風光電開發中的一個戰略性問題：單位占地面積產能率

文 | 于午銘

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風光電開發中的一個戰略性問題：單位占地面積產能率

文 | 于午銘

風電、光伏正在從補充能源向替代能源邁進，在人類以可再生能源取代傳統化石能源的歷史性轉折中發揮重要作用。那么，風電、光伏能否擔當起這個重任呢？

從眼下看，風電、光伏的發展主要受到政策導向、電網制約、觀念束縛等因素影響，發展速度取決于上述條件。但從長遠看，在根本上還是取決于風電、光伏的資源蘊藏量，更直接的是在技術經濟合理前提下的可開發量。可開發量的大小是決定風電、光伏在未來能源構成中所占地位的最根本條件。

資源條件分析

以風能為例，中國風能資源可開發量的大小迄今還是一個尚在不斷加深認識中的問題。在上世紀九十年代前，權威的說法是我國陸地10m高度風能資源理論儲量為32.26億千瓦，技術可開發量為2.53億千瓦，后來經過三次風能資源普查，上述兩數字調整為43.5億千瓦和2.97億千瓦。2005年聯合國環境規劃署的研究結果認為，中國陸地離地面50m高度風能資源技術可開發量可達14億千瓦；2006年中國國家氣候中心的評價結果是：在不考慮青藏高原的情況下，全國陸地離地面10m高度風能資源技術可開發量為25.48億千瓦。中國工程院提出：我國陸地風能技術可開發量底線為3億千瓦，可能達到14億千瓦。2014年12 月，中國、丹麥可再生能源發展項目發布《中國可再生能源發展路線圖2050》報告認為，我國風能資源潛力在30億千瓦以上，在現有風電技術條件下，足夠支撐20億千瓦以上風電裝機。

迄今為止最樂觀的數據為中國氣象局風能太陽能資源中心2014年公布的全國風能資源評估成果：我國陸地70m高度風功率密度達到150W/m2以上的風能資源技術可開發量為72億千瓦，達到200W/m2以上的風能資源技術可開發量為50億千瓦；同時推算出80m高度風功率密度達到150W/m2以上的風能資源技術可開發量為102億千瓦，達到200W/m2以上的風能資源技術可開發量為75億千瓦。

相對比較權威的數據來自中國氣象局2014年5月編印出版的《全國風能資源詳查和評價報告》一書，其結論為：“全國陸地50m高度層年平均風功率密度大于等于300W/m2的風能資源理論儲量約73億千瓦”，“我國陸地50m、70m和100m高度層風能資源技術開發量分別為20億千瓦、26億千瓦和34億千瓦”。

可以看出近幾年來公布的數據都相對比較樂觀，但這些數據共同的不足之處是所給出的都是空中風能資源的估算值，沒有在測繪地形圖中準確地標注各風區的范圍與大小。事實上在目前技術條件下風能資源的可開發量直接取決于風區地面面積，只有把風區可裝機面積弄準確，才能準確估算風能可開發量。

我國海上風能資源可開發量曾經被估計為7.5億千瓦，也有資料根據可以安裝風電機組的海面面積為1.6萬平方公里－3.1萬平方公里估算，海上風電裝機容量約為1億千瓦－2億千瓦。相對而言，海上風能資源可開發量需要花更大力氣才能準確認識。

應該說，無論是陸地還是海上的風能資源技術可開發量，即可裝機容量，都還需要進一步研究核實，需要加大力度繼續推進研究進度。可以肯定的是，在近幾十年內，風能資源條件不會成為中國風電產業的發展的制約因素，中國陸地風電可裝機容量達到15億千瓦－20億千瓦是可能的。

對太陽能發電資源的蘊藏量與可開發量，目前還沒有看到可信的、有說服力的數據，更需要繼續深入認識。

案例與討論

風能與太陽能資源的蘊藏量與可開發量，都還可以繼續探討。但本文想強調的是，實際上存在兩個因素決定風能資源可開發量的大小，一個是前面說到的風能資源可開發量，這主要取決于風區面積；另一個則是風能資源的開發方式，是采用集約式、精細化開發？還是采用粗放式開發？是否應該規定其衡量指標，即“單位占地面積產能率”？這一指標應該控制在什么合理范圍？坦率地說，后一個問題目前還尚未引起業界及政府相關部門的足夠重視，因而還存在著較多的弊病與亂象。

以新疆為例：近年來風電、光伏快速發展，業績顯著。但回顧到目前為止已經批準建設或在建的數百個風電與光伏項目，不難看出項目開發方式也存在一些問題。其中比較突出的是對項目建設占地缺乏科學合理的控制標準，導致一些項目占地偏多，沒有實現集約化、精細化開發。各項目間單位占地面積產能率相差很大。項目過多占地既浪費了土地資源，也同時浪費了承載于土地之上的風能與太陽能資源。

