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[摘 要] 珠江三角洲地区包括广州、深圳、佛山、东莞、中山、珠海、江门、肇庆、惠州9个城市,其风能资源丰富,海上风电发展潜力巨大。“十二五”规划实行以来,越来越多的海上风力发电场在珠三角地区建成并投入使用。同时,该地区拥有丰富的水鸟资源,是数百万迁徙水鸟的“中转站”。海上风电会给鸟类迁徙从不同方面带来威胁和影响,在开发风能资源的同时,不能忽视珠三角地区水鸟多样性的保护。分析了珠三角地区风电场和鸟类多样性相关情况,讨论了海上风能发电对候鸟行为的可能影响,并就风电场的建设提出合理的参考建议。
[关 键 词] 珠三角地区;海上风能发电;候鸟;威胁;应对措施
[中图分类号] TM614 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603(2021)33-0178-04
一、引言
在城市化和工业化不断发展的时代背景下,如今人们对能源的需求越来越大,但能源短缺和环境污染已经成为广受公共关注的社会问题,开发利用可再生能源无疑是未来能源使用的发展趋势。国务院下发的《关于深化泛珠三角区域合作的指导意见》中指出,珠三角地区应大力发展新能源和可再生能源,其中积极开发风能是重中之重。广东省省长也表示,现在珠江三角洲地区的空气质量面临着巨大的压力,下一步需要实施珠江三角洲减煤管理,并加强珠三角海上风电的建设。
珠江三角洲地区拥有丰富的水鸟资源,其处于东亚—澳大利亚西线重要候鸟迁徙路线的中间位置,它是数百万迁徙水鸟的“中转站”[1]。珠江三角洲地区因其丰富的湿地资源,以括鹭类、雁鸭类和鸻鹬类三大类为主,成为适合不同水鸟的栖息地。广东林业局调查显示,珠江三角洲地区共有126种水鸟,其中有23种为广东省重点保护物种,10种是国家级重点保护物种,4种被列入国际濒危物种贸易公约(CITES)附录物种。在所有的水鸟中,迁徙鸟类共87种,占总数的69.05%。
广东省的用电量在全国的占比逐年增大[2],积极开发珠三角海上风电能有效解决能源短缺和环境污染问题,为未来新能源建设的主要趋势。同时,珠三角也是数百万迁徙水鸟的迁徙“停靠点”。但风电场的建设对土地资源和生态环境都有危害,如风力发电机组建后运行引起的噪声、光影、电磁会干扰破坏相关生物的生存规律等。尤其是鸟类,风电场的建设和运行对鸟类的栖息地、繁殖和迁徙都有不同程度的危险与破坏[3]。
二、珠三角海上风能发电
(一)海上风能发电简介
风力发电原理是利用风力,通过驱动涡轮机的叶片旋转,将风力的动能转化为电能。海上风电产业体系包括海上风电设备的制造、海上风电建设、风电场维护与运营等。
由于陆地上可用的风力资源越来越少,世界各地的风力发电场建设正逐渐从陆地转向海洋。海上风力资源的能源效率比陆上风力发电场高出20%~40%,具有占地面积小、风速大、功率大、运行稳定、粉尘零排放等优点。同时,海上风力发电可相对减少风力机磨损,延长风力机使用寿命,适合大规模开发。根据中国环境记者协会的数据,如果同样的1.5兆瓦的风力涡轮机安装在沿海地区,它们每年在陆地上可以产生1800~2000小时的电力,在海上可以产生2000~2300小时的电力。除此之外,珠三角又是电力需求大的地区,这样可以降低电能的输送成本[4]。
(二)资源条件
广东省海岸线长达4114公里,海域共41.93万平方公里,有众多港湾与岛屿,其独特的自然地理条件形成了特殊的风能资源分布。广东沿海地区处于亚热带和亚热带海洋性季风气候区,冬、夏季季风特征十分明显。冬季季风出现在每年的11月到次年的3月,沿海地区受大陆极地冷高压控制,盛行干燥寒冷的北风。夏季季风从4月到10月,受海洋暖湿气流的影响,盛行的南风使气流相对潮湿温暖。理论上,广东省海上風能资源总储量约为1亿千瓦,但实际可利用的风能资源需要综合考虑很多因素,如海洋功能区划、海洋生态保护、港口导航、海底光缆、石油和天然气管道布局等[5]。
