上海風電發(fā)展路徑和對策研究

趙 路 郭 羽

1．上海市城市規(guī)劃建筑設計工程有限公司

2．上海市浦東新區(qū)規(guī)劃建筑設計有限公司

0 研究背景

在清潔能源供給方面上海始終堅持非化石能源規(guī)?；l(fā)展，大力推進可再生能源的技術進步和產(chǎn)業(yè)升級，促進布局優(yōu)化和提質增效，已逐步建立了綠色多元的能源供應體系。綠色能源體系之一的風電有著清潔無污染、資源量巨大、易于開發(fā)利用等特點。在過去的幾年中，上海利用地理位置優(yōu)勢，充分發(fā)揮優(yōu)良的風能資源稟賦，因地制宜地發(fā)展風電[1]、[2]。

上海市的風電開發(fā)始于21 世紀初期奉賢海灣風電，“十一五”期間，上海率先建成了全國第一座海上風電場——東海大橋海上風電場，并開展南匯、老港、長興等陸上風電重點工程，在全國起到了較好的示范引領作用。“十二五”期間，上海市風電保持平穩(wěn)高速、優(yōu)質示范的發(fā)展特征，已初步形成崇明、長興、老港三個陸上風電基地，海上風電發(fā)展沿東海大橋向兩翼展開的格局形態(tài)已基本形成。然而，上海風電發(fā)展也面臨著新的形勢和挑戰(zhàn)[3]、[4]。技術方面，風電建設投資成本不斷下降、發(fā)電效率提升、度電成本下降；政策方面，近年出臺了《分散式風電項目開發(fā)建設暫行管理辦法》《關于開展風電平價上網(wǎng)示范工作的通知》等，也進一步規(guī)范和推動了風電的開發(fā)。此外，相關文件的發(fā)布，如《上海市城市總體規(guī)劃（2017-2035 年）》、崇明世界級生態(tài)島建設、崇明鳥類保護與可再生能源協(xié)調發(fā)展等，明確了上海未來土地資源減量化，生態(tài)空間緊約束等一系列條件制約。

因此，面對外部條件的不斷變化，科學合理開發(fā)風電將是上海新能源開發(fā)的重要實現(xiàn)途徑，是上海市加快電力結構調整和產(chǎn)業(yè)轉型升級，促進能源、環(huán)境和經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。本文將結合城市發(fā)展轉型的大背景，充分考慮城市土地利用規(guī)劃和能源結構調整目標，從生態(tài)保護、規(guī)劃管理等多角度，探索適合上海風電中長期發(fā)展導向和開發(fā)模式，提出風電發(fā)展的策略建議和思考展望。

1 上海風電發(fā)展現(xiàn)狀及目標

1.1 全市風電發(fā)展現(xiàn)狀

從全市風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程來看，陸上風電、海上風電以及分散式風電發(fā)展方面均有良好的開發(fā)利用和增長潛力。自2003年首次建成奉賢海灣4臺850 kW風力發(fā)電機至今，上海市風力發(fā)電已經(jīng)走過了17 年?！笆晃濉背跗?，由于風電行業(yè)在國內尚在起步階段，上海風電的整體發(fā)展也處于試探期。隨著風電行業(yè)的興起和成熟，且受益于國家和本地電價政策的激勵，“十一五”末以及“十二五”期間，上海市風電發(fā)展進入了快車道，“十三五”期間，上海更是大力推進海上風電發(fā)展。上海市現(xiàn)已投產(chǎn)運營風電場20個，其中陸域風電場15個，海上風電場5 個，總計容量823.85 MW。陸上風電主要集中在崇明島北岸、南匯東灘；海上風電主要集中在臨港海上，東海大橋兩側。截止到2019年，本市風電總裝機容量已達到823.85 MW。風電裝機規(guī)模逐年上升，單機容量不斷提升，并形成了成熟的市場和商業(yè)化運作機制。上海風電發(fā)展雖然總體規(guī)模仍無法和傳統(tǒng)發(fā)電裝機相比，但是全市風電在過去的發(fā)展成績是值得肯定的。

