可再生能源發(fā)展挑戰(zhàn)及宏觀選址研究分析

面對(duì)日益提升的可再生能源發(fā)展需求和生態(tài)保護(hù)目標(biāo)，如何在空間上平衡可再生能源 的發(fā)展和生態(tài)保護(hù)就顯得非常重要。

梳理現(xiàn)有的空間規(guī)劃與政策，研究發(fā)現(xiàn)目前我國(guó)的可 再生能源發(fā)展與生態(tài)保護(hù)仍存在以下問(wèn)題： 第一，在可再生能源的發(fā)展總體目標(biāo)設(shè)定和省級(jí)目標(biāo)設(shè)定中，目前主要考慮可再生能 源的資源潛力、技術(shù)可行性以及我國(guó)的宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測(cè)和相關(guān)政策，未充分考慮自然生 態(tài)環(huán)境的限制條件。 第二，近年來(lái)，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境、物種多樣性以及糧食安全，我國(guó)有關(guān)部門自上而下 開展了針對(duì)多目標(biāo)效益協(xié)調(diào)發(fā)展的空間區(qū)劃-主體功能區(qū)劃的劃定，如重要生態(tài)功能區(qū)、農(nóng) 產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)等。初步確立了資源環(huán)境相協(xié)調(diào)的空間開發(fā)格局，為生態(tài)保護(hù)和可再生能源的 開發(fā)區(qū)域提供了方向。但是，一方面，省級(jí)層面的主體功能區(qū)劃分大多數(shù)是以縣界為邊界， 劃分粒度較粗，難以對(duì)主體功能區(qū)中自然生態(tài)特征不同的區(qū)域做區(qū)別考量；另一方面，現(xiàn) 有的主體功能區(qū)劃未考慮到氣候變化情景下的生態(tài)保護(hù)需求。

第三，在可再生能源項(xiàng)目的落地建設(shè)選址過(guò)程中，國(guó)家已明確要求進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)。 但是，一方面，針對(duì)單個(gè)開發(fā)項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)估往往缺乏對(duì)于宏觀尺度生態(tài)保護(hù)目標(biāo)的 統(tǒng)籌協(xié)調(diào)考量，無(wú)法規(guī)避各類開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)生態(tài)環(huán)境的累積影響；另一方面，由于缺乏 詳實(shí)的土地利用可行性數(shù)據(jù)和生態(tài)保護(hù)數(shù)據(jù)，未能從可研開始階段就考慮生態(tài)環(huán)境影響， 從而給企業(yè)的可再生能源開發(fā)帶來(lái)潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。 第四，生態(tài)修復(fù)和生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制不足，也是造成可再生能源開發(fā)與生態(tài)保護(hù)之間產(chǎn)生 沖突的原因之一。禁止開發(fā)區(qū)和限制開發(fā)區(qū)也有發(fā)展經(jīng)濟(jì)和提高人民生活水平的需求，但 當(dāng)前的空間規(guī)劃極大地限制了上述地區(qū)的發(fā)展空間。

對(duì)上述可再生能源發(fā)展面臨的問(wèn)題，本研究從宏觀空間規(guī)劃層面進(jìn)行研究，以期為國(guó) 家可再生能源發(fā)展目標(biāo)制定、空間規(guī)劃和管理政策提供依據(jù)，為地方政府、可再生能源建 設(shè)企業(yè)和環(huán)境影響評(píng)估提供科學(xué)指導(dǎo)和工具。

集中式風(fēng)能/光伏電場(chǎng)選址一般包括宏觀選址與微觀選址。宏觀選址是指前期規(guī)劃過(guò)程 中，在一個(gè)較大范圍的地域內(nèi)，通過(guò)對(duì)氣象、地理?xiàng)l件等多方面進(jìn)行綜合考察，確定一個(gè) 或多個(gè)能源資源豐富且有利用價(jià)值的小區(qū)域的過(guò)程7。宏觀選址是集中式風(fēng)能/光伏電場(chǎng)項(xiàng) 目開發(fā)的重要前期工作，對(duì)指導(dǎo)其發(fā)展規(guī)劃、可持續(xù)開發(fā)具有重要意義。國(guó)家發(fā)展與改革 委員會(huì)于 2003 年頒布了《風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址選擇技術(shù)規(guī)定》，規(guī)定對(duì)風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址的各種影響 因素給出了一些指導(dǎo)性的、描述性的原則，但并未給出具有可操作性、定量化的評(píng)價(jià)方法。