在風電建設項目中，上述問題表現得最為明顯。同樣一個裝機49.5MW的風電場項目，其控制范圍占地面積，小的項目僅約6km2，而大的項目竟高達25.5km2。在占地范圍較為寬松的項目中，建設業主各行其是：做得較好的是機組集中在場地一邊按常規排布，剩余約二分之一的空地尚可留待以后開發；也有的是選擇中心區域開發，留下了四周的“邊角料”，今后開發利用較為困難；最差的是盡量拉開機組之間的距離，采用非常規排布方式，把整個區塊占滿，完全堵死了再開發利用的可能。這些作法，都對土地與風能資源造成了嚴重浪費。

這種大手大腳濫用土地的情況，其實在規劃階段就已經普遍存在。雖然國家發展改革委早在2005年5月發布的《風電場工程規劃報告編制辦法》中就提出了單位土地面積產能率的指導性意見：“對場址非常平坦、地形簡單的規劃風電場，本階段可暫按照5000kW/km2來估算風電場裝機容量。”這里提出的“5000kW/km2”，即5MW就是規劃階段的產能率指標。新疆大多數風電場都符合場址平坦、地形簡單的條件，但對這一規定并沒有認真執行，先后編制的多個風電規劃單位占地產能都小于5MW/km2，具體數據見表1。

從表1可以看出，除達坂城、阿拉山口、兵團十三師等少數項目接近5MW/km2外，大多數項目均偏離了規定指標，其中最差的還不足1MW/km2。單位占地裝機指標相互間差距很大，說明存在不合理因素。規劃階段的過多占地給項目實施階段的不合理占地帶來了一定影響。

光伏項目的情況要好一些，但同樣存在對單位占地面積產能率缺乏考核的現象。從一些地區提出的光伏產業園規劃看（見表2），單位占地面積產能指標相差較大。同時在具體光伏項目選址中，占地指標也存在差異，有的項目存在不必要的預留空地、用地有“邊角料”等現象。

風能、太陽能是自然界賦予人類的寶貴可再生能源，其不可改變的特性是必須承載于一定的土地面積之上，但任何地域的土地面積是固定不可增加的，因此必須重視提高單位土地面積可開發的風、光電的功率，即單位占地面積產能率，對其規定科學合理的指標加以規范。如果聽任上述無序多占土地的現象繼續下去，就會像小煤窯的私挖亂采浪費煤炭資源一樣，白白浪費掉寶貴的風能、太陽能資源。舉例來說，前文中所介紹的我國風能資源可開發量是以一定的單位占地面積產能率為前提的，如果不對這一指標進行約束，大手大腳地粗放開發，任意縮減單位占地面積產能率，整個風能資源可開發量就可能大大減少，這將是對子孫后代不負責任的行為。

表1 新疆部分風區工程規劃容量與占地面積統計表

表2 新疆部分光伏規劃區容量與占地面積統計表

分析造成上述現象的原因，大體上有以下幾方面：

第一，早年出臺的風電用地“點征面控”政策不盡合理，未做及時調整。

上世紀九十年代，為支持風電產業發展，新疆國土廳在全國各省區中較早出臺了針對風電場建設用地的“點征面控”扶持政策，以后逐漸在全國性得到推廣。這項政策規定了風電場建設用地可只征用風電機組基礎、箱變、線路、道路、變電所及其他生產生活設施用地，對各臺風電機組之間的廣闊土地（稱為風電場控制范圍），風電場以“他項權利”的方式控制與占用，不列入征地面積，也無須支付征地費用。這項優惠政策早期確實起到了支持風電發展的良好作用。但隨著產業的規模擴大，其不良后果也逐漸顯現：風電場控制范圍用地為無償占用，導致了一些建設業主缺乏自我約束機制，自覺或不自覺地盡可能擴大控制范圍占地。從工程實踐看，風電場辦理土地征用手續的永久性占地一般只占到控制范圍的1％左右。控制范圍用地才是風電場占地的主體，并且是決定風能資源開發量的唯一因素，對此必須加以規范，提出合理標準，進行必要的限制。

第二，對風電場控制范圍占地，政府部門管理職責不明確，沒有部門監管，處于“掛空檔”的狀態。

在住建部、國土資源部、國家電監會聯合下發的《電力工程項目建設用地指標（風電場）》（建標〔2011〕209號）中，只規定了風電場須征用的永久用地的指標，對風電場控制范圍用地并未涉及，也未提出管理要求。