广东省沿海平均风速高,风力功率密度和风能可利用时数高,湍流强度低,风能资源丰富且质量较好。沿海海面100米高上空的年平均风速可达7m/s以上,在离海岸稍微远的粤东海域,年平均风速可达8~9m/s。在有效风能密度大于等于200w/m2的等高平行线上,沿海岛屿的风能密度大于300w /m2。全年全广东省有7200~8200小时大于等于3 m/s的年风速,有效风速发生时间百分比可达82%~93%,有效风速出现的时间较长[6]。
(三)现状
随着风力发电设备的完善和风力发电技术的成熟,风电设备国产化率不断提高,风电行业在新能源中有了更大的竞争力,且政府对风能发电推出的相关财政政策、产业政策、税收政策等也进一步加快了国内风电发展的进程[7]。与上海、江苏、福建相比,广东的海上风电行业起步较晚。但自“十二五”以来,广东省尤其是珠三角区域不断有序推进海上风电开发。2012年,作为广东首个海上风电示范项目的珠海桂山海上风电场的筹建揭开了广东省海上风电建设的序幕。目前,广东在建或规划的海上风电项目大多位于珠三角地区。近五年来广东海上风电建设步伐加快,至2018年累计建设重点项目16个,总装机容量5.420 GW。2019年底,湛江36台 198 MW的海上发电装置也全部并网发电。目前广东海上风电“装备—施工—运营”的相关服务产业已初步搭建起来,一批海上风电项目的建设正在推进中[8]。 (四)未来发展趋势
根据广东省发展改革委关于印发《广东省海上风电发展规划(2017—2030年)(修编)》的通知,到2030年底,建成投产海上风电装机容量约3000万千瓦,不仅建成海上风电研发、装备制造和运营维护基地,且设备研发、制造和服务水平达到国内外领先水平,使海上风电产业成为广东省在国际上具有高竞争力的优势产业之一。
广东经济最发达的地区集中在珠江三角洲一带,且珠三角海域風力发电优势明显。广东省发展改革委员会规划近年来珠三角区域建立海上风电场3个,装机总容量为150万千瓦。预计未来情况如下:
1.惠州港口海上风电场
位于惠州港镇南部的海上,用海面积160平方公里,建立于31~39米的水深之间,预计装机容量100万千瓦。站点最近的端距惠州港镇陆岸24公里,最远的端距陆岸38公里。
2.珠海桂山海上风电场
位于珠海市万山区三角岛东侧的海上,用海面积32平方公里,建立于5~9米的水深之间,预计装机容量20万千瓦,距离珠海海岸最近和最远的距离分别为13公里和22公里。
3.珠海金湾海上风电场
位于珠海市三灶岛东南面海域,用海面积10平方公里,建立于12~19米的水深之间,预计装机容量30万千瓦。场地最近端距三灶岛和高栏岛陆岸10公里,最远端距陆岸16公里。
三、珠三角鸟类及其迁徙
(一)珠三角主要鸟类种类
珠三角地区水鸟资源极其丰富,根据系统的水鸟监测调查和查阅有关文献资料,珠三角地区内水鸟126种,隶属于7目18科。其中,广布种19种、东洋界物种27种、古北界物种80种、迷鸟1种、夏候鸟7种、旅鸟15种、留鸟23种、冬候鸟80种。
1.国家重点保护物种
珠三角地区的126种水鸟中属于国家级重点保护物种的有10种,其中有2种国家I级重点保护物种(黑鹳、中华秋沙鸭)和8种国家II级重点保护物种(白鹈鹕、岩鹭、白琵鹭、黑脸琵鹭、鸳鸯、花田鸡、小杓鹬、小青脚鹬)。
2.CITES附录物种
珠三角地区的126种水鸟中属于CITES附录物种的有4种,其中有1种附录I物种(小青脚鹬)和3种附录II物种(黑鹳、白琵鹭、花脸鸭)。
3.广东省重点保护物种
珠三角地区的126种水鸟中属于广东省重点保护物种的有23种,即苍鹭、草鹭、大白鹭、中白鹭、白鹭、牛背鹭、池鹭、绿鹭、夜鹭、黄斑苇鳽、紫背苇鳽、栗苇鳽、大麻鳽、豆雁、黑水鸡、黑翅长脚鹬、反嘴鹬、银鸥、红嘴鸥、黑嘴鸥、鸥嘴噪鸥、普通燕鸥、白翅浮鸥[1]。
(二)珠三角地区与鸟类迁徙
在全球候鸟迁徙路线中,东亚—澳大利亚西、中亚、东非—西亚这3条候鸟迁徙路线都与我国候鸟的迁徙密切相关。东亚—澳大利亚西通道是我国鸟类迁徙最重要的通道,也是我国水鸟迁徙的主要通道。该通道途经21省(区、市),覆盖国土面积411.78万平方公里,其中湿地面积2912.75万公顷。涉及这一路线迁徙的候鸟500多种,其量多达数千万只,迁徙水鸟近300种,主要包括大部分雁鸭类及鸻鹬类水鸟,其中有13种国家Ⅰ级重点保护鸟类(东方白鹳、白鹤、中华秋沙鸭等)和35种国家Ⅱ级重点保护鸟类(衰羽鹤、大天鹅、黑脸琵鹭等)[1]。
