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风力发电可能存在的不利影响概述【摘要】风能是一种清洁、储量丰富的可再生能源。风力发电具有投资小、环境友好、环保效益明显的优点。但是风力发电作为人对自然环境的主动干预，必然存在着一些不利影响。它们可能没有火电、水电的不利影响那么明显，但或多或少一定存在。本文试图对目前已经提出来的一些风力发电存在的不利影响进行总结与概述。【关键词】风力发电不利影响污染1引言风能是一种清洁、储量丰富的可再生能源。风力发电具有投资小、环境友好、环保效益明显的优点。风力发电的开发目前已成为一种具有大规模发展潜力额定成熟的可再生能源技术，对区域缓解电力紧缺，调整能源结构，开发可再生能源及改善环境等方面有着重要作用和意义。世界范围内风能的利用，有效地缓解了火电、水电的压力，为停火、下水提供了助力，并减轻了其所产生的粉尘、废弃、固体废弃物等污染物的排放以及设坝拦水给上下游带来的生态破坏，对世界环境保护起到了积极作用。此外，由于风力发电场往往建设在经济欠发达地区，因此对于促进区域经济发展做出了巨大贡献。但是，风能资源的开发毕竟是人类干涉自然环境的过程，风力发电厂的建成必然会对区域生态环境和自然景观造成一定影响。2世界风能资源分布及利用现状2.1世界风能资源分布2.1.1全球陆地与沿海风能资源总体介绍图1全球陆上年平均风速分布图根据上面这幅全球陆上年平均风速分布图，可以看出，全球陆上风速分布呈现如下普遍规律：赤道地区风速普遍较小，基本都处于3.0m/s以下；南北回归线附近是全球风资源丰富地区，该区域风速普遍较高，基本都处于6至7m/s以上；沿海风速高于内陆。全球风资源较为丰富的地区主要集中在以下几个区域：全球各个大陆沿海地区、整个欧洲大陆、东亚、中亚以及西亚阿拉伯半岛地区、北非沙哈拉沙漠地区以及南非、澳大利亚及新西兰岛屿、北美特别是美国大陆、南美的南部、中美的加勒比海地区。2.1.2欧洲风能资源介绍欧洲是世界风能利用最发达的地区，其风资源非常丰富。沿海地区是欧洲风资源最为丰富的地区，主要包括英国和冰岛沿海、西班牙、法国、德国和挪威的大西洋沿海，以及波罗的海沿海地区，其年平均风速可达9m/s以上。其次，欧洲的陆上风资源也很丰富。整个欧洲大陆，除了伊比利亚半岛中部、意大利北部、罗马尼亚和保加利亚等部分东南欧地区以及土耳其地区以外（该区域风速较小，在4至5m/s以下），其他大部分地区的风速都较大，基本在6至7m/s以上，其中英国、冰岛、爱尔兰、法国、荷兰、德国、丹麦、挪威南部、波兰以及俄罗斯东部部分等地区都是风资源集中的地区。另外，地中海沿海地区的风速也较大，均在6m/s以上。2.1.3亚洲风能资源分布亚洲大陆面积广袤，地形复杂，气候多变，风资源也很丰富，其主要分布于以下几个区域：中亚地区（主要哈萨克斯塔及其周边地区）、阿拉伯半岛及其沿海、蒙古高原、南亚次大陆沿海以及亚洲东部及其沿海地区。中亚地区和蒙古高原以草原为主，阿拉伯半岛地处沙漠，这些地区的共同特点是地势平坦，地形简单，故风速较大，大部分地区都在6至7m/s，蕴含的风能十分丰富。亚洲东部及其沿海地区风资源很丰富，其风速均在6至7m/s以上，甚至部分区域的风速甚至达到8到9m/s。但是该地区沿西太平洋的海域较深，而且气候复杂多变，地震台风海啸等自然灾害较多，不利于风能开发。另外，青藏高原虽然风速很大，能达到9m/s，但是由于其地势太高，空地密度太低，反而风功率密度很低，风资源比较贫乏。而俄罗斯沿北冰洋海岸的风速较大，在6m/s左右，但是气温太低，环境太恶劣，无法进行风能开发。2.1.4非洲风能资源分布非洲风能集中区域主要分为两大块：撒哈拉沙漠及其以北地区以及南部沿海地区。撒哈拉沙漠及其以北地区，由于大部分是沙漠地形，地势平坦开阔，故而其风速也较大，基本在6至7m/s以上。撒哈拉沙漠以南的陆上地区风资源较为贫乏，风速较低，大部分地区均在5m/s以下，部分地区甚至不到3m/s，只有南非陆上风资源较好，其风速能达到7m/s以上。