3.2 陆上风电场工程特征分析

我国陆上风电场目前已遍布全国各省区市，风力发电机组的单机容量一般从1.5～3MW，风电场规模一般由几十兆瓦至几百兆瓦不等。

3.2.1 陆上风电场分布的环境特点

陆上风电场一般分布在风能资源较为丰富的区域，以我国为例常见的有分布于草原、荒漠、山脉、丘陵和沿海地区。风力发电机组根据其单机容量大小，一般间隔为几百米至1km以上，呈线性布置。

分布在山脉和丘陵地区的风电场，由于山区具有生物多样性丰富、易产生水土流失、发生泥石流和山体滑坡等特点，工程分析中应重点关注项目建设导致的生物尤其是鸟类迁徙通道阻隔、植被破坏造成的水土流失，以及桩基基础施工造成的局部地质灾害等。此外，因陆上风电场风力发电机组线性布置，施工距离较远，临时施工场地、施工便道设置一般较多，且基本为临时征地，工程分析还需重点关注临时占地是否占用国家级重点保护物种、古树名木的生境。

分布在沿海平原地带的风电场，由于地处我国相对较为发达的东部沿海地区，居民分布密度大，沿海鸟类多样性丰富。环境问题主要在于风力发电机组噪声及电磁影响，对鸟类迁徙的影响、占用湿地资源影响等。工程分析应重点关注风力发电机组噪声及电磁辐射对周围居民、学校等环境敏感目标的影响，风力发电机组叶片旋转对鸟类的趋避作用、占用滩涂湿地破坏鸟类繁殖与觅食生境等。

陆上风电场的输电线路一般分架空和地埋两种形式。架空线路多影响地区景观，地埋线路则涉及开挖占地，破坏地表植被，改变地貌特征。当风电场输电线路为地埋形式时，还应注意电缆管线不同穿越方式可造成不同的影响。

（1）大开挖方式。管沟回填后多余土方一般就地平整，基本不产生弃方问题。

（2）定向钻穿越方式。存在施工期泥浆处理处置问题。

（3）隧道穿越方式。除隧道工程弃渣外，还可能对隧道区域的地下水和坡面植被产生影响；若有施工爆破则产生噪声、振动影响，甚至引起局部地质灾害。

3.2.2 项目组成及工艺流程

陆上风电场工程项目组成应明确项目规模、主体工程、辅助工程、主要生产设备、原辅材料等内容。陆上风电场工程建设内容包括风力发电场和输电线路两个部分。风力发电场包括风力发电机组、变压器、升压站和道路及生活附属建筑等配套工程，应明确风力发电机组型号及特征参数、风力发电机组布置排列方式、风力发电机组接线方式、变压器型号及参数、升压站设计及平面（分层）布置图、占地及土石方量等。输电线路应明确线路长度、架设方式和并网方式等内容。

风力发电是将自然风能转变为机械能，再将机械能转变为电能的过程，生产过程中不消耗燃料，不产生大气、水污染物和固体废弃物。陆上风电场工程项目工艺流程如图3-1所示。

3.2.3 产污环节分析

风力发电是一种不消耗矿物能源，比较清洁的生产项目，在生产运行过程中不产生废气、废水和废渣等污染物。陆上风电场对环境的影响分为施工期和营运期两个阶段。施工期环境影响主要为施工污废水、施工废气、施工噪声、固体废弃物及生态影响，运行期环境影响主要为噪声影响、电磁辐射影响、生态影响、景观影响等方面。

施工期工程分析对象应包括施工作业带清理（表土保存和回填）、施工便道、管沟开挖和回填、各类料场和弃土（渣）场设置、施工作业场地和生活区布置。重点分析其施工方案和相应的环保措施。

营运期主要是污染影响和风险事故。工程分析应重点关注升压变电站和风力发电机组运行噪声源强，运营中心的生活污水和生活垃圾以及相应的环保措施。

陆上风电场工程施工期和营运期生产工艺过程产污环节示意图见图3-2和图3-3。

3.2.4 污染物分析

3.2.4.1 施工期主要污染源强

风电场工程施工主要污染源为施工污废水、施工废气、施工噪声、施工固废和生活垃圾。生态破坏主要表现为植被破坏、水土流失和野生动植物影响等。

1．施工污废水

施工废水包括砂石料拌和废水、混凝土养护废水、机械维护冲洗废水。施工废水多偏碱性，主要含有悬浮物、石油类等污染物。施工废水的产生量根据可行性研究报告中给出的施工用水量，采用物料平衡计算法确定，废水的主要污染物含量可通过类比分析法或实测法确定。