我國(guó)學(xué)者對(duì)集中式風(fēng)能/光伏電場(chǎng)選址及應(yīng)用工具的相關(guān)研究較少。現(xiàn)有的研究主要集 中在：風(fēng)光資源評(píng)估方法、宏觀選址評(píng)估方法和應(yīng)用、環(huán)境影響評(píng)價(jià)等。代表性的研究工 作包括： 吳培華等8結(jié)合國(guó)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)特點(diǎn)，對(duì)開發(fā)、建設(shè)過(guò)程中場(chǎng)址選擇和機(jī)位布置進(jìn)行了 分析，提出風(fēng)電場(chǎng)在考慮風(fēng)資源特征的同時(shí)，還要結(jié)合征地價(jià)格、工程投資、交通、并網(wǎng) 條件、環(huán)保要求等因素進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的綜合評(píng)價(jià)，但并未進(jìn)行深入探討。 Gang He9等對(duì)我國(guó)風(fēng)光資源及風(fēng)電、光伏開發(fā)的地表?xiàng)l件要求分別進(jìn)行了分析，并對(duì) 各省的潛在產(chǎn)能進(jìn)行了計(jì)算。指出，中國(guó)年均風(fēng)力發(fā)電可達(dá)到 2000-3500Twh，但由于中國(guó) 風(fēng)力季節(jié)性變化較大，對(duì)風(fēng)資源的開發(fā)和評(píng)估更需要宏觀的系統(tǒng)分析和規(guī)劃。 鄧院昌等10對(duì)我國(guó)已建成風(fēng)電場(chǎng)的地形起伏度和坡度數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，得出地形 起伏度、坡度、地形適宜度專題圖，為風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址系統(tǒng)中地形條件的評(píng)價(jià)提供了量化 指標(biāo)和簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法。此外，以候選場(chǎng)址的交通可達(dá)性為考察因素,提出了定性的風(fēng)電場(chǎng) 開發(fā)交通條件評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法11。

路正南等12利用 GIS 技術(shù)將風(fēng)能資源分布圖譜與電力負(fù)荷分布圖譜進(jìn)行疊加，確定雙重 最優(yōu)下的風(fēng)能資源開發(fā)價(jià)值較大的備選區(qū)域，并運(yùn)用投影尋蹤評(píng)價(jià)模型對(duì)備選區(qū)域進(jìn)行綜 合評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)東部沿海地區(qū)和新疆北部、內(nèi)蒙古西部地區(qū)具有較大的開發(fā)價(jià)值。 隨著可再生能源宏觀選址研究和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)一些能源開發(fā)公司陸續(xù)推出了風(fēng)電 場(chǎng)選址平臺(tái)，基于 GIS 技術(shù)結(jié)合地理信息數(shù)據(jù)為風(fēng)電場(chǎng)宏觀、微觀選址提供參考。其中自 然保護(hù)區(qū)被作為生態(tài)約束因素納入分析。

國(guó)內(nèi)光伏電站選址方面的研究很少。肖建華等13提出了影響選址的宏觀因素和微觀因 素，考慮的因素很全面，但并沒(méi)有提出一個(gè)可以定量計(jì)算的解決方案。 張乾等14利用遙感技術(shù)獲取區(qū)域太陽(yáng)能資源的時(shí)空分布， 結(jié)合太陽(yáng)總輻射、 日照時(shí)數(shù) 的穩(wěn)定程度、 離路網(wǎng)的距離、 離城鎮(zhèn)的距離和坡向 5 個(gè)因子， 通過(guò)設(shè)定海拔以及土地覆蓋 類型對(duì)應(yīng)的限制區(qū)域，采用多因子評(píng)價(jià)模型對(duì)中國(guó)大型光伏電站區(qū)域適宜性進(jìn)行評(píng)估，借 助 GIS 進(jìn)行疊加分析得到光伏電站建設(shè)的空間適宜性分布。

國(guó)外在集中式風(fēng)能/光伏電場(chǎng)宏觀選址技術(shù)方面已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，其考慮的選址因 素范圍很廣，并且很重視環(huán)境和社會(huì)的影響：周邊居民的認(rèn)可，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，視覺 污染等都被納入考慮。主要研究方向有資源評(píng)估、經(jīng)濟(jì)性分析、環(huán)境和社會(huì)因素分析、基 于 GIS 的宏觀選址系統(tǒng)開發(fā)等。代表性的研究工作有： 加州大學(xué)伯克利分校勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）開發(fā)了 The Multi-criteria Analysis for Planning Renewable Energy（MapRE）15工具。MapRE 為發(fā)展中國(guó)家提供風(fēng)電、 太陽(yáng)能發(fā)電開發(fā)提供宏觀選址的評(píng)估框架和相關(guān)信息。評(píng)估因素基于成本分析展開，包括 傳輸和道路通行的平均成本、人類足跡、風(fēng)功率密度以及人口密度。

Ciaccia16等從社會(huì)影響和環(huán)境影響的角度研究了風(fēng)電場(chǎng)的選址，認(rèn)為有必要綜合評(píng)估 風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的收益和負(fù)外部性，并盡量消除或轉(zhuǎn)換其負(fù)外部性。Ladenburg17認(rèn)為環(huán)境成本 的上升加大了陸基風(fēng)電場(chǎng)選址的難度，發(fā)現(xiàn)離岸風(fēng)電由于顯著降低了環(huán)境成本而越來(lái)越受 到重視，但其潛在環(huán)境成本可能高于陸基風(fēng)電。 Juan M. 18等將地理信息系統(tǒng)（GIS）和多指標(biāo)決策（MCDM）方法結(jié)合，在西班牙東 部地區(qū)進(jìn)行光伏太陽(yáng)能發(fā)電廠宏觀選址分析。利用 GIS 提取限制因素（保護(hù)規(guī)劃條例、保 護(hù)區(qū)、公路、鐵路、水體，山脈等）、加權(quán)條件或因素（位置、地貌、環(huán)境和氣候）；再通 過(guò)使用 MCDM，對(duì)所提到的標(biāo)準(zhǔn)或因素進(jìn)行加權(quán)，以評(píng)估太陽(yáng)能發(fā)電廠的潛在地點(diǎn)。而后 使用層次分析法（AHP）進(jìn)行這些因素權(quán)重的分析和計(jì)算。