非洲南部沿海风速很大，达到8至9m/s以上，中东部沿海风速也较大，达到6至7m/s，具有较大风资源储量。2.1.5北美洲风能资源分布北美洲由于其独特的地理位置，及其开阔平坦的地形特征，其风资源十分丰富，主要分布于北美大陆中东部及其东西部沿海以及加勒比海地区。北美大陆风资源分的特点是风速大、分布广泛，其分布范围几乎涵盖了大半个北美大陆，特别是美国中部地区，地处广袤的北美大草原，地势平坦开阔，其年平均风速均在7m/s以上，风资源蕴藏量巨大，开发价值很大。北美洲东西部沿海风速达到9m/s，加勒比海地区岛屿众多，大部分沿海风速均在7m/s以上，风能储量也十分巨大。2.1.6南美洲风能资源分布南美洲陆上风资源丰富地区主要集中在阿根廷、巴西东南部的高原地区以及安第斯山脉。阿根廷全境均处于风资源丰富区，风速均在6m/s以上，其南部地区的风速甚至达到8至9m/s，而且地势平坦、海拔不高，风能储量极其丰富。巴西东南部的高原地区风速在7m/s以上，安第斯山脉地区海拔很高，其风速达到9m/s以上。南美洲沿海地区风速最大的区域几乎遍布了其整个大陆的东部沿海以及南部沿海，这部分地区的风速普遍达到8至9m/s。其次，其东部沿海的风速也达到了7m/s。2.1.7澳洲风能资源分布澳洲的风资源蕴藏量极其丰富。整个澳洲大陆几乎就是一个超大型的天然风场，其整个陆地区域的风速均在7m/s以上，而且环绕整个海岸线的沿海地区风速都在8至9m/s。另外，新西兰岛的风资源也很丰富，主要分布于其环岛屿的沿海地区，风速达到8至9m/s2.2世界风能资源利用现状从区域发展看，世界风能资源的利用，欧洲和北美是传统市场，拥有较为完善的风电技术、电网政策和较高的利用率；中国和巴西对风能资源的开发增长率是最高的，墨西哥和南非紧随其后；此外，非洲，德国、智利、加拿大和土耳其也加大了对其风能资源的开发。从风能品级的角度看，欧洲、北美的风电场逐渐追求沿海化、大型化以及深海化，以获得更高品级的风能。3风电场开发利用对自然景观的影响风力发电工程对环境的主要影响之一是视觉污染。风轮机视觉影响涉及到：景观的类型、风轮机的布置、风轮机数量、风轮机尺寸、风轮机叶片数量、风轮机叶片颜色等。就景观欣赏而言，人们的审美情趣趋向于栩栩如生的自然景观。在工业区建造的风轮机通常被人们看作是现有高大工业结构的一部分，如果位置选择得比较合适，不仅可以降低工业景观的丑陋程度，而且还可以与现有工业结构形成一个协调的整体。但是，在自然风光秀丽或小型风景区建造风轮机，则往往会招致人们的反对。比如之前丹麦将风电场建在近岸区域，近岸区域是视觉上的敏感地带，它是从陆地到海上的过渡区域，无论从海上还是岸上近观，都会给人造成比较大的视觉侵扰。所以之后丹麦将风电场建在离岸区域。离岸区域远离人们的视线，视觉影响小，离陆地越远，建造风电场就越自由。因此，海上风力发电不仅风速高，风速波动比较小，而且还有视觉污染小的优势。但是目前其他国家，尤其是中国巴西等风电发展较晚的国家，其海上风电技术还达不到实用的地步。若选择在山区建造风轮机，为了较好的风况，需将风轮机布置在山头或山脊，因此，人们从很远的地方就可以看到风轮机。如果建在景区的话就会造成很大的视觉污染。风轮机的布置模式通常有：直线布置、成群布置和形成风电场等方式，将数台风轮机按直线等距布置是一种常见方式，多行布置则可能让人产生不协调、混乱的感觉。但是由于大部分风电场设计没有考虑视觉污染的因素，为了追求最大化地获取风能，往往会采取多行布置。景观中风轮机的数量越多，对人的视觉影响也就越大，尤其是当风轮机不是构成一个风电场，而是散布于某个区域时，这种影响就相当大。因此，只要有可能，就要尽量减少风轮机的数量。就风轮机的大小而言，大型风轮机对景观的影响要比小型风轮机大，但是风轮机越小，为充分获取风能就要使用越多的风轮机。风轮机的整体设计必须协调。比如风轮机叶片数量，根据丹麦、美国等国家的经验，三叶片风轮机比两叶片风轮机让人感觉更平衡一些。