1.2 與新一輪城市總體規(guī)劃的能源導向相契合[4]

《上海市城市總體規(guī)劃（2017-2035 年）》已獲得國務院批復，在目標愿景中提出了建設“生態(tài)之城”的要求。城市總體規(guī)劃提出：“推進資源全面節(jié)約和循環(huán)利用，倡導簡約適度、綠色低碳的生活方式。促進城市集約發(fā)展，優(yōu)化能源結構，降低建筑和產(chǎn)業(yè)能耗，發(fā)展綠色交通，保護和建設碳匯空間，逐步實現(xiàn)低碳發(fā)展。實現(xiàn)全市碳排放總量與人均碳排放量2025 年前達到峰值，至2035 年，控制碳排放總量較峰值減少5%，萬元地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）能耗控制在0.22 tce 以下。同時，加快推進長江口、杭州灣等水域風電開發(fā)，探索深遠海域風電開發(fā)，在南匯、奉賢、金山等地區(qū)有序拓展陸上風電規(guī)模，進一步提高可再生能源占一次能源供應的比例?！?/p>

從全市能源的發(fā)展導向來看，風力發(fā)電是上海大力發(fā)展清潔能源進程中的重要組成和關鍵路徑，風電的發(fā)展完全符合總體規(guī)劃的清潔能源發(fā)展目標[1]。

1.3 風電發(fā)展的指導思想[2]、[5]-[8]

風電作為本市電源能源結構調整的有益補充，其發(fā)展應遵循創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享五大發(fā)展理念，落實能源發(fā)展“四個革命、一個合作”戰(zhàn)略思想，堅持清潔低碳、安全高效、創(chuàng)新引領的發(fā)展方針，以轉變能源供給方式、優(yōu)化能源消費結構、推動清潔能源消納為目標，以提高能源綜合利用效率、實現(xiàn)節(jié)能減排為發(fā)展方向，以全市能源發(fā)展和城市總體規(guī)劃為指導，結合本市風能資源稟賦，優(yōu)化風電建設布局，大力推動風電就近消納，加強低風速風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術進步，與其他分布式能源融合發(fā)展。

推進風電開發(fā)應充分利用風資源，合理布局風電場址，加強項目建設監(jiān)管，實現(xiàn)風電開發(fā)與環(huán)境資源保護協(xié)調發(fā)展，促進能源結構優(yōu)化和低碳綠色發(fā)展。聚焦海域風電領先發(fā)展，探索推動深遠海域的風電開發(fā)；兼顧陸域穩(wěn)步發(fā)展，推動風電與周邊生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展；鼓勵新型風電技術的研發(fā)與應用，鼓勵分散式小型風電建設，積極探索與上海市城市空間資源相匹配的各類新型陸域風電開發(fā)模式。

2 風電發(fā)展面臨的主要問題[9]、[10]

《崇明島世界級生態(tài)島建設2035 年總規(guī)》《上海市城市總體規(guī)劃（2017-2035 年）》《崇明鳥類保護與可再生能源協(xié)調發(fā)展》《風電競爭配置管理辦法》等文件的相繼出臺，對風電項目的開發(fā)影響較大。結合“十二五”、“十三五”風電項目開發(fā)、運營中的問題進行總結，以期深入問題根源，分析問題產(chǎn)生的相關因素，為后續(xù)制訂相應的發(fā)展模式和策略建議奠定基礎。

2.1 適宜風電開發(fā)區(qū)域與城市未來發(fā)展空間的協(xié)調問題

濱江沿海地帶以及灘涂農(nóng)田區(qū)域適合風電場建設，但同時這些區(qū)域又是上海市發(fā)展的重要戰(zhàn)略空間或城市功能拓展的重要區(qū)域。大部分濱江沿海地帶已建成工業(yè)區(qū)或港口，風電場在江海沿岸地區(qū)的布局需要考慮岸線的合理使用。另外，大部分尚未有建設項目的灘涂區(qū)或風資源較好的農(nóng)業(yè)用地，是上海市未來重要的發(fā)展備用空間。目前，大部分灘涂后續(xù)規(guī)劃性質尚未明確，需整體謀劃，謹慎考慮。