珠三角地区拥有丰富的滨海湿地和水网湿地,地处东亚—澳大利亚西路线候鸟重要迁徙路线的中部,每年数百万的迁徙性水鸟在此南来北往或繁衍后代。珠三角地区的126种水鸟中,迁徙鸟类87种,占总数的69.05%,其中有夏候鸟7种、冬候鸟80种。在这些水鸟中,尤以雁鸭类、鹬类、鸥类、鹭类等构成东亚鸟类迁徙路线的主要成分[1]。
四、风力发电对鸟类的威胁
通过生命周期影响评估(Life Cycle Impact Assessment, LCIA),Laranjeiro发现风能对生物多样性的影响主要表现在三个方面:碰撞、行为干扰和栖息地改变[9]。具体原理如图1所示。
(一)碰撞
碰撞风险,即因碰撞而死亡的概率与风力涡轮机相交的个体,发生在风电场的运行阶段。一般来说,鸟类很难对风涡轮机采取规避行为。大型风电场拥有数以百计的风力涡轮机,而与风力涡轮机的碰撞是风电场导致鸟类死亡的直接原因。风机叶片的旋转高度范围一般在40~120m,如果鸟类飞行中遇到风力涡轮机而不能及时改变路线,便具有很高的撞击风险。虽然风电场导致的鸟类死亡率并不高,但对繁殖率低、生长缓慢和长寿的物种仍具有很大的影响,会显著影响其种群数量,特别是那些装机容量大的大型风电场。候鸟夏天在纬度高的区域繁殖,冬天在纬度低的区域过冬;因此风电场对其迁徙的影响通常属于一次性、偶发性影响。相比于留鸟,候鸟因为没有经验更容易与风机发生碰撞。
受大气中氧含量的限制,多数鸟类迁徙高度均低于1000m,尤其小型鸣禽的迁徙高度不超过300m,候鸟夜间迁徙的高度往往低于白天。当飞行遇到山体时,会顺山坡向上飞,穿越障碍。考虑风资源特点,除海上风电场和近海风电场外,其余陆域海拔低于150m区域风资源相对较差;高于950m区域吊装、开路及运维成本过高,经济效益差。结合广东地区风电场实际情况来看,除海上风电场和近海、 滨海风电场外,大多数陆域风电场均布设在150~950m的山腰或山脊上。风机叶片旋转扫风范围在离地面40~120m之间,这个范围是鸟类飞行通过风机的高风险区域。从飞行高度来看,候鸟尤其是小型鸣禽与风机发生撞击的可能性是存在的。
大型候鸟在晴朗天气迁徙,利用日间热气流盘旋升空将能量的耗损降到最低;而小型候鸟多在夜间迁徙,可以避免白天天敌威胁。鸟类的视力很好,它们能在几百米之外发现风电场这样的障碍物而绕其飞行。已有研究表明,撞击率与天气相关,由于雾或雨天能见度低,会有许多鸟与风机相撞。 (二)行为干扰
由于远程迁移需消耗大量体力,迁徙中候鸟除保持固定队形外,会尽可能选择风资源较好的区域,顺风滑翔,减少消耗。我国候鸟迁徙路线有西部、中部和东部三条路线。以东部路线为例,候鸟在迁徙时,主要选择东南向风资源相对较好的区域,就是基于这一原理。结合珠三角迁徙路线和其未来预计建设的海上风电站分布图来看,它们有相当程度的重叠性。图2中分别标注出珠三角三大海上发电站的位置,曲线为鸟类迁移路径中经过海上的路線。从图中我们可以看到,珠三角区域规划建设的或已投运风电场中,有相当部分与候鸟迁徙路线重叠。且惠州计划在观音山附近建设沿海风电带,该区域也非常接近候鸟迁移路线。
风电场区域导致鸟类的飞行活动减少。这不仅适用于常驻物种,也适用于由于中途停留地点的丧失而迁移的物种。当个体需要改变飞行路径以避开风电场时,也可能导致能量消耗增加,如果需要避开大量风电场,则可能对物种健康产生潜在影响。干扰的程度和严重程度以及随之产生的迁移取决于地点和物种特征,海上发电站对鸟类产生的行为干扰的潜在威胁比碰撞更大。风力发电场的建设阶段可能比运营阶段对鸟类数量有更大的影响。
(三)对鸟类栖息地的影响
通常情况下比鸟类因与风力涡轮机碰撞而死亡更有害的是风力发电场的建设导致鸟类栖息地的丧失。鸟类栖息地的选择会被风电场的建设和运行影响,研究显示,无风力涡轮机或距离其超过80 m的草地鸟类种群密度会明显高于风电场区域[10]。欧洲风能协会的调查强调,一般鸟类和其他野生动物都会避开风力发电厂,尽管那里是它们栖息地的最佳选择。可用栖息地的丧失最终影响鸟类的繁殖,使其数量减少,健康情况变差。
