南通如東海上風(fēng)電建設(shè)制約因素

張國春+劉利

摘 要：本文根據(jù)南通如東沿海實際情況，總結(jié)當(dāng)前存在的問題，供各海上風(fēng)電建設(shè)施工單位管理人員和相關(guān)監(jiān)管部門參考。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電建設(shè) 通航環(huán)境 通航安全

近年來，受碳排放限制和環(huán)保問題影響，可再生清潔能源的需求日漸增加，海上風(fēng)電由于具有資源豐富、發(fā)電利用小時數(shù)高、不占土地、不消耗水資源和適宜大規(guī)模開發(fā)的特點，近幾年在歐美國家得到大力發(fā)展。目前我國的風(fēng)力發(fā)電量已超越核電成為第三大電源，業(yè)界普遍認為，未來能源結(jié)構(gòu)調(diào)整風(fēng)電將扮演重要角色，在陸上風(fēng)電開發(fā)進入成熟期之后，海上風(fēng)電的豐富資源日漸受到重視。調(diào)查顯示，我國海上風(fēng)電待開發(fā)規(guī)模相當(dāng)于九個三峽工程水電站的裝機容量，目前國內(nèi)投產(chǎn)海上風(fēng)電38.9萬千瓦，位居世界第五。隨著國家對風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的重視，僅2014年開工的海上風(fēng)電項目就高達156.6萬千瓦，是過去數(shù)年累計安裝總量的三倍，2015年及之后兩年計劃開工的項目更是達到355萬千瓦。江蘇沿海是全國海上風(fēng)能最豐富的海區(qū)之一，近年來風(fēng)電建設(shè)在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，隨著該項產(chǎn)業(yè)的發(fā)展自然因素、社會因素、政策因素對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約作用日漸顯現(xiàn)。

發(fā)展環(huán)境

自然氣象。南通沿海受季風(fēng)影響較大，夏季盛行偏東南風(fēng)，冬季盛行西北風(fēng)，多年平均風(fēng)速6.8m/s。強風(fēng)向為NNE。六級風(fēng)以下的頻率年均每年94%。全年的大風(fēng)主要集中在下半年的11-12月及翌年1月，六級風(fēng)上的比例大于10%；下半年的8月受臺風(fēng)影響，六級風(fēng)以上的比例也達10%。本區(qū)全年出現(xiàn)風(fēng)力≥6級大風(fēng)日數(shù)平均為21.9d，最多可達70d（1969 年）；全年出現(xiàn)風(fēng)力≥7級大風(fēng)日數(shù)平均為14.2d，最多可達22d。同時受熱帶氣旋影響臺風(fēng)天氣多發(fā)，臺風(fēng)影響時的風(fēng)向多為NE～SE向。

海域情況。南通沿海地形低平，底質(zhì)多為砂土，潮間帶淺灘寬8-10公里，淺灘眾多，海底為輻射沙洲地貌，造成水文條件復(fù)雜，潮波從東海傳向黃海時在江蘇沿海南部保持前進波的性質(zhì)，小廟洪水道主要受東海前進波控制。外海潮波進入淺水區(qū)后，在近岸地形影響下形成駐波，根據(jù)2010年的觀測數(shù)據(jù)推算全年波高均值約為0.84米，最大波高為6.36米，該海域波浪較大，秋冬季為大波浪多發(fā)季。同時該海區(qū)潮差大，實測最大潮差8.21米。

海洋規(guī)劃。如東縣海岸線長達106公里，灘涂面積104萬畝，其中已圍墾灘涂36.1萬畝，被譽為“第二如東”。雖然如東沿海具有較為豐富的海域資源，但是基于綜合利用角度考慮，可用于風(fēng)電建設(shè)的水域不多，如東沿海近年來大力開發(fā)洋口港，并堅定不移的發(fā)展港口航運業(yè)，相當(dāng)一部分海區(qū)被規(guī)劃用于港口、航道和錨地建設(shè)，同時，如東沿海是傳統(tǒng)的漁業(yè)作業(yè)海域，相當(dāng)一部分海域被劃定作為農(nóng)漁業(yè)區(qū)，且目前如東縣東凌陸上已建成一座軍用雷達站，站點輻射半徑25KM，高度127.5M，輻射范圍內(nèi)的海域禁止風(fēng)電建設(shè)。

自然生態(tài)。如東沿海具有豐富的潮間帶海洋資源，作為濱海濕地的最重要組成部分，生長著大量的貝類等底棲生物，潮間帶在退潮后還會留下許多擱淺的魚，它們給遷徙的候鳥提供了豐富的食物，如東沿海位于世界八大候鳥遷徙路線之一的“東亞-澳大利亞候鳥遷徙路線”上，是全球8大路線中物種數(shù)量最多的區(qū)域，同時如東傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟對沿海灘涂養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)和自然漁業(yè)資源的依賴度較高。