風電場控制范圍占地多少，主要取決于風電機組風輪直徑以及機組排布方式兩個因素，這兩個因素在工程可研報告階段已經基本決定。現行管理模式下，風電場項目可研報告由各建設業主聘請第三方設計單位自行組織審批，對風電場控制范圍占地缺乏硬性制約。有的可研報告甚至根本沒有說明風電場控制范圍占地的具體數據。國土資源廳審批風電項目，只對風電場征用的永久用地進行審核批準，這只占風電場控制范圍的1％左右，對用地主體控制范圍占地，因無須辦理征用手續，一般不予涉及。建設廳從規劃選址用地的角度可以進行干預，但缺乏相應的法規或標準依據，在項目選址審查階段一般也難于改變已經經過多項前置審批的可研方案。到最后發改委項目核準審批時，已基本是木已成舟，只能承認既成事實。這就導致了多占用土地的項目白白多占，節省了用地的項目也得不到任何好處與認可，致使多占土地的現象愈演愈烈。

第三，在項目可研以及規劃編制階段，對單位土地面積產能率指標重視不夠。有的設計單位存在片面認識與不當作法。

首先是，在比選風電場機組排布方案時，多數設計單位僅僅以發電量大小作為唯一的比較指標，沒有或很少考慮集約化開發、減少占地、節省風能資源這一更重要的條件。當然，如果僅從增加發電量考慮，機組之間的距離越大，互相之間的尾流影響越小，確實可以增加一些發電量。但一個重要事實是：當機組之間的距離超過一定程度后，例如縱向間距大于9D－10D、橫向間距大于4D－5D后（D為機組葉輪直徑），繼續增大間距，對發電量的增加所起作用不大。從大量可研報告中機組排布方案比較數據可以看出，采用不同排布置方式（如縱向間距8D－12D，橫向間距3D－5D的各種組合）的發電量，最高與最低一般相差在1％－5％范圍內，最大差別也不會超過8％，但是，占地面積相差卻很大。舉例來說，采用3D×10D與5D×12D的兩種方案，其占用土地的面積相差一倍，也就是說單位面積產能率相差一倍，風電場如采用5D×12D排布方式，可能發電量會增加幾個百分點，但如采用3D×10D排布方式，同樣的占地面積上裝機容量可增加一倍，年發電量可增加將近一倍。從最大風能資源開發量這個根本目標考慮，各自的效益得失可謂不言而喻。

其次，設計單位可能存在新疆地域廣闊、戈壁灘利用價值不大等錯誤認識，在項目及規劃設計中大手大腳，提出了浪費資源的設計方案，如將風電機組縱向間距拉大到12D甚至16D，還在兩排機組之間設立“風速恢復帶”，更大大增加了風電場控制范圍占地面積。新疆雖然地域廣闊，但土地及其承載的風能資源仍然十分寶貴。我們必須抵制鋪張浪費地粗放式開發，提倡集約化精細化開發，為社會和子孫后代節省更多資源。

總體來看，無償占用土地的政策導向，政府部門缺乏有力的監管與硬性制約措施，一些設計單位的片面認識與不當做法，這些因素與建設業主單位希望多占土地的自身利益互相迎合，就造成了風電場控制范圍用地的無序與不合理現象，如不采取有力措施加以扭轉，必將對土地與風能資源造成極大浪費。目前我國風電裝機雖然已達到1.2億千瓦，但比起可開發量十幾億、幾十億而言，尚處于初期開發階段，現在就開始重視并出臺治理措施還正當其時。

相對而言，光伏項目的情況要好得多。光伏項目用地是“硬占用”，必須全部辦理征用手續并支付規定的征地（或租地）費用。這就使得建設業主具備了自我約束機制。從已審批的項目看，同地區、同容量項目占地差別不像風電那么大。存在主要問題是：沒有實行單位占地產能率指標管理；在光伏園區規劃中，存在占地水平差距較大的情況；個別項目占地有空地及邊角料等現象，同樣需要予以規范。

對策及建議

針對上述現實情況，提出對策建議如下：

一是加強宣傳引導，普及大眾對風電光伏項目集約化精細化開發的戰略性意義，以及提高單位占地面積產能率的重要性的認識。

二是明確提出和規定“單位占地（必須包括風電場控制范圍占地）面積產能率”這一考核指標，在風光電規劃及具體項目審批中進行把關，對達不到指標要求并不能合理解釋的，應對規劃或項目選址給出否定性結論。建議在總結分析已建成風電和光伏項目經驗數據的基礎上，由相關政府部門牽頭，制定適合各地不同情況的風電、光伏項目單位占地產能率指標，試行后推廣，同時要求在編制各類風光電規劃時參照執行。