施工污水主要来源于施工人员排放的生活污水，一般根据可研提供的施工人员数量计算用水量，采用类比分析法计算排污量。施工污废水中污染物排放量的计算公式为

I=QDC/1000

式中 I——污染物排放量，kg/d；

Q——用水量，t/d；

D——排放定额，无量纲；

C——废水处理设施出水浓度，mg/L。

2．施工废气

施工废气主要来源于风力发电机组基础和升压站土方开挖、施工便道修建等引起的施工扬尘和施工机械、施工车辆排放的废气。施工扬尘主要污染物为TSP，根据类似风电场工程各类施工活动的调查结果，施工高峰期扬尘产生量为200～400kg/d。施工燃油机械和运输车辆工作过程中将产生含NOx、SO2、CO等废气。根据《工业交通环保概论》，每耗1L油料，排放空气污染物NOx9g、SO23.24g, CO 27g。

3．施工噪声

风电场工程施工噪声主要包括交通运输噪声、施工机械噪声。交通运输噪声来自于运输车辆、自卸汽车，属于流动噪声源，声级范围一般为75～90dB（A）。施工机械主要包括打桩机、混凝土搅拌机、压路机等，声级范围在85～105dB（A）。施工车辆和机械的噪声源强可通过设备厂商提供的产品说明书或实测获得。常见的施工设备噪声源强见表3-1。

4．施工固废和生活垃圾

风电场工程施工固废主要来源为施工道路、风力发电机组基础土石方开挖，开挖后的土料可以用于基础回填，工程分析中需对土石方平衡进行分析，明确挖方量、填方量和弃方量。

生活垃圾产生量根据施工人员数量确定。

5．植被占压和损失

风电场工程施工期生态影响主要包括植被破坏、水土流失和野生动物影响等。植被破坏影响应分析临时占地的土地类型及面积，通过样方调查数据，可借助GIS（地理信息系统）手段识别斑块面积，计算占用各类植被面积和损失量。

风电场工程水土流失类型以风力侵蚀为主，水力侵蚀为辅。施工期间挖土与回填土工程，如风力发电机组基础工程、升压站工程、施工便道修建、场地平整、电缆沟工程等，将破坏地表形态和土层结构，导致地表裸露，损坏植被，损害土壤肥力，导致水土流失发生。评价时应重点分析工程占地和扰动土地面积，计算造成的水土流失量。

3.2.4.2 营运期主要污染源强

风电场运行主要污染源为风力发电机组噪声、设备检修和维护产生的废水、工作人员产生的生活污水和生活垃圾、变电设施和输电线路产生的工频电磁场，以及工程永久占地造成的植被损失量。

1．噪声

风力发电机组工作过程中在风及运动部件的激励下，叶片及机组部件产生了较大的噪声，其噪声源主要如下：

（1）机械噪声及结构噪声。

1）齿轮噪声。啮合的齿轮对或齿轮组，由于互撞和摩擦激起齿轮体的振动，而通过固体结构辐射齿轮噪声。

2）轴承噪声。由轴承内相对运动元件之间的摩擦和振动及转动部件的不平衡或相对运动元件之间的撞击引起振动辐射产生噪声。

3）周期作用力激发的噪声。由转动轴等旋转机械部件产生周期作用力激发的噪声。

4）电机噪声。不平衡的电磁力使电机产生电磁振动，并通过固体结构辐射电磁噪声。

机械噪声和结构噪声是风力发电机组的主要噪声源，而且对人的烦扰度最大。这部分噪声是能够控制的，其主要途径是避免或减少撞击力、周期力和摩擦力，如提高加工工艺和安装精度，使齿轮和轴承保持良好的润滑条件等。为减小机械部件的振动，可在接近力源的地方切断振动传递的途径，如以弹性连接代替刚性连接；或采取高阻尼材料吸收机械部件的振动能，以降低振动噪声。

（2）空气动力噪声。空气动力噪声由叶片与空气之间作用产生，其大小与风速有关，随风速增大而增强。处理空气动力噪声的困难在于其声源处在传播媒质中，因而不容易分离出声源区。

（3）通风设备噪声。散热器、通风机等辅助设备产生的噪声。风力发电机组噪声一般根据设备厂商提供的风力发电机组技术数据获得。

（4）低频噪声。风力发电机组运转时由于塔影效应、风剪切效应和尾流效应带来的流速变化，使叶片与周期性来流相互作用产生脉动，形成周期性的、频率为叶片转动频率整数倍的离散噪声。此外，齿轮、轴承、电机周期性转动，变压器等引起的结构振动经固体传播产生二次噪声。上述离散噪声和二次噪声均为低频噪声。低频噪声数据可通过对风力发电机组进行噪声测试获得。以某风电设备厂商生产的某型号风力发电机组为例，其风力发电机组噪声频谱见图3-4。根据风力发电机组噪声图谱可计算1/3倍频程声压级，计算低频噪声出现的频率范围和强度。

（5）变电站噪声。变电站噪声主要来自于变电站和水泵房。变电站固定噪声源主要是变压器和电抗器，噪声主要是由硅钢片的磁致伸缩和器体上的电磁力使得铁心随着励磁的变化而周期地振动所引起。水泵房固定噪声源为各种类型的泵，变电站和水泵房噪声源强可通过类比或实测获得。