风力发电场也会导致鸟类栖息地的破碎化。此外,风机旋转产生的噪声会严重影响昆虫和鱼类在草原或湿地的活动,破坏它们原本的分布,使草原食虫鸟类和湿地食鱼鸟类的觅食难度加大。鸟类需要长时间才能适应风力发电场的存在,但食物的缺乏也会迫使它们离开这些原本对它们生存最有利的栖息地。
虽然珠三角地区也有部分建在陆地的发电站,部分陆地发电站会影响湿地鸟类的生活环境,减少它们的种群密度,但目前和未来预期发电站的建设重心都在海上。广东省省长表示现在珠江三角洲地区的空气质量面临着巨大的压力,我们下一步需加强珠三角海上风电的建设来减少碳排放。所以珠三角地区的海上发电站对候鸟的栖息地影响并不大,对鸟类的威胁主要体现在上文列出的碰撞和行为干扰。
五、应对措施
(一)风电场选址
由于大多数候鸟的迁徙路线与风力资源丰富的地区存在交叉,在风电场选址过程中应高度重视候鸟的迁徙路线及其邻近地区[11]。风电场选址应避开自然保护区的核心区、缓冲区和实验区,避开海洋特别保护区的重点保护区、生态与资源恢复区,以及增殖放流区、滩涂湿地等鸟类集中栖息地及鱼类等的洄游通道及“三场”(产卵场、索饵场和越冬场)等[12]。珠三角地区鸥科鸟类十分丰富,修建海上风力发电站时,应尽量避免鸥科海上捕食区和鸥科繁殖期海中岛礁、海边悬崖等营巢地点附近。
(二)风电场布局设计
场址需要保证预留宽度在5000以上的迁徙通道。海上风电场海底电缆路由选择应尽可能避开敏感目标,以减少电磁辐射的影响[11]。相邻的风机之间应有足够宽的飞行通道,以防风机间距离过近造成鸟类通过时的伤亡[12]。
(三)优化设计方案
将风机叶片尖端涂上警示色,减少鸟类与风力涡轮机碰撞的可能性[12]。夜间迁徙鸟类,遇上大雾、降雨、强逆风的夜晚时,容易受到迁徙通道旁红色和白色光源吸引,从而向着光源飞行而与光源周围的障碍物发生碰撞。研究表明,海上风电场的灯光比陆地的影响更大,同时其指出鸟类不易受到蓝色和绿色光源的吸引[13]。
珠三角地区海上风力发电站夜间宜设置发散蓝色或绿色等不吸引鸟类的光源,从而警示夜间迁徙鸟类避让。
(四)做好生态修复和环境监测
1.项目业主编制生态修复方案
在项目建设期和运营期,开展物种放流等生态修复活动,做好海洋生态修复和跟踪评估工作,保护海上生态环境。[14]
2.ThermalTracker-3D技术
从热立体视频数据中提取三维动物运动轨迹来用于海上风力涡轮机的监测,现在技术大部分都只利用单个摄像机的热视频生成动物运动的二维图像,但一对热感相机所获得的复合运动轨迹图像可直接用于实时生成三维轨迹。ThermalTracker-3D软件从立体热成像系统中实时提取3D飞行轨迹,可用于评估海上风能基地海鸟的碰撞风险,并可用于量化海上风电场的规避行为。ThermalTracker-3D技术可为海上风能站点提供特定站点详细通道率和规避数据的技术,用于碰撞风险建模和模型验证[15]。
3.适时关停相关风机
在珠三角地区候鸟迁徙通道及其附近建立的风电场配备鸟类观测人员,尤其是在鸟类迁徙季节,要观测进入风电场区域的鸟类数量,在大量鸟类迁徙的时间段适时关闭风机。珠三角地区的迁徙性水鸟约占珠三角全部水鸟种类的69%,其中有夏候鸟7种、冬候鸟80种。所以在候鸟迁徙季节,尤其是冬季,遇有强风、大雾等情况会迫使候鸟低飞,应适时关闭风机[16]。
六、总结
珠三角地区不仅有丰富的风能资源,也是候鸟迁徙的重要迁徙通道。未来将有数个大型海上风电站在珠三角海域建成。珠三角海上风电场对候鸟迁移的影响主要体现在碰撞和行为干扰。针对区域候鸟的特征,在珠三角海上风电场选址和布局上将鸟类迁徙路线及栖息习性纳入考虑的前提下,合理、科学地提出意见供有关部门参考。
参考文献:
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[16]卞興忠,蒋治学.风力发电场对鸟类迁徙的影响分析与对策[J].环境科学导刊,2010,29(4):80.