2.2 自然保護區(qū)與鳥類保護區(qū)對風電開發(fā)的限制

國家和上海對自然保護區(qū)的保護措施是十分嚴格和細致的。上海九段沙濕地國家級自然保護區(qū)、上海崇明東灘鳥類國家級自然保護區(qū)被列入新建國家級自然保護區(qū)。這些自然保護區(qū)雖然位于上海市風能資源最為豐富的區(qū)域，但根據(jù)《崇明鳥類保育與再生能源協(xié)調發(fā)展關鍵技術研究與示范》的研究成果，風電葉片將會受鳥類撞擊的直接影響，同時也會對鳥類棲息、筑巢、繁衍等產(chǎn)生間接影響。因此，受到鳥類保護及有關環(huán)境保護法規(guī)的限制，傳統(tǒng)上認為不適宜大規(guī)模開發(fā)風電。

2.3 規(guī)劃用地選址和建設審批

風電場的建設區(qū)域在城市土地利用規(guī)劃體系中一般都是城市開發(fā)邊界外的存量建設用地或農(nóng)用地。在規(guī)劃建設程序嚴格管控的大背景下，開發(fā)邊界外的建設用地指標收緊，加上各區(qū)土地減量化任務較重，對于風電用地的選址既要避開基本農(nóng)田，又要滿足減量化計劃任務以及后續(xù)耕保補償、指標掛鉤等利益平衡問題，協(xié)調難度大大增加，難以獲得相關規(guī)劃部門支持。

此外，分散式風電選在工業(yè)廠區(qū)，在辦理土地征用及“一書兩證”階段難度較大，土地往往是通過協(xié)議租地的方式獲得，因此在后續(xù)的建設程序審批過程中，難以獲取建設的相關證照許可，不利于風電的建設和發(fā)展。

2.4 海域風電受限于海洋功能區(qū)劃

海上風電開發(fā)利用受到海域功能條件限制，可供開發(fā)的面積相對較小，開發(fā)建設過程中可能對海洋生態(tài)環(huán)境造成一定影響，隨著國內環(huán)保要求的不斷提高，海上風電的發(fā)展空間受到了制約。此外，海上風電還多涉及對軍事的影響、配套陸域設施選址難等一系列的問題，也限制了海上風電的規(guī)?；l(fā)展。

2.5 電網(wǎng)調峰消納的瓶頸問題

電網(wǎng)調峰壓力是上海新能源消納面臨的主要技術問題。上海大都市的負荷特性決定了上海電網(wǎng)用電負荷中空調負荷占比較高，負荷受天氣因素影響明顯且用電峰谷差較大，而風電出力隨機，往往出現(xiàn)在負荷高峰時其出力較小，負荷低谷時其出力卻較大的特點，風電的反調峰特性將進一步加重電網(wǎng)的調峰壓力，影響新能源電力的安全消納。

3 風電發(fā)展的路徑建議[2]、[5]-[8]

上海市城市化程度高、土地資源緊張，近年來風力發(fā)電的迅速發(fā)展與城市規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、生態(tài)空間等方面矛盾時有發(fā)生，在一定程度上影響了風資源的開發(fā)利用。另外，海上風電場的開發(fā)與海洋功能區(qū)劃還需進一步協(xié)調對接，陸上升壓站等變電設施和接入電網(wǎng)的也需要做到與城市土地利用規(guī)劃相協(xié)調。本文結合本市的城市規(guī)劃、能源規(guī)劃的發(fā)展導向，提出適合風電發(fā)展路徑的四個重點：