通航環(huán)境。如東沿海海域是傳統(tǒng)的漁區(qū)，有三個大型漁港，共有數(shù)千艘艘各種噸位的漁船。近岸作業(yè)的漁船一般在離岸50海里以內(nèi)，多為各自作業(yè)，沒有形成編隊；近海作業(yè)的漁船一般在離岸100-150海里左右，多是編隊成組作業(yè)。主要海洋捕撈作業(yè)形式有帆張網(wǎng)、流刺網(wǎng)、定置刺網(wǎng)、蝦拖網(wǎng)、以及少量蟹籠等。每年4月下旬開始春節(jié)漁汛期，4月底至5月初為盛漁期，9-11月為秋季漁汛期。魚汛季節(jié)，沿海海域有大量流網(wǎng)和定制漁具。且隨著近年來洋口港的逐步開發(fā)建設(shè)，各種施工船、運輸船數(shù)量較多，通航環(huán)境復(fù)雜。

存在困難

自然條件限制海上風(fēng)電的開發(fā)和運營。海上風(fēng)電雖然以風(fēng)為主要資源，但是需要的是持續(xù)穩(wěn)定的風(fēng)源，間歇性的強風(fēng)暴不利于海上風(fēng)電的運營，如果同一海區(qū)20m/s以上風(fēng)力天氣較多，雖然風(fēng)功率相應(yīng)增大，但是由于超過風(fēng)機載荷，風(fēng)電機組無法把風(fēng)力轉(zhuǎn)化為電能必須停止運轉(zhuǎn)，當(dāng)風(fēng)力過大時甚至可以損壞風(fēng)電機組， 2014年7月18日，超強臺風(fēng)“威馬遜”登陸海南文昌，中心風(fēng)力17級（60米每秒），給海南沿海風(fēng)電帶來一場致命考驗，華能集團旗下的海南文昌風(fēng)電場三臺機組損毀，一臺被整體吹倒，兩臺葉片飛掉，粵電集團旗下的湛江徐聞勇士風(fēng)電場有13臺風(fēng)機被整體吹倒，5臺葉片破裂，機艙揭開，發(fā)電機掉落，損失慘重，如何降低臺風(fēng)帶來的災(zāi)害，成為發(fā)展海上風(fēng)電發(fā)展必須考量的問題。

如東沿海的輻射沙洲地貌，雖然距海平面的深度相對較淺，但是同樣由于深度較淺造成施工困難相對增大，吃水較深的大型浮吊船在該水域難于運作，吃水較淺的小型船舶無法完成，且該海域海底呈現(xiàn)輻射沙洲深槽沖刷灘地淤積的態(tài)勢，水下地勢變化較大，且風(fēng)機建成后在風(fēng)機基礎(chǔ)周圍會形成沖刷坑，影響風(fēng)機的穩(wěn)性。

現(xiàn)有資料關(guān)于風(fēng)電對鳥類影響主要體現(xiàn)在三個方面：①噪聲，當(dāng)風(fēng)機運行時，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動對鳥類低飛起到驅(qū)趕和驚擾效應(yīng)。②氣象天氣條件，根據(jù)鳥類的習(xí)性一般是在有霧天氣和云層很低時，易發(fā)生鳥類低空飛行碰撞風(fēng)機設(shè)備。③影響攝食，海上風(fēng)電建設(shè)占用的海域是候鳥遷徙攝食的海域，占用海域造成漁業(yè)資源減少并影響灘涂生物成長，發(fā)展海上風(fēng)電不可避免的會對自然生態(tài)和涉海農(nóng)漁業(yè)帶來影響。

從海域規(guī)劃圖來看，如東沿海有限的海域范圍內(nèi)遍布著爛沙洋南北水道和多條漁船習(xí)慣航道，在灘涂風(fēng)電資源日趨稀少的今天，風(fēng)電建設(shè)越來越走向深海，風(fēng)電場和船舶航行作業(yè)水域距離越來越短，規(guī)劃建設(shè)中的中廣核風(fēng)電場距離爛沙洋南水道中心線僅2.5公里，復(fù)雜的船舶流勢必威脅海上風(fēng)電場安全。

發(fā)展海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的建議與思考

根據(jù)實地情況，合適選型。如東沿海屬于溫帶和亞熱帶濕潤氣候區(qū)，又屬于東亞季風(fēng)區(qū)，具有南北氣候及海洋大陸性氣候雙重影響的氣候特征，受大氣環(huán)流、海陸分布和地理條件等因素的共同影響，該地區(qū)季風(fēng)氣候占主導(dǎo)地位，風(fēng)向季節(jié)性變化強，夏季盛行東南風(fēng)冬季盛行東北風(fēng)，風(fēng)能資源豐富，根據(jù)如東氣象站的數(shù)據(jù)推算，沿海50米到100米凈空年平均風(fēng)速在7m/s到8m/s之間，測算風(fēng)功率密度在350w/㎡到500w/㎡之間，具有很好的開發(fā)價值。endprint