◎编辑 司 楠
[关 键 词] 珠三角地区;海上风能发电;候鸟;威胁;应对措施
[中图分类号] TM614 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603(2021)33-0178-04
一、引言
在城市化和工业化不断发展的时代背景下,如今人们对能源的需求越来越大,但能源短缺和环境污染已经成为广受公共关注的社会问题,开发利用可再生能源无疑是未来能源使用的发展趋势。国务院下发的《关于深化泛珠三角区域合作的指导意见》中指出,珠三角地区应大力发展新能源和可再生能源,其中积极开发风能是重中之重。广东省省长也表示,现在珠江三角洲地区的空气质量面临着巨大的压力,下一步需要实施珠江三角洲减煤管理,并加强珠三角海上风电的建设。
珠江三角洲地区拥有丰富的水鸟资源,其处于东亚—澳大利亚西线重要候鸟迁徙路线的中间位置,它是数百万迁徙水鸟的“中转站”[1]。珠江三角洲地区因其丰富的湿地资源,以括鹭类、雁鸭类和鸻鹬类三大类为主,成为适合不同水鸟的栖息地。广东林业局调查显示,珠江三角洲地区共有126种水鸟,其中有23种为广东省重点保护物种,10种是国家级重点保护物种,4种被列入国际濒危物种贸易公约(CITES)附录物种。在所有的水鸟中,迁徙鸟类共87种,占总数的69.05%。
广东省的用电量在全国的占比逐年增大[2],积极开发珠三角海上风电能有效解决能源短缺和环境污染问题,为未来新能源建设的主要趋势。同时,珠三角也是数百万迁徙水鸟的迁徙“停靠点”。但风电场的建设对土地资源和生态环境都有危害,如风力发电机组建后运行引起的噪声、光影、电磁会干扰破坏相关生物的生存规律等。尤其是鸟类,风电场的建设和运行对鸟类的栖息地、繁殖和迁徙都有不同程度的危险与破坏[3]。
二、珠三角海上风能发电
(一)海上风能发电简介
风力发电原理是利用风力,通过驱动涡轮机的叶片旋转,将风力的动能转化为电能。海上风电产业体系包括海上风电设备的制造、海上风电建设、风电场维护与运营等。
由于陆地上可用的风力资源越来越少,世界各地的风力发电场建设正逐渐从陆地转向海洋。海上风力资源的能源效率比陆上风力发电场高出20%~40%,具有占地面积小、风速大、功率大、运行稳定、粉尘零排放等优点。同时,海上风力发电可相对减少风力机磨损,延长风力机使用寿命,适合大规模开发。根据中国环境记者协会的数据,如果同样的1.5兆瓦的风力涡轮机安装在沿海地区,它们每年在陆地上可以产生1800~2000小时的电力,在海上可以产生2000~2300小时的电力。除此之外,珠三角又是电力需求大的地区,这样可以降低电能的输送成本[4]。
(二)资源条件
广东省海岸线长达4114公里,海域共41.93万平方公里,有众多港湾与岛屿,其独特的自然地理条件形成了特殊的风能资源分布。广东沿海地区处于亚热带和亚热带海洋性季风气候区,冬、夏季季风特征十分明显。冬季季风出现在每年的11月到次年的3月,沿海地区受大陆极地冷高压控制,盛行干燥寒冷的北风。夏季季风从4月到10月,受海洋暖湿气流的影响,盛行的南风使气流相对潮湿温暖。理论上,广东省海上風能资源总储量约为1亿千瓦,但实际可利用的风能资源需要综合考虑很多因素,如海洋功能区划、海洋生态保护、港口导航、海底光缆、石油和天然气管道布局等[5]。
广东省沿海平均风速高,风力功率密度和风能可利用时数高,湍流强度低,风能资源丰富且质量较好。沿海海面100米高上空的年平均风速可达7m/s以上,在离海岸稍微远的粤东海域,年平均风速可达8~9m/s。在有效风能密度大于等于200w/m2的等高平行线上,沿海岛屿的风能密度大于300w /m2。全年全广东省有7200~8200小时大于等于3 m/s的年风速,有效风速发生时间百分比可达82%~93%,有效风速出现的时间较长[6]。
(三)现状