1）提高海上風電比重。今年，全市風電開發(fā)的主戰(zhàn)場慢慢從陸域走向了海域，同時根據(jù)以國家深化改革和科技創(chuàng)新為驅動，以節(jié)能減排和結構調整為指導，以技術創(chuàng)新為突破的要求，海上風電的技術創(chuàng)新和增長將是未來的重點。進一步推進海上風電的開發(fā)強度，有序提高海上風電的發(fā)電比重，確保近海與遠海以及深遠海同步謀劃。同時兼顧陸上風電集中式與分散式并重發(fā)展，進而全面提升電力消費中風力發(fā)電水平。

2）優(yōu)化風電發(fā)展布局。從目前的風電格局來看，風電發(fā)展亟須厘清與生態(tài)空間、海洋功能區(qū)劃等相關規(guī)劃的關系。調整深遠海風電規(guī)劃布局，加快構建臨港海上風電基地、奉賢海上風電基地，挖掘顧園沙、杭州灣南側等海域風電資源潛力。同步統(tǒng)籌協(xié)調崇明、浦東、奉賢、金山等區(qū)域的沿江、沿海位置的陸域風電布局，探索可持續(xù)發(fā)展的風電發(fā)展模式。

3）探索風電技術創(chuàng)新。加快研究深遠海海上風電技術的研發(fā)與實踐。研究浮筒式風機基礎、柔性直流輸電等技術向低成本、高穩(wěn)定性和可靠性發(fā)展。同步推進風電儲能配置建設，小型風電機組結合綜合智慧能源系統(tǒng)的應用以及風電就地制氫等能源利用創(chuàng)新模式。

4）完善風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。盡快建立適應當前風電規(guī)?；l(fā)展和高效利用的體制機制，加強對風電全額保障性收購的監(jiān)管；在平價上網(wǎng)的背景下，研究適合上海風電產(chǎn)業(yè)尤其是海上以及深遠海風電的補貼激勵政策；結合輸配電價改革和售電側改革，積極探索適合分散式風電的市場資源組織形式、盈利模式與經(jīng)營管理模式。

4 風電場規(guī)劃及實施的路徑及對策

4.1 針對風電場與城市空間的對策[11]

風電場是對空間資源影響范圍較大的一種能源形式，而在上海這個土地與空間資源異常緊缺的城市，如何解決風電開發(fā)與城市發(fā)展空間的矛盾，是首要需考慮的問題。總體而言，可提煉為以下幾類對策：

1）風電場初步選址應與城市規(guī)劃協(xié)調

風電場選址規(guī)劃應遵循新一輪城市總體規(guī)劃指導下，各區(qū)編制的區(qū)級城市總體規(guī)劃暨土地利用總體規(guī)劃等作為上位選址依據(jù)，研判所選風電場建設區(qū)域與總體規(guī)劃定位是否協(xié)調，所選場區(qū)周邊是否存在影響風電場開發(fā)控制線的限制因素。在充分分析區(qū)域現(xiàn)狀、上位規(guī)劃、地方政府發(fā)展意向的基礎上，合理合規(guī)進行風電場選址工作。

2）風電場微觀選址應結合土地使用情況

風電機組之間為了避免尾流影響，需要確保足夠的空間資源，但在風機的微觀選址方面單臺風機的占地面積是相對較小的，單位功率的占地面積是低于火電等能源形式的。利用這個特點，在風電場選址中選擇合理區(qū)域，讓風機與風電場內其它用地形式和諧共存，使得風電場對空間資源由占用模式變?yōu)橐环N共享模式，是風電場選址的核心工作。風電一般選址城市開發(fā)邊界外，在避讓基本農(nóng)田的基礎上，可以結合海塘或備用海塘的青坎，結合圍墾區(qū)農(nóng)業(yè)用地中的農(nóng)村道路少量占用一般農(nóng)用地，結合郊野公園、骨干河道兩側的綠廊等城市景觀生態(tài)區(qū)域進行布置。上?，F(xiàn)有風電場中，已有不少類似風電與場區(qū)內部用地和諧發(fā)展的案例，在未來應繼續(xù)通過風機技術改進、風機微觀選址深入研究等方式，讓風電場更多地成為一種景觀、一種象征清潔環(huán)保的地標構筑物，而不是作為占用大量空間資源的、應受嚴格限制的能源開發(fā)設施看待。