三是推進開征以風電場“控制范圍”占用土地面積為計量依據征收的“風能資源占用稅”，變無償占用控制范圍土地為有償占用，以經濟手段推進風能資源集約化開發。此稅種如能定義為地方稅收，還可以緩解因風電項目短期內地方稅源較少，導致所在地政府對風電開發積極性不高的矛盾。這可能是一箭雙雕的治本之策。

四是呼吁在風電、光伏項目的規劃、可研報告、設計、審批等環節都要關注并考核“單位占地產能率”這一重要指標。在園區規劃時盡可能避免把規劃園區分塊切割劃分，應按各項目特點逐個安排占用面積，盡可能消除各項目之間的空地與“邊角料”。對光伏園區，盡量采用正南正北的區域規劃，減少邊角占地浪費。

對新疆“單位占地面積產能率”指標提出以下具體建議：

新疆地域廣闊，自然條件差異較大，南北跨越十五個緯度（北緯35度－北緯49度）。風電開發中，根據國際標準GB/T18710-2002劃分的風區等級，從2類到7類都有存在。在新疆提出風電與光伏項目的占地產能率標準，不能全區一刀切，應該按主要制約條件的不同規定不同的數值。現根據對多個建設項目積累的經驗數據，提出以下個人建議，僅作為討論基礎，不當之處歡迎指正。

風電項目決定占地的主要因素之一是葉輪直徑，這主要取決于風區等級分類，風能資源較好的高等級風區可采用較小直徑的葉輪，低風速區需選用較大直徑葉輪。建議按不同風區等級（應以可研報告中根據風能資源數據分析認定的等級為準）規定各項目的占地產能率指標，即：

對6類及7類風區（70m高度年平均風速大于9.24m/s，風功率密度大于690 W/m2）項目，每平方公里裝機應控制在7MW－9MW。相當于每個50MW項目占地約5.5平方公里－7平方公里。

對4類及5類風區（70m高度年平均風速7.92m/s－8.45m/s，風功率密度460W/m2－690 W/m2）項目，每平方公里裝機應控制在5MW－7MW。相當于每個50MW項目占地約7km2－10km2。

對2－3類及以下風區（70m高度年平均風速小于7.39m/s，風功率密度小于460W/m2），每平方公里裝機應控制在3.5MW－5MW。相當于每個50MW項目占地約10km2－14km2。

以上數據可根據地形情況選定，地形條件較差的項目取較小產能率。對山區等特殊地形可適當突破規定。

在規劃階段，可比上述指標放寬10％－20％。

光伏項目，這里主要指采用多晶硅組件、固定式安裝方案的項目（目前新疆此類項目占比在95％以上），其占地面積主要取決于光伏組件前后排的距離，即在冬至日，前排組件的陰影不影響后排光照，這由太陽入射角的高低、即項目所處緯度決定。因此按不同緯度規定項目單位占地產能率是合理的。建議新疆可規定三種標準：

北緯40度以南地區（大致包括喀什地區、和田地區、克州南部與巴州南部）：不小于40MWp/km2－43MWp/km2；

北緯40度－45度地區（大致包括哈密地區、吐魯番市、烏魯木齊市、昌吉州、阿克蘇地區、伊寧市、博州、克州與巴州北部、塔城地區與克拉瑪依市南部）：不小于37MWp/km2－40 MWp/km2；

北緯45度以北地區（大致包括阿勒泰地區、塔城地區與克拉瑪依市北部）：不小于34MWp/km2－37 MWp/km2；

規劃階段占地可放寬10％－20％。

對采用非晶硅薄膜太陽能組件、跟蹤式安裝等其他技術方案項目，可不受上述規定限制，以待進一步積累經驗。

在本文殺青之際，看到了風電老朋友錢啟良先生發表的文章：《淺談老風電場的技術改造及風電機組的退役》，不禁為之一振。他介紹的風電場技術改造實例給出了提高風電單位占地產能率的卓越例證，據該文介紹：“技術改造后，在風電場的場區范圍不變的情況下，風電機組的數量雖然減少了，但是，風電機組單機容量大大增加了，風電機組單機容量按 2.5MW或 3.0MW計算，其總容量可以增加4倍左右，發電量增加5倍以上。”也就是說，同樣占地面積下，經過技術改造，單位占地面積產能率以裝機容量計可以增加4倍，以發電量計可以增加5倍。足見在這方面下功夫對提高風能資源可開發量以及增加經濟效益方面都有很大潛力。

（作者單位：金風科技股份有限公司）