随着风力发电设备的完善和风力发电技术的成熟,风电设备国产化率不断提高,风电行业在新能源中有了更大的竞争力,且政府对风能发电推出的相关财政政策、产业政策、税收政策等也进一步加快了国内风电发展的进程[7]。与上海、江苏、福建相比,广东的海上风电行业起步较晚。但自“十二五”以来,广东省尤其是珠三角区域不断有序推进海上风电开发。2012年,作为广东首个海上风电示范项目的珠海桂山海上风电场的筹建揭开了广东省海上风电建设的序幕。目前,广东在建或规划的海上风电项目大多位于珠三角地区。近五年来广东海上风电建设步伐加快,至2018年累计建设重点项目16个,总装机容量5.420 GW。2019年底,湛江36台 198 MW的海上发电装置也全部并网发电。目前广东海上风电“装备—施工—运营”的相关服务产业已初步搭建起来,一批海上风电项目的建设正在推进中[8]。 (四)未来发展趋势
根据广东省发展改革委关于印发《广东省海上风电发展规划(2017—2030年)(修编)》的通知,到2030年底,建成投产海上风电装机容量约3000万千瓦,不仅建成海上风电研发、装备制造和运营维护基地,且设备研发、制造和服务水平达到国内外领先水平,使海上风电产业成为广东省在国际上具有高竞争力的优势产业之一。
广东经济最发达的地区集中在珠江三角洲一带,且珠三角海域風力发电优势明显。广东省发展改革委员会规划近年来珠三角区域建立海上风电场3个,装机总容量为150万千瓦。预计未来情况如下:
1.惠州港口海上风电场
位于惠州港镇南部的海上,用海面积160平方公里,建立于31~39米的水深之间,预计装机容量100万千瓦。站点最近的端距惠州港镇陆岸24公里,最远的端距陆岸38公里。
2.珠海桂山海上风电场
位于珠海市万山区三角岛东侧的海上,用海面积32平方公里,建立于5~9米的水深之间,预计装机容量20万千瓦,距离珠海海岸最近和最远的距离分别为13公里和22公里。
3.珠海金湾海上风电场
位于珠海市三灶岛东南面海域,用海面积10平方公里,建立于12~19米的水深之间,预计装机容量30万千瓦。场地最近端距三灶岛和高栏岛陆岸10公里,最远端距陆岸16公里。
三、珠三角鸟类及其迁徙
(一)珠三角主要鸟类种类
珠三角地区水鸟资源极其丰富,根据系统的水鸟监测调查和查阅有关文献资料,珠三角地区内水鸟126种,隶属于7目18科。其中,广布种19种、东洋界物种27种、古北界物种80种、迷鸟1种、夏候鸟7种、旅鸟15种、留鸟23种、冬候鸟80种。
1.国家重点保护物种
珠三角地区的126种水鸟中属于国家级重点保护物种的有10种,其中有2种国家I级重点保护物种(黑鹳、中华秋沙鸭)和8种国家II级重点保护物种(白鹈鹕、岩鹭、白琵鹭、黑脸琵鹭、鸳鸯、花田鸡、小杓鹬、小青脚鹬)。
2.CITES附录物种
珠三角地区的126种水鸟中属于CITES附录物种的有4种,其中有1种附录I物种(小青脚鹬)和3种附录II物种(黑鹳、白琵鹭、花脸鸭)。
3.广东省重点保护物种
珠三角地区的126种水鸟中属于广东省重点保护物种的有23种,即苍鹭、草鹭、大白鹭、中白鹭、白鹭、牛背鹭、池鹭、绿鹭、夜鹭、黄斑苇鳽、紫背苇鳽、栗苇鳽、大麻鳽、豆雁、黑水鸡、黑翅长脚鹬、反嘴鹬、银鸥、红嘴鸥、黑嘴鸥、鸥嘴噪鸥、普通燕鸥、白翅浮鸥[1]。
(二)珠三角地区与鸟类迁徙
在全球候鸟迁徙路线中,东亚—澳大利亚西、中亚、东非—西亚这3条候鸟迁徙路线都与我国候鸟的迁徙密切相关。东亚—澳大利亚西通道是我国鸟类迁徙最重要的通道,也是我国水鸟迁徙的主要通道。该通道途经21省(区、市),覆盖国土面积411.78万平方公里,其中湿地面积2912.75万公顷。涉及这一路线迁徙的候鸟500多种,其量多达数千万只,迁徙水鸟近300种,主要包括大部分雁鸭类及鸻鹬类水鸟,其中有13种国家Ⅰ级重点保护鸟类(东方白鹳、白鹤、中华秋沙鸭等)和35种国家Ⅱ级重点保护鸟类(衰羽鹤、大天鹅、黑脸琵鹭等)[1]。
珠三角地区拥有丰富的滨海湿地和水网湿地,地处东亚—澳大利亚西路线候鸟重要迁徙路线的中部,每年数百万的迁徙性水鸟在此南来北往或繁衍后代。珠三角地区的126种水鸟中,迁徙鸟类87种,占总数的69.05%,其中有夏候鸟7种、冬候鸟80种。在这些水鸟中,尤以雁鸭类、鹬类、鸥类、鹭类等构成东亚鸟类迁徙路线的主要成分[1]。