3）配合城市發(fā)展時序進行建設

風機老化等原因不可避免，風電場發(fā)電期一般為20 至25 年，即從開發(fā)建設至最終拆除大約經(jīng)歷25 至30 年的時間。相對于火電、水電、核電等能源形式，風電場的生命周期是相對較短的。利用此特點，可以讓風電場配合城市發(fā)展的時序，有序進行風電場建設。此特點讓風電場對于城市空間的占用并非永久性的，風電場開發(fā)區(qū)可選擇近中期城市未發(fā)展區(qū)域，例如配合灘涂圈圍而進行的風電開發(fā)即是此類策略的一個具體表現(xiàn)方式。

4.2 針對風電場環(huán)境影響的對策

隨著風電的規(guī)模化開發(fā)，風電場對周邊環(huán)境及生態(tài)的影響已逐步顯現(xiàn)，特別是對鳥類棲息地的占用、對候鳥遷徙路線的阻礙、對周邊的噪音環(huán)境等生態(tài)影響正越來越被人們所關注。因此，需對風電場開發(fā)建設及運營管理過程中可能出現(xiàn)的生態(tài)影響及生態(tài)風險進行評估，并采取有效的技術手段或管理辦法以緩解風電場所造成的負面的生態(tài)影響、降低生態(tài)風險。

1）規(guī)劃實施考慮生態(tài)環(huán)境保護

規(guī)避生態(tài)敏感區(qū)，是從規(guī)劃層面降低風電場生態(tài)影響的最基本措施。針對上海崇明島世界級生態(tài)保護島，其風電場的選址工作更需要緊密結合鳥類保護的相關研究，避讓鳥類棲息地及遷徙的途徑區(qū)域，工程實施階段應避開鳥類集群、繁殖、遷徙的高峰期。

在微觀規(guī)劃選址及風電場設計中，應盡量減少風機、升壓站對周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負面影響，盡可能避免施工過程中砍伐林地、破壞濕地，最大限度減少生物量損失。同時，《崇明鳥類保育與再生能源協(xié)調發(fā)展關鍵技術研究與示范》明確了5 處水鳥重要棲息地，共計棲息地面積為446 km2，并同步劃示了崇明水鳥重要棲息地向海外緣建立10 km 寬的遷飛通道。研究認為，為保護水鳥的正常活動和覓食，對重要水鳥棲息地向陸邊緣需要劃出的1 300 m 緩沖區(qū)內及水鳥遷飛通道內，禁止新建、擴建風電場[12]。

此外，從工程實施來看，風電場道路建設應本著“永臨結合”原則，盡量利用原有道路，減少新建道路，控制道路寬度。在建設工程完成后，應盡量采用自然手段進行生態(tài)恢復。

2）降低風電場噪音的影響

風力發(fā)電機在運行時會產(chǎn)生噪聲。典型的現(xiàn)代風機噪聲主要由葉片產(chǎn)生的氣動寬頻噪聲。隨著技術的進步，風機由定速定槳風機向變速變槳風機轉變，而變速變槳風機在低風速下轉速很低，極大地降低了噪聲污染。但風機正逐漸向大型化發(fā)展，葉輪直徑增大導致葉尖線速度增大，使得風機噪聲水平提高，因此風機噪聲已是不可忽視的重要因素。

針對噪聲問題，首先應在規(guī)劃選址階段就高度重視，應避讓城鎮(zhèn)集中建設區(qū)、避讓農(nóng)村集中居民點，并同步開展環(huán)評研究。本文通過對多個實際案例的分析，一般情況下認為風電場400 m緩沖區(qū)范圍以外視為噪聲影響可基本忽略的區(qū)域，而考慮到背景噪聲值、居民心理噪聲安全距離閾值等因素，在規(guī)劃選址時，風機盡可能退讓零散農(nóng)村居民點500 m 以上,并通過對周邊存在影響的建筑物進行相應的降噪改建措施，例如安裝隔音玻璃等，以降低風電場的負面社會影響。