2．污废水

生产废水和生活污水的排放量采用物料平衡计算法，与施工废水的计算方法类似。

3．生活垃圾

采用类比法计算生活垃圾产生量，即职工人数与排放系数的乘积。

4．电磁辐射

电磁场由升压站内的配电装置、导线等带高压的部件，通过电容耦合，在其附近的导电物体上感应出电压和电流而产生。工频电磁场是极低频率的电磁场，也是准静态场。

变电站和输变电线路一般采用已建成的相应电压等级的变电站和输变线路实测值进行类比分析。分析时应注意以下两点。

（1）输变线路类型、电压等级、回路数量应一致。

（2）变电站规模、变压器功率数量、建筑物构造等具有可比性。

3.2.5 陆上风电场的环境影响

1．施工期环境影响

（1）施工污废水的影响。土建施工混凝土拌和、浇注、养护，施工机械维修保养产生的施工废水，施工人员产生的生活污水，若随意排放，将破坏当地环境，污染土壤、地下水和地表水质。

（2）对大气环境的影响。施工期对大气环境的影响主要是施工扬尘和施工机械、施工车辆排放的废气。施工起尘量的多少随风力的大小、物料的干湿程度、作业的文明程度、场地等因素而变化。据类比调查，在一般气象条件下（平均风速2.5m/s），工地扬尘对大气影响的范围主要在工地扬尘点下风向150m内；工地道路扬尘影响的范围为道路两侧60m的区域。

施工机械和车辆排放一定量的含NOx、SO2、CO等废气，因这部分污染物排放强度很小，废气经稀释扩散后不会对周边空气环境产生明显影响。

（3）对声环境的影响。土方开挖、浇筑以及施工材料的运输等施工活动产生施工噪声，影响区域声环境质量。

（4）施工固废和生活垃圾的影响。施工道路、风力发电机组基础土石方工程产生的弃土（渣），临时生产基地中进行钢结构制作、加工和风力发电机组拼装等作业产生少量废弃钢材以及施工人员产生的生活垃圾，若随意堆放，不及时清理外运，会破坏环境和景观，引起水土流失，也会为蚊虫、苍蝇、鼠类提供生存场所。

（5）对生态环境的影响。土建破坏植被，导致植被群落数量减少，多样性降低，间接影响动物栖息地、植食性动物的觅食。丘陵和山区植被的破坏易引起水土流失加重，可能产生局部山体滑坡和泥石流。

工程施工期间，主要由于人类活动、交通运输工具、施工机械的机械运动，相应施工过程中产生的噪声、灯光等对区域内的野生动物包括鸟类的觅食、迁徙产生一定影响，可能造成该区域动物在种类、数量及群落结构上发生一定变化。

2．营运期环境影响

陆上风电场营运期间对环境的影响主要表现为风力发电机组噪声滋扰环境、产生电磁辐射和无线电干扰、影响鸟类栖息、迁飞等。

风电场场地附近若存在居民、学校等环境敏感目标，风力发电机组运转噪声将可能对其产生一定影响，尤其是当风力较大的时候。升压站和地埋的输电线路在做好绝缘防护的条件下，电磁辐射对周边影响不大。

陆上风电场运行一般对留鸟的影响不大，但对经过风电场区域的迁徙鸟类的影响可能相对明显。迁徙鸟类可根据鸟类群体在迁徙途中的飞行范围，分为宽面迁徙和窄面迁徙两种形式。有些鸟类分布在一个较广阔的地区，迁徙时各自从栖息地直线向目的地飞行，形成了一个宽阔的迁徙途径，这种类型称之为宽面迁徙；有些鸟类在迁徙前集聚成群体，然后沿一条固定的狭长通道飞行，同它们栖息地的面积相比，迁飞途径好似一条道路，这种类型称之为窄面迁徙。

迁徙鸟类繁殖地与越冬地之间的距离可从几百米直至上万米不等。鸟类迁徙速度随种类而异，通常陆地迁徙鸟速度大多在每小时30～70km，鸟类在迁徙中每天飞行6～8h，每小时飞行30～40km，每天平均飞行200～280km。候鸟的迁徙速度受气流的影响，顺风快，逆风慢；同时也受气温和季节的影响，冷慢热快、秋慢春快。故不少鸟类迁徙多在白天或季风时节，乘风而迁徙，这点在猛禽迁徙中表现尤为明显，它们在迁徙时经常成群结队以盘旋滑翔方式向前方作滚动式迁徙。

鸟类按种群不同，其迁飞高度也不同。鸟类迁徙高度一般低于1000m，小型鸣禽的迁徙高度不超过300m，大型鸟可达到3000～6300m，个别种类可以飞越9000m。鸟类夜间迁徙的高度往往低于白天，候鸟迁徙高度也与天气有关。天晴时飞行较高，在有云雾或强劲逆风时，则降至低空飞行。

根据上述鸟类迁飞的特点，风力发电机组运行时，叶片旋转高度为40～200m，迁飞高度在此范围内的鸟类穿越风电场时可能会受到风力发电机组运行的影响，甚至会发生碰撞。