四、风力发电对鸟类的威胁
通过生命周期影响评估(Life Cycle Impact Assessment, LCIA),Laranjeiro发现风能对生物多样性的影响主要表现在三个方面:碰撞、行为干扰和栖息地改变[9]。具体原理如图1所示。
(一)碰撞
碰撞风险,即因碰撞而死亡的概率与风力涡轮机相交的个体,发生在风电场的运行阶段。一般来说,鸟类很难对风涡轮机采取规避行为。大型风电场拥有数以百计的风力涡轮机,而与风力涡轮机的碰撞是风电场导致鸟类死亡的直接原因。风机叶片的旋转高度范围一般在40~120m,如果鸟类飞行中遇到风力涡轮机而不能及时改变路线,便具有很高的撞击风险。虽然风电场导致的鸟类死亡率并不高,但对繁殖率低、生长缓慢和长寿的物种仍具有很大的影响,会显著影响其种群数量,特别是那些装机容量大的大型风电场。候鸟夏天在纬度高的区域繁殖,冬天在纬度低的区域过冬;因此风电场对其迁徙的影响通常属于一次性、偶发性影响。相比于留鸟,候鸟因为没有经验更容易与风机发生碰撞。
受大气中氧含量的限制,多数鸟类迁徙高度均低于1000m,尤其小型鸣禽的迁徙高度不超过300m,候鸟夜间迁徙的高度往往低于白天。当飞行遇到山体时,会顺山坡向上飞,穿越障碍。考虑风资源特点,除海上风电场和近海风电场外,其余陆域海拔低于150m区域风资源相对较差;高于950m区域吊装、开路及运维成本过高,经济效益差。结合广东地区风电场实际情况来看,除海上风电场和近海、 滨海风电场外,大多数陆域风电场均布设在150~950m的山腰或山脊上。风机叶片旋转扫风范围在离地面40~120m之间,这个范围是鸟类飞行通过风机的高风险区域。从飞行高度来看,候鸟尤其是小型鸣禽与风机发生撞击的可能性是存在的。
大型候鸟在晴朗天气迁徙,利用日间热气流盘旋升空将能量的耗损降到最低;而小型候鸟多在夜间迁徙,可以避免白天天敌威胁。鸟类的视力很好,它们能在几百米之外发现风电场这样的障碍物而绕其飞行。已有研究表明,撞击率与天气相关,由于雾或雨天能见度低,会有许多鸟与风机相撞。 (二)行为干扰
由于远程迁移需消耗大量体力,迁徙中候鸟除保持固定队形外,会尽可能选择风资源较好的区域,顺风滑翔,减少消耗。我国候鸟迁徙路线有西部、中部和东部三条路线。以东部路线为例,候鸟在迁徙时,主要选择东南向风资源相对较好的区域,就是基于这一原理。结合珠三角迁徙路线和其未来预计建设的海上风电站分布图来看,它们有相当程度的重叠性。图2中分别标注出珠三角三大海上发电站的位置,曲线为鸟类迁移路径中经过海上的路線。从图中我们可以看到,珠三角区域规划建设的或已投运风电场中,有相当部分与候鸟迁徙路线重叠。且惠州计划在观音山附近建设沿海风电带,该区域也非常接近候鸟迁移路线。
风电场区域导致鸟类的飞行活动减少。这不仅适用于常驻物种,也适用于由于中途停留地点的丧失而迁移的物种。当个体需要改变飞行路径以避开风电场时,也可能导致能量消耗增加,如果需要避开大量风电场,则可能对物种健康产生潜在影响。干扰的程度和严重程度以及随之产生的迁移取决于地点和物种特征,海上发电站对鸟类产生的行为干扰的潜在威胁比碰撞更大。风力发电场的建设阶段可能比运营阶段对鸟类数量有更大的影响。
(三)对鸟类栖息地的影响
通常情况下比鸟类因与风力涡轮机碰撞而死亡更有害的是风力发电场的建设导致鸟类栖息地的丧失。鸟类栖息地的选择会被风电场的建设和运行影响,研究显示,无风力涡轮机或距离其超过80 m的草地鸟类种群密度会明显高于风电场区域[10]。欧洲风能协会的调查强调,一般鸟类和其他野生动物都会避开风力发电厂,尽管那里是它们栖息地的最佳选择。可用栖息地的丧失最终影响鸟类的繁殖,使其数量减少,健康情况变差。