3）通過技術手段降低風電場生態(tài)影響

借鑒一些國外案例，風電與環(huán)境協(xié)調的相關技術優(yōu)化手段也逐步豐富。例如在風機葉片及輸電線應采用橙紅與白色相間的警示色，警示鳥類繞行，或是將傳統(tǒng)風機建設成垂直軸等其它風機形式，由于垂直軸風機尾流影響較小，葉片掃掠面積也較小，能夠有效降低鳥類、蝙蝠等動物的撞擊風險。

4.3 針對規(guī)劃建設審批的對策

上海市在土地、規(guī)劃、建設等領域的行政管理工作在全國范圍內都處于領先地位，關鍵體現(xiàn)在管理流程的規(guī)范化與管理步驟的嚴格化上。嚴格規(guī)范的管理有效地控制了風電的無序發(fā)展和過度開發(fā)，但審批流程長，行政成本高也是客觀事實。如今在上海深化“放管服”改革、優(yōu)化營商環(huán)境的大背景下，創(chuàng)新優(yōu)化風電規(guī)劃建設的體制機制也將是體現(xiàn)上海的精細化管理水平，鼓勵支持風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要舉措。

1）多部門聯(lián)動機制

不論是陸域還是海域的風電場開發(fā)前期工作涉及市、區(qū)兩級多個部門。由于部門權責不同、關注角度不同，在工作過程中建立溝通協(xié)調機制是非常必要的。因此，風電開發(fā)前期，需要關注頂層設計，形成國土、規(guī)劃、住建、環(huán)保、電力、水務、海洋、海事等多部門高效協(xié)調的管理工作機制，加強對風電發(fā)展的宏觀指導，推進規(guī)劃風電場的建設落地，協(xié)調項目建設過程中遇到的問題，提高行業(yè)發(fā)展水平，從而降低風電前期工作的時間成本、工作成本和行政管理成本。

2）創(chuàng)新優(yōu)化審批管理模式

優(yōu)化上海市風電項目開發(fā)建設審批流程的實施細則，加快風電項目審批速度，相關部門要按照供給側結構性改革的思路，明確公開各自領域的審批事項清單和審批流程。針對風電建設項目，尤其是分散式風電，建議簡化手續(xù)流程，建立審核審批綠色通道，充分發(fā)揮和利用風電靈活設置、就近利用的特點，明確有關土地權屬建設程序，探索通過租賃工業(yè)、倉儲用地的形式進行建設許可的辦理；開展分散式風電電力市場化交易試點，鼓勵分散式風電項目向配電網(wǎng)內就近電力用戶直接售電，豐富電力市場化交易形式、改進電價形成機制，提升分散式風電項目經(jīng)濟收益，從而帶動社會資本采取混合所有制、組建聯(lián)合體等多種方式，以PPP 合作模式參與分散式風電項目投資建設。

5 結語

上海為實現(xiàn)與國際城市定位相匹配的能源結構體系，合理、有序地推進風電的發(fā)展是其重要路徑之一。在新一輪城市總體規(guī)劃的指導下，城市上位的邊界條件愈漸清晰，妥善處理風電與城市發(fā)展中生態(tài)空間、生活空間、生產(chǎn)空間之間的關系。同時，發(fā)揮上?？苿?chuàng)中心優(yōu)勢，保持和提升上海在風電產(chǎn)業(yè)和技術在國內的領先地位。在風電的審批和管理方面，吸取先進經(jīng)驗，優(yōu)化流程，尋求機制體制的創(chuàng)新和突破，在多方的共同努力下，實現(xiàn)陸上風電穩(wěn)步推進、精明增長，海上風電技術創(chuàng)新、探索前行的風電格局。