射產生噪聲。

3）周期作用力激發的噪聲。由轉動軸等旋轉機械部件產生周期作用力激發的噪聲。

4）電機噪聲。不平衡的電磁力使電機產生電磁振動，并通過固體結構輻射電磁噪聲。

機械噪聲和結構噪聲是風力發電機組的主要噪聲源，而且對人的煩擾度最大。這部分噪聲是能夠控制的，其主要途徑是避免或減少撞擊力、周期力和摩擦力，如提高加工工藝和安裝精度，使齒輪和軸承保持良好的潤滑條件等。為減小機械部件的振動，可在接近力源的地方切斷振動傳遞的途徑，如以彈性連接代替剛性連接；或采取高阻尼材料吸收機械部件的振動能，以降低振動噪聲。

（2）空氣動力噪聲。空氣動力噪聲由葉片與空氣之間作用產生，其大小與風速有關，隨風速增大而增強。處理空氣動力噪聲的困難在于其聲源處在傳播媒質中，因而不容易分離出聲源區。

（3）通風設備噪聲。散熱器、通風機等輔助設備產生的噪聲。風力發電機組噪聲一般根據設備廠商提供的風力發電機組技術數據獲得。

（4）低頻噪聲。風力發電機組運轉時由于塔影效應、風剪切效應和尾流效應帶來的流速變化，使葉片與周期性來流相互作用產生脈動，形成周期性的、頻率為葉片轉動頻率整數倍的離散噪聲。此外，齒輪、軸承、電機周期性轉動，變壓器等引起的結構振動經固體傳播產生二次噪聲。上述離散噪聲和二次噪聲均為低頻噪聲。低頻噪聲數據可通過對風力發電機組進行噪聲測試獲得。以某風電設備廠商生產的某型號風力發電機組為例，其風力發電機組噪聲頻譜見圖3-4。根據風力發電機組噪聲圖譜可計算1/3倍頻程聲壓級，計算低頻噪聲出現的頻率范圍和強度。

（5）變電站噪聲。變電站噪聲主要來自于變電站和水泵房。變電站固定噪聲源主要是變壓器和電抗器，噪聲主要是由硅鋼片的磁致伸縮和器體上的電磁力使得鐵心隨著勵磁的變化而周期地振動所引起。水泵房固定噪聲源為各種類型的泵，變電站和水泵房噪聲源強可通過類比或實測獲得。

2．污廢水

生產廢水和生活污水的排放量采用物料平衡計算法，與施工廢水的計算方法類似。

3．生活垃圾

采用類比法計算生活垃圾產生量，即職工人數與排放系數的乘積。

4．電磁輻射

電磁場由升壓站內的配電裝置、導線等帶高壓的部件，通過電容耦合，在其附近的導電物體上感應出電壓和電流而產生。工頻電磁場是極低頻率的電磁場，也是準靜態場。

變電站和輸變電線路一般采用已建成的相應電壓等級的變電站和輸變線路實測值進行類比分析。分析時應注意以下兩點。

（1）輸變線路類型、電壓等級、回路數量應一致。

（2）變電站規模、變壓器功率數量、建筑物構造等具有可比性。

3.2.5 陸上風電場的環境影響

1．施工期環境影響

（1）施工污廢水的影響。土建施工混凝土拌和、澆注、養護，施工機械維修保養產生的施工廢水，施工人員產生的生活污水，若隨意排放，將破壞當地環境，污染土壤、地下水和地表水質。

（2）對大氣環境的影響。施工期對大氣環境的影響主要是施工揚塵和施工機械、施工車輛排放的廢氣。施工起塵量的多少隨風力的大小、物料的干濕程度、作業的文明程度、場地等因素而變化。據類比調查，在一般氣象條件下（平均風速2.5m/s），工地揚塵對大氣影響的范圍主要在工地揚塵點下風向150m內；工地道路揚塵影響的范圍為道路兩側60m的區域。

施工機械和車輛排放一定量的含NOx、SO2、CO等廢氣，因這部分污染物排放強度很小，廢氣經稀釋擴散后不會對周邊空氣環境產生明顯影響。

（3）對聲環境的影響。土方開挖、澆筑以及施工材料的運輸等施工活動產生施工噪聲，影響區域聲環境質量。

（4）施工固廢和生活垃圾的影響。施工道路、風力發電機組基礎土石方工程產生的棄土（渣），臨時生產基地中進行鋼結構制作、加工和風力發電機組拼裝等作業產生少量廢棄鋼材以及施工人員產生的生活垃圾，若隨意堆放，不及時清理外運，會破壞環境和景觀，引起水土流失，也會為蚊蟲、蒼蠅、鼠類提供生存場所。

（5）對生態環境的影響。土建破壞植被，導致植被群落數量減少，多樣性降低，間接影響動物棲息地、植食性動物的覓食。丘陵和山區植被的破壞易引起水土流失加重，可能產生局部山體滑坡和泥石流。

工程施工期間，主要由于人類活動、交通運輸工具、施工機械的機械運動，相應施工過程中產生的噪聲、燈光等對區域內的野生動物包括鳥類的覓食、遷徙產生一定影響，可能造成該區域動物在種類、數量及群落結構上發生一定變化。

2．營運期環境影響

陸上風電場營運期間對環境的影響主要表現為風力發電機組噪聲滋擾環境、產生電磁輻射和無線電干擾、影響鳥類棲息、遷飛等。

風電場場地附近若存在居民、學校等環境敏感目標，風力發電機組運轉噪聲將可能對其產生一定影響，尤其是當風力較大的時候。升壓站和地埋的輸電線路在做好絕緣防護的條件下，電磁輻射對周邊影響不大。

陸上風電場運行一般對留鳥的影響不大，但對經過風電場區域的遷徙鳥類的影響可能相對明顯。遷徙鳥類可根據鳥類群體在遷徙途中的飛行范圍，分為寬面遷徙和窄面遷徙兩種形式。有些鳥類分布在一個較廣闊的地區，遷徙時各自從棲息地直線向目的地飛行，形成了一個寬闊的遷徙途徑，這種類型稱之為寬面遷徙；有些鳥類在遷徙前集聚成群體，然后沿一條固定的狹長通道飛行，同它們棲息地的面積相比，遷飛途徑好似一條道路，這種類型稱之為窄面遷徙。

遷徙鳥類繁殖地與越冬地之間的距離可從幾百米直至上萬米不等。鳥類遷徙速度隨種類而異，通常陸地遷徙鳥速度大多在每小時30～70km，鳥類在遷徙中每天飛行6～8h，每小時飛行30～40km，每天平均飛行200～280km。候鳥的遷徙速度受氣流的影響，順風快，逆風慢；同時也受氣溫和季節的影響，冷慢熱快、秋慢春快。故不少鳥類遷徙多在白天或季風時節，乘風而遷徙，這點在猛禽遷徙中表現尤為明顯，它們在遷徙時經常成群結隊以盤旋滑翔方式向前方作滾動式遷徙。

鳥類按種群不同，其遷飛高度也不同。鳥類遷徙高度一般低于1000m，小型鳴禽的遷徙高度不超過300m，大型鳥可達到3000～6300m，個別種類可以飛越9000m。鳥類夜間遷徙的高度往往低于白天，候鳥遷徙高度也與天氣有關。天晴時飛行較高，在有云霧或強勁逆風時，則降至低空飛行。

根據上述鳥類遷飛的特點，風力發電機組運行時，葉片旋轉高度為40～200m，遷飛高度在此范圍內的鳥類穿越風電場時可能會受到風力發電機組運行的影響，甚至會發生碰撞。