如東沿海實測極限風(fēng)速為33m/s，為2011年超強臺風(fēng)“梅花”影響形成，根據(jù)江蘇省氣候中心2011年針對如東沿海水域編制的氣象災(zāi)害專題評估報告，在99%保證率時，90米高度50年一遇最大風(fēng)力為41.3m/s，有氣象監(jiān)測以來如東沿海未有強臺風(fēng)正面登陸過，屬于災(zāi)害性天氣相對較少的海域，從效益和安全角度考慮可以在IECⅡ型或IECⅢ型風(fēng)電機組中根據(jù)實際情況選擇。

合理選址，加強防護。如東沿海受風(fēng)、浪、流等海洋水文條件的共同作用，在進行風(fēng)電場基礎(chǔ)工程設(shè)計時對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性產(chǎn)生影響，在進行風(fēng)機結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要全面考慮以上因素的影響，確保風(fēng)機基礎(chǔ)穩(wěn)定，同時該海區(qū)海床侵蝕和堆積的過程是一個動態(tài)過程，仍在不斷發(fā)生，在進行選址時應(yīng)盡可能的避開海床沖刷區(qū)，或加強沖刷區(qū)附近機位基礎(chǔ)設(shè)計及電纜防護，同時對風(fēng)電場機位附近地形定期檢測，及時跟蹤沖刷情況，該海區(qū)潮差大，水域水深是一個動態(tài)過程，如果低潮位水深低于5米水域無法保證全天候施工，建議根據(jù)海域情況靈活選擇施工船舶。

合理利用海域。從國外國內(nèi)的經(jīng)驗來看，目前適于建設(shè)海上風(fēng)電場的海域基本上都區(qū)劃為淺海養(yǎng)殖區(qū)和捕撈區(qū)等，由于海上風(fēng)機的單個基座面積較小，一般占用海域面積400㎡，海上風(fēng)電場僅在建設(shè)和維修時對養(yǎng)殖和漁業(yè)活動產(chǎn)生影響，其他時期與養(yǎng)殖和漁業(yè)生產(chǎn)功能相兼容，如東沿海規(guī)劃中，農(nóng)漁業(yè)用海占有很大比重，適于風(fēng)電開發(fā)海域面積較大，加上近年來港口開發(fā)的過熱褪去，必將有一部分港口規(guī)劃用海將空置出來，如如東沿海的金牛島作業(yè)區(qū)的規(guī)劃目前就已取消，若是最終確定轉(zhuǎn)做風(fēng)電用或者可和風(fēng)電兼容海區(qū)規(guī)劃將大大增加風(fēng)電適用海域面積。

開展生態(tài)環(huán)境研究。針對沿海風(fēng)電對自然環(huán)境影響的區(qū)域研究，針對風(fēng)電建設(shè)運行對不同鳥類在不同季節(jié)、不同凈空高度下的影響開展長期科學(xué)跟蹤研究，對風(fēng)電場對禽類影響的噪音、碰撞、光污染、覓食等方面的影響開展課題研究，進行有針對性的預(yù)防措施，如避開遷徙季節(jié)施工、葉片涂裝警示色、避免使用鳥類敏感紅色光或者強光光源、在鳥類遷徙路徑和傳統(tǒng)養(yǎng)殖捕撈海區(qū)開展貝類等鳥類攝食海生物投放，降低對自然生態(tài)的影響。

進行通航安全論證，降低施工和運行期對通航安全影響。海上風(fēng)電對通航影響集中體現(xiàn)在以下幾個方面：①大型施工船舶操縱受限，需要交通管制；②施工船舶隨意進出航道對航道內(nèi)船舶流造成影響；③風(fēng)電塔筒和迷航船、失控船、夜航船的碰撞風(fēng)險；④施工和運營對漁業(yè)作業(yè)的影響；⑤風(fēng)電場對船舶雷達波的影響。這些問題需要大量的前置工作，針對風(fēng)電場對通航的直接影響，必須及時設(shè)置警示標(biāo)志并發(fā)布航行通（警）告，爭取海事部門和漁政部門的支持，完善相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

結(jié)論

江蘇沿海的海上風(fēng)電建設(shè)走在全國的前列，具有良好的發(fā)展前景，但是海上風(fēng)電從設(shè)備到施工工藝再到并網(wǎng)電價等方面都處于一個動態(tài)過程，有很多不確定因素，海上風(fēng)電建設(shè)要穩(wěn)扎穩(wěn)打，采用“先近海再遠海、先示范再批量”的原則，廣泛調(diào)查研究，不斷積累經(jīng)驗找到合適的發(fā)展路徑，確保產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

（作者單位：南通海事局）endprint