风轮机的颜色选择对景观具有决定性的影响。通常需要根据景观特点及该地区的一般天气状况来选择风轮机的颜色。最常见的风轮机的颜色有白色、灰白色和淡蓝色。从远处看，白色的风轮机是非常漂亮的，这是因为白色自然地反射太阳光。因此，往往风轮机都会设计成白色。但是白色也是一种非常显眼的颜色，相比之下，灰白色、淡蓝色在景观中就不那么显眼，这些颜色通常样具有伪装效果。另外，风轮机一定要保证其长期稳定工作。如果风轮机故障不断，经常停转，公众就觉得风电场一无是处，只不过是在浪费视觉资源，因而更加难容忍风轮机对景观的侵扰。只有当风轮机看上去不停地转动的时候，人们才会认为它们是有用的、有益的，是美的。4风电场开发利用对生态环境的潜在影响4.1风电场的噪声污染风机的噪声来源可分为两类：一是气动噪声，由涡轮机转子叶片产生；另一类是机械振动噪声，由风机周围空气运动、机箱内齿轮箱和发电机机械振动产生。其中，机箱内的机械振动噪声取决于风能转化过程中机械的精细程度，同时随着时间的推移，部件磨损引起的振动逐渐加强，将导致噪声强度越来越大。风轮机产生的噪音可以用它的声音功率水平来表示，单台风轮机的声音功率水平通常在90—100dB(A)之间，在距离风轮机40m远处的声压水平为50—60dB(A)，即相当于普通说话的水平。在500m远处的房屋内，等值风压为25—35dB(A)。所以在规划风电场时，应仔细考虑附近房屋内外能听到的所有噪声的强度大小。国外的推荐值是：将风轮机的噪声保持在现有傍晚或夜间5dB(A)的背景噪声水平，这与大多数噪声源控制的标准相符。风电场往往建造在人烟稀少的地方，故而其噪声对人类的影响并不大，但其对风电场范围内生物的影响却是比较大的。以海上风电场为例，有研究表明在风轮机运行期间，风电场范围内的某些鱼类逃离该区域，而在风轮机停转时逐渐回游。对于部分底栖生物对噪声和振动较为敏感，且低频噪声可能引起虾类心跳减速、生长繁殖率减少、进食量减少等。4.2风电场对鸟类的影响风轮机对鸟类的影响可能来自鸟与风轮机的碰撞，也可能来自于风电场对附近鸟类的繁殖、栖息和觅食的干扰。当鸟类飞过风电场时，可能撞在塔架或风轮机叶片上造成伤亡，这种碰撞可能发生在鸟类本地迁徙活动中，也可能发生在季节性迁徙途中。在迁徙活动密集的地区，这种碰撞的风险更大，这种区域位于海岸地带或大湖区，它们恰恰具有最好的风力发电条件。而风电场对鸟类繁殖、栖息和觅食等的影响的机理是：一旦建立了风轮机或风电场，该地区对鸟的吸引力便降低了。换言之，鸟类会避开风轮机附近的区域。这意味着随风轮机数量的增加，适宜于鸟生活的地方可能减少。很显然，这种影响对鸟类而言是致命的。4.3风电场的电磁影响任何大型移动的结构都会产生电磁干扰。随着风轮机的大型化，这一影响将凸显出来。很多通信频率都会受到风轮机潜在的影响，比如电视广播、微波通信、甚高频全向无线电信标以及仪表引导着陆系统等。5针对风电场的不利影响所做措施5.1针对风电场的视觉污染，应当在风电场设计之初就考虑其人文因素，将风电场融入当地景观。5.2针对风电场的噪声污染，一方面应当对风轮机叶片进行结构优化，如增加锯齿尾部等，减少气动噪声；另一方面增加机械部件的精细程度，完善冷却系统和润滑系统，减少机械噪声。5.3针对风电场对鸟类造成的影响，一方面在对风电场进行选址规划的时候不应选择鸟类的栖息地；另一方面，应当发展无叶片风机等新型风机。5.4有关风电场对环境影响研究还很欠缺，需要相关部门和学者投入精力、财力、人力、物力去探索、去调查、去研究，为风能发电这一清洁、可持续能源的发展做出改进。参考文献[1]《没有叶片的风机》屈鲁[2]《大规模风电开发对城市大气环境污染影响的初步研究》朱蓉[3]《海上风机噪声对海洋生物的影响研究》袁征，马丽，王金坑[4]《呼伦贝尔风电场对草原生态环境潜在影响初探》张一川[5]《风力发电工程对环境的影响》孙春顺，王耀南，李欣然，马士英[6]Off-ShoreWindEnergyGeneration[7]WindEnergyContributiontoE