风力发电场也会导致鸟类栖息地的破碎化。此外,风机旋转产生的噪声会严重影响昆虫和鱼类在草原或湿地的活动,破坏它们原本的分布,使草原食虫鸟类和湿地食鱼鸟类的觅食难度加大。鸟类需要长时间才能适应风力发电场的存在,但食物的缺乏也会迫使它们离开这些原本对它们生存最有利的栖息地。
虽然珠三角地区也有部分建在陆地的发电站,部分陆地发电站会影响湿地鸟类的生活环境,减少它们的种群密度,但目前和未来预期发电站的建设重心都在海上。广东省省长表示现在珠江三角洲地区的空气质量面临着巨大的压力,我们下一步需加强珠三角海上风电的建设来减少碳排放。所以珠三角地区的海上发电站对候鸟的栖息地影响并不大,对鸟类的威胁主要体现在上文列出的碰撞和行为干扰。
五、应对措施
(一)风电场选址
由于大多数候鸟的迁徙路线与风力资源丰富的地区存在交叉,在风电场选址过程中应高度重视候鸟的迁徙路线及其邻近地区[11]。风电场选址应避开自然保护区的核心区、缓冲区和实验区,避开海洋特别保护区的重点保护区、生态与资源恢复区,以及增殖放流区、滩涂湿地等鸟类集中栖息地及鱼类等的洄游通道及“三场”(产卵场、索饵场和越冬场)等[12]。珠三角地区鸥科鸟类十分丰富,修建海上风力发电站时,应尽量避免鸥科海上捕食区和鸥科繁殖期海中岛礁、海边悬崖等营巢地点附近。
(二)风电场布局设计
场址需要保证预留宽度在5000以上的迁徙通道。海上风电场海底电缆路由选择应尽可能避开敏感目标,以减少电磁辐射的影响[11]。相邻的风机之间应有足够宽的飞行通道,以防风机间距离过近造成鸟类通过时的伤亡[12]。
(三)优化设计方案
将风机叶片尖端涂上警示色,减少鸟类与风力涡轮机碰撞的可能性[12]。夜间迁徙鸟类,遇上大雾、降雨、强逆风的夜晚时,容易受到迁徙通道旁红色和白色光源吸引,从而向着光源飞行而与光源周围的障碍物发生碰撞。研究表明,海上风电场的灯光比陆地的影响更大,同时其指出鸟类不易受到蓝色和绿色光源的吸引[13]。
珠三角地区海上风力发电站夜间宜设置发散蓝色或绿色等不吸引鸟类的光源,从而警示夜间迁徙鸟类避让。
(四)做好生态修复和环境监测
1.项目业主编制生态修复方案
在项目建设期和运营期,开展物种放流等生态修复活动,做好海洋生态修复和跟踪评估工作,保护海上生态环境。[14]
2.ThermalTracker-3D技术
从热立体视频数据中提取三维动物运动轨迹来用于海上风力涡轮机的监测,现在技术大部分都只利用单个摄像机的热视频生成动物运动的二维图像,但一对热感相机所获得的复合运动轨迹图像可直接用于实时生成三维轨迹。ThermalTracker-3D软件从立体热成像系统中实时提取3D飞行轨迹,可用于评估海上风能基地海鸟的碰撞风险,并可用于量化海上风电场的规避行为。ThermalTracker-3D技术可为海上风能站点提供特定站点详细通道率和规避数据的技术,用于碰撞风险建模和模型验证[15]。
3.适时关停相关风机
在珠三角地区候鸟迁徙通道及其附近建立的风电场配备鸟类观测人员,尤其是在鸟类迁徙季节,要观测进入风电场区域的鸟类数量,在大量鸟类迁徙的时间段适时关闭风机。珠三角地区的迁徙性水鸟约占珠三角全部水鸟种类的69%,其中有夏候鸟7种、冬候鸟80种。所以在候鸟迁徙季节,尤其是冬季,遇有强风、大雾等情况会迫使候鸟低飞,应适时关闭风机[16]。
六、总结
珠三角地区不仅有丰富的风能资源,也是候鸟迁徙的重要迁徙通道。未来将有数个大型海上风电站在珠三角海域建成。珠三角海上风电场对候鸟迁移的影响主要体现在碰撞和行为干扰。针对区域候鸟的特征,在珠三角海上风电场选址和布局上将鸟类迁徙路线及栖息习性纳入考虑的前提下,合理、科学地提出意见供有关部门参考。
参考文献:
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[11]广东省发展和改革委员会.广东省发展改革委关于印发广东省海上风电发展规划(2017—2030年)(修编)的通知[Z].2018-04-11.
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◎编